基于单片机的智能窗帘的设计

信息通信

INFORMATION&COMMUNICATIONS

2019

（Sum.No203）

基于单片机的智能窗帘的设计

张思佳

（佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江佳木斯1007）

摘要：该多功能智能窗帘既具有根据环境光强强度自动对窗帘进行收缩控制，也具有按键对窗帘的收缩进行手动控制功

能、定时控制功能以及无线控制功能；多功能智能窗帘控制系统的主控制器是STCC52单片机，光敏电阻检测环境光强，显示环境光强的模块采用LCD1602，采用步进电机实现窗帘的收缩功能，采用GSM无线模块实现无线控制功能。以实现的功能为基础，结合选择模块对硬件电路和多功能智能窗帘软件进行设计，最后对多功能窗帘进行仿真验证，实现智能窗帘的手动控制，自动控制以及定时控制功能和无线控制功能。关键词：智能窗帘；手动控制；环境光强；定时控制；无线控制中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1673-113111-0121-02（2019）智能家居中的家用电器比如智能晾衣杆、智能窗帘以及智能窗帘和电视等产品作为主流已经家居中广泛使用，将嵌入式电子技术以及物联网技术联合，使用在智能家居中，在提高人们舒适度和节能方面都体现出了非常大的优势，所以智能家居的使用是未来居家置物的优选；基于单片机的智能化窗帘控制装置系统，着重于市场，即将重点放在家庭便捷性，舒适易用，安全经济、多功能等重点上，实现一款智能窗帘的设计。

2窗帘系统的硬件设计

2.1智能窗帘系统硬件电路设计

根据智能窗帘系统实现的功能，设计的系统硬件电路如图2所示，主要包括有单片机主控电路，光强检测电路，时钟电路，按键电路，显示电路以及电机驱动电路。

1智能窗帘的总体设计

整个基于单片机的智能窗帘系统需要实现的功能如下：

（1）实时检测、显示光强，实现窗帘的自动控制；（2）根据环境光强自动控制外，还可以通过按键对窗帘进行手动控制和定时控制；

（3）无线控制功能，通过手机实现无线开关窗帘。设计的系统方案如图1所示。

图2智能窗帘系统硬件电路

2.2主控电路

复位电路：同时采用电压不能实现突变特性采用电容C1和起限流作用的R3电阻，实现另外一种复位，保证不论在何时上电，单片机的程序都是从最开始执行的，这一复位原理是基于电容上所加电压不能突变的原理，在上电瞬间保持加在

图1系统框图

4仿真验证

在Protues中搭建完毕仿真模型后，在KEIL上编译程序，得到hex文件，实现系统仿真。按键实现手动和自动模式的切换，在手动模式下，按键调节台灯的亮度；在自动模式下，检测到人体后，根据光敏电阻检测的值对台灯的亮度进行自动控制，根据检测到的坐姿实现报警提示。

参考文献：

李瑞英,郝淑娟,何巍巍.一种实用多功能护眼台灯的设计

[J].大庆师范学院学报,2017,37(06):25-27.

[2]梁东丽,刘颖.基于单片机的多功能护眼台灯设计[J].天津

职业技术师范大学学报,2018,28(01):21-26.

[3]赵晖.基于单片机的多功能护眼台灯设计[J].电子技术与

软件工程,2018(22):239.

[4]陈帅华.智能视力保护系统设计[J].智能机器人,2016(10):51-.作者简介：滕宇航（1996-），男，黑龙江省哈尔滨人，本科，研究方向：通信工程。[1]

5结语

集距离检测功能、光强检测功能以及人体检测功能一体的

多功能智能台灯，实现了对坐姿、光强的提醒，对提高视力保护起着较积极的作用。设计的多功能智能台灯完成了预期功能，但是该系统还可以进一步的完善，比如增加加入互联网，实现对智能台灯的远程操作，使智能台灯更加智能化和人性化。

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电容上5V和RESET引脚上的高电平电压时间大于单片机所需复位两个周期的典型时间而实现复位。

晶振电路：C2和C3一端共同接地后并联在一起通过晶振与单片机的XTAL11和XTAL22连接构成晶振电路，作为单片机工作的基准，电容的取值范围在15到33pF之间，实现快速起振的作用，晶振值大小与工作时基成反比例关系，晶振选择12M，对应工作时间为(1/12)us。

2.3显示电路

为在采用LCD1602显示窗帘的状态，单片机的P0口的8个引脚对LCD进行控制，实现字符显示，P1.3、P1.4以及P1.5实现对LCD读写控制。

2.4按键电路设计

设计有5个按键的功能，K1按键实现模式切换由单片机的P32引脚控制，在窗帘的手动模式、定时控制和窗帘的自动控制模式之间切换，K2按键是手动控制控制窗帘的功能，由单片机的P33引脚控制；K3按键进入参数设置功能，选择设置参数，由单片机的P34引脚控制；K4和K5按键分别是对参数的增加和减小设置，由单片机的P34和P35控制。

2.5光强检测电路

光敏电阻的电阻率随光强强度的增加而增加，输出的电信号与光强值成反比，采用AD0832模数转换芯片实现对光强模拟信号的读取，本次采集的电路只用到了一路,单片机的P16引脚对转换通道标志进行实时查询读取，P17实现对CLK的控制，实现对光强数据的读取。

2.6电机驱动电路

本文对步进电机的脉冲信号的提供者是ULN2003。针对步进电机驱动电路，下面为具体描述：第一步是通过程序指令，将00000001B送给P1口，由于单片机只有P2.4到P2.7与ULN2003连接，从单位时刻看来，尽管共有四个单片机管脚连接到ULN2003，但是每次导通进行工作的只会是一个管脚，其他管脚被断开，为高阻态。这样，步进电机与ULN2003的连接，也只有一个端口导通。

2.7时钟电路设计

时钟模块计价器的计时模块，选择DS1302来实现生成时

钟的功能。在32.768kHz晶振作用下，实现DS13O2工作时基的产生，根据DS1302的的读写工作时序，对5和7引脚按照时序模式进行工作，根据读写操作通过DS1302的6引脚与单片机进行日历信息的交换。

2.8无线控制电路设计

采用GSM无线模块，GSM模块的输出引脚与单片机TXD和RXD引脚连接，在正常供电下，实现与单片机的串口数据通信，实现无线报警功能。

3家用智能窗帘控制系统软件设计

主程序是系统的执行程序，其流程图正如下图3。

主程序扫描按键，对模式判断，实现定时控制、手动控制以及光强控制的功能。

按键子函数：按键子函数不仅能够对模式的切换进行控制，而且还能够实现对光强调节值的设置等功能，对按键进行扫描对数据进行读取，然后执行对应的功能。

步进电机控制子函数：需要编写步进电机每一步间的延时函数（DELAY）、定义AD转换变量数组以及步进电机驱动值数组，定义调用电动机正转反转的函数，步进电机函数void１２２

张思佳：基于单片机的智能窗帘的设计

setmoto（）判断是应该正转还是反转。

图3主函数流程图

4仿真调试

在Proteus对智能窗帘系统的显示功能，自动控制功能，

按键控制功能以及定时控制功能进行验证，按键切换不同的工作模式后，智能窗帘实现根据光强的自动控制功能，定时控制功能，同时还可以按键对窗帘升降进行手动控制。

5结语

本课题完成窗帘系统根据光强对电机控制实现自动收缩的功能，完成了对传统窗帘系统的改造，采用光敏电阻对光强实现检测，以及液晶显示显示功能，实现串联的自动光控功能，通过设计按键实现手动窗帘的手动控制功能，同时可以增加丰富功能，比如增加环境温度和环境湿度实现窗帘的光控功能，增加声控功能等。参考文献：

[1]王嘉琪.自动收缩升降晾窗帘的创新设计[J].中国新技术

新产品,2017(03):129-130.

[2]江雪,陈清华.基于STM32控制的智能晾窗帘设计[J].内

江科技,2017,38(06):39-40.

[3]莫慧芳,苏梓铭,邓旭成.一种智能换杆窗帘的设计[J].机

电工程技术,2017,46(07):18-20.

[4]王琪,许应风.基于单片机的智能晾窗帘设计[J].现代计算

机(专业版),2017(28):60-.作者简介：张思佳（1998-），女，黑龙江延寿人，本科，研究方向：通信工程。