基于Ardunio的智能光控窗帘系统方案

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编号 D-26 南京航空航天大学

电子电路设计大赛

作品报告书

基于ATMega328P单片机的

智能窗帘控制系统

二〇一六年十一月

基于ATMega328P单片机的智能窗帘控制系统

摘要

本课题的研究目的是开发出基于ATMega328P单片机的智能窗帘控制系统，以常见的百叶窗为硬件平台，采用28BYJ48四相五线步进电机与ULN2003集成达林顿管驱动阵列进行驱动。通过光敏传感器采集光强度，经由采样/保持电路、AD转换电路输出数字量，与预设参量比较，单片机输出信号控制电机的正、反转以达到开闭窗帘的目的。同时使用矩阵键盘实现手动开闭窗帘以及设置开闭系数的功能。

关键词：ATMega328P，百叶窗，智能窗帘

Intelligent curtain control system based on single-chip ATMega328P

Abstract

The purpose of this project is to develop an intelligent control system based on ATMega328P microcontroller, with commonly-seen shutters as hardware platform, using 28BYJ48 four phase five wire stepper motor integrated with ULN2003 Darlington arrays as driver section. With the collection of light intensity by photosensitive sensor, followed by sampling / holding circuit, AD conversion circuit, the system will give a digital output. Next, the signal will compare with preset parameters, and use the positive and the negative output signal to control the motor in order to achieve the purpose of opening and closing the curtains. At the same time using the matrix keyboard to achieve manual open and close of curtains and set the function of opening and closing coefficient.

Key Words： intelligent control system, ATMega328P，shutters

目录

摘要 (ⅰ)

Abstract (ⅱ)

一、引言 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 课题的研究工作 (1)

二、电路与程序及机械结构设计 (2)

2.1作品总体框架设计 (2)

2.2硬件选择 (3)

2.3驱动电路设计 (3)

2.4控制程序设计 (4)

2.5机械结构设计 (6)

三、理论分析与计算 (7)

四、电路图及有关设计文件 (7)

五、元件清单 (9)

六、总结与展望 (9)

致谢 (10)

一、引言

1.1 课题背景

智能家居（英文：smart home, home automation）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

智能家居概念的起源甚早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的City Place Building时，才出现了首栋的智能型建筑,从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。智能家居在中国起步较晚，至今经历了十几年的时间，研究仍在不断深入。可见，智能家居市场前景巨大。家居智能化也已经成为了一种发展趋势。

而智能窗帘是智能化家居中最为基础却也十分重要的一个组成部分。在欧美等发达国家，电动窗帘已经广泛使用。虽然电动窗帘早已进入我国，但却一直没有大的推广，这两年，随着电控技术的不断发展和智能家居理念的不断普及，电动窗帘热又卷土重来。据了解，全国共有200多种电动窗帘获得了国家专利，但究其技术而言，大同小异。并且，大多只停留在用按键控制窗帘开关或升降的状态。

1.2课题的研究工作

本课题研究内容——窗帘自动控制装置即是智能家居的一个很小的组成部

分。本课题旨在实现的是窗帘自动控制装置。不同于一般的布艺窗帘，本课题选择以传统的百叶窗作为雏形。

主要考量如下：1. 实现效果：百叶窗的遮光效果可调，通过控制布艺窗帘的开合程度来控制进光量会导致室内亮度不均匀；2.经济因素：相比与布艺窗帘，百叶窗成本更低，经济实惠且局部出现问题后易于更换；3.设计风格：符合家居中简约、大方的现代设计风格。

课题目标与实现方法：装置通过感知周围环境的光强自动改变叶片的旋转角度，控制进光量，以实现室内光强的稳定, 使室内的亮度保持在一个舒适的程度。同时也通过手动键盘控制窗帘，以满足用户主观上的需求。例如，在夜间，用户需要关闭窗帘，此时就可以切换到手动操作模式，关闭窗帘。本产品可实行自由的自动手动切换，有良好的实用性。

二、电路与程序及机械结构设计

2.1 作品总体框架设计