基于51单片机智能窗帘的研究与设计

目录

摘要 (1)

第1章绪论 (2)

1.1 系统设计的背景及意义 (2)

1.2 设计的基本内容 (2)

1.3 实现的基本功能 (3)

第2章总体电路设计与原理说明 (4)

2.1 方案介绍 (4)

2.2总体方案设计 (5)

2.2.1 自动控制窗帘基本功能 (5)

2.2.2 总体结构设计 (5)

第3章硬件分析与设计 (7)

3.1 单片机及相关电路设计 (7)

3.1.1 89C51单片机概述 (7)

3.1.2 晶振电路 (8)

3.1.3 复位电路 (8)

3.1.4 显示电路 (9)

3.2 光敏传感器电路 (9)

3.3 A/D转换电路 (12)

3.4 步进电机电路 (12)

(13)

3.5 温度检测电路 (13)

3.6 红外控制电路 (15)

第4章程序分析设计 (18)

4.1 主程序 (18)

4.2 重要子程序设计 (18)

第5章总结 (19)

参考文献 (21)

附录1 :原理图 (22)

附录2 :部分子程序 (23)

摘要

自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。今天，技术、生产、军事、管理、生活等各个领域，都离不开自动控制技术。就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。随着电子计算机技术和其他高技术的发展，自动控制技术的水平越来越高，应用越来越广泛，作用越来越重要。尤其是在生产过程的自动化、工厂自动化、机器人技术、综合管理工程、航天工程、军事技术等领域，自动控制技术起到了关键作用。当然，在智能家居方面，自动控制技术有较好的发展前景。应用自动控制技术，将是家居环境更加智能化，人性化。

针对家居环境采光及避光问题，自动窗帘控制系统将取代手动控制，更加人性化。本文综述了自动窗帘系统的设计与控制系统，介绍了设计制作一个完整的自动窗帘控制系统所需要做的理论分析，以及各环节功能的实现。自动窗帘控制系统核心是采用单片机AT89C51控制，其次采用感光传感器，红外控制电路，温度检测电路等外围电路。整个系统在各模块的配合下实现半自动控制，自动控制等功能。该设计在理论层面上，以程序语言驱动各模块工作，实现了各模块的内在联系，应用层面上采用软件进行原理图设计和仿真。

该自动窗帘系统硬件电路主要由光敏检测电路，红外控制电路，温度检测电路，步进电机驱动电路构成。该设计则主要讨论了自动窗帘系统的设计过程，硬件电路设计，软件调试过程，以及利用软件实现红外线遥控信号的编码及解码方式。通过本系统可以实现通过光照强度实现窗帘开关自动控制，通过温度检测电路实现窗帘开关自动控制，同时实现红外遥控的半自动控制。

关键词：自动控制，自动窗帘，单片机，步进电机

第1章绪论

1.1 系统设计的背景及意义

智能家居以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，尽显便捷将家中的各种设备（如音视频设备、照明设备、窗帘控制、空调控制、网络家电等）通过家庭网络连接到一起。与普通家居相比，不仅具有传统的居住功能，提供安全舒适的家庭生活空间，还能提供全方位的信息交互功能，优化人们的生活方式。随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的时候，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。

随着技术产业结构的调整，生产工艺的飞速发展，人们的生活水平不断提高，家用电气逐渐普及。高精度、多功能、低功耗是现代科技发展的趋势。在这种趋势下，窗帘的数字化、智能化已经成为现代生产研究的主导设计方向。

单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多电子产品中也用到了红外控制。结合感光系统和红外遥控系统的智能窗帘系统具有较好的发展前景。

1.2 设计的基本内容

本智能家居自动窗帘控制系统以STC89S51单片机为控制核心，由电源模块、光敏感应模块、温度监测模块、红外遥控模块等几个环节组成本系统的主要框架，与此同时可外扩一些其他的控制功能。系统可以实现对外界光线强度的实时监测，从而来控制窗帘的自动开启和关闭，并可对室内的温度进行检测和显示，可由用户随时设定温度阈值，当实际的温度超过或低于设定温度后，通过窗帘的开闭，使室内的光线和温度达到一个较为理想的条件。为了更体现人性化，本设计通过红外线的发送和接收，可根据用户的意愿实现对窗帘开闭的远距离遥控。

该设计主要分为以下几个章节：

（1）绪论：介绍介绍系统设计的背景及意义。

（2）总体方案设计：介绍自动窗帘控制系统总体方案，及总体结构设计。

（3）硬件系统分析：介绍主要硬件系统。

（4）软件分析：介绍软件设计。

（5）总结：对该设计的不足和扩展进行分析。

1.3 实现的基本功能

自动窗帘控制系统具有以下几个基本功能：

（1）光照控制：根据光照强度值，通过感光器采集，自动打开或关闭窗帘。即当早晨光照强度增强到设定值，通过感光器采集，单片机控制步进电机打开窗帘；当夜晚光照强度减弱到设定值，通过感光器采集，单片机控制步进电机关闭窗帘。

（2）温度控制：通过红外遥控器设定给定温度，通过温度监测系统，检测环境温度，当温度高于或低于给定值时，单片机控制步进电机打开或关闭窗帘。

（3）红外控制：当光照强度未达到设定值，手动操作红外遥控器，由红外接收系统接收信号，单片机控制步进电机打开或关闭窗帘。