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作者：山东交通学院 李永宝 高旭东 李双文
指导教师：孙晨

　　作品简介

　　开发背景：生活在提高，时代在进步，人类在向文明迈进，不同的时代对居住空间、环境有不同的要求，这是社会的必然潮流[1]。单片机控制的自动窗帘遥控系统，既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，又显示出了生活的档次，同时还可以根据光线的明暗来自动控制窗帘的开关，以调节室内的光线，更进一步地满足了人们的享受要求。单片机控制的遥控自动窗帘系统具有丰富的智能化功能，为家庭用户营日上生活带来极大的方便。这些都将改变人们传统的生活方式，并提高了人们的生活质量。所以该产品能形成大规模生产，很快会普及全国市场，产生巨大的经济效益;另外，除了广大市民住宅使用外，该遥控窗帘器还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、歌舞厅、影剧院、会议厅、银行、学校、医院等各种公共场所，因此该产品具有广阔的市场前景。
　　结构说明：自动窗帘控制系统核心采用的是单片机STC15F2K，其次利用了光照传感器、键盘显示接口电路以及信号调理电路等外围电路，整个系统在各模块的配合下可实现半自动控制、自动控制、定时控制等功能。自动窗帘控制系统的构成主要由光照传感电路、系统主控模块电路、电源转换电路、电机控制电路、键盘以及显示电路等组成。
　　功能与使用说明：自动窗帘控制系统具有以下几个基本功能：
　　(1)手动控制：该功能是根据用户的需求通过按键进行窗帘的开关，此功能可以使窗帘的开闭处于任何一种状态;
　　(2)自动控制：用户可以通过按键一次性开闭窗帘;
　　(3)光照控制：系统可以根据用户设定的光照强度值通过感光器采集光照自动开光窗帘;
　　(4)时间控制：此功能是根据用户设定的时间一次性开关窗帘。
　　(5)遥控控制：此功能是可以远距离遥控控制窗帘的开与关。
　　键盘控制：在键盘上设置两个键位，控制电机正反转，0键反转，1键正转。 光强控制：设定一个光照强度，当光照强度达到设定值时，电机转动。 时间控制:通过在液晶屏上设置好定时时间，达到这个时间，电机就转动，控制窗帘自动开关。红外遥控控制，通过使用遥控器远距离控制电机转动，实现窗帘开关。　　

　　液晶显示万年历、时钟。　　数码管显示室内温度。
　　按键控制：按下SL14，键窗帘打开。按下SL13键，窗帘关闭。
　　光控模块：自动检测室内光线亮度，智能的控制窗帘的开与关。
　　遥控功能：按下遥控板0键窗帘打开，按下1键窗帘关闭，

　　平台选型说明

　　本作品设计是基于STC15F2K系列的单片，外加一些扩展电路的综合电路。使用Keil u Vision4进行开发、编译、调试。
　　1.采用宏晶公司最新STC15系列IAP15F2K61S2芯片。ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器，无需仿真器。可当仿真器使用。
　　2.增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，速度比普通8051快8-12倍
　　3.61K字节片内片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以上
　　4.片内大容量2048字节的SRAM
　　5.大容量片内EEPROM，擦写次数10万次数以上
　　6.共8通道10位高速ADC，速度可达30万次/秒，3路PWM还可当3路D/A使用
　　7.共3通道捕获/比较单元(CCP/PWM/PCA)
　　8.内部高可靠复位，8级可选复位门槛电压，彻底省掉外部复位电路
　　9.内部高精度R/C时钟，内部时钟从5MHz～35MHz可选，相当于普通8051的60MHz～420MHz
　　10.两组高速异步串行通信端口(可同时使用)，可在5组管脚之间进行切换，分时复用可当5组串口使用。
　　11.一组高速异步串行通信端口SPI。
　　12.各种接口扩展齐全。
　　13.一根优质USB线实现系统供电、程序下载、通信用STC-ISP向单片机内部下载程序：
　　(1)单击<单片机型号>下拉菜单，选择MCU(IAP15F2K61S2);找到待下载的HEX文件。
　　(2)通过USB接口为单片机供电，在计算机的设备管理器中，找到该串口;在“串行号”的下拉菜单中，选择相应的串口。通常情况下软件会自动扫描到所有串口号。
　　(3)单击“下载/”编程，下载程序;提示“正在检测目标单片机”后，短按一下SA1键断电，松开通电，开始下载程序。
　　自动窗帘控制系统核心采用的是单片机STC152K61S2，其次利用了光照传感器、键盘显示接口电路以及信号调理电路等外围电路，整个系统在各模块的配合下可实现半自动控制、自动控制、定时控制等功能。该设计在理论层面上，用程序语言驱动各模块工作，实现系统的内在联系，在应用层面上则采用Protues软件进行原理图设计。

　　设计说明

　　总体电路设计及原理说明 ：
　　系统的总体设计采用以步进电机作为单片机控制元件，执行窗帘开闭的主要任务;以光敏电阻作为检测元件，以提供单片机外界光照的变化;STC15单片机作为主控制芯片，控制着整个系统的运行，此外，辅助以键盘和显示电路，在各个电路模块的配合下最终实现了自动窗帘控制系统的智能化要求。
　　自动窗帘控制系统总体方案设计是基于满足设计要求的前提并且根据理论上的可实现性和硬件上的经济实用性，而进行设计的重要环节。
　　自动窗帘控制系统设计的总体框图如图所示。　　

　　自动窗帘控制器结构框图根据光照来开闭窗帘主要原理是用光敏电阻采集外界的光强度，从光传感器采集的信号利用信号校正电路放大，滤波后输入到A/D转换器，由于A/D转换器件的转换需要一定时间，一旦在这段时间内信号发生变化，转换结果将会出现偏差，所以在转换期间要应该采用采样保持电路。传入的信号由STC15F2K61S2单片机来控制，并且做出响应，以实现电机的正转、反转与停止。显示模块是用来显示自动窗帘控制器的各种状态。键盘作为输入设备，通过不同按键来控制单片机进行各种运转状态。
　　窗帘自动控制系统的光控功能是可以根据光照的强弱来自动控制窗帘的开闭的，因此需要用到光照传感元器件，在本设计中采用了光敏电阻。光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。
　　传统的窗帘绝大部分是用手去开关，每天开关不仅不省力，而且还可能错过最佳光照时间，尤其是大窗帘，比较重，而且长，在开闭时需要费很大力气才能开关窗帘，特别不方便;针对这种现象，电动窗帘便由此产生。现有的电动窗帘基本上都可以利用按键控制，自动开关闭窗帘，虽然省了力气，但是有些方面的设计还是不够人性化。对此，本控制系统提出可以根据光照以及定时等开关窗帘，具体有以下几大功能：(1)手动控制状态：此功能使自动窗帘控制系统具有手动拉开、关闭和停止功能。(2)半自动控制状态：此功能是在要打开或者关闭窗帘的时候，通过“开”或“关”按键，窗帘在电机的带动下可以自动开闭。(3)亮度自动控制：此功能是利用设定的光照强度自动完成窗帘的打开或者关闭，真正实现黑天关闭，白天打开的功能。(4)时间自动控制：此功能根据用户需要，设定需要开闭窗帘的时间，通过输入的开启或关闭时间，控制窗帘开关。
　　根据光照来开闭窗帘主要原理是用光敏电阻采集外界的光强度，从光传感器采集的信号利用信号校正电路放大，滤波后输入到A/D转换器，由于A/D转换器件的转换需要一定时间，一旦在这段时间内信号发生变化，转换结果将会出现偏差，所以在转换期间要应该采用采样保持电路。传入的信号由单片机来控制，并且做出响应，以实现电机的正转、反转与停止。显示模块是用来显示自动窗帘控制器的各种状态。键盘作为输入设备，通过不同按键来控制单片机进行各种运转状态。
　　键盘在由单片机控制的窗帘自动控制系统中的主要作用是通过按键向单片机输入指令，控制窗帘的开关等等功能，是人工控制单片机的主要手段。在窗帘控制系统设计中的键盘采用的是4×4矩阵键盘。用来设定自动窗帘打开或者关闭的时间;反转键是使步进电机反转，控制窗帘关闭;正转键是使步进电机正转，从而控制窗帘打开。

　　作品特色

　　1、该系统具有一般的窗帘控制系统的最基本的功能，即通过电动按钮来开闭窗帘，在此基本功能的前提下，本设计根据需求还设计了可以根据光照强度和设定时间自动开闭窗帘的功能，在选取设计方案和采用元器件方面，该系统本着简单实用经济的思想，尽量简化电路设计，用最简单的电路布线和选用最经济实用的器件来达到设计要求。
　　2、本系统不但可以随意控制窗帘的开关，还拥有温度计监测显示、时钟、万年历等装置，非常具有实用性。
　　3、本控制系统可以根据光照以及定时等开关窗帘，用户可以任意设定光照强度自动完成窗帘的打开或者关闭。另外，用户可以任意设定时间来控制窗帘的开关。
　　4、添加了温度显示，可以明确了解此刻室内的温度。另外操作比较简单，适合大部分人使用，易上手。易于进行商品化、市场化。该产品能形成大规模生产，很快会普及全国市场，产生巨大的经济效益。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2783