多功能可调节智能窗帘设计

胡彦颖 逄馥阳 于娜 王霄维

摘  要：随着现代工业科技的发展，移动互联网的普及，人们对于多功能智能家居的需求量越来越多，品质要求也有更加高的要求。因此，对于智能家具其中的窗帘多功能可调节的设计，能够满足人们的日常所需，同时能够体现我们工科学生在专业知识方面的掌握与实践。

关键字：科技、智能家居、窗帘、设计、专业

Multi-functional adjustable smart curtain design

Abstract：With the development of modern industrial technology and the popularity of mobile Internet，people's demand for multi-functional smart homes is increasing，and the quality requirements are also higher.Therefore，for the multi-functional and adjustable design of the curtains in the smart furniture， it can meet people's daily needs， and at the same time，it can reflect the mastery and practice of our engineering students in professional knowledge.

1.总体设计方案

本设计在普通窗帘的基础功能上（通过手动或按钮开关控制窗帘的开合），增加了光照自动控制，时间控制，温度控制共三个控制模式。运用单片机完成相关电路的设计，达到经济实用的目的。以下是关于系统设计框图。

2.功能模块处理

2.1功能分类

关于多功能可调节智能窗帘的设计统共分为4个功能分类：键盘按键，定点时钟，感知光照和温度变化等。键盘按键主要是由使用者的手动控制，在电源接通的前提下，按键控制窗帘的闭合（不需要去到窗帘旁边拉动窗帘即可远程遥控）;定点时钟如字面意思，可以设置窗帘闭合的规定时间，当到达设置时间点时，本窗帘自动打开或关闭，并且这一功能也受按键控制（若按键已打开，窗帘此时已经打开，故窗帘只会在到达关闭时间点才会关闭）;感知功能有感光和感温，通过光敏变阻器和热敏变阻器，先设定开关时的所需光照强度范围和温度范围，同样到达一定光照强度和温度时，自动控制窗帘的闭合。

2.2功能处理

当以上功能收集到各数据以后，对于时钟模块，我们使用DS1302芯片，在使用前初始化，设计好电路以后，再进行程序的编写，这时，通过芯片的运行，将设置的数据进行处理和传输，递给中心处理的单片机进行运行处理。对于测光和测温的模块，在设计好的光敏电阻和热敏电阻电路图中使用ADC0832芯片，将预先设定的量进行数字化并可以显示出来，而最简化的按键就是在电路图中增加开关键。这几个功能在设计的电路图中是并联关系，所以相互独立，即使在某一功能出现错误导致失效以后，还能通过其余按键控制我们的窗帘。

3.单片机

在各个模块处理过后所的到的数据信息，我们选择STC89C52这个51单片机进行对数据的更高一层的处理和转换，使其能够精准控制我们的窗帘（先使用步进电机模拟窗帘的开关）。由于这个单片机有多个引脚和多个外部的输入、输出端口以达到精准控制。对于这个单片机，我们选择C语言对其进行编程和开发。

使用单片机当作系统控制器。单片机具备的安全性强、性价比高搞、电压低、功率低等优势获得了发展和大面积应用，由于嵌入式单片机算术运算功能强大，软件程序设计灵活，自由度大，可以用软件程序完成所有的逻辑功能，本身还具备定时器、计数器，也能够用来定时器和计算，还有它耗电量较少，体积小，计算技术成熟和费用低等的优势。另外，除单片机最小系统的三个主要组成部分以外，其中还多了几个外围电路。

因为STC89C52的P零口为漏极开路输出，所以就在P零口接了个十K的排阻R1，让P零口能够当做普通的I/O口用，原本设计用P零口来作为液晶的数据口。

尤其值得注意的是，针对31脚（EA），在接高电平时，单片机在恢复后由内部ROM的零H开始運行;在接低电平有效时间，复位后可以直接从外部ROM的零H开始运行。但是因为我们的程式已经保存到了嵌入式单片机里面，所以EA要接上高电平，保证通过嵌入式单片机的内部读写程式去运行的。

由于单片机具有多个引脚，因此我们小组是在仔细学习各个引脚所对应的的名称和使用途径方法以后，选择焊接的方式将各个电路元件对应焊接起来。

4.显示部分

显示部分包括液晶显示屏，指示灯的闪烁以及步进电机模拟窗帘闭合。液晶显示屏我们选择1602液晶，主要考虑到其性价比高，且在市场上容易购买。指示灯选用二极管，这在我们大二下学期学习的专业中所了解过，相较于其他，二极管简单，便宜，方便。步进电机也是如此，但我们还需要借助ULN2003芯片，以此来驱动步进电机来达到我们所要求的功率。通过步进电机实现精确且正确的定位，由脉冲信号简单控制。通过步进电机作为来作为调节机构，通过引导门窗的运动以实现开合。好处是在给出停止运转信号后，机器会立即停转，而不致对窗帘框架产生破坏，而且其力矩也较直流电机为大，有利于带动窗帘运动;而缺点则是价格比直流电机略贵。

5.组装

在所有元件组装在一起之前，我们需要对每一个单独的元件进行测试，是否能够正常运行，以保证在组装到一起以后能够有序运行。随后，我们按照顺序依次将对应电路的电线连接在一起，此时要注意正负端还有上面所说过的单片机的引脚焊接，由于焊接地方繁多，我们需要有耐心，仔细，同时也需要小组成员的配合以及最后焊接完成的检查。在完成以后，我们需要接通电源进行通电测试，目的是检查焊接是否正确，并且从中发现问题、找到问题、解决问题。

6.总结

多功能可调节智能窗帘的设计，原材料都是采用价格低廉，但品质高，能够长时间使用，将其投放市场，也会是一类低成本高利润的现代智能生活家具的一类。同时，我们的智能窗帘，功能齐全，操作方便，不论是年轻人还是老人都容易上手，适合所有年龄段。

参考文献

[1]郑郁正.单片机原理及应用.成都：四川大学出版社，2003.9.

[2]王怀平，王仁波，胡开明.Proteus仿真设计基于单片机AT89C51的电子万年历[J].科技广场，2008，10：197-198.

[3]瞿贵荣.电动窗帘红外遥控电路.家庭电子，2005，2：35-36.

基金项目：2021年全国大学生创新创业项目（项目编号：S202110205051）

作者简介：胡彦颖（2002——），女，湖北省襄阳市人，本科，研究方向：智能制造工程。