基于单片机的智能遥控窗帘设计【文献综述】

毕业设计开题报告

电子信息工程

基于单片机的智能遥控窗帘设计

一、前言部分

随着现代控制技术的快速发展和传统工业改造的逐步实现，智能系统已经应用于我们生活工作的各个领域。其中包括环境照明系统，家庭影院影音系统，安防监控系统，公共广播/背景音乐系统,会议系统，空调系统等一系列日常生活中的智能系统已经进入我们的视线。这些智能系统的飞速发展，标志着人们对家庭生活舒适性的需求越来越强烈，而窗帘作为每个家庭的家居必须用品，自然也需要满足人们对更舒适性、更智能化的需求。

窗帘的基本作用无非是保护业主的个人隐私、遮阳挡尘以及装饰房间，但传统的窗帘必须由人手动拉动，特别是别墅或复式房的落地窗帘，往往笨重宽大，需要很大的力量才能开关窗帘，很不方便。于是各种智能窗帘系统在最近几年得到迅速发展，它可以广泛应用于智能大厦、高级公寓、酒店和别墅等场所，只要轻按一下开关，窗帘就能自动开合，非常方便。

目前市场上出现的智能遥控窗帘设计，大部分能够根据使用者的要求进行一定的智能调节。这其中又分为遥控控制和自动控制这两种模式。现代人所需要的智能遥控窗帘系统，它要求安装简单方便，可维护性好，性价比高。除了能应用于酒店、智能大厦、高级公寓、别墅等各个场所外，还需要应用于普通家庭、商务楼层等场所，并实现窗帘的自动开关，远程控制等高级控制功能，真正让窗帘与居室的表现力息息相关,在家居软装饰设计中恰到好处，成为现代家居的一道亮丽风景线[1]。

无线遥控系统一般由两部分组成，其中包括手持端发射器和控制端接收器。手持端通过按键操作发射操作人员所发出的指令，经过并行、串行变换、信号程序控制、纠错信号等处理形成数字码，经过载波调制后用无线电波发射出去。控制端接收由发射器发出的电波，读取发射器发出的载波信号并解调译码为代表操

纵内容的数字信号，经过驱动放大等处理后发出继电器控制信号[2]。近年来nRF24L01无线模块被普遍应用与各个无线遥控系统中，它是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM频段。内置功率放大器、晶体振荡器、频率合成器、调制器等功能模块,并且融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。

光电传感器则是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号[3]，由此可以实现智能系统随环境光的变化而进行开关。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此，光电传感器在检测和控制中应用非常广泛。咨询公司INTECHNOCONSULTING 的传感器市场报告显示，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，今后将逐年大幅增加。调查显示，东欧、亚太区和加拿大成为传感器市场增长最快的地区，而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。近观未来传感器的发展趋势，光电传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。

由此可见，基于无线模块和传感器的智能设备将在市场上越来越普及，包括智能窗帘在内，其市场竞争也将越来越激烈。

二、主题部分

现代通信技术，计算机网络技术以及现场总线控制技术的飞速发展，使数字化、信息化、网络化正日益融入人们的生活之中。人们在生活水平和居住条件得到不断提升与改善的基础上，对生活质量提也出了更高的要求，智能住宅小区就是在这一背景下产生的，而且其需求日益增长，智能化的内容也不断有新的概念融入。根据一项调查表明：41.7%的普通市民，74.2%网上一族认为在5年之内，我国智能化住宅将成为住宅市场的主流。而作为住宅小区智能化系统中的其中一环，智能窗帘控制系统也在飞速发展。目前智能窗帘在国内外均有出现，在2011年北京建筑智能化展中，智能窗帘及遮阳系统已经作为一个独立的系列崭露头角。它具有适用性、安全性、兼容性、智能化等特点，最近几年智能遥控窗帘被广泛应用于高级智能公寓和私人别墅。而随着科技的进步，近年又来出现了许

多大小各异、功能不同的遥控窗帘。但总体上来讲，窗帘种类仍旧比较单一，功能上不够完善，或有缺陷，并且多数价格高昂，应用范围局限在高级公寓和高级别墅。但根据社会发展的趋势，智能遥控窗帘系统将有很大的发展空间，其品种将越来越多样化，价格将越来越低廉，系统将越来越智能。

现代计算机技术的产业革命，将世界经济从资本经济带入到知识经济时代。在电子世界领域，从20世纪中的无线电时代也进入到21世纪以计算机技术为中心的智能化现代电子系统时代[4]。现代电子系统的基本核心是嵌入式计算机系统(简称嵌入式系统)，它将计算机嵌入到对象体系中，实现对象体系的智能控制[5]。而单片机是最典型、最广泛、最普及的嵌入式系统。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。用单片机可以构成形式多样的智能控制系统、数据采集系统。现代的单片机普遍具备各种接口，可以很方便地与外设进行数据信号交换，为在计算机网络和电机设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的智能设备基本上都用到单片机实现控制，从DVD、汽车、打印机、航天飞机、导弹的制导系统、再到日常工作中随处可见的MP3，手机等。其中很常见的一款是性价比表现突出的ATmega16单片机，它是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，它的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz。

AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC精简指令集高速8位单片机。高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位一直是衡量单片机的重要指标，AVR单片机就是典型高性能单片机[6]，相比51单片机，它的速度是后者的12倍到24倍。自从它面市之后，利用它开发出的产品就层出不穷，被应用到各种产品中，虽然目前AVR的市场占有率还是不如PIC与51，但AVR的优点使得AVR的市场占有一直在扩展，其年用量也一直在上涨。单片机在使用时处于测控系统的核心地位[7],实现程序的拓展存储，并配以外部接口电路，实现对外围设备的控制[8]。

现代意义上的无线遥控是指实现对被控目标的非接触遥远控制[9]，在航空航天、工业控制、家电生活领域应用广泛。无线遥控和无线传输系统相比有线和红外设备具有更高的移动自由度。由此使无线遥控装置和无线传输系统在家电领域

的应用越来越广泛。相对电线连线，无线遥控的优点在于安装成本低(无需布线、无需重新装潢)，提高了灵活性并降低了维护成本。

nRF24L01是一款全球性，免许可证的2.4GHzISM单片射频收发器件[10]。其成本低，设计融合了高通信(高达2 Mbit/s)与低功耗(接收器电流仅为12.5 mA)的特点[11]。在以-6 dBm的功率发射时，工作电流也只有9 mA；接收时，工作电流只有12.3 mA，这种多低功率的工作模式使节能设计更方便。如内置模式的省电模式(电流400nA)和待机模式(130μs，开机时32μA)，就可以轻松实现能耗的显著降低[12]。

目前无线遥控系统在工业界和大工业环境中有着巨大的应用。在厂房公用设施方面如工业用门、门形框架、升降柜、照明和平台的控制等。在工业中如机器控制、装置控制、转运装置、压力机控制、地面和空中传送系统、动态仓储等[13]。而它在生活家居上的应用也越来越广泛，如家庭安全防范系统、照明控制、远程温控系统以及智能窗帘系统等。

三、总结部分

综上所述，传统的纯手动窗帘控制系统由于操作上有所不便，不能够适应于智能化生活发展越来越快的前景。并且它不适合残疾人群和老年人的操作，包括一些大型窗帘即使是正常人也很难拉动。而近年来出现的自动窗帘控制系统，其功能上较为简单、控制上有所不便、可靠性较低且维修上有所不便。本文结合目前发展情况，本着应用推广的目的，设计并开发了可以应用于各个场合的智能遥控窗帘系统。在系统设计过程，对于硬件设备选择、无线通信建立、安装维护等涉及到的问题都需要考虑具体的应对措施给以解决[14]。

应当指出的是，智能遥控窗帘系统只是各种智能系统的一部分，要想带给人更舒适、更安全、更健康、更智能的生活体验，需要更为全面的设计。未来将出现的智能遥控窗帘系统，将会考虑智能系统在生活生产上需要兼容过去、适应现在、体现未来的特性[15]，在各种硬件选择上都需要做出了考虑，以备以后功能扩展和升级需要，方便其应用到整体环境的智能系统中。

目前窗帘控制系统的发展情况，主要是朝着更方便的操作性，更高的智能化，

更可靠的性能，以及更广泛的应用等方向发展。无论是在欧美发达国家还是亚太地区对它的需求都将越来越大。

四、参考文献

［1］代岩峰.浅谈室内设计中窗帘的软装饰意义.科教文汇(上旬刊)，2009-12 ［2］陈富强，李浩宾.一种采用无线遥控系统的葫芦行车遥控的设计. 河南省信息化电器重点实验室，2010-04

［3］古天祥，王厚军，习友宝，詹惠秦。电子测量原理。机械工业出版社.2004-8 ［4］张毅坤,陈善久,裘雪红.单片微型计算机原理及应用[M].西安：西安科技大学出版社,1998-08

［5］周立功.ARM嵌入式系统基础教程.北京：北京航空航天大学出版社，2008-9

［6］张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2009.

［7］胡忭利.基于单片机的通信转换器在远程测控系统中的应用.工业仪表与自动化装置，2003-4

［8］刘天龙. 制作机器人常用的单片机性能特点及使用经验.2010-02

［9］Brad A. https://www.360docs.net/doc/2b17819528.html,ing handhelds for wireless remote control of PCs and appliances. January 2004

［10］ MSP430 and nRF24L01 based Wireless Sensor Network Design with Adaptive Power ControlS. S. Sonavane, V. Kumar，B. P. Patil. January 2009 ［11］ S. S. Sonavane, B. P. Patil and V. Kumar. Designing Wireless Sensor Network with Low cost and Low Power. International Conferences On Networking (ICON) to be held at IIT Roorki on 12th Dec-08.

［12］ S. S. Sonavane, V. Kumar and B. P. Patil. Component Choice for Low Power Wireless Sensor Networks Node. International Journal of Computer, Information Technology and Engineering (IJCITAE), Vol.2, No.1, July-2008,