编号:

M22002-04M-LW

设计摘要:

随着科技的不断发展,智能化技术在各个领域得到了广泛的应用,家居领域也不例外。窗帘作为家居生活的一部分,在传统的手动操作方式下存在一些不便之处,比如需要频繁调整窗帘开合、无法自动适应环境变化等。因此,本文介绍了一种基于单片机的智能窗帘系统设计,实现了多样化的操作方式和智能化控制功能。智能窗帘系统的核心控制单元采用了高性能的单片机,其强大的计算能力和可编程特性使得系统具备了高度的灵活性和可扩展性。通过SU-03T语音模块,用户可以通过语音指令实现对窗帘的开启、关闭以及调节,从而实现了智能化的控制,为用户带来了更加便捷的使用体验。同时,WIFI通信模块的应用使得用户可以通过云平台实现对窗帘的远程控制,无论身在何处,都能轻松地控制窗帘的状态,增加了系统的便捷性和灵活性。为了实现更加智能化的控制,系统集成了VS1838B红外一体接收头和ULN2003步进电机驱动模块。用户可以通过遥控器对窗帘进行远程控制,实现窗帘的开合和调节。ULN2003步进电机驱动模块保证了窗帘的平稳运行和高精度,使得用户能够根据需要对窗帘位置进行精准控制,满足不同使用场景的需求。该智能窗帘系统设计兼具自动化、远程控制、定时功能等特点,为用户提供了更加智能、高效、便捷的窗帘控制方式,为智能家居技术的应用拓展了新的可能性。该设计的实施将为未来智能家居领域的发展提供有益的参考和借鉴。

关键词:单片机;红外接收;语音控制;智能窗帘

字数:13000+

相关链接:

实物链接:

基于单片机的智能窗帘系统设计(32语音+WIFI版)-实物设计

开题报告链接:

基于单片机的智能窗帘系统设计(32语音+WIFI版)-开题报告

仿真链接:

基于单片机的智能窗帘系统设计(32单片机)-仿真设计 

内容预览:

摘 要

ABSTRACT

1 引 言

1.1 选题背景及实际意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要内容

2 系统设计方案

2.1 系统整体方案

2.2 单片机的选择

2.3光照强度检测方案的选择

2.4 显示方案的选择

2.5 电机方案的选择

3系统设计与分析

3.1 整体系统设计分析

3.2 DS1302时钟模块

3.3STM32C8T6单片机

3.4 VS1838B红外接收模块

3.5 光敏电阻器检测光照强度

4 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主程序流程设计

4.3 按键函数流程设计

4.4 监测函数流程设计

4.5 显示函数流程设计

4.6 处理函数流程设计

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

5.2 实物OLED显示测试

5.3 不同模式控制窗帘实物测试

5.4 设置时间实物测试

5.5 语音控制实物测试

5.6 WIFI控制实物测试

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

6.2显示检测测试

6.3设置时间检测测试

6.4手动开关窗帘测试

6.5语音控制窗帘测试

结  论

参考文献

致  谢

1 引 言

1.1 选题背景及实际意义

近些年来,我国的经济处于快速发展的阶段,因此人们的生活质量以及水平也在不断提升,人们对生活的舒适度要求也越来越高,其中很大一部分就是对室内环境的舒适程度的要求上[1]。智能家居在该方面不断提升人们的居住体验,随着信息技术的不断进步和智能化科技的飞速发展,智能家居概念逐渐走进普通家庭,改变了人们的生活方式,在这个智能家居浪潮中,智能窗帘系统作为其中的重要组成部分。传统的窗帘系统需要人工操作,包括拉动窗帘绳子或使用窗帘杆,这样的方式不仅繁琐,而且不能适应现代快节奏的生活。而随着科技的进步,人们对于家居生活的便利性和舒适度提出了更高的要求。

基于单片机的智能窗帘系统的设计应运而生,正是为了满足这些需求。智能窗帘系统的设计使得窗帘的开合与环境因素紧密关联,通过传感器感知室内外光线,窗帘可以自动调整开合程度,适应不同时间段和天气条件,为居住者提供更加舒适的居住体验。居住者不再需要频繁手动调整窗帘,不仅节省了时间,还降低了日常生活的繁琐程度,同时还可以根据环境光线自动调整窗帘的开合程度,合理利用自然光,减少电灯的使用频率。此外,引入了WIFI技术和语音识别控制,使用户可以通过手机或其他智能设备远程控制窗帘的运动以及语音控制窗帘。该设计充分展现了现代科技在家居领域的应用。通过实际应用的示范,推动了智能家居技术的发展和普及,使更多的家庭可以享受到智能化生活带来的便利和舒适,这样的设计为智能家居技术的应用提供了有益的探索和实践,促进了智能家居技术的不断创新和发展,为未来智能家居的普及和推广提供了有力支持。在不久的将来,智能窗帘系统有望成为智能家居领域的重要组成部分,为人们带来更加智能、舒适、安全的生活体验。

1.2 国内外研究现状

智能家居领域的不断发展和日益成熟,促使许多国内外学者在智能窗帘系统的研究方面进行了深入探索。他们通过结合嵌入式系统、传感器技术、通信技术等多种学科领域的知识,致力于提高智能窗帘系统的性能、功能和可靠性。

首先在自动化控制技术方面:在智能窗帘系统的研究中,自动化控制技术是一个核心方向。国外学者在此方面的研究较早,他们通过引入各类传感器,如光敏传感器、温湿度传感器等,实现对窗帘开合的自动控制。一些研究将机器学习算法应用于智能窗帘的控制,通过对环境数据的学习和分析,使系统能够根据用户的喜好和习惯,自动调整窗帘的开合程度,提供个性化的服务。在国内,自动化控制技术也得到了广泛关注。国内学者在传感器选择、控制算法设计和系统集成方面进行了一系列的研究。他们开发了基于光照、温度和人体活动的传感器,实现对窗帘的智能化控制。同时,结合机器学习和数据挖掘技术,进一步提高系统的智能化水平,为用户提供更加个性化的窗帘控制体验。

殷海文(2022)以单片机为基础,设计以光照,时间为变量的窗帘控制系统,在光照强度及时间均满足设定值时驱动电机启闭窗帘.此外还包含了手动操作的方式,通过按键随时控制窗帘启闭,实现光控窗帘的电气自动化控制[2]

徐吉祥,沈静静等(2022)设计了一种以AT89 C52为控制核心的智能窗帘系统,采用模块化设计,包括步进电机电路,光敏电阻电路,键盘接口电路,DS1302时钟电路,LCD1602液晶显示屏等模块.该系统能够实现窗帘的自动开闭,同时具有光控和定时控制功能[3]

在通讯技术方面:智能窗帘系统的通信技术应用对于实现远程控制和互联互通至关重要。国外学者广泛采用蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等通信协议,使得智能窗帘系统能够与智能手机、智能家居控制中心等设备进行无线连接,实现远程控制和云端管理。国内学者也在通信技术方面取得了重要进展。蓝牙技术作为较为成熟的通信协议被广泛应用于智能窗帘系统中,使用户可以通过手机App实现对窗帘的远程控制。同时,国内学者也在尝试将NB-IoT等新兴通信技术应用于智能窗帘系统,以实现更广泛的智能家居互联互通。

李启东(2021)设计一种以 51 单片机为核心处理器的蓝牙光控窗帘控制系统.通过处理光照传感器与温湿度传感器采集的数据控制步进电机正反转,进而实现窗帘自动运行.以及在特殊环境下可以使用手机等带有蓝牙通讯功能的设备,通过与智能窗帘建立蓝牙通讯来控制窗帘的打开或关闭[4]

杨方,庄雄雄(2021)采用STC 89C52RC单片机,液晶显示器,步进电机,无线遥控器等器材,实现智能化和红外线无线遥控窗帘设计.该窗帘系统具有造价低廉,性能优越的特点[5]

陈峰(2023)以STC89C52单片机为核心设计了自动窗帘控制系统.该系统能实时准确采集光照强度和当前时间,具有三种工作模式,可通过光照强度来控制窗帘开闭,也能定时开关窗帘,还能利用手机远程遥控窗帘开闭,并在液晶上实时显示系统工作模式和采集的信息.利用KEL软件和PROTEUS软件对系统进行仿真调试,仿真结果表明设计达到了预期目标[6]

与上述几种设计方案相比,该设计方案更加方便易懂,便于实际操作,价格低廉,在集成电路的选择上更易于使用和精巧。

1.3 课题主要内容

本课题旨在设计和开发一种基于STM32F103单片机的智能窗帘控制系统,该系统包含中控部分、输入部分和输出部分,通过结合多种模块和传感器,实现智能化的窗帘控制和监测功能:

第一是中控部分:

采用STM32F103单片机在系统中的角色和功能。主要任务是获取输入部分的数据,进行内部处理和逻辑控制,并控制输出部分的设备

第二是输入部分:

1)红外一体接收头:用于接收红外信号,实现遥控窗帘的开关和调节;

2)时钟:提供实时计时功能,支持定时开关窗帘的设置。

3)按键:按键实现WiFi配网、时间设置等功能,为用户提供直接的操作方式。

4)供电:为整个系统提供电源支持,确保系统的稳定工作

5)光敏电阻:监测当前环境光照强度,用于自动调节窗帘的开合程度。

第三是输出部分:

1)OLED显示模块:显示当前时间、光照强度等相关数据,为用户提供实时信息。

2)时钟:用于实时计时,确保系统能够准确获取当前的时间信息,并根据设定的时间表进行窗帘自动控制。

3)窗帘(步进电机模拟):接收STM32F103单片机的控制命令,实现窗帘的开合和调节。

4)WIFI模块:将数据通过无线方式上传至云平台,用户可以通过手机APP实现对窗帘的远程控制。

5)接收语音指令,实现语音控制窗帘的开关和调节,提高用户的交互体验。

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