基于单片机的智能百叶窗-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-102-LW
设计摘要：
本设计以STM32单片机为核心控制器，加上其他的模块一起组成基于单片机的智能百叶窗。该系统包含中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用了STM32单片机，用于获取输入部分数据，并通过内部处理控制输出部分。输入部分由DHT11温湿度检测模块、光敏电阻、红外接收管、独立按键和供电电路组成，分别用于检测环境的温湿度、光照强度、遥控控制和系统操作。输出部分包括OLED屏显示、两个ULN2003步进电机和WIFI模块。OLED屏显示当前的温湿度、光照强度和系统模式，步进电机控制百叶窗的上下移动和开合角度，WIFI模块实现数据传输和远程控制功能。通过该智能百叶窗系统，用户可以实时监测环境的温湿度和光照强度，并通过遥控器或手机APP控制百叶窗的开关状态和角度。系统具有功能丰富、操作便捷、响应迅速的特点，能够提供舒适的室内环境和方便的使用体验。本设计的智能百叶窗系统在智能家居领域具有广阔的应用前景，并能够为用户带来便利和舒适的生活体验。
关键词：单片机；WiFi模块；光敏电阻；红外接收管
字数：10000+
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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 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5光照检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4光敏电阻检测模块
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 按键函数流程图
4.4 处理函数流程图
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 连接WIFI实物测试
5.3 光照强度控制窗帘实物测试
5.4红外控制窗帘实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
窗户作为建筑或者中重要的组成部分，其形状、尺寸、比例、色彩和造型等对建筑都有很大影响。窗户按着设计要求来分可具有通风换气的作用，百叶窗作为窗户众多形式中的一种，其使用方便、功能多样，具有外观简洁、安装方便且能够调节采光角度的优点。近年来，百叶窗也越来越多的应用在设备机器中，在设备机器当中，百叶窗主要是起到为设备机器内部通风散热的作用。
百叶窗作为一种可调整透光程度的窗体在生活当中随处可见，百叶窗与窗帘相比，百叶窗那可以灵活调节的叶片具有窗帘所欠缺的功能。在遮阳方面，百叶窗除了可以抵挡紫外线辐射之外，还能调节室内光线；在通风方面，百叶窗固定式的安装以及厚实的质地，可以舒心地享受习习凉风而没有其它顾虑；窗帘的飘摆会室内生活时隐时现，百叶窗层层叠覆式的设计则保证了家居的私密性；此外，百叶窗完全封闭时就如多了一扇窗，能起到隔音隔热的作用。
现有的单玻百叶窗是通过人工手动牵引开关绳索来实现对百叶窗的升降调整，这种调整方式费事费力，且当人员用力过猛或者牵引速度过快时，就会造成百叶窗损坏，无法满足市面所需的要求；还有就是当遇到暴风雨天气，人外出不在家或者忘记关窗时，往往会造成进水现象。因此市面上迫切需要能改进的技术，基于此，本设计是基于单片机的智能百叶窗的设计与实现，主要实现以下功能：首先，我们可以红外遥控和无线控制（WiFi）两种模式来控制百叶窗，在通过温湿度传感器、光敏电阻等来采集温度、湿度、光照等环境参数，系统能够根据采集到参数控制百叶窗升起的高度和叶片打开的角度，并显示屏可实时显示环境参数。该设计可以有效的进行关开窗，省时省力。
1.2 国内外研究现状
智能窗帘是智能家居环境中代表性的部分，他的提出使窗帘不再是一个普通的机械结构，而是利用电子信息技术及编程技术，搭建一个能够自我调节的控制系统。目前来说智能窗帘系统具有巨大的社会价值。因此国内外的工程技术人员对智能家居和智能窗帘的发展往往是随着智能家居技术的进步而产生的。从20世纪90年代开始，美国的一些公司最早开始研发有关智能家居的电子软硬件产品。我国的智能家居产业对智能家居的研究与发展的起步相对迟缓，直到90年代初人们才开始了解到有关智能家居的概念[1]，而到了90年代末期国内的一些新兴企业才开始从实际意义上研发自己的智能家居。
2015年汪洋，柏汉元设计了一种电动智能中空百叶窗，应用在智能窗户的领域中，解决了现有百叶窗结构不稳定，拆卸不方便的技术问题，其技术方案要点是包括窗框和设置于窗框内的中空百叶，所述窗框的两侧设有玻璃扇，所述中空百叶包括铝条架和设于铝条架内的百叶组件，所述铝条架包括横杆和固定在横杆两端的竖杆，所述竖杆远离其与横杆固定连接的一端设有限位组件，所述限位组件包括槽块和穿设在槽块内的齿条块，一对所述齿条块的齿块相对设置，所述槽块内转动连接有与齿条块啮合的驱动齿轮，所述槽块上设有驱动驱动齿轮转动的转轴，所述转轴伸出槽块的一端设有螺纹段和耳块，具有提高百叶窗升降稳定性，便于拆卸维护的技术效果[2]。
随着社会的进步和人们生活水平的不断改善,人们对居住舒适度的要求越来越高,其中一项就是对遮阳和通风的需求.百叶窗作为一种普遍的遮阳设施,可通过调整叶片角度来控制室内太阳的热量,减少系统冷负荷,从而达到节能的目的.2016年李阳，高键，苏永刚主要阐述了以单片机控制技术为核心,系统主要由单片机主控模块,无线接收模块,LED数码管显示模块,电机驱动模块,电源模块和百叶窗窗体结构组成.其中系统采用了2.4G模块接受无线数据,并将数据传送到STC15F2K16S2单片机进行解码,然后输出到单片机主控模块从而达到驱动电机转动进而对百叶窗进行控制[3] 。
随着人们对生活质量的重视,百叶窗实用美观且符合大众消费水平所以得到了广泛的使用.但传统的百叶窗清洗不易,遮档功能不强,手动调节遮光度,每一片叶子的紧密性不强,容易出现四周和中间有缝隙,导致隔热性和隔紫外线效果变差室内光线不均匀;且非智能化,特别是当早上光线突变时室内主人尤感不适,不能及时根据外界的光线强度自动调整叶片闭合程度,以达到室内最佳光强度的目的 .2020年沈金武，李岳军，赖晓栋，李典航研究的的百叶窗在解决传统百叶窗不足的基础上,对能源的开放和使用,用户体验等方面也进行了相应的创新,在设计方面利用柔性太阳能电池板,主控芯片,光敏传感器,有害气体检测传感器,温湿度传感器,无线通信技术能够实现采集根据光照度自动调节开合度,能够实现自动清洗,自动调节室内温湿度等传统百叶窗所不具备的功能[4]。
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
本设计是基于STM32单片机的智能百叶窗系统。该系统通过中控部分获取环境的温湿度和光照强度等数据，并通过内部处理控制输出部分的操作。输入部分包括温湿度检测模块、光敏电阻、红外接收管、独立按键和供电电路，用于检测环境参数和用户操作。输出部分包括OLED屏显示、步进电机和WIFI模块，用于显示信息、控制百叶窗运动和实现数据传输。
该智能百叶窗系统具有功能丰富、操作便捷、响应迅速的特点。用户可以通过遥控器或手机APP监测和控制百叶窗的状态和角度，从而实现舒适的室内环境和便捷的使用体验。本设计的智能百叶窗系统在智能家居领域具有广阔的应用前景，为用户提供了便利和舒适的生活体验。
