基于单片机的智能遥控窗帘设计【开题报告】

2023年4月29日发(作者：空气能商用热水器价格)

基于单片机的智能遥控窗帘设计【开题报告】

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

1选题的背景、意义

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]。

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。

2相关研究的最新成果及动态

2.1 nRF24L01无线模块

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。

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[3]，

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2.4 GHz ISM单片射频收

发器件。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[4]。内置频率合成器、功率放大器、晶体

振荡器、调制器等功能模块,并融合了增强型ShockBurst技术，其中

输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低,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，多种低功率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)，可以轻松实

现能耗的显著降低[5]。

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[6]。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。

2.2 光电传感器

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[7]，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。

光电传感器具有检测距离长、对检测物体的限制少、响应时间短、

分辨率高、可实现非接触的检测、可实现颜色判别、便于调整等特点。

由于这些特点，光电传感器被广泛应用于工业自动化装置和智能家居

设备中。

2.3 AVR单片机

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[8]。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[9]。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[10]，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。在单片机选择上，这

里选择了性价比表现突出的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，而AVR单片机是典型高性能单片机[11]，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，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。本课题所研究的系统将以AVR 单片机

为控制核心，以nRF24L01无限模块作为收发信号的枢纽，通过遥控

信号和光电信号来控制电机，从而实现窗帘的智能控制。单片机在使

用时处于测控系统的核心地位[12],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[13]。

3 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点

及预期达到的目标

3.1研究的内容及方法：

本次课题提出了一个基于单片机的智能遥控窗帘设计，以AVR单

片机作为控制核心，并配以各种外设比如传感器以及电机，采用软硬

件结合的方法，初步实现窗帘的智能控制。其中硬件部分包括硬件电

路的设计及制板调试，软件部分包括各个功能模块的流程图设计，及

满足系统的测试、控制要求的程序编写。

3.2 研究难点：

(1)硬件选择上，包括核心芯片、无线模块和控制电机的选择。硬

件设施的

选择要坚持高效可靠、价廉低耗的原则，并且要考虑设备的可扩

展性能，以及是否方便维护。ATmega16单片机和nRF24L01无线模

块在这方面是很

好的选择。

(2)整体性能。通常意义上的性能，实际上是指产品的功能和质量

两个方面。

功能是构成竞争力的首要要素[14]。质量则是指产品能实现其功

能的程度

和在使用期内功能的保持性，质量可以定义为“实现功能的程度

和持久

性的度量[15]”，使它在设计中便于参数化和赋值。在本系统的

设计中要兼

顾功能和质量两方面。

(3)整体环境中的应用。虽然一个系统不能做到适应于任何环境，

但设计时

如果能让它具有良好的可扩展性及可靠性，就能够方便的改装并

使之能

很快的使用到各个环境中，实现所需要的功能。

3.3预期达到的目标：

完成电路板的绘制，实现系统的基本功能，如自动光感调节和手

动遥控窗帘。如有时间，则在此基础上继续拓展其它功能，如定时控

制、速度调节，并增加其对环境的兼容性。

4研究工作详细进度和安排

2010年11月23日—2010年12月5日布置毕业设计任务，讲

解毕业设计的方法和步骤，查找、分析相关文献资料；

2010年12月6日—2011年1月10日初步拟定系统采取的研究

方法、设计路线，完成文献综述、外文翻译的撰写；

2011年1月11日—2011年3月5日整理相关资料，确定系统

完成的主要功能，绘制系统的流程图。完成开题报告；

2011年3月5日—2011年4月8日进行详细的系统分析，完成

电路的设计，每周汇总情况、问题和进度一次，各人随时可通过电话、

ICQ或E-MAIL联系。开始撰写论文大纲及初稿；

2011年4月9日—2011年5月3日系统开发、代码设计、系统

调试、修改及优化阶段；

2011年5月4日—2011年5月26日完成毕业论文并提交；

2011年5月27日—2011年5月29日毕业论文答辩；

5参考文献

［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