智能遥控窗帘系统设计【开题报告】
毕业设计（论⽂）开题报告题⽬：智能遥控窗帘系统设计专业：电⼦信息⼯程1选题的背景、意义
当今时代，科技的发展和⼈们⽣活⽔平显著提⾼,⼈们对居住环境⽅便快捷的要求越来越⾼,智能家居系统应运⽽⽣。智能家居是现代电⼦技术、通讯技术及⾃动化技术相结合的产物。它能够实现对家电设备的⾃动控制和管理、对家庭的安全进⾏监测报警,能够为⽤户提供安全舒适、⾼效便利的⽣活环境。
随着⾼新技术及电⼦器件的发展，光控、温控及遥控窗帘应运⽽⽣，给⼈们的⽣活带来了很多⽅便。同时，也为⼈们的⽣活环境以及智能家居的实现提供了依据，为此，研究与设计智能窗帘控制系统具有深远的现实意义。
窗帘机是专门为⾼⼤的窗户设计的窗帘控制装置，根据功能不同可以分为电动、遥控、⾃动和智能等多种规格。电动窗帘机是通过窗帘机上的控制按键操作窗帘开合的⼀种最简单的窗帘机，仅仅解决了⼿拉窗帘的问题，可还需要⼈来近距离操作，电动窗帘机使⼀些超⾼、超宽窗帘的操作变得⽐较容易。但因为这种窗帘机技术含量低，基本上没有⼚家作⼤规模⼯业化⽣产。然⽽遥控窗帘机却可以远距离操作窗帘的开合，使⽤更为⽅便，在现代⽣活更有⼴泛的使⽤价值。2相关研究的最新成果及动态2.1 最新成果
智能窗帘的主要品牌有福建龙岩的飞鸿牌，北京的龙华和⼴州的创明等，还有⼀些国外品牌的产品。⾃动窗帘机具有⾃动控制功能，使窗帘天亮⾃动打开，天⿊⾃动关闭，使⽤更为⽅便。智能窗帘机同时具有⼿动、遥控和⾃动功能，可以满⾜⽤户各种情况下的使⽤要求，是⼀种更为先进的窗帘控制装置[1]。
奥兰AL-CK01智能窗帘机是兰州四达电⼦技术研究所应⽤微电⼦技术和光电⼦技术研制的⾼科技民⽤电⼦产品, 可在各种使⽤窗帘的场合实现开关窗帘的⾃动控制、⼿动控制和红外遥控, 是现代办公和⽣活环境的⾼档配套产品。
本窗帘机设计合理，结构先进，可靠性⾼，和同类产品相⽐具有鲜明的技术特⾊。具有⾃动功能的窗帘机在设计上必须要解决的技术问题是窗帘运动到位后如何停机。本机使⽤了巧妙的停机⽅法：窗帘拉到位后由于阻⼒增⼤电机转不动了，此时电机的反电势将消失，致使电机电流迅速增加，⽤检测电路检出此信号
送给由电⼦元件组成的电⼦开关，切断驱动电路的输⼊信号使窗帘机停机。这样，窗帘轨道上不⽤安装任何检测器件就能控制停机，既简化了安装，⼜降低了⽣产成本，还提⾼了⼯作的可靠性。⽤以上⽅法虽然很好的解决了正常⼯作时窗帘机的停机问题，但窗帘机⼯作⼀段时间以后，窗帘拉绳可能会松弛，这样窗帘拉到位后窗帘拉绳和主动滑轮之间就可能打滑，⼀旦出现打滑的情况，窗帘机的电机将不能被强⾏⽌转，流过电机的电流达不到停机电流，因⽽不能正常停机，直⾄转坏为⽌。为了避免出现这种情况，窗帘机内设置了约 1 分钟的定时电路，万⼀打滑，最多转⼀分钟既停。
窗帘机需要解决的另⼀个问题是⼯作的可靠性和寿命问题，拉线结构是影响窗帘机⼯作可靠性和寿命最主要的因素。本机在设计上主动滑轮使⽤上下两槽的双槽滑轮，并在安装主动滑轮的执⾏器上另设置了⼀个导向滑轮，窗帘绳先在主动滑轮的下主动滑轮的上槽绕⼀圈，再绕过窗帘轨道另⼀端的导向滑轮结成闭环，这样窗帘绳在主动滑轮上的包⾓是两圈，增⼤了主动滑轮和窗帘拉绳之间的摩擦⼒，解决了拉绳和主动滑轮之间的打滑问题，使窗帘机能可靠的⼯作：并且，⽤这种拉线结构，窗帘绳蹦紧后产⽣的侧向拉⼒由加装在执⾏器上的导向滑轮承担，⽽加在主动滑轮上的侧向拉⼒左右互相抵消，因此，主动滑轮只承受旋转⼒矩，避免了电机旋转时执⾏器输出轴和轴孔之间的单向磨损，延长了窗帘机的使⽤寿命。
本窗帘机还采取了⼀些其他的措施来进⼀步提⾼产品的性能和⼯作的可靠性。如：为了在窗帘机动作时也能保持窗帘绳的张⼒避免打滑，设计了张紧器；经过⼀段时间的使⽤后窗帘绳会松驰，为了能⽅便的调紧窗帘绳设计了张⼒调节器；为了使输出滑轮和输出轴之间即能可靠的配合⼜便于⽣产时的装配，使⽤了三⽤轴和三⾓孔的配合⽅法等等。以上采取的各项技术措施再加上严格的⼯艺⼿段，最终使产品真正达到了实⽤化的程度[4]。2.2 最新动态
遥控电动窗帘在最近⼏年被⼴泛应⽤于⾼级智能公寓和私⼈别墅。随着⾼科技的进步，近年⼜出现了直线电机新技术，直线电机技术作为⼀项⾼新技术⾃问世以来，就受到社会各界⼴泛关注。并以它⾃⾝的技术特点迅速改变⼈们对传统事物的看法。电动窗帘的技术⾰新——磁驱直线电动窗帘机
直线电机与传统旋转式电机相⽐在很多领域显⽰了⽆可⽐拟的优势。如机场的物流线、⾃动感应门、邮政分拣系统、上海的磁悬浮列车、计算机磁盘定位系统、离⼦加速器等，⽽将它应⽤在电动帘机⽅⾯则使该⾏业进⼊了⼀个新阶段——磁驱直线电动窗帘机，简直就是电动窗帘⾏业的新⾰命。
磁驱直线电动窗帘机直接利⽤磁驱动的⼒量驱动电机进⾏往返动作，带动窗
帘作来回往返运动实现窗帘的开合。运⾏中电机与轨道运⾏⽆接触，减少了机械故障，降低了噪⾳，确保了运⾏的可靠性，从⽽改变了⼈们对于传统电动窗帘机易发⽣故障，易脱位、不安全，不可靠、使⽤寿命短的认识。
磁驱直线电动窗帘机与传统旋转式电机产品的区别在于它舍弃了⼤量复杂的机械传动机构（不⽤滑轮及钢丝绳组件及相应的定位装置），减少了⼤量易损部件。使之设计更紧凑、结构更合理、外观更精美、可靠性更好、安全性更⾼、使⽤寿命更长（达到50000次以上）。
磁驱电动窗帘机利⽤了磁浮（驱）原理制作的运⾏机构，所以在运⾏时电机⽆噪⾳、轻便、快捷；这是传统产品所⽆法相⽐的，同时既可⼿控也可遥控，与⼿拉式窗帘机及传统电动窗帘机的易掉线、易卡位、易损坏等相⽐较，它的优势是不⾔⽽喻的，今后必将成为当今⾼档住宅、宾馆、智能⼤厦、多媒体中⼼、私家别墅等的⾸选⾃动化窗饰[5]。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 研究⽅法
通过控制直流永磁电机的参数，可实现电机的正转或反转，即窗帘的拉起或放下。由于本设计⽅案要求，系统可根据光照程度的不同（光源⾃制，由三个发光⼆极管组成，由单⽚机设定不同的发光⽅式），设定窗帘的开度不同，共四种位置（全开﹑位置⼀﹑位置⼆﹑全关），且由于系统中含有存储单元，四种位置可重复实现。该系统并且加⼊风⼒及⾬⽔传感器，系统可根据传感器发回的数据，控制窗的开度。当风⼒达到⼀定参数时，窗会⾃动关闭，或当⾬量达到设定值时，窗也⾃动关闭。此外，该且此系统外加⽆线遥控装置，可在⼀定范围内对窗及窗帘进⾏控制。
80C51是INTEL公司MCS-51系列单⽚机中最基本的产品，它采⽤INTEL公司可靠的CHMOS⼯艺技术制造的⾼性能8位单⽚机，属于标准的MCS-51的HCMOS 产品。它结合了HMOS的⾼速和⾼密度技术及CHMOS的低功耗特征，它继承和扩展了MCS-48单⽚机的体系结构和指令系统。
80C51内置处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输⼊/输出(I/O)⼝、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，⼀个全双⼯串⾏通信⼝，⽚内时钟振荡电路。
此外，80C51还可⼯作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU⽽RAM定时器、串⾏⼝和中断系统维持其功能。掉电模
式下，保存RAM 数据，时钟振荡停⽌，同时停⽌芯⽚内其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。STCC51可以代替ATC51，功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低。 外型：40个引脚，双列直插DIP-40。
STCC51可以完成ISP 在线编程功能，⽽ATC51则不能。 将ATC51中的程序直接烧录到STCC51中后，STCC51就可以代替ATC51直接⼯作（⼀般都不需要做任何改动即可正常⼯作）。 STC 推出的系列51单⽚机芯⽚是全⾯兼容其它51单⽚机的，⽽51单⽚机是主流⼤军，每⼀个⾼等院校、普通学校、⽹站、业余单⽚机培训都是以51单⽚机为⼊门教材的。STCC51内部有EEPROM ，可以在程序中修改，断电不丢失。还增加了两级中断优先级，等等[8]。
图1 总体设计框图
3.1.1⽆线发射接收功能模块
nRF905在使⽤中，根据不同需要，其电路图不尽相同，图4.1所⽰为典型的应⽤原理图，该电路天线部分使⽤的是50Ω单端天线。在nRF905的电路板设计中，也可以使⽤环形天线，把天线布在PCB 板上，这可减⼩系统的体积。
nRF905通过SPI 接⼝和微控制器进⾏数据传送，通过ShockBurstTM 收发模式进⾏⽆线数据发送，收发可靠，使⽤⽅便，在⼯业控制、消费电⼦等各个领域都具有⼴阔的应⽤前景。nRF905有两种⼯作模式和两种节能模式。两种⼯作模式分别是
ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM发送模式，两种节能模式分别是关机模式和空闲模式。nRF905的⼯作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三个引脚决定[6]。
3.1.2直流电机驱动模块
直流电机的驱动⽤的是L293D芯⽚，它是推拉4通道驱动带⼆极管，600mA 输出电流每通道。2A峰值输出电流每通道(不可重复，估计将会损坏) 。温度过⾼保护。逻辑\"0\"输⼊电压为1.5V,可以免除1.5V以下的⼲扰。L293D内置钳位⼆极管。L293D 是单块集成电路，⾼电压，⾼电流，四通道驱动，设计⽤来接受DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载(⽐如继电器，直流和步近马达)，和开关电源晶体管。简单的使⽤是作为2个桥，⼀对通道连接起来有⼀个使能输⼊。分离的输⼊引脚提供某种逻辑，允许⽤低电压操作，并且还包括内置的钳位⼆极管[9]。这个设备适⽤于⾼达5KHz的开关应⽤。L293D是16引脚塑料封装，中间的4个引脚是短路的（为了散热）。
图2 80C51与L293D连接电路
