CN216020394U - 一种基于单片机的多功能智能窗帘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的多功能智能窗帘系统，包括按键模块、电源模块、时钟模块、测光模块、显示器模块、电机模块、指示灯模块、窗帘模块和单片机，电源模块为整个窗帘系统提供工作电源，按键模块、时钟模块、测光模块、显示器模块、电机模块、指示灯模块、窗帘模块均连接单片机，电机模块与窗帘模块相连。本实用新型将传统智能窗帘模型精简化且功能更多，节约用户成本，还能给用户带来诸多便利。

Description

一种基于单片机的多功能智能窗帘系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于单片机的多功能智能窗帘系统。

背景技术

随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的时候，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之改变，人们对家居的要求早已不是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。在这种趋势下，窗帘的数字化、智能化已经成为现代生产研究的主导设计方向。

智能窗帘起步较晚，发展速度比较缓慢。随着技术的不断发展，人们财富的不断增长，用户对智能家居的需求呈现出快速增长的态势。随着认识的深化，作为智能家居的一部分，智能窗帘推广的普及，其发展的功能多样化、噪音更低化、环境友好化等问题仍有待提高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、工作可靠的基于单片机的多功能智能窗帘系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：一种基于单片机的多功能智能窗帘系统，包括按键模块、电源模块、时钟模块、测光模块、显示器模块、电机模块、指示灯模块、窗帘模块和单片机，电源模块为整个窗帘系统提供工作电源，按键模块、时钟模块、测光模块、显示器模块、电机模块、指示灯模块、窗帘模块均连接单片机，电机模块与窗帘模块相连。

上述基于单片机的多功能智能窗帘系统，所述单片机采用STC89C52。

上述基于单片机的多功能智能窗帘系统，所述按键模块采用独立键盘的方式，按键模块的按键为“模式切换”键、“设置时间”键、“设置阈值”键、“关闭/减”键、“开启/加”键。

上述基于单片机的多功能智能窗帘系统，所述显示器模块采用LCD液晶显示屏，主芯片型号为LCD1602，显示2行16个字符，LCD1602的第1引脚和第2引脚分别接到电路的GND和VCC；LCD1602的第3引脚通过一个电位器连接到地端，通过调节电位器来调节液晶的对比度；LCD1602的第4引脚是寄存器控制脚，接到了单片机的P13引脚上；LCD1602的第5引脚是读写控制脚，接到了单片机的P14引脚上；LCD1602的第6引脚是使能脚，接到了单片机的P15引脚上；LCD1602的第7引脚到第14引脚是数据/地址8位总线，接到了单片机的P00到P07引脚上；LCD1602的第15引脚和第16引脚是背光电源脚，分别连接VCC和GND；所述显示器模块的显示器左上方显示年月日，右上方显示时分秒，左下方显示控制模式，右下方显示光照强度。

上述基于单片机的多功能智能窗帘系统，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片，时钟芯片采用串行数据传输，时钟芯片的第1引脚和第4引脚分别接到VCC和GND，时钟芯片的第8引脚接了一个3V的纽扣电池作为时钟芯片的后备电池，时钟芯片的第2引脚和第3引脚接了一个32.768K的晶振给芯片提供时钟脉冲，时钟芯片的第5引脚、第6引脚、第7引脚依次连接到单片机的P12、P11、P10引脚，进行数据的传输。

上述基于单片机的多功能智能窗帘系统，所述测光模块采用光敏电阻，芯片ADC0832的第8引脚和第4引脚分别接到VCC和GND，芯片ADC0832的第5引脚和第6引脚连接单片机的P32引脚，第7引脚连接时钟信号芯片ADC0832的，第2引脚接光敏电阻和一个10kΩ的固定电阻，芯片ADC0832的第1引脚连接到单片机的P16引脚，芯片ADC0832的第3引脚悬空，由光敏电阻采集到的光照强度的模拟量，经芯片ADC0832转为数字量再传给单片机进行处理。

上述基于单片机的多功能智能窗帘系统，所述电机模块采用步进电机带动窗帘运动实现开合，电机模块的主芯片采用ULN2003，ULN2003的第8引脚和第9引脚分别接到GND和VC，ULN2003的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚分别与单片机的P27、P26、P25、P24引脚相连，ULN2003的第5引脚、第6引脚、第7引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚悬空，ULN2003的第13引脚、第14引脚、第15引脚、第16引脚接步进电机，当ULN2003接收到一个脉冲信号，即驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，通过控制脉冲个数来控制角位移量，达到准确定位的目的。

上述基于单片机的多功能智能窗帘系统，所述窗帘模块采用单侧开合式窗帘，窗帘的开合由步进电机控制传动牵引装置配合控制。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型将传统智能窗帘模型精简化且功能更多，节约用户成本，还能给用户带来诸多便利。

2、本实用新型的电机模块在给出停转信号后，会立即停转，不会对窗帘框架造成损害，且其扭矩比直流电机大。

3、本实用新型可通过手动（Manual）、定时（Timing）、光控（Liging）三种控制模式对窗帘进行开关，且按键操作简单。

4、本实用新型窗帘的开合使用步进电机的正逆转进行控制，同时配有一个LED灯用来指示窗帘当前的开关状态，人机交互性强。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构框图。

图2为本实用新型的单片机的电路原理图。

图3为本实用新型的显示器模块的电路原理图。

图4为本实用新型的时钟模块的电路原理图。

图5为本实用新型的测光模块的电路原理图。

图6为本实用新型的电机模块的电路原理图。

图7为本实用新型的按键模块的电路原理图。

图8为本实用新型的整体工作原理图。

图9为本实用新型的外观设计图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，一种基于单片机的多功能智能窗帘系统，包括按键模块、电源模块、时钟模块、测光模块、显示器模块、电机模块、指示灯模块、窗帘模块和单片机，电源模块为整个窗帘系统提供工作电源，按键模块、时钟模块、测光模块、显示器模块、电机模块、指示灯模块、窗帘模块均连接单片机，电机模块与窗帘模块相连。

如图2所示，所述单片机采用STC89C52。单片机最小系统由三个部分组成，晶振电路部分、复位电路部分、电源电路三个部分组成。晶振电路包括2个30pF的电容C2和C3，以及12M的晶振X1；电容起振作用，帮助晶振更容易的起振。复位电路由10uF的极性电容C1和10KΩ的电阻R3构成。电源部分采用5V的USB直接供电，可采用移动电源等设备进行供电。此外，除了单片机最小系统的三个部分之外，这里还多了一些外部电路。在P0口接了一个10K的排阻R1，使得P0口可以作为普通的I/O口使用。本实用新型用P0口来做显示器模块的数据口。

如图3所示，所述显示器模块采用LCD液晶显示屏，主芯片型号为LCD1602，显示2行16个字符，LCD1602的第1引脚和第2引脚分别接到电路的GND和VCC；LCD1602的第3引脚通过一个电位器连接到地端，通过调节电位器来调节液晶的对比度；LCD1602的第4引脚是寄存器控制脚，接到了单片机的P13引脚上；LCD1602的第5引脚是读写控制脚，接到了单片机的P14引脚上；LCD1602的第6引脚是使能脚，接到了单片机的P15引脚上；LCD1602的第7引脚到第14引脚是数据/地址8位总线，接到了单片机的P00到P07引脚上；LCD1602的第15引脚和第16引脚是背光电源脚，分别连接VCC和GND；所述显示器模块的显示器左上方显示年月日，右上方显示时分秒，左下方显示控制模式，右下方显示光照强度。

如图4所示，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片，时钟芯片采用串行数据传输，时钟芯片的第1引脚和第4引脚分别接到VCC和GND，时钟芯片的第8引脚接了一个3V的纽扣电池作为时钟芯片的后备电池，可以保证断掉主电源后时钟继续行走；时钟芯片的第2引脚和第3引脚接了一个32.768K的晶振给芯片提供时钟脉冲，时钟芯片的第5引脚、第6引脚、第7引脚依次连接到单片机的P12、P11、P10引脚，进行数据的传输。

如图5所示，所述测光模块采用光敏电阻，芯片ADC0832的第8引脚和第4引脚分别接到VCC和GND，芯片ADC0832的第5引脚和第6引脚连接单片机的P32引脚，第7引脚连接时钟信号芯片ADC0832的，第2引脚接光敏电阻和一个10kΩ的固定电阻，芯片ADC0832的第1引脚连接到单片机的P16引脚，芯片ADC0832的第3引脚悬空。本实用新型的智能窗帘有光控自动开关的功能，须采集环境中的光照强度，以便进行光照强度的计算和窗帘开关的控制，由光敏电阻采集到的光照强度的模拟量，经芯片ADC0832转为数字量再传给单片机进行处理。

如图6所示，所述电机模块采用步进电机带动窗帘运动实现开合，由于单片机IO口直接输出的电流非常弱，没办法直接驱动步进电机进行转动，因此需要在单片机和步进电机之间加多一个高耐压、大电流达林顿阵列芯片ULN2003作为电机的驱动芯片， ULN2003的第8引脚和第9引脚分别接到GND和VC，ULN2003的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚分别与单片机的P27、P26、P25、P24引脚相连，ULN2003的第5引脚、第6引脚、第7引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚悬空，ULN2003的第13引脚、第14引脚、第15引脚、第16引脚接步进电机，当ULN2003接收到一个脉冲信号，即驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，驱动步进电机的旋转是以固定的角度一步一步运行的，通过控制脉冲个数来控制角位移量，达到准确定位的目的。

如图7所示，所述按键模块采用独立键盘的方式，其中按键k1是“模式切换”键、按键k2是“设置时间”键、按键k3是“设置阈值”键、按键k4是“关闭/减”键、按键k5是“开启/加”键。

所述窗帘模块采用单侧开合式窗帘，窗帘的开合由步进电机控制传动牵引装置配合控制。

图8为本实用新型的整体工作图，最开始先进行液晶显示屏和时钟芯片的初始化，然后就进入了一个循环处理的过程，包括先读取时钟芯片的日期时间数据，然后在液晶显示屏1602上面显示出来，接着读取光照强度并显示；再往下就是按键扫描，如果检测到有按键按下去了，则根据不同的按键进行不同的任务处理；然后根据不同的模式，进行不同的窗帘开关控制。如果是手动模式的话，则根据开窗帘键和关窗帘键对窗帘进行开关控制；如果是定时模式的话，则根据设置的开启时间和关闭时间对窗帘进行控制，而如果是光控模式的话，则判断当前光照是否高于设置的控制阈值，是的话则关闭窗帘，相反则开启窗帘。至此完成一次循环的过程。

图9为本实用新型的外观设计图，整体采用贴墙式设计，其中按键模块1上的五个按键一字排开；电源模块2和电机模块5藏于墙内，使整体简洁大方；显示器模块4置于传动牵引装置7之上，使信息更易读取；传动牵引装置7连接窗帘模块8；指示灯模块6采用红色LED灯置于显示器模块4右侧便于观察；测光模块3突出于墙体，便于更加精确的测得室内光线强度。

本实用新型修改时间演示说明：在原始状态下，按下按键k2，此时光标在年份的位置闪烁，通过按键k4和按键k5修改年份的大小。设置好年份之后，再次按下按键k2，此时光标跳到了月份闪烁，继续通过按键k4和按键k5进行月份大小的修改。按照上面的操作，依次修改年份、月份、日期、小时、分钟、秒钟。最后设置好秒钟的大小后，再次按下按键k2，即可退出当前时间的设置。

本实用新型手动模式演示说明：在原始状态下，按下按键k1，让液晶显示屏左下角的控制模式显示为手动模式（Manual）。按下按键k5启动开启动作，步进电机顺时针旋转带动传动牵引装置，红色LED 灯点亮，窗帘以一定速度缓缓展开。按下按键k4启动关闭动作，步进电机逆时针旋转带动传动牵引装置，红色LED 灯熄灭，窗帘以一定速速缓缓收起。

本实用新型定时模式的演示说明：在原始状态下，按下按键k1，让液晶显示屏左下角的控制模式显示为定时模式（Timing）。按下按键k3，进入定时开启和关闭的时间设置，设置的方法等同于上述的修改时间说明。（OpenTime）是开启窗帘的时间，（CloseTime）是关闭窗帘的时间。设置最后的秒钟之后，按下按键k3退出设置模式。这种控制的思路是根据用户的实际需求达到不需要人为操作而实现窗帘的开合，节省人力的麻烦。

本实用新型光控模式的演示说明：在原始状态下，按下按键k1，让液晶显示屏左下角的控制模式显示为光控模式（Liging）。按下按键k3，然后跳过前面定时开启和关闭的时间设置，进入光照阈值的设置，通过按键k4和按键k5修改光控阈值的大小。设置好之后，按下按键k3退出设置模式。当前光照大于设置的阈值时，开启窗帘，小于阈值则关闭窗帘。这种控制的思路是白天开窗帘，晚上关窗帘，实现不需要人为操作的方便。

Claims (8)

1.一种基于单片机的多功能智能窗帘系统，其特征在于，包括按键模块、电源模块、时钟模块、测光模块、显示器模块、电机模块、指示灯模块、窗帘模块和单片机，电源模块为整个窗帘系统提供工作电源，按键模块、时钟模块、测光模块、显示器模块、电机模块、指示灯模块、窗帘模块均连接单片机，电机模块与窗帘模块相连。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的多功能智能窗帘系统，其特征在于，所述单片机采用STC89C52。

3.根据权利要求2所述的基于单片机的多功能智能窗帘系统，其特征在于，所述按键模块采用独立键盘的方式，按键模块的按键为“模式切换”键、“设置时间”键、“设置阈值”键、“关闭/减”键、“开启/加”键。

4.根据权利要求2所述的基于单片机的多功能智能窗帘系统，其特征在于，所述显示器模块采用LCD液晶显示屏，主芯片型号为LCD1602，显示2行16个字符，LCD1602的第1引脚和第2引脚分别接到电路的GND和VCC；LCD1602的第3引脚通过一个电位器连接到地端，通过调节电位器来调节液晶的对比度；LCD1602的第4引脚是寄存器控制脚，接到了单片机的P13引脚上；LCD1602的第5引脚是读写控制脚，接到了单片机的P14引脚上；LCD1602的第6引脚是使能脚，接到了单片机的P15引脚上；LCD1602的第7引脚到第14引脚是数据/地址8位总线，接到了单片机的P00到P07引脚上；LCD1602的第15引脚和第16引脚是背光电源脚，分别连接VCC和GND；所述显示器模块的显示器左上方显示年月日，右上方显示时分秒，左下方显示控制模式，右下方显示光照强度。

5.根据权利要求2所述的基于单片机的多功能智能窗帘系统，其特征在于，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片，时钟芯片采用串行数据传输，时钟芯片的第1引脚和第4引脚分别接到VCC和GND，时钟芯片的第8引脚接了一个3V的纽扣电池作为时钟芯片的后备电池，时钟芯片的第2引脚和第3引脚接了一个32.768K的晶振给芯片提供时钟脉冲，时钟芯片的第5引脚、第6引脚、第7引脚依次连接到单片机的P12、P11、P10引脚，进行数据的传输。

6.根据权利要求2所述的基于单片机的多功能智能窗帘系统，其特征在于，所述测光模块采用光敏电阻，芯片ADC0832的第8引脚和第4引脚分别接到VCC和GND，芯片ADC0832的第5引脚和第6引脚连接单片机的P32引脚，第7引脚连接时钟信号芯片ADC0832的，第2引脚接光敏电阻和一个10kΩ的固定电阻，芯片ADC0832的第1引脚连接到单片机的P16引脚，芯片ADC0832的第3引脚悬空，由光敏电阻采集到的光照强度的模拟量，经芯片ADC0832转为数字量再传给单片机进行处理。

7.根据权利要求2所述的基于单片机的多功能智能窗帘系统，其特征在于，所述电机模块采用步进电机带动窗帘运动实现开合，电机模块的主芯片采用ULN2003，ULN2003的第8引脚和第9引脚分别接到GND和VC，ULN2003的第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚分别与单片机的P27、P26、P25、P24引脚相连，ULN2003的第5引脚、第6引脚、第7引脚、第10引脚、第11引脚、第12引脚悬空，ULN2003的第13引脚、第14引脚、第15引脚、第16引脚接步进电机，当ULN2003接收到一个脉冲信号，即驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，通过控制脉冲个数来控制角位移量，达到准确定位的目的。

8.根据权利要求7所述的基于单片机的多功能智能窗帘系统，其特征在于，所述窗帘模块采用单侧开合式窗帘，窗帘的开合由步进电机控制传动牵引装置配合控制。

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