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摘要
本文首先介绍了智能家居的基本知识及其应用前景，进而阐明了开发作为智能家居中一个很重要部分——红外线遥控自动窗帘的意义。
随后着重介绍了开发单片机控制的红外线遥控窗帘系统所用到的集成芯片STC89C52、1602液晶显示、DS18B20温度传感器、uln2003、红外线发射接收器等硬件的结构原理。
本文采用分块的模式，对整个系统的硬件电路设计进行分析，分别给出了系统总体框图、红外线接收电路、步进电机控制电路、蜂鸣电路、LCD液晶显示电路、温度检测电路、遥控控制程序的编写思路，每一个模块都画出了其方框图，看起来一目了然。
最后通过实物调试，时钟显示、温度检测、红外控制窗帘的开合程度、还可以进行定时自动开闭窗帘等方面的设计基本上达到了预期目的。
当然，系统在一些细节的设计上还需要不断的完善和改进。
关键词：
单片机，红外线，定时控制，温度检测，步进电机，窗帘。
Abstract
Thispaperfirstintroducesthebasicknowledgeanditsapplicationprospectsforthesmarthome,andthenclarifythemeaningofdevelopmentasasmarthomeisaveryimportantpart-infraredremotecontrol,automaticcurtain.SubsequentlyfocusesontheintegratedchipusedinthedevelopmentofmicroprocessorcontrolledinfraredremotecontrolcurtainsystemSTC89C52,1602LCD,thestructuralprincipleofDS18B20temperaturesensor,uln2003,infraredtransmitterreceiverandotherhardware.Inthispaper,theblockmodetoanalyzetheentiresystemofhardwarecircuitdesign,givestheoverallsystemblockdiagram,theinfraredreceivercircuit,thesteppermotorcontrolcircuit,thebuzzercircuit,LCDdisplaycircuit,thetemperaturedetectioncircuit,remotecontrolwritingideasfortheprogram,eachmoduletodrawitsblockdiagram,lookataglance.
Finally,throughthekinddebugging,clock,temperaturedetection,infraredcontrolcurtainsopeningandclosingofthedegreecanalsobetimedautomaticopeningandclosingcurtainsandotheraspectsofthedesignisbasicallyachievethedesiredpurpose.Ofcourse,someofthedetailsofthedesignalsoneedtoconstantlyimproveandimprove.
Keywords:
microcontroller,infrared,timingcontrol,temperaturedetection,steppermotor,curtains.
第一章．绪论
本章阐述了单片机控制的红外线遥控自动窗帘系统的市场价值、研究背景、国内外的现状、以及发展方向，明确指出单片机控制的红外线遥控自动窗帘系统所面临的问题及一些解决方案。
1.1课题背景
生活的提高，时代在进步，人类在向文明迈进，不同的时代对居住的空间、环境有不同的要求，这是社会的必然潮流、单片机控制的自动窗帘遥控系统，既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，有显示出了生活的档次，同时还可以根据光线的明暗还自动控制窗帘的开关程度，以调节室内的光线，进一步地满足了人们的享受要求。
所以该产品能形成大规模生产，很快会普及全国市场，产生巨大经济效益；
另外，除了广大市民住宅使用外，该遥控窗帘还可以广泛应用于别墅、公寓、宾馆、饭店、写字楼、歌舞厅、影剧院、会议厅、银行、学校、医院等各种公共场所，因此该产品具有广泛的市场前景。
遥控自动窗帘系统在我国刚刚兴起，但其发展前景广阔，推广和应用自动窗帘具有重要的现实意义。
其一，改变人们的生活方式。
单片机控制的遥控自动窗帘系统具有丰富的智能化功能，为家庭用户营造一个高效、舒适、便利、环保的家具环境。
单片机控制的遥控自动窗帘只用一个多功能遥控器来监测住房的开关问题，给人们日常生活带来了极大的方便。
这些都将改变人们传统的生活方式，并提高人们的生活质量。
其二，牵动一大批产业的发展。
单片机控制的遥控自动窗帘产品面向家庭用户，其应用市场是庞大的，发展前景也是广阔的，必将吸引大批有远见的企业介入，从牵动大批产业的发展。
本系统采用89C51作为主控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。
硬件由单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；
软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。
在单片机应用系统开发的过程中，应不断调整软、硬件，协调地进行软、硬件设计，以提高工作效率，当系统硬件和软件紧密配合、协调一致，就可以组成高性能的单片机应用系统。
本课题完成了单片机应用系统其开发过程的系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试，根据开发的实际需要，相互协调、交叉，有机的进行。
本文是从智能家居的一个项目——智能电动窗帘的设计开始的。
1.2课题的研究工作
智能家具系统是一个大的社会系统工程，我们应当加快我国智能家具标准化进程。
自动控制系统作为智能家具中一个很重要的部分，需要在我过智能家具这一领域，建立起一个具有中国特色的新型、健康的产业链。
现有的电动窗帘机的控制方式有固定开关控制、遥控、声控、光控等，其中以前面两种形式较多。
就实用程度和经济角度来说，用遥控式控制方式较好，这样能方便的随时开关窗帘。
电动窗帘主要有以下几大功能：
（1）手动控制：
该功能使电动窗帘具有手动正传、手动反转和手动停止的功能，避免了手动拉动窗帘的麻烦。
（2）半自动手动控制：
半自动手动控制是在需要关闭或打开窗帘的时候，
只需要人工按一下“正转”或“反转”按键后，窗帘到位自动停止。
（3）
定时控制功能：
本功能中用户可以预先设定窗帘的开启或者关闭时间，即使用户不在也可以控制室内照明情况，让用户一进家门就可以感受到愉悦的光照。
（4）时钟显示功能：
使用1602液晶来显示时间，同时用以对窗帘进行设置定时，自动控制窗帘的开关。
将时钟集成到智能窗帘系统中，节省了室内空间同时方便了用户对窗帘的定时控制，蓝屏的液晶美观大方，富有现代气息。
（5）温度检测：
通过DS18B20来对室温进行测量，显示出室内的环境温度。
窗帘的正转、反转和停止功能可由单片机输出电平来控制步进电机的运转以实现。
环境亮度的控制通过光敏电阻和运放组成的电路来控制单片机输出电平继而控制电机的正转和反转。
时间自动控制可以由定时器来控制
第二章．系统设计
2.1系统总体结构规划
该窗帘控制器采用STC89C52单片机的最小系统设计，通过控制一个步进电机来实现控制窗帘的拉开和关闭。
窗帘控制器可以使用红外线遥控器进行远程手动开、手动开和手动停控制；
还可以通过定时的设置控制窗帘定时的拉开或关闭。
通过1602液晶实现时钟功能和定时的设置，还显示检测出来的温度。
2.2核心芯片结构原理介绍
为使基于单片机控制的红外线遥控系统在实际使用过程中方便快捷，并且具
有较高的性能、价格比，所以对该系统的原器件作了精心挑选。
按在实际工作中的使用，可以分为几部分：
STC52RC单片机是整个电路的核心，它控制其他模块来完成各种复杂的操作；
红外线一体接收头负责接收命令；
DS18B20温度检测器，测量环境的温度；
1602液晶显示器用来时钟显示和窗帘的定时自动开关的设置；
uln2003芯片驱动步进电机，开控制窗帘的拉开和关闭。
2.2.1中央控制器——STC89C52RC
STC89C52RC是由红晶公司推出的一种小型单片机，其主要特点为采用Flash存储器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS—51完全兼容，且采用高密度非易失存储器制造技术制造，将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单片机中，可以很快被中国广大用户接受。
2.2.1.1STC89C52RC的特点
STC89C52RC有很广的工作电源电压可为3.3V-5.5V（5V单片机）/2.0V-3.8V（3V单片机），当工作电压在3V时，电流相当于6V工作时的1/4，STC89C52RC工作相当于12Hz时，动态电流为1mA，掉电状态仅为20nA。
这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。
STC89C52RC具有以下特点：
·
STC89C52RC与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；
用户应用程序空间：
4K/8K/13K/16K/32K/64K字节。
片上集成1280字节或512字节RAM。
通用I/O口（35/39个），复位后为：
P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）；
P0作为总线扩展使用时，不用加上拉电阻，作为I/O口使用时，需加上拉电阻。
ISP（在系统可编程）IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RXD/P3.0,TXD/P3.1）zhi直接下载用户程序，数秒即可完成一片；
有EEPROM功能。
看门狗。
内部集成MAX810专用复位电路（HD版本和90C版本才有），外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。
共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。
外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断。
通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。
工作温度范围：
-40—+85℃（工业级）/0—75℃（商业级）。
2.2.2红外线接收器HS0038
红外接收探头，接收红外信号频率为38KHz，周期约26vs。
如图：
HS0038红外接收器
红外接收头电路一体化的红外接收装置将遥控信号的接收、放大、检波、整形集一体，并且输出可以让单片机识别的TTL信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。
在本系统中我们采用红外一体化接收头HS0038,，不受日光、萤火灯等光源干扰，内附磁屏蔽，功耗低，灵敏度高。
在用小功率发射管发射信号情况下，其接收距离可达35m。
它能与TTL、COMS电路兼容。
HS0038为直立侧面收光型。
它接收红外信号为38KHz，周期约26vs，同时能对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号。
三个管脚分别是地、+5V电源、调解信号输出端。
红外接收部分主要是对红外载波信号进行解调放大整形等，由于市场上已经有集成解调、放大、整形输出的红外接收头，所有只用考虑怎么样能精确计算出红外编码脉冲时间就可以了，通常我们在计算红外编码脉冲时间时，一般把接收程序放在中断程序中，一旦有红外信号，则马上进入中断程序中，并启动定时器对红外信号延时时间进行定时，一旦计算判断出是起始位则准备进行指令码的定时计算，如果没有检测到起始位就不能检测指令码，而是继续检测起始位的出现，当指令码全部接收完毕后，可根据指令码的命令执行相应的动作。
在红外线接收要注意抗干扰，因为遥控窗帘接收阳光照射的时间和强度都很大，因此主机接收到的红外线干扰信号也很强，所有一方面要加强主机接收头的避光措施，另一方面要在红外线接收软件中，设置接收红外解码信号延时时间上限和下线，依次来达到最佳的抗干扰效果。
2.2.3液晶显示器LCD1602
液晶是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始广泛应用在轻薄型显示器上。
液晶显示器LCD1602
液晶显示器主要的原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背部灯管构成画面。
1602液晶每行可显示16个字符，一共可以显示两行。
液晶显示器采用目前使用的比较广泛的字符型液晶显示器1602。
1602液晶模块内部字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的字符等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到“A”。
1、引脚功能说明
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
4
RS
数据/命令选择
12
D5
5
R/W
读/写选择
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光源正极
8
D1
16
BLK
背光源负极
引脚接口说明表
第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：
R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极。
2、LCD1602的RAM地址映射
液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志为低电平，表示不忙，否则此指令失效。
要显示字符时要先输入显示字符地址，也就是告诉模块在，哪里显示字符，图是1602的内部显示地址。
LCD1602内部显示地址
当我们向00—0F、40—4F地址中的任一处写显示数据时，液晶都可以显示出来当写到10—27、50—67地址时，必须通过移屏指令将它们移入可显示区域方可正常显示。
3、指令说明
1.清屏指令
功能：
<
1>
清除液晶显示器，即将DDRAM的内容全部填入"
空白"
的ASCII码20H;
2>
光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方;
3>
将地址计数器（AC）的值设为0。
2.光标归位指令
把光标撤回到显示器的左上方;
把地址计数器（AC）的值设置为0;
保持DDRAM的内容不变。
3.进入模式设置指令
设定每次定入1位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字
符是否移动。
参数设定的情况如下所示：
位名设置
I/D=0写入新数据后光标左移，I/D=1写入新数据后光标右移。
S=0写入新数据后显示屏不移动，S=1写入新数据后显示屏整体右移1个字符。
4.显示开关控制指令
控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁。
参数设定的情况如下：
位名设置
D=0显示功能关，D=1显示功能开。
C=0无光标C=1有光标。
B=0光标闪烁，B=1光标不闪烁。
5.设定显示屏或光标移动方向指令
使光标移位或使整个显示屏幕移位。
S/CR/L设定情况
00光标左移1格，且AC值减1
01光标右移1格，且AC值加1
10显示器上字符全部左移一格，但光标不动
11显示器上字符全部右移一格，但光标不动
6.功能设定指令
设定数据总线位数、显示的行数及字型。
位名设置
DL0=数据总线为4位1=数据总线为8位
N0=显示1行1=显示2行
F0=5×
7点阵/每字符1=5×
10点阵/每字符
7.设定CGRAM地址指令
设定下一个要存入数据的CGRAM的地址。
8.设定DDRAM地址指令
9.读取忙信号或AC地址指令
读取忙碌信号BF的内容，BF=1表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来的数据或指令;
当BF=0时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令;
读取地址计数器（AC）的内容。
10.数据写入DDRAM或CGRAM指令一览
将字符码写入DDRAM，以使液晶显示屏显示出相对应的字符;
将使用者自己设计的图形存入CGRAM。
11.从CGRAM或DDRAM读出数据的指令一览
读取DDRAM或CGRAM中的内容。
基本操作时序：
读状态输入：
RS=L，RW=H，E=H输出：
DB0～DB7=状态字
写指令输入：
RS=L，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0～DB7=指令码输出：
无
读数据输入：
RS=H，RW=H，E=H输出：
DB0～DB7=数据
写数据输入：
RS=H，RW=L，E=下降沿脉冲，DB0～DB7=数据输出：
无
2.2.4温度传感器DS18B20
温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。
超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。
对于我们普通的电子爱好者来说，DS18B20的优势更是我们学习单片机技术和开发温度相关的小产品的不二选择。
了解其工作原理和应用可以拓宽您对单片机开发的思路。
DS18B20的主要特征：
*全数字温度转换及输出。
*先进的单总线数据通信。
*最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。
*12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。
*可选择寄生工作方式。
*检测温度范围为–55°
C~+125°
C（–67°
F~+257°
F）
*内置EEPROM，限温报警功能。
*64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。
*多样封装形式，适应不同硬件系统。
DS18B20引脚功能：
封装中引脚分配如下：
1（GND）：
地
2（DQ）：
单线运用的数据输入输出引脚
3（VDD）：
可选的电源引脚。
2.2.4.1DS18B20工作原理及应用：
DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。
其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。
在讲解其工作流程之前我们有必要了解18B20的内部存储器资源。
18B20共有三种形态的存储器资源，它们分别是：
ROM只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的编码是19H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56的位的CRC码（冗余校验）。
数据在出产时设置不由用户更改。
DS18B20共64位ROM。
RAM数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。
第1、2个字节是温度转换后的数据值信息，第3、4个字节是用户EEPROM（常用于温度报警值储存）的镜像。
在上电复位时其值将被刷新。
第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像。
第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。
第9个字节为前8个字节的CRC码。
EEPROM非易失性记忆体，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作。
2.2.4.2DS28B20芯片存储器操作指令表：
1、WriteScratchpad（向RAM中写数据）[4EH]
这是向RAM中写入数据的指令，随后写入的两个字节的数据将会被存到地址2（报警RAM之TH）和地址3（报警RAM之TL）。
写入过程中可以用复位
升级会员 