基于Ardunio的智能光控窗帘系统

11编号D-26南京航空航天大学电子电路设计大赛作品报告书基于ATMega328P单片机的智能窗帘控制系统二〇一六年十一月1PAGE1基于ATMega328P单片机的智能窗帘控制系统摘要小三号黑体，居中，摘要与题目前空一行。小三号黑体，居中，摘要与题目前空一行。本课题的研究目的是开发出基于ATMega328P单片机的智能窗帘控制系统，以常见的百叶窗为硬件平台，采用28BYJ48四相五线步进电机与ULN2021集成达林顿管驱动阵列进行驱动。通过光敏传感器采集光强度，经由采样/保持电路、AD转换电路输出数字量，与预设参量比拟，单片机输出信号控制电机的正、反转以到达开闭窗帘的目的。同时使用矩阵键盘实现手动开闭窗帘以及设置开闭系数的功能。关键词：关键词为小三黑体，居行首。ATMega328P，百叶窗，智能窗帘关键词为小三黑体，居行首。Intelligentcurtaincontrolsystembasedonsingle-chipATMega328PAbstract小三新罗马字体，居中，与题目空一行小三新罗马字体，居中，与题目空一行ThepurposeofthisprojectistodevelopanintelligentcontrolsystembasedonATMega328Pmicrocontroller,withcommonly-seenshuttersashardwareplatform,using28BYJ48fourphasefivewiresteppermotorintegratedwithULN2021Darlingtonarraysasdriversection.Withthecollectionoflightintensitybyphotosensitivesensor,followedbysampling/holdingcircuit,ADconversioncircuit,thesystemwillgiveadigitaloutput.Next,thesignalwillcomparewithpresetparameters,andusethepositiveandthenegativeoutputsignaltocontrolthemotorinordertoachievethepurposeofopeningandclosingthecurtains.Atthesametimeusingthematrixkeyboardtoachievemanualopenandcloseofcurtainsandsetthefunctionofopeningandclosingcoefficient.KeyWords小三新罗马字体，居行首。：intelligentcontrolsystem,ATMega328P，shutters小三新罗马字体，居行首。目录三号黑体，居中。目录前空一行三号黑体，居中。目录前空一行摘要ⅰAbstractⅱ摘要至目录用小写罗马数字编写页码，具体页码格式参照本模板摘要至目录用小写罗马数字编写页码，具体页码格式参照本模板一、引言1从正文开始用阿拉伯数字编写页码从正文开始用阿拉伯数字编写页码1.1课题背景 11.2课题的研究工作 1二、电路与程序及机械结构设计2232.3驱动电路设计32.4控制程序设计42.5机械结构设计6三、理论分析与计算7四、电路图及有关设计文件7五、元件清单9六、总结与展望9致谢1011一、引言1.1课题背景智能家居〔英文：smarthome,homeautomation〕是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、

平安防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居平安性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。智能家居概念的起源甚早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的智能型建筑,从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。智能家居在中国起步较晚，至今经历了十几年的时间，研究仍在不断深入。可见，智能家居市场前景巨大。家居智能化也已经成为了一种开展趋势。而智能窗帘是智能化家居中最为基础却也十分重要的一个组成局部。在欧美等兴旺国家，电动窗帘已经广泛使用。虽然电动窗帘早已进入我国，但却一直没有大的推广，这两年，随着电控技术的不断开展和智能家居理念的不断普及，电动窗帘热又卷土重来。据了解，全国共有200多种电动窗帘获得了国家专利，但究其技术而言，大同小异。并且，大多只停留在用按键控制窗帘开关或升降的状态。本课题研究内容——窗帘自动控制装置即是智能家居的一个很小的组成局部。本课题旨在实现的是窗帘自动控制装置。不同于一般的布艺窗帘，本课题选择以传统的百叶窗作为雏形。主要考量如下：1.实现效果：百叶窗的遮光效果可调，通过控制布艺窗帘的开合程度来控制进光量会导致室内亮度不均匀；2.经济因素：相比与布艺窗帘，百叶窗本钱更低，经济实惠且局部出现问题后易于更换；3.设计风格：符合家居中简约、大方的现代设计风格。课题目标与实现方法：装置通过感知周围环境的光强自动改变叶片的旋转角度，控制进光量，以实现室内光强的稳定,使室内的亮度保持在一个舒适的程度。同时也通过手动键盘控制窗帘，以满足用户主观上的需求。例如，在夜间，用户需要关闭窗帘，此时就可以切换到手动操作模式，关闭窗帘。本产品可实行自由的自动手动切换，有良好的实用性。二、电路与程序及机械结构设计2.1作品总体框架设计光敏传感器光敏传感器采样保持电路采样保持电路时钟信号A/D转换时钟信号A/D转换单片机控制电路单片机控制电路外部驱动电路外部驱动电路机械机械装置2.2硬件选择基于ATMega328P单片机的ArduinoUNO单片机系统是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反应、影响环境，是一款非常成熟的硬件开发平台。Arduino具有以下优点：·简单清晰ArduinoIDE基于processingIDE开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。Arduino语言基于wiring语言开发，是对avr-gcc库的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，简单学习后，你也可以快速的进行开发。·开放性Arduino的硬件原理图、电路图、IDE软件及核心库文件都是开源的，在开源协议范围内里可以任意修改原始设计及相应代码。·开展迅速Arduino不仅仅是全球最流行的开源硬件，也是一个优秀的硬件开发平台，更是硬件开发的趋势。Arduino简单的开发方式使得开发者更关注创意与实现，更快的完成自己的工程开发，大大节约了学习的本钱，缩短了开发的周期。2.3驱动电路设计功率电子电路大多要求具有大电流输出能力,以便于驱动各种类型的负载。功率驱动电路是功率电子设备输出电路的一个重要组成局部。本课题中，驱动电路局部运用的是ULN2021系列的ULN2021D。ULN2021电路主要用于如下领域：●伺服电机;●步进电机;●电磁阀;●可控照明灯。2.4程序控制设计主函数：系统上电电机红外遥控电机红外遥控光控光控模式进入自动光控模式后，通过外部中断使系统复位从而进入手动控制模式光控模式：LoopLoop读传感器读传感器延时延时BreakBreak阈值极限位置‘极限位置极限位置极限位置正转正转反转’反转延时延时2.5机械结构设计本课题打算采用百叶窗的形式，来实现窗帘的机械结构。由于制作时间和展示场地的限制，故制作微缩结构示意。在步进电机上，通过笔芯卡扣扣住电机，并用胶水粘住。用大小符合的碳纤维杆作为传动杆。穿过支架上的小孔，并在另一端套入十字型模型。模型十字上有一排小孔。在制作两个相同的模型。将他们从上到下依次等距离装在支架上，并用一根传动杆，固定住十字型支架，来实现他们的互相传动。机械结构实物图机械结构实物图三、理论分析和计算28BYJ48减速步进电机在无细分时的步距角为度，即无细分时4096步转一圈。本作品只需将叶片旋转90度即可，并通过电机的正传反转来控制。90/〔5.625/64〕=1024，在90度的范围内有1024个区间。将光照的电压0到5伏分成1024个区间，与Arduino内部集成的10位AD转换器正好对应，即每个区间对应的步数1步，所以相邻区间光照变化即使电机走1步。步进电机驱动器的所收到信号频率的大小决定了步进电机运动的快慢，而频率由软件所产生的上下电平的周期来控制，上下电平的周期通过改变定时器初值和延时时间来改变。四、电路图及有关设计文件Arduino与步进电机连接图AArduino与步进电机连接图Arduino与光敏传感器连接图AArduino与LCD液晶连接图Arduino与红外接收器连接元件清单Arduino单片机1个DHT11温湿度传感器1个光敏传感器1个28BYJ48步进电机1个ULN2021D驱动芯片1个LCD1602液晶1个万能板1块面包板1块导线假设干10K电位器2个38K红外接收器1个红外遥控器1个六、总结与展望自动化的智能家居，这是现在家装的追求方向。小组成员从初期选题到查阅资料到方案讨论再到之后的硬件软件编程、机械结构实现，完成了对窗帘自动控制装置的研究过程，并完成了预期的功能。本次课题是将专业课理论知识付诸于实物开发的一次较为成功的尝试，小组成员真正体会到“技术孕育产品〞的强大魅力。尽管研究过程困难重重，经历了技术和心理上的双重考验。实际和理论设想出现差异、理论计算和实际实现情况不符、采样保持器不能正常工作……诸多的困难没有让大家放弃，在不断的钻研和坚持中，一个个难关终于被克服。通过本次电子电路设计竞赛的磨炼，大家感受到的远不只做出成品后的喜悦。看到科学技术的无尽生命力在我们自己的手中迸发，我们期待未来可以做出更多的科创产品，即使不能成为最出色的科学家，也要为祖国的科技开展奉献自己的一份力量。致谢小三黑体，居中，段前空一行。小三黑体，居中，段前空一行。首先感谢大赛组委会及老师们，给了我们团队这一次参加比赛、锻炼自己的时机，感谢赛方为我们提供了这样一个广阔的平台，让我们有时机展示自己。然后要感谢学校、感谢电工电子实验室，为我们提供了足以我们团队大可施为的实验场地，给我们提供了必要的实验仪器，如果不是这样一个开放的、充裕的实践条件，我想我们也不可能有时机完成这样一次比赛。最后，我们一定要感谢我们自己、感谢我们团队里每一位成员，是我们用无数的努力、无数的精力、无数的汗水换来了这一次比赛完整的结束，换来了我们一起成长。感谢所有那些为我们提供了帮助的老师和同学们！总的来说，我们组员合作的作品完成了窗帘自动控制装置的根本要求，并会在后期完善其功能，如遥控，湿度检测等并改善其缺乏。通过这次电赛，我们集思广益，尽其所学，克服种种难题，完成了作品。我们对所做的表示满意，并由衷的感谢电赛给了我们升华知识，锻炼能力的时机。

论大学生写作能力写作能力是对自己所积累的信息进行选择、提取、加工、改造并将之形成为书面文字的能力。积累是写作的基础，积累越厚实，写作就越有基础，文章就能根深叶茂开奇葩。没有积累，胸无点墨，怎么也不会写出作文来的。写作能力是每个大学生必须具备的能力。从目前高校整体情况上看，大学生的写作能力较为欠缺。一、大学生应用文写作能力的定义那么，大学生的写作能力究竟是指什么呢？叶圣陶先生曾经说过，“大学毕业生不一定能写小说诗歌，但是一定要写工作和生活中实用的文章，而且非写得既通顺又扎实不可。”对于大学生的写作能力应包含什么，可能有多种理解，但从叶圣陶先生的谈话中，我认为：大学生写作能力应包括应用写作能力和文学写作能力，而前者是必须的，后者是“不一定”要具备，能具备则更好。众所周知，对于大学生来说，是要写毕业论文的，我认为写作论文的能力可以包含在应用写作能力之中。大学生写作能力的体现，也往往是在撰写毕业论文中集中体现出来的。本科毕业论文无论是对于学生个人还是对于院系和学校来说，都是十分重要的。如何提高本科毕业论文的质量和水平，就成为教育行政部门和高校都很重视的一个重要课题。如何提高大学生的写作能力的问题必须得到社会的广泛关注，并且提出对策去实施解决。二、造成大学生应用文写作困境的原因：（一）大学写作课开设结构不合理。就目前中国多数高校的学科设置来看，除了中文专业会系统开设写作的系列课程外，其他专业的学生都只开设了普及性的《大学语文》课。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，而我们的课程设置仅把这一任务交给了大学语文教师，可大学语文教师既要在有限课时时间内普及相关经典名著知识，又要适度提高学生的鉴赏能力，且要教会学生写作规律并提高写作能力，任务之重实难完成。（二）对实用写作的普遍性不重视。“大学语文”教育已经被严重地“边缘化”。目前对中国语文的态度淡漠，而是呈现出全民学英语的大好势头。中小学如此，大学更是如此。对我们的母语中国语文，在大学反而被漠视，没有相关的课程的设置，没有系统的学习实践训练。这其实是国人的一种偏见。应用写作有它自身的规律和方法。一个人学问很大，会写小说、诗歌、戏剧等，但如果不晓得应用文写作的特点和方法，他就写不好应用文。（三）部分大学生学习态度不端正。很多非中文专业的大学生对写作的学习和训练都只是集中在《大学语文》这一门课上，大部分学生只愿意被动地接受大学语文老师所讲授的文学经典故事，而对于需要学生动手动脑去写的作文，却是尽可能应付差事，这样势必不能让大学生的写作水平有所提高。（四）教师的实践性教学不强。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，但在教学中有不少教师过多注重理论知识，实践性教学环节却往往被忽视。理论讲了一大堆，但是实践却几乎没有，训练也少得可怜。阅读与写作都需要很强的实践操作，学习理论固然必不可少，但是阅读方法和写作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我们的大学生的写作水平着实令人堪忧，那么如何走出这一困境，笔者提出一些建议，希望能对大学生写作水平的提高有所帮助。三、提高大学生应用写作能力的对策（一）把《应用写作》课设置为大学生的必修课。在中国的每一所大学，《应用写作》应该成为大学生的必修课。因为在这个被某些人形容为实用主义、功利主义甚嚣尘上的时代，也是个人生存竞争最激烈的时代，人们比任何时代都更需要学会写作实用性的文章，比如职场竞争中的求职信，生活中的财经文书、法律文书等，以提高个人的生存竞争能力。（二）端正大学生的学习态度。首先，要让大学生充分认识到实用写作课的重要性，这门课关乎到他人生的每一个方面，诸如就职，求爱，理财，人际交往等，是他终生都需要使用的一些基础性的知识，也是他必备的一项生存技能。其次，实用写作有它自身的规律和方法。它不是你想怎样写都行的，它有严格的格式性的要求，所以需要系统的研究学习。最后，实用写作课的实践性非常强，所以学生们不能只学不练，并且要克服手懒的坏习惯，勤学勤练，为今后的工作生活