智能窗帘控制综合系统的设计专项研究.doc

基于单片机智能窗帘控制系统设计

摘 要

现在，家庭居住环境采光及避光问题关键采取是手动开闭窗帘，手动开闭不仅费力而且很多方面不够人性化，会对用户造成一定困扰，本文设计智能窗帘控制系统能够处理这些问题。
本文关键叙述了智能窗帘控制器设计过程。本设计采取STC89C52单片机为控制关键，介绍了基于单片机智能窗帘控制系统，关键从硬件结构原理及软件编程方面进行讲解。硬件采取分块模式，对整个系统电路设计进行分析，分别给出了系统整体结构框图、光照传感电路、温度检测电路、系统主控模块电路、电源转换电路、步进电机控制电路、键盘显示电路以立即钟模块电路等相关电路；随即讲述了软件编写过程，也是采取了分块模式，关键包含软件主程序设计，步进电机程序设计，显示程序设计，键盘程序设计和定时程序设计，每一模块全部画出了对应步骤图。本设计关键讨论了窗帘自动控制系统设计过程、硬件选择和软件调试等问题。
经过本系统最终实现了利用光照强度和设置时间来控制窗帘自动开闭仿真。另外本设计还实现了室内温度检测功效。

关键词：单片机，智能窗帘，定时控制

DESIGN OF INTELLIGENT CURTAIN CONTROL SYSTEM BASED ON MCU

ABSTRACT

At present, the family living environment of lighting and light avoidance problem mainly adopts is manually open and close the curtains, manual opening and closing is not only laborious and many not human, will cause some trouble for users. In this paper, the design of the intelligent curtain control system can solve these problems.
This paper mainly expounds the design process of the intelligent curtain controller. This design uses STC89C52 microcontroller as the core, introduces the intelligent curtain control system based on MCU, mainly from the hardware structure and software programming aspects of the explanation. Hardware using block model, carries on the analysis to the circuit design of the whole system are given, the system overall structure diagram, light sensing circuit, temperature detection circuit, system main control module circuit, power conversion circuit, stepper motor control circuit, keyboard and display circuit and clock circuit module circuit. Subsequently introduces the software of the writing process, but also uses a block mode, including software, the main program design, program design of stepping motor, showing design program, keyboard program design and program timing design, each module draw flow chart. This design focuses on the design process, hardware selection and software debugging of the curtain automatic control system.
Through the system, the simulation of the automatic blind opening and closing of the curtain is realized by the illumination intensity and the setting time. In addition, the design of indoor temperature detection function.

Key words: MCU, intelligent curtain, timing control

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1 研究目标及意义 1
1.2 智能窗帘中国外研究现实状况 2
1.2.1国外研究现实状况 2
1.2.2中国研究现实状况 2
1.3 关键研究内容及章节安排 2
1.3.1 关键研究内容 2
1.3.2 章节安排 3
第二章 总体设计方案 4
2.1 方案选择 4
2.2 系统总体设计和工作原理 5
第三章 硬件设计 6
3.1 STC89C52单片机及相关电路 6
3.1.1 STC89C52单片机概述 6
3.1.2 晶振电路 7
3.1.3 复位电路 9
3.1.4 电源电路设计 9
3.2 时钟模块电路 11
3.2.1 DS1302性能介绍 11
3.2.2 DS1302接口电路设计 12
3.3 键盘显示电路 13
3.3.1 键盘电路 13
3.3.2 显示电路 14
3.4 光敏传感器电路 16
3.5 步进电机控制电路 18
3.6 温度检测电路 20
第四章 软件设计 22
4.1 软件主程序设计 22
4.2 软件子程序设计 23
4.2.1 步进电机程序设计 23
4.2.2 显示程序设计 24
4.2.3 键盘程序设计 25
4.2.4 定时程序设计 25
第五章 系统仿真和总结 27
5.1 Proteus软件介绍 27
5.2 仿真过程和结果 27
第六章 总结 34
参考文件 36
致谢 38
附录A：系统设计原理图 49
附录B：系统设计仿真图 50
附录C：程序清单 52

第一章 绪论

1.1 研究目标及意义
二十一世纪是科技飞速发展时代，伴随国民经济发展和科学技术水平提升，尤其是计算机技术，通信技术，网络技术，控制技术迅猛发展，生活现代化得以实现，居住环境向舒适化，安全化发展，智能家居也随之应运而生。因为中国科技刚刚发展起来，多种科技产品还显著落后于发达国家，人民生活也刚刚开始富裕起来，很多智能系统也刚刚在中国兴起。不过，发展前景却宽广。这种系统能够为我们营造出高效、舒适、便捷居住环境。而且它能够牵动一大批产业[1]。如此广泛应用，她前景也必将很宽广。伴随科学技术飞速发展，大家生活观念也在逐步发生转变。多种家电也在发生着改变。因为单片机技术和计算机技术不停成熟，家电越来越智能化。窗帘也不例外，在欧美等发达国家，智能窗帘系统已广泛应用。智能窗帘在中国算是高端前沿产业，市场宽广，有推广和应用意义，在发达欧美市场智能窗帘已经并不新鲜，已经广泛利用于日常百姓家中，所以有必需在中国推广。
伴随现代社会高速发展，大家对室内设计智能化要求也越来越高，相对于传统窗帘，智能窗帘更能满足大家对于生活品质追求[2]。在十二个月四季中，伴随不一样季节、气候，大家对于窗帘打开和闭合需求是不一样；在每一天中，伴随天气改变立即间段不一样，大家对于窗帘打开和闭合需求也是不一致。这也就为智能窗帘系统研发提供了市场价值[3]。伴随信息、自动化和通信等技术不停进步，智能窗帘控制系统在家居、大型会议室等领域得到了广泛使用，最大程度地满足大家对窗帘开度多种需求。尤其在智能家居领域克服传统窗帘很多缺点，为大家提供了更方便、快捷、舒适安全生活环境，提供了人类生活质量[4]。
智能窗帘控制系统控制方法大致上有三种：光控，时控，遥控。遥控属于半自动类；而光控属于全自动式，但因光敏器件灵敏度，和不一样季节光照度不一样，和大家对于窗帘开闭在时间上要求不一样，而难以实施和普及。所以，设计一款价格低廉，结构简单，灵敏度高，抗干扰能力强[5]，实现时间控制、手动控制功效为一体智能窗帘，含有十分关键意义。
1.2 智能窗帘中国外研究现实状况

1.2.1国外研究现实状况
在欧美等发达国家，电动窗帘已广泛应用。在十多年前，电动窗帘就已经进入中国，可一直没有大推广，这两年，伴随电控技术不停提升及价格不停下降，电动窗帘热才又卷土重来。在以后短短几年时间里，生产商由最初几家增加到现在百余家，发展十分快速。据查中国现在共有170多个电动窗帘取得国家专利，其技术大同小异，但售价在五百到数千元居多，共同缺点是价格高、灵活性不强，而且自动化程度不高。尽管遥控自动窗帘系统在中国是一个新兴行业，不过，它正以不可抵挡之势快速崛起。遥控自动窗帘系统走进中国以来，在短短四年时间里，自动窗帘系统生产商由最初几家企业增加到现在百余家，其行业发展快速是现在中国任何其它行业所无法比拟。
1.2.2中国研究现实状况
现在，中国遥控自动窗帘系统生产厂商、分销商、集成商已形成相当规模，不少中国著名企业纷纷涉足遥控自动窗帘系统行业，如青岛海尔、清华同方、TCL等，并涌现出部分较具影响力智能家居专业厂商，如上海索博智能电子、北京九州易居科技、天津瑞朗智能家居电子科技、深圳市正星特科技等。在应用范围拓展方面，除了写字楼、酒店、演播厅、教学楼等大型公共场所外，自动窗帘产品还走进了一般家庭，展示了巨大应用潜力。
伴随自动窗帘热潮在世界范围内兴起、电子技术飞速发展和大家生活水平不停提升，电动窗帘自动化程度不停提升，从现在发展趋势来看，在未来20年时间里，自动窗帘行业将成为中国主流行业之一，其市场发展前景是很宽广。
1.3 关键研究内容及章节安排

1.3.1 关键研究内容
依据自动窗帘发展现实状况来计划其智能功效，从而对窗帘进行智能控制，设计电动窗帘控制系统关键实现以下几大功效：1）手动控制：该功效使电动窗帘含有手动正转、手动反转和手动停止功效，该功效是依据用户需求经过按键进行窗帘开关，此功效能够使窗帘开闭处于任何一个状态。2）半自动手动控制：半自动手动控制是在需要关闭和打开窗帘时候，只需要人工按一下“正转”或“反转”按键后，窗帘到位自动停止。窗帘正转、反转和停止功效可由单片机输出电平来控制步进电机运转以实现。此功效能够使窗帘经过按键一次性开闭窗帘。3）光照控制：系统能够依据用户设定光照强度值经过感光器采集光照自动开光窗帘。4）时间控制：此功效是依据用户设定时间一次性开关窗帘，并显示目前温度。
其中采取步进电机为实施原件，经过单片机对驱动芯片输出不一样高、低电平来控制电机正、反转，完成窗帘开、关动作[6]；以光敏电阻，温度传感器作为传感原件，光敏电阻是利用半导体光电效应制成一个电阻值随入射光强弱而改变电阻器，入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。窗帘在光照控制模式下，当光强高于所设定标准值时，窗帘会自动关闭，反之，当光强低于该标准值时，窗帘将自动打开[7]。温度传感器用来检测目前温度，并显示目前温度值。89C52单片机作为控制芯片，辅助键盘和显示，实现自动窗帘多项智能功效[8]。
1.3.2 章节安排
智能窗帘控制系统设计过程关键分为以下多个章节：
（1） 绪论：介绍选题意义，现在中国外研究现实状况，关键研究内容及章节安排。
（2） 总体设计方案：介绍智能窗帘控制系统总体设计方案选择和硬件设计总体概况。
（3） 硬件设计：智能窗帘控制系统以89C51单片机为关键，系统硬件部分包含:89C52，晶振电路，复位电路，时钟电路，键盘电路，显示电路，A\D转换电路，光敏传感器，步进电机，温度模块等。
（4） 软件设计：介绍各个功效模块设计步骤和设计思绪。智能窗帘控制系统程序分析和设计:包含主程序设计，键盘程序设计，定时程序设计，步进电机程序设计，显示程序设计等。
（5）系统仿真和总结：对智能窗帘控制系统进行结果仿真，分析总结设计过程。

第二章 总体设计方案

智能窗帘控制系统总体设计方案是确定能够满足设计要求总体方案步骤。本章从系统功效需求出发，计划并确定了系统总体结构，并在此基础上考虑了系统可扩展性及可实现性。
2.1 方案选择
单片机在多种电子产品中应用已经越来越广泛，很多电子产品利用单片机所取得便利性得到了大家好评，针对单片机控制自动窗帘控制系统智能化要求，实现其自动控制方案有两种：
方案（一）基于温度检测和声控检测器件自动控制。
方案（二）基于光照强度器件以立即钟模块自动控制。
这二个方案全部是基于单片机控制，采取步进电机控制和液晶显示，不一样设计部分在于检测器件选择上。
方案（一）系统框图图2.1：
89C52

键盘模块
显示模块
声控模块
电源模块
温度模块

图2.1 方案（一）系统框图
方案（一）和方案（二）区分关键在于检测器件应用，方案（一）采取温度采集和声音检测元件，经过设定温度来控制窗帘开闭，以降低光照对室内温度影响，利用声音控制即使方便性有所提升，不过其误差较大。方案（二）采取时钟模块和光照采集元件，经过设定光照值来控制窗帘开闭，以实现白天开窗帘，晚上关窗帘功效，利用设定时间来控制窗帘开闭，实用性更强。综合考虑以上原因，系统设计采取方案（二）。
时钟模块
89C52

显示模块
键盘模块
光照检测
电源模块
方案（二）系统框图图2.2：

图2.2 方案（二）系统框图
2.2 系统总体设计和工作原理
智能窗帘控制系统总体结构框图图2.3所表示

光敏电阻
A/D转换电路
温度模块
键盘模块

单片机

步进电机
窗 帘
显示模块

图2.3 智能窗帘控制系统总体结构框图
由光敏传感器来探测外界光强，从传感器出来信号输入到A/D转换器。转换后信号由单片机控制电机，来实现电机运行和停止。温度模块用来采集温度，而且将采集到温度经过显示模块显示。显示部件用来显示电动窗帘控制器多种状态信息。键盘是关键输入设备，控制单片机多种参量。[9]电源模块用来提供单片机所需电压。
第三章 硬件设计

3.1 STC89C52单片机及相关电路
在总体硬件包含单片机外围电路，电源模块、按键模块、LCD1602液晶显示模块、步进电机驱动模块、DS1302时钟模块、AD模数转换模块、光照检测模块和温度检测模块组成。单片机外围电路提供各模块所需5V电源。信号检测后是模拟信号，经过A/D转换后输出数字信号给单片机。单片机P2口控制步进电机运行从而控制窗帘升降。显示和键盘让人机交换变得更轻易。
3.1.1 STC89C52单片机概述
单片机是将中央处理器（CPU）、随机存放器（RAM）、只读存放器（ROM或EPROM）、定时器芯片和部分输入/输出接口电路集成在一个芯片上微控制器。89C52是INTEL企业MCS-51系列单片机中基础产品，它采取ATMEL企业CMOS工艺技术制造高性能8位单片机，属于标准MCS-51HCMOS产品。[10]它结合了CMOS高速和高密度技术及CMOS低功耗特征，它基于标准MCS-51单片机体系结构和指令系统。
STC89C52关键参数有： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中止，一个7向量4级中止结构（兼容传统515向量2级中止结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，许可RAM、定时器/计数器、串口、中止继续工作。掉电保护方法下，RAM内容被保留，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中止或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
89C52是INTEL企业MCS-51系列单片机中基础产品，它采取ATMEL企业CMOS工艺技术制造高性能8位单片机，属于标准MCS-51HCMOS产品。51系列优点之一是它从内部硬件到软件有一套完整按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。它处理对象不是字或字节而是位。它不光能对片内一些特殊功效寄存器某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位逻辑运算，其功效十分完备，使用起来得心应手。即使其它种类单片机也含有位处理功效，但能进行位逻辑运算实属少见。51系列在片内RAM区间还尤其开辟了一个双重功效地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理(作位处理时，合128个位，对应位地址为OOH～7FH)，使用极为灵活。这一功效无疑给使用者提供了极大方便，因为一个较复杂程序在运行过程中会碰到很多分支，所以需建立很多标志位，在运行过程中，需要对相关标志位进行置位、清零或检测，以确定程序运行方向。而实施这一处理(包含前面全部位功效)，只需用一条位操作指令即可。
51系列另一个优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。八位除以八位除法指令，商为八位，精度嫌不够，用得不多。而八位乘八位乘法指令，其积为十六位，精度还是能满足要求，用较多。作乘法时，只需一条指令就行了，即MUL AB(两个乘数分别在累加器A和寄存器B中。积低位字节在累加器A中，高位字节在寄存器B中)。很多八位单片机全部不含有乘法功效，作乘法时还得编上一段子程序调用，十分不便。
在51系列中，还有一条二进制一十进制调整指令DA，能将二进制变为BCD码，这对于十进制计量十分方便。而在其它单片机中，则也需调用专用子程序才行。STC89C52单片机引脚排列图3.1所表示。
3.1.2 晶振电路
电路中晶振即石英晶体震荡器。因为石英晶体震荡器含有很好频率稳定性和抗外界干扰能力，所以，石英晶体震荡器是用来产生基准频率。经过基准频率来控制电路中频率正确性。同时，它还能够产生振荡电流，向单片机发出时钟信号。
晶振电路中电容C1和C2经典值通常选择为30μF左右，该电容大小会影响振荡电路频率高低、振荡器稳定性和起振快速性。[10]晶体振荡频率范围通常在1.2~12MHz。晶体频率越高，系统时钟频率越快，单片机运行速度越快。但反过来，运行速度对于存放器速度要求就越高，对印刷电路板工艺要求也就越高，即要求线间寄生电容要小。晶体和电容应该尽可能安装得和单片机芯片靠近，以降低寄生电容，愈加好地确保振荡器稳定、可靠地工作。89C52常选择振荡频率12MHz石英晶体。

图3.1 STC89C52单片机引脚排列图
图3.2是单片机晶振电路。其中，XTAL1接外部晶体一个引脚，XTAL2接外晶体另一端。在单片机内部，接至上述振荡器反相放大器输出端。采取外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振。在石英晶体两个管脚加交变电场时，它将会产生一定频率机械变形，而这种机械振动又会产生交变电场，上述物理现象称为压电效应。通常情况下，不管是机械振动振幅，还是交变电场振幅全部很小。不过，当交变电场频率为某一特定值时，振幅骤然增大，产生共振，称之为压电振荡。这一特定频率就是石英晶体固有频率，也称谐振频率。石英晶振起振后要能在XTAL2线上输出一个3V左右正弦波，方便使MCS-51片内OSC电路按石英晶振相同频率自激振荡。通常，OSC输出时钟频率fOSC为0.5MHz-16MHz，经典值为12MHz或11.0592MHz。电容C1和C2能够帮助起振，调整它们能够达成微调fOSC目标。

图3.2 晶振电路
3.1.3 复位电路
复位是单片机初始化操作，只需要给89C52复位引脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟震荡周期）高电压就能够使89C52复位。复位时，单片机初始化为0000H，从0000H单元开始实施程序。除了进入系统正常初始化之外，当程序运行错误（如程序跑飞）或操作错误使系统处于锁死状态时，也需要复位键使RST引脚为高电平，使89C52摆脱“跑飞”或“死锁”状态而重新开启。复位电路图图3.3所表示。
3.1.4 电源电路设计
单片机工作需要使用5V电压，所以需要给单片机设计电源电路。图3.4是单片机电源电路。它采取LM7805三端集成稳压器，可输出+5V直流电压供电。
三端集成稳压器LM7805，总共有三条引脚，分别是输入端、接地端和输出端。用LM78\LM79系列三端稳压器来组成稳压电源所需外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管保护电路，使用起来可靠、方便。其内部结构图图3.5所表示。

图3.3 复位电路

图3.4 单片机电源电路

图3.5 LM7805内部示意图
3.2 时钟模块电路
本设计需要窗帘在给定时间自动开和关，所以需要用到定时器，而为了确保单片机和外界时钟一致，要用到一个实时时钟电路。这里使用DS1302实时时钟芯片来完成这项功效。
3.2.1 DS1302性能介绍
DS1302 是DALLAS 企业推出涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM ，经过简单串行接口和单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、周、月、年信息，每个月天数和闰年天数可自动调整。时钟操作可经过AM/PM 指示决定采取24 或12 小时格式。DS1302 和单片机之间能简单地采取同时串行方法进行通信，仅需用到三个口线：（1）RES 复位（2）I/O 数据线（3）SCLK串行时钟。时钟/RAM 读/写数据以一个字节或多达31 个字节字符组方法通信。DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW。
DS1302 是由DS1202 改善而来增加了以下特征：双电源管脚用于主电源和备份电源供给，Vcc1 为可编程涓流充电电源，附加七个字节存放器。它广泛应用于电话、传真、便携式仪器和电池供电仪器仪表等产品领域。
下面将关键性能指标作一综合：
（1） 实时时钟含有能计算2100 年之前秒、分、时、日、星期、月、年能力，还有闰年调整能力。
（2）31 8 位暂存数据存放RAM。
（3）串行 I/O 口方法使得管脚数量最少。
（4）宽范围工作电压2.0 5.5V。
（5）工作电流 2.0V 时,小于300nA。
（6）读/写时钟或RAM 数据时有两种传送方法单字节传送和多字节传送字符组方法。
（7）8 脚DIP 封装或可选8 脚SOIC 封装依据表面装配。
（8）简单 3 线接口。
（9）和 TTL 兼容Vcc=5V。
（10）可选工业级温度范围-40 +85。
（11）双电源管用于主电源和备份电源供给。
DS1302外部引脚功效说明图3.6所表示。各引脚功效为：⑴.VCC1:主电源。⑵.VCC2：备份电源。当VCC2>VCC1+0.2V时，由VCC2向DS1302供电；当VCC2<VCC1时，由VCC1向DS1302供电。⑶.SCLK：串行时钟，输入，控制数据输入和输出。⑷.I/O：三线接口时双向数据线。⑸.CE：输入信号，在读、写数据期间，必需为高。该引脚有两个功效：第一，CE开始控制字访问移位寄存器控制逻辑；其次，CE提供结束单字节或多字节数据传输方法。

图3.6 DS1302外部引脚分配图
3.2.2 DS1302接口电路设计
DS1302时钟芯片和STC89C52单片机接口电路图3.7所表示。DS1302和单片机连接仅需要3条线：CE引脚、SCLK串行时钟引脚、I/O串行数据引脚，VCC2为备用电源，X1和X2外接一个32.768kHZ晶振，为芯片提供计时脉冲。

图3.7 DS1302和单片机接口电路
3.3 键盘显示电路

3.3.1 键盘电路
键盘在由单片机控制窗帘自动控制系统中关键作用是经过按键向单片机输入指令，其中关键包含设定时间，控制窗帘开关等等功效，是人工控制单片机关键手段。
本设计中键盘采取了五个按键。S2键为自动手动切换键。S3键为退出键，S4键为参数减/手动关，S5键为参数加/手动开，S6为设置键。
S2键能够在手动、自动状态切换。S6键为设置键，按下S6键有三种选项，可分别按S4-,S5+来设定窗帘开启时间，关闭时间，定时开关窗帘时间和光线值。按键接口电路图3.8所表示：

图3.8 键盘电路
3.3.2 显示电路
显示部分则关键用于显示、设置时间，和显示温度。在日常生活中，我们对液晶显示器并不陌生。液晶显示模块已作为很多电子产品通用器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中全部能够看到，显示关键是数字、专用符号和图形。在单片机和人人机交流界面中，通常输出方法有以下多个：发光管、LED数码管、液晶显示器。本设计中采取是液晶显示器作为输出器件。
在单片机系统中应用液晶显示器作为输出有以下多个优点：
（1） 显示质量高：因为液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不停刷新新亮点。所以，液晶显示器画质高且不会闪烁。
（2） 数字式接口液晶显示器全部是数字式，和单片机系统接口愈加简单可靠，操作愈加方便。
（3） 体积小、重量轻：液晶显示器经过显示器上电极控制液晶分子状态来达成显示目标，在重量上比相同显示面积传统显示器要轻得多
（4） 低功耗：相对而言，液晶显示器功耗关键消耗在其内部电极和驱动IC上，所以耗电量比其它显示器要少得多。
字符型液晶显示模块是一个专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，现在常见16*1，16*2，20*2和40*2行等模块。本设计采取液晶显示器为1602字符型液晶显示器。
1602LCD关键技术参数：
① 显示容量:16×2个字符；
② 芯片工作电压:4.5—5.5V；
③ 工作电流:2.0mA(5.0V)；
④ 模块最好工作电压:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。
1602液晶显示器引脚接口说明：
① 第1脚：VSS为地电源。
② 第2脚：VDD接5V正电源。
③ 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”，使用时能够经过一个10K电位器调整对比度。
④ 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。
⑤ 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共同为低电平时能够写入指令或显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时能够读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时能够写入数据。
⑥ 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块实施命令。
⑦ 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。
⑧ 第15脚：背光源正极。
⑨ 第16脚：背光源负极。
1602液晶模块内部控制器共有11条控制指令如表3.1所表示:
表3.1 1602液晶模块控制指令表
序号
指令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
清显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
光标返回
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
3
置输入模式
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
4
显示开/关控制
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
5
光标或字符移位
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
*
*
6
置功效
0
0
0
0
1
DL
N
F
*
*
7
置字符发生存贮器地址
0
0
0
1
字符发生存贮器地址
8
置数据存贮器地址
0
0
1
显示数据存贮器地址
9
读忙标志或地址
0
1
BF
计数器地址
10
写数到CGRAM或DDRAM
1
0
要写数据内容
11
从CGRAM或DDRAM读数
1
1
读出数据内容
1602液晶模块读写操作、屏幕和光标操作全部是经过指令编程来实现。（说明：1为高电平、0为低电平）
指令1:清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。
指令2:光标复位，光标返回到地址00H。
指令3:光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上全部文字是否左移或右移。高电平表示有效，低电平则无效。
指令4:显示开关控制。 D：控制整体显示开和关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标开和关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。
指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示文字，低电平时移动光标。
指令6：功效设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7点阵字符，高电平时显示5x10点阵字符。
指令7：字符发生器RAM地址设置。
指令8：DDRAM地址设置。
指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或数据，假如为低电平表示不忙。
指令10：写数据。
指令11：读数据。
液晶显示器电路图3.9所表示：

图3.9 1602液晶显示电路
3.4 光敏传感器电路
窗帘自动控制系统光控功效是能够依据用户设定光照强度值经过感光器采集光照自动开关窗帘，所以需要用到光照传感元器件，在本设计中采取了光敏电阻。
光敏电阻又称光导管，常见制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料含有在特定波长光照射下，其阻值快速减小特征。这是因为光照产生载流子全部参与导电，在外加电场作用下作漂移运动，电子奔向电源正极，空穴奔向电源负极，从而使光敏电阻器阻值快速下降。光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特征及r值一致性好等特点外，在高温，多湿恶劣环境下，还能保持高度稳定性和可靠性，可广泛应用于摄影机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关和多种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。
光敏控制电路是由运算放大器组成比较电路，在运算放大器同相输入端用两个电阻分压，得到电压值作为基准电压，在反相输入端则用光敏电阻对光进行采集，因为光敏电阻含有依据光照强度阻值改变特点，能够得到反向输入端电压值。然后将得到两组电压值进行比较，比较后信号经过A/D转换送入单片机89C52P1接口，单片机处理后输出命令控制电机正转或反转，以实现经过光照控制窗帘开关功效。
应用光控原理工作，天亮窗帘自动打开，天黑窗帘自动关闭。因为光敏电阻信号检测后得到是模拟信号，所以光控电路采集到模拟信号需要经过A/D转换后输出数字信号给单片机。
A/D转换作用是进行模数转换，把接收到模拟信号转换成数字信号输出。在选择A/D转换时，先要确定A/D转换精度、转换速度和转换位数等，A/D转换位数确定和整个测量控制系统所需测量控制范围和精度相关，在自定窗帘控制系统中采取了8位A/D转换器ADC0832。ADC0832是美国国家半导体企业生产一个8位分辨率、双通道A/D转换芯片。

图3.10 光敏电阻电路图

图3.11 光控电路原理图
由运放组成比较电路，同向输入端有两个电阻分压得到一个电压值，作为基准电压进行比较，而反相输入端用一个光敏二极管对外部环境光线进行采集，利用光敏二极管暗时电阻大，亮时电阻小特点，来确定反向输入端电压值。再二者进行比较，比较后信号再送入单片机P0口，从而经过单片机来控制电机正反转。来实现天亮窗帘自动打开，天黑窗帘自动关闭这一自动控制功效。本设计采取了型号为GL3526光敏电阻。光敏电阻电路图图3.10所表示。光控电路原理图图3.11所表示。
3.5 步进电机控制电路
步进电机为一个数字伺服实施元件，含有结构简单、运行可靠、控制方便、控制性能好等优点，广泛应用在数控机床、机器人、自动化仪表等领域。为了实现步进电机简易运动控制，通常以单片机作为控制系统微处理器，经过步进电机专用驱动芯片实现步进电机速度和位置定位控制。
现在比较常见步进电机包含反应式步进电机（vr）、永磁式步进电机（pm）、混合式步进电机（hb）和单相式步进电机等。永磁式步进电机通常为两相，转矩和体积较小，步进角通常为7.5度 或15度；反应式步进电机通常为三相，可实现大转矩输出，步进角通常为1.5度，但噪声和振动全部很大。反应式步进电机转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导改变产生转矩。
本设计采取步进电机是混合式步进电机。混合式步进电机混合了永磁式和反应式步进电机优点它又分为两相和五相：两相步进角通常为1.8度而五相步进角通常为 0.72度。这种步进电机应用最为广泛。所以，本设计采取28BYJ-48型四相八拍步进电机。
步进电机28BYJ-48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。当对步进电机施加一系列连续不停控制脉冲时，它能够连续不停地转动。每一个脉冲信号对应步进电机某一相或两相绕组通电状态改变一次，也就对应转子转过一定角度（一个步距角）。当通电状态改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。步进电机驱动方法如表3.2：
表3.2 步进电机驱动方法
导线颜色
1
2
3
4
5
6
7
8
5红
+
+
+
+
+
+
+
+
4橙
-
-

3黄

-
-
-

2粉

-
-
-

1蓝

-
-
-
28BYJ-48步进电机技术指标：1.额定电压：5VDC。2.减速比：1/16。3.步距角：5.625/16。4.驱动方法：四相八拍。5.牵入转距：≥200gf.cm（工作频率：100Hz）。6.打滑扭力：≥500～1600gf.cm。7.温升：≤55K（5VDC 工作频率：100Hz）。8.噪音：≤35dB（空载，100Hz，水平距马达10cm）。
因为单片机接口信号不够大需要经过ULN放大再连接到对应电机接口。ULN晶体管阵列：ULN是一个单片高电压、高电流达林顿晶体管阵列集成电路。它是由7对NPN达林顿管组成，它高电压输出特征和阴极箝位二极管能够转换感应负载。单个达林顿正确集电极电流是500mA。达林顿管并联能够承受更大电流。此电路关键应用于继电器驱动器，字锤驱动器，灯驱动器，显示驱动器（LED气体放电），线路驱动器和逻辑缓冲器。ULN每对达林顿管全部有一个2.7kΩ串联电阻，能够直接和TTL或5V CMOS装置。ULN关键特点：
（1）500mA 额定集电极电流（单个输出）。
（2）