• 设计背景与市场介绍

本次设计的产品为通过感知外界光线强度自动进行启闭的智能窗帘。窗帘作为居家场景的必要工具，遮蔽外界光线是其主要用途；对于日常起居，房间在清晨至下午时间段常需要较多外界进光，而傍晚至凌晨时间段出于睡眠休息的需求常将外界光线遮蔽。基于此类生活规律，光控窗帘的设想应运而生。

本产品在自动模式下将实时感知外界光照强度，通过光强控制窗帘拉开程度，实现“天亮自动拉开，天黑自动关闭”，不再需要人工频繁操作，为生活提供了极大便利。除窗帘外，本产品在床帘、门帘等需要光控的场景也同样适用。同时，考虑到窗帘的使用并非仅与光线有关（考虑温度等其他因素），对遮光的需求也并非与自然界光线变化完全一致（例如午睡等场景），本产品为用户额外提供手动模式。当使用场景无需使用光控功能，用户可使用总开关或配套遥控器关闭自动模式，将本产品当作普通窗帘使用。

• 设计原理与框图

根据竞赛要求，使用Scheme-it绘制的原理框图如下，亦可前往得捷网站查看：

https://www.digikey.cn/schemeit/project/curtain-137cdb18299147ec8b7d696dbdd54b75。

此系统以AT89S52单片机为核心，通过光敏电阻实现光学感知，使用PCF8591进行AD转换实现光控。在控制端提供总开关与遥控两种控制方式，遥控端使用红外遥控器（为方便适配，采用普通电视遥控器即可），除控制电源开关外还可预设窗帘自动运动的起终点，使用HS0038作为红外接收头。窗帘自动运动使用步进电机实现，电路采用5V电源供电。

主要器件及介绍如下：

1、AT89S52单片机

AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外，AT89S52 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，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

此单片机主要性能如下：

a.与MCS-51单片机产品兼容；

b.8K字节在系统可编程Flash存储器；

c.1000次擦写周期；

d.全静态操作：0Hz-33MHz；

e.三级加密程序存储器；

f.32个可编程I/O口线；

g.三个16位定时器/计数器；

h.6个中断源；

i.全双工UART串行通道；

j.低功耗空闲和掉电模式；

k.掉电后中断可唤醒；

l.看门狗定时器；

m.双数据指针；

n.掉电标识符。

2、芯片PCF8591

PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。

芯片主要性能如下，本产品主要使用其模数转换功能：

a.单独供电

b.PCF8591的操作电压范围2.5V-6V

c.低待机电流

d.通过I2C总线串行输入/输出

e.PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址

f.PCF8591的采样率由I2C总线速率决定

g.4个模拟输入可编程为单端型或差分输入

h.自动增量频道选择

i.PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD

j.PCF8591内置跟踪保持电路

k.8-bit逐次逼近A/D转换器

l.通过1路模拟输出实现DAC增益

3、红外接收头HS0038

为实现红外遥控功能，产品需安装红外接收设备。经综合对比，HS0038的性能参数最为符合产品需求。HS0038工作频率38kHz，能对接收信号进行放大、检波、整形、解调得到适合单片机解码的编码信号，且结构简单，是使用方便、性能可靠的一体化红外接收头。

三、心得体会

此次参与FastBond2阶段1是我的首次电子竞赛经历。在参赛过程中，我成功地从真正的生活问题入手，提出了光控窗帘的设想；进而在查阅器件名录后确定了产品必需的电子元件，绘制出了大致的原理框图。受限于专业能力，项目暂时无法继续推进，但这次宝贵的经历是我在竞赛道路的开拓者，希望有朝一日可以真正地把项目做下去。