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基于STC15W4K32S4设计一个智能窗帘控制系统。功能要求:1) 光敏电阻自动控制 2) 蓝牙APP远程控制 3) 手动按键控制 4) 运行状态指示LED 5) EEPROM存储用户设置。提供完整的电路原理图、PCB布局建议和Android APP通信协议说明。- 点击'项目生成'按钮,等待项目生成完整后预览效果
STC单片机在智能家居中的5个经典应用案例
最近用STC15W4K32S4做了个智能窗帘控制系统,把整个开发过程记录下来分享给大家。这个项目特别适合想入门单片机智能家居开发的朋友,用到的都是常见元器件,但功能很实用。
项目整体设计思路
这个智能窗帘系统要实现五种控制方式:自动感光、手机蓝牙控制、手动按键控制、状态指示灯和设置记忆功能。选择STC15W4K32S4是因为它自带EEPROM和PWM功能,正好满足我们的需求。
- 光敏控制模块:用光敏电阻检测环境亮度,通过ADC转换后控制电机
- 蓝牙模块:HC-05蓝牙模块实现手机APP远程控制
- 手动控制:设置三个物理按键(开/关/暂停)
- 状态指示:用双色LED显示当前工作状态
- 存储模块:利用单片机内部EEPROM保存用户偏好设置
硬件设计要点
电路设计时特别注意了电源管理和信号隔离:
- 电机驱动电路:使用L298N驱动模块,注意要加续流二极管保护
- 光敏电路:采用分压电路设计,记得加滤波电容消除干扰
- 蓝牙模块:TX/RX要接单片机串口,注意电平匹配
- 按键电路:简单的上拉电阻设计,软件去抖动
- 指示灯电路:限流电阻不能少,我用的是220欧姆
PCB布局时把大电流和小信号区域分开,电机驱动部分尽量靠近电源接口。光敏电阻要伸出板外方便采光,蓝牙天线区域不要覆铜。
软件实现关键点
程序采用状态机设计模式,主要处理这几个功能:
- ADC采样处理:定时采集光敏电阻值,我设置的是5秒采样一次
- 蓝牙协议解析:自定义简单协议,格式为"CMD+参数"
- 电机PWM控制:用定时器产生PWM波控制速度和方向
- EEPROM读写:存储最后位置和自动模式标志位
- 状态指示灯逻辑:不同颜色组合表示不同状态
调试时发现光敏控制最麻烦,需要反复调整阈值。后来做了自动校准功能,按住设置键5秒进入学习模式,系统会自动记录当前光照值作为阈值。
Android APP开发
配套的APP用Android Studio开发,主要功能:
- 蓝牙连接管理:搜索、配对、连接设备
- 控制界面:滑动条控制开合程度,模式切换按钮
- 设置界面:可以调整自动模式的灵敏度
- 状态显示:实时显示窗帘位置和光照值
通信协议很简单,就几条指令: - OPEN: 打开窗帘 - CLOSE: 关闭窗帘 - SET x: 设置开合百分比 - MODE x: 切换控制模式
实际应用效果
这个系统我已经用了三个月,稳定性很好。特别实用的几个功能:
- 日出自动开帘:早上光线足够时自动打开
- 远程控制:下雨天不在家也能关窗帘
- 记忆功能:断电后能恢复之前的设置
- 多种控制方式:满足不同场景需求
整个开发过程在InsCode(快马)平台上完成的,它的在线编辑器可以直接调试单片机代码,还能实时查看串口输出,省去了反复烧录的麻烦。最方便的是内置的代码提示功能,查找寄存器定义特别快捷。
对于想学习STC单片机开发的朋友,建议可以从这类小项目入手。硬件成本不到100元,但能学到ADC、PWM、串口、EEPROM等常用外设的使用,对理解嵌入式系统很有帮助。
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