張麗麗 楊彥偉 胡麗輝 武宇

【摘要】 本設計以STC89C52單片機為主控芯片，接收并處理BH1750FVI光照傳感器的光強信號、DS18B20溫度傳感器的溫度信號、DS1302時鐘信號、紅外遙控信號，將處理后的信息顯示在12864液晶顯示屏上，通過獲得的信號控制減速電機的動作，并用傳送帶完成對該智能窗簾的設計。通過實驗驗證，該智能窗簾系統(tǒng)具有實用性強、功能齊全、運行穩(wěn)定、靈敏度高等特點。具有良好的應用價值和發(fā)展前景。

【關鍵詞】 智能家居 智能窗簾 控制系統(tǒng)

一、引言

自動控制技術(shù)是21世紀影響最大、發(fā)展最快的技術(shù)之一，也是現(xiàn)代社會最重要的高新技術(shù)之一。在現(xiàn)代社會中，自動控制技術(shù)廣泛應用于生產(chǎn)、軍事、管理、生活、商業(yè)等各個領域中，極大的提高了社會生產(chǎn)力，解放了人們的雙手，提升了人們的生活品質(zhì)。隨著計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)等各種高新技術(shù)的應用和發(fā)展，致使現(xiàn)代化自動控制水平越來越高，作用越來越重要，并且自動控制技術(shù)在智能家居方面有著非常廣泛的應用前景。應用自動控制技術(shù)，將使家居環(huán)境更加智能化，人性化[1]。針對家居環(huán)境采光及避光問題，本設計制作的自動窗簾控制系統(tǒng)將取代手動控制，使之更加科學化、人性化[2]。本文闡述了一個設計制作完整的自動窗簾控制系統(tǒng)所需要做的理論分析，以及各環(huán)節(jié)功能的實現(xiàn)過程。

二、系統(tǒng)總體功能

自動窗簾控制系統(tǒng)核心是采用單片機STC89C52控制，其次采用光照傳感器[3]，紅外遙控模塊，溫度檢測電路，時鐘信號模塊，液晶顯示，紅外檢測，防盜報警電路等模塊搭建主要框架[4]。

整個系統(tǒng)在各模塊的配合下既可實現(xiàn)自動控制，也可手動控制。該設計在軟件方面，以C語言驅(qū)動各模塊工作，實現(xiàn)了各模塊的協(xié)調(diào)工作，硬件方面采用PROTUES軟件進行仿真。

系統(tǒng)通過對室內(nèi)光照強度和時間實時監(jiān)測，來控制窗簾的自動開啟和關閉[5]，窗簾開啟或關閉的光照閥值用戶可以手動設置，并在液晶顯示屏上顯示當前室內(nèi)環(huán)境的溫濕度、時間等數(shù)據(jù)，當實際的溫濕度超過或低于設定溫濕度后，通過窗簾的開閉，使室內(nèi)的光線和溫度達到一個較為理想的條件。為了更加人性化，本設計還可根據(jù)用戶的意愿，通過紅外線的發(fā)送和接收實現(xiàn)對窗簾開閉的遠程遙控。

三、硬件結(jié)構(gòu)設計框架

該自動窗簾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，硬件電路主要由光照檢測模塊，紅外控制電路，溫度檢測電路，液晶顯示電路，實時時鐘信號模塊，減速電機驅(qū)動電路構(gòu)成[6]。通過本系統(tǒng)可以實現(xiàn)通過光照強度以及時鐘控制實現(xiàn)窗簾開關自動控制，同時實現(xiàn)紅外遙控的手動控制。

四、硬件部分

4.1 電源模塊

兩節(jié)可充電鋰電池18650串聯(lián)（電壓7.0V～8.2V），給L298N電機驅(qū)動模塊供電，L298N模塊上有一個7805穩(wěn)壓電路可對外輸出5V電壓，以此給主控芯片供電。

將兩節(jié)電池串聯(lián)后的電壓輸入到LM2596可調(diào)降壓模塊，將LM2596降壓模塊的輸出模塊調(diào)到5.2V給其余電路模塊供電。

4.2數(shù)據(jù)采集電路

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分主要由紅外接收頭、BH1750FVI光照強度傳感器、DS1302實時時鐘、DS18B20溫度傳感器、紅外傳感器構(gòu)成。并且紅外接收頭直接連接單片機外部中斷P3.2，使系統(tǒng)能夠及時、準確的接收到外部遙控器控制信號。光照強度傳感器BH1750FVI的SDA和SCL引腳分別接主控器的模擬IIC協(xié)議接口，根據(jù)協(xié)議IIC接口使單片機能讀取光強傳感器的光強數(shù)據(jù)。

4.3 數(shù)據(jù)顯示電路

為了使本系統(tǒng)更加人性化，讓用戶獲得更好的用戶體驗，方便用戶及時了解室內(nèi)環(huán)境指數(shù)，采用12864液晶顯示屏，結(jié)合外部電路框架，實現(xiàn)室內(nèi)實時時鐘、溫度和光照強度的顯示。

4.4 動力傳動

該模塊由驅(qū)動電路、減速電機和同步帶構(gòu)成。為了實現(xiàn)運行穩(wěn)定、噪聲小的目的，本系統(tǒng)采用金屬直流減速電機，電機轉(zhuǎn)動帶動同步帶，同步帶帶動窗簾滑動。

4.5軟件設計

軟件設計主要是模塊化編寫的，包括：光照強度子程序、DS1302子程序、12864液晶顯示模塊子程序、紅外遙控子程序、DS18B20子程序。BH1750FVI光照強度傳感器模塊與單片機是IIC通信，因為STC89C52單片機沒有硬件IIC所以利用I/O口模擬IIC進行通信，為了使防盜功能快速反應，將作為防盜傳感器的紅外傳感器5接到中斷上，因為紅外遙控解碼的特殊性，將紅外接收頭接到中斷0上利用定時器0進行解碼，為了節(jié)省I/O口，將12864與單片機的通信方式改為IIC。程序控制流程圖如圖2所示。

五、系統(tǒng)測試

本窗簾在硬件安裝檢測無誤后，在系統(tǒng)功能測試中，不同的時間下，通過控制光源至傳感器的距離不同，模擬不同環(huán)境下的光強改變。運行結(jié)果表明，在設定的時間范圍內(nèi)，當光強達到用戶設定的閥值，窗簾會根據(jù)光強作出相應的反應，以保持室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。同時，LCD液晶顯示屏即時更新，顯示出當前狀態(tài)下的時間、室溫、光強等信息；并且可根據(jù)用戶意愿自主對窗簾的開閉進行控制。但在設定的時間范圍外，通過外部環(huán)境的條件改變不能控制窗簾的開閉，但通過紅外按鍵設置依然可以控制窗簾。實驗證明，本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，靈敏度高，可拓展性強。

六、結(jié)語

以STC89C52單片機為主控芯片，包含光照強度、溫度、實時時鐘、紅外遙控、電機驅(qū)動及LCD顯示的智能窗簾系統(tǒng)具有控制簡便、易操作、維護簡易等特點，適用于家居、教室、辦公室、會議室等各種場合，具有廣闊的市場前景。

參 考 文 獻

[1]肖建章，自動控制技術(shù)，北京：中國勞動社會保障出版社，2004年4月出版

[2]郭天祥，51單片機C語言教程，電子工業(yè)出版社，2009年6月出版

[3]徐建仁主編，智能現(xiàn)代，長沙：國防科技大學出版社，1990年2月出版

[4]王金礦編著，單片機高級教程應用，廣州：中山大學出版社，2000年6月出版

[5]王化詳，張淑英，傳感器原理，天津：天津大學出版社，2008年6月出版

[6]孫亮，自動控制原理，北京：高等教育出版社，2011年12月出版