多功能可調(diào)節(jié)智能窗簾設(shè)計(jì)

胡彥穎 逄馥陽(yáng) 于娜 王霄維

摘? 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)科技的發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的普及，人們對(duì)于多功能智能家居的需求量越來(lái)越多，品質(zhì)要求也有更加高的要求。因此，對(duì)于智能家具其中的窗簾多功能可調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)，能夠滿足人們的日常所需，同時(shí)能夠體現(xiàn)我們工科學(xué)生在專業(yè)知識(shí)方面的掌握與實(shí)踐。

關(guān)鍵字：科技、智能家居、窗簾、設(shè)計(jì)、專業(yè)

Multi-functional adjustable smart curtain design

Abstract：With the development of modern industrial technology and the popularity of mobile Internet，people's demand for multi-functional smart homes is increasing，and the quality requirements are also higher.Therefore，for the multi-functional and adjustable design of the curtains in the smart furniture， it can meet people's daily needs， and at the same time，it can reflect the mastery and practice of our engineering students in professional knowledge.

1.總體設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)在普通窗簾的基礎(chǔ)功能上（通過(guò)手動(dòng)或按鈕開(kāi)關(guān)控制窗簾的開(kāi)合），增加了光照自動(dòng)控制，時(shí)間控制，溫度控制共三個(gè)控制模式。運(yùn)用單片機(jī)完成相關(guān)電路的設(shè)計(jì)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的。以下是關(guān)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖。

2.功能模塊處理

2.1功能分類

關(guān)于多功能可調(diào)節(jié)智能窗簾的設(shè)計(jì)統(tǒng)共分為4個(gè)功能分類：鍵盤(pán)按鍵，定點(diǎn)時(shí)鐘，感知光照和溫度變化等。鍵盤(pán)按鍵主要是由使用者的手動(dòng)控制，在電源接通的前提下，按鍵控制窗簾的閉合（不需要去到窗簾旁邊拉動(dòng)窗簾即可遠(yuǎn)程遙控）;定點(diǎn)時(shí)鐘如字面意思，可以設(shè)置窗簾閉合的規(guī)定時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)置時(shí)間點(diǎn)時(shí)，本窗簾自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉，并且這一功能也受按鍵控制（若按鍵已打開(kāi)，窗簾此時(shí)已經(jīng)打開(kāi)，故窗簾只會(huì)在到達(dá)關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)才會(huì)關(guān)閉）;感知功能有感光和感溫，通過(guò)光敏變阻器和熱敏變阻器，先設(shè)定開(kāi)關(guān)時(shí)的所需光照強(qiáng)度范圍和溫度范圍，同樣到達(dá)一定光照強(qiáng)度和溫度時(shí)，自動(dòng)控制窗簾的閉合。

2.2功能處理

當(dāng)以上功能收集到各數(shù)據(jù)以后，對(duì)于時(shí)鐘模塊，我們使用DS1302芯片，在使用前初始化，設(shè)計(jì)好電路以后，再進(jìn)行程序的編寫(xiě)，這時(shí)，通過(guò)芯片的運(yùn)行，將設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和傳輸，遞給中心處理的單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)行處理。對(duì)于測(cè)光和測(cè)溫的模塊，在設(shè)計(jì)好的光敏電阻和熱敏電阻電路圖中使用ADC0832芯片，將預(yù)先設(shè)定的量進(jìn)行數(shù)字化并可以顯示出來(lái)，而最簡(jiǎn)化的按鍵就是在電路圖中增加開(kāi)關(guān)鍵。這幾個(gè)功能在設(shè)計(jì)的電路圖中是并聯(lián)關(guān)系，所以相互獨(dú)立，即使在某一功能出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致失效以后，還能通過(guò)其余按鍵控制我們的窗簾。

3.單片機(jī)

在各個(gè)模塊處理過(guò)后所的到的數(shù)據(jù)信息，我們選擇STC89C52這個(gè)51單片機(jī)進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的更高一層的處理和轉(zhuǎn)換，使其能夠精準(zhǔn)控制我們的窗簾（先使用步進(jìn)電機(jī)模擬窗簾的開(kāi)關(guān)）。由于這個(gè)單片機(jī)有多個(gè)引腳和多個(gè)外部的輸入、輸出端口以達(dá)到精準(zhǔn)控制。對(duì)于這個(gè)單片機(jī)，我們選擇C語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行編程和開(kāi)發(fā)。

使用單片機(jī)當(dāng)作系統(tǒng)控制器。單片機(jī)具備的安全性強(qiáng)、性價(jià)比高搞、電壓低、功率低等優(yōu)勢(shì)獲得了發(fā)展和大面積應(yīng)用，由于嵌入式單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)大，軟件程序設(shè)計(jì)靈活，自由度大，可以用軟件程序完成所有的邏輯功能，本身還具備定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，也能夠用來(lái)定時(shí)器和計(jì)算，還有它耗電量較少，體積小，計(jì)算技術(shù)成熟和費(fèi)用低等的優(yōu)勢(shì)。另外，除單片機(jī)最小系統(tǒng)的三個(gè)主要組成部分以外，其中還多了幾個(gè)外圍電路。

因?yàn)镾TC89C52的P零口為漏極開(kāi)路輸出，所以就在P零口接了個(gè)十K的排阻R1，讓P零口能夠當(dāng)做普通的I/O口用，原本設(shè)計(jì)用P零口來(lái)作為液晶的數(shù)據(jù)口。

尤其值得注意的是，針對(duì)31腳（EA），在接高電平時(shí)，單片機(jī)在恢復(fù)后由內(nèi)部ROM的零H開(kāi)始運(yùn)行;在接低電平有效時(shí)間，復(fù)位后可以直接從外部ROM的零H開(kāi)始運(yùn)行。但是因?yàn)槲覀兊某淌揭呀?jīng)保存到了嵌入式單片機(jī)里面，所以EA要接上高電平，保證通過(guò)嵌入式單片機(jī)的內(nèi)部讀寫(xiě)程式去運(yùn)行的。

由于單片機(jī)具有多個(gè)引腳，因此我們小組是在仔細(xì)學(xué)習(xí)各個(gè)引腳所對(duì)應(yīng)的的名稱和使用途徑方法以后，選擇焊接的方式將各個(gè)電路元件對(duì)應(yīng)焊接起來(lái)。

4.顯示部分

顯示部分包括液晶顯示屏，指示燈的閃爍以及步進(jìn)電機(jī)模擬窗簾閉合。液晶顯示屏我們選擇1602液晶，主要考慮到其性價(jià)比高，且在市場(chǎng)上容易購(gòu)買(mǎi)。指示燈選用二極管，這在我們大二下學(xué)期學(xué)習(xí)的專業(yè)中所了解過(guò)，相較于其他，二極管簡(jiǎn)單，便宜，方便。步進(jìn)電機(jī)也是如此，但我們還需要借助ULN2003芯片，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)來(lái)達(dá)到我們所要求的功率。通過(guò)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)精確且正確的定位，由脈沖信號(hào)簡(jiǎn)單控制。通過(guò)步進(jìn)電機(jī)作為來(lái)作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過(guò)引導(dǎo)門(mén)窗的運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)開(kāi)合。好處是在給出停止運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)后，機(jī)器會(huì)立即停轉(zhuǎn)，而不致對(duì)窗簾框架產(chǎn)生破壞，而且其力矩也較直流電機(jī)為大，有利于帶動(dòng)窗簾運(yùn)動(dòng);而缺點(diǎn)則是價(jià)格比直流電機(jī)略貴。

5.組裝

在所有元件組裝在一起之前，我們需要對(duì)每一個(gè)單獨(dú)的元件進(jìn)行測(cè)試，是否能夠正常運(yùn)行，以保證在組裝到一起以后能夠有序運(yùn)行。隨后，我們按照順序依次將對(duì)應(yīng)電路的電線連接在一起，此時(shí)要注意正負(fù)端還有上面所說(shuō)過(guò)的單片機(jī)的引腳焊接，由于焊接地方繁多，我們需要有耐心，仔細(xì)，同時(shí)也需要小組成員的配合以及最后焊接完成的檢查。在完成以后，我們需要接通電源進(jìn)行通電測(cè)試，目的是檢查焊接是否正確，并且從中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、找到問(wèn)題、解決問(wèn)題。

6.總結(jié)

多功能可調(diào)節(jié)智能窗簾的設(shè)計(jì)，原材料都是采用價(jià)格低廉，但品質(zhì)高，能夠長(zhǎng)時(shí)間使用，將其投放市場(chǎng)，也會(huì)是一類低成本高利潤(rùn)的現(xiàn)代智能生活家具的一類。同時(shí)，我們的智能窗簾，功能齊全，操作方便，不論是年輕人還是老人都容易上手，適合所有年齡段。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：2021年全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：S202110205051）

作者簡(jiǎn)介：胡彥穎（2002——），女，湖北省襄陽(yáng)市人，本科，研究方向：智能制造工程。