基于單片機的光控窗簾設計

孫勤

（江蘇省鹽城技師學院,江蘇 鹽城 224001）

隨著生活水平的不斷提高，人們對家庭生活舒適度的要求也越來越高，具有裝飾、遮光并能進行自動開合的智能光控窗簾成為了現(xiàn)代家居生活的新寵。為了能根據(jù)室外環(huán)境亮度實現(xiàn)窗簾自動拉合的設計需求，本文提出了一種基于單片機控制的光控窗簾設計方案。

1 系統(tǒng)概述

本設計由單片機、傳感器和直流電動機組成，以AT89C51單片機[1-2]芯片為核心，運用光敏傳感器技術，將室外環(huán)境亮度作為單片機的控制信號，實現(xiàn)窗簾的自動拉合。同時,考慮到用戶習慣和天氣原因，本方案還設置了選擇開關，用戶在使用窗簾時可任意選擇自動或手動控制方式。當選擇自動控制模式時，單片機將室外環(huán)境光線亮度作為輸入信號，單片機控制程序根據(jù)光敏傳感器所產(chǎn)生的電流信號的強弱自動調節(jié)直流電機的正反轉，從而實現(xiàn)窗簾的自動拉合;當選擇手動控制模式時，單片機將手動控制開關作為輸入信號，單片機控制程序根據(jù)開關信號控制電機的正反轉，從而實現(xiàn)窗簾的手動拉合。

2 系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)硬件系統(tǒng)主要由傳感器、單片機、直流電動機三大部分組成[3-4]，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

2.1 元器件選擇

(1)單片機芯片

本文選擇AT89C51單片機作為控制芯片，可以反復修改1 000多次。

(2)光敏傳感器

光敏傳感器尺寸為 32 mm×11 mm×20 mm，型號為EPSON 1600K3+，工作電壓為直流5 V，可用于光控場合、無需驅動、可直接接單片機。

(3)電機

選擇775微型電動機，其工作電流為5 A，工作電壓為27 V。能承受頻繁的沖擊負載，發(fā)熱量低、驅動功率較小，滿足負載較輕的智能窗簾的驅動需求。

材料清單如表1所示。

表1 材料清單

2.2 硬件電路設計圖

本電路由電源部分、光感應部分、數(shù)據(jù)存儲部分和顯示部分組成。硬件電路設計圖如圖2所示。電源部分通過外接插座輸入直流13 V～14 V電壓；P2.2接光敏傳感器接收光信號，單片機P1.0、P1.1控制電機運行。P0.0、P0.1接正反轉指示燈，其中按鈕接共陰極，低電平有效;指示燈共陽極，低電平有效。

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件主要實現(xiàn)智能光控、手動控制兩大功能，采用C語言進行編程，可實現(xiàn)用戶在使用窗簾時任意選擇自動或手動控制方式[4-5]。

3.1 程序流程圖

光控窗簾程序流程圖如圖3所示。

3.2 程序設計

(1)光控程序

當天亮時，有陽光射進屋內(nèi)，傳感器感應到光信號，此時電機正轉，窗簾開始打開，當碰到開限位開關時，電機停止轉動;當天黑時，傳感器接收到信號，電機反轉，窗簾閉合，當碰到關限位開關時，電機停止轉動。具體程序如下：

圖3 光控窗簾程序流程圖

(2)手動程序

當陰天或者晚上用戶要打開窗簾時，只需將控制方式選擇按鈕P2.6按下，就可以實現(xiàn)手動控制窗簾的開合。程序如下：

4 調試與仿真

將程序燒寫到AT89C51芯片中之后進行調試。在調試過程中出現(xiàn)兩個主要問題：(1)易將二極管極性接反，故障現(xiàn)象為接通直流電源24 V時按下正、反轉按鈕,電機可以正、反轉但二極管不亮，解決方法是將二級管極性對調；(2)電路易有虛焊、漏焊，故障現(xiàn)象為接通直流電源后，選擇光控模式發(fā)現(xiàn)電機不動作，解決方法是將虛焊和漏焊處用電烙鐵重新焊接。

本設計采用單片機控制的智能光控窗簾有較好的性價比。實際應用表明，該測試系統(tǒng)具有測試準確、穩(wěn)定可靠的特點，達到了設計要求。

[1]張鑫.單片機原理及應用（第 2版）[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[2]胡漢才.單片機原理及其接口技術（第3版）[M].北京:清華大學出版社,2010.

[3]胡漢才.單片機原理及其接口技術學習輔導與實踐教程[M].北京:清華大學出版社,2010.

[4]張義和.例說 51單片機（C語言版）[M].北京:人民郵電出版社,2008.

[5]黃英.單片機工程應用技術[M].上海:復旦大學出版社，2011.