基于STC89C52單片機的智能窗簾控制系統

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，該智能窗簾系統具有實用性強、功能齊全、運行穩定、靈敏度高等特點。具有良好的應用價值和發展前景。

【關鍵詞】 智能家居 智能窗簾 控制系統

一、引言

自動控制技術是21世紀影響最大、發展最快的技術之一，也是現代社會最重要的高新技術之一。在現代社會中，自動控制技術廣泛應用于生產、軍事、管理、生活、商業等各個領域中，極大的提高了社會生產力，解放了人們的雙手，提升了人們的生活品質。隨著計算機技術、自動化控制技術等各種高新技術的應用和發展，致使現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，將使家居環境更加智能化，人性化[1]。針對家居環境采光及避光問題，本設計制作的自動窗簾控制系統將取代手動控制，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所需要做的理論分析，以及各環節功能的實現過程。

二、系統總體功能

自動窗簾控制系統核心是采用單片機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]。

整個系統在各模塊的配合下既可實現自動控制，也可手動控制。該設計在軟件方面，以C語言驅動各模塊工作，實現了各模塊的協調工作，硬件方面采用PROTUES軟件進行仿真。

系統通過對室內光照強度和時間實時監測，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環境的溫濕度、時間等數據，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，本設計還可根據用戶的意愿，通過紅外線的發送和接收實現對窗簾開閉的遠程遙控。

三、硬件結構設計框架

該自動窗簾系統結構如圖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，減速電機驅動電路構成[6]。通過本系統可以實現通過光照強度以及時鐘控制實現窗簾開關自動控制，同時實現紅外遙控的手動控制。

四、硬件部分

4.1 電源模塊

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

將兩節電池串聯后的電壓輸入到LM2596可調降壓模塊，將LM2596降壓模塊的輸出模塊調到5.2V給其余電路模塊供電。

4.2數據采集電路

本系統的數據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、紅外傳感器構成。并且紅外接收頭直接連接單片機外部中斷P3.2，使系統能夠及時、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協議接口，根據協議IIC接口使單片機能讀取光強傳感器的光強數據。

4.3 數據顯示電路

為了使本系統更加人性化，讓用戶獲得更好的用戶體驗，方便用戶及時了解室內環境指數，采用12864液晶顯示屏，結合外部電路框架，實現室內實時時鐘、溫度和光照強度的顯示。

4.4 動力傳動

該模塊由驅動電路、減速電機和同步帶構成。為了實現運行穩定、噪聲小的目的，本系統采用金屬直流減速電機，電機轉動帶動同步帶，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、系統測試

本窗簾在硬件安裝檢測無誤后，在系統功能測試中，不同的時間下，通過控制光源至傳感器的距離不同，模擬不同環境下的光強改變。運行結果表明，在設定的時間范圍內，當光強達到用戶設定的閥值，窗簾會根據光強作出相應的反應，以保持室內環境的穩定。同時，LCD液晶顯示屏即時更新，顯示出當前狀態下的時間、室溫、光強等信息；并且可根據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，本系統運行穩定，靈敏度高，可拓展性強。

六、結語

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、電機驅動及LCD顯示的智能窗簾系統具有控制簡便、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，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，電子工業出版社，2009年6月出版

[3]徐建仁主編，智能現代，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