光感智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計——遼寧省大學生創(chuàng)新訓練項目

劉丹丹

（沈陽城市學院 機電工程學院 自動化系,遼寧沈陽, 110012）

0 引言

針對人們對智能化的需求以及對舒適生活的追求，窗簾自動控制系統(tǒng)對傳統(tǒng)窗簾進行改善，它可以根據(jù)外界光照強度的不同而自動開閉窗簾，也可以根據(jù)晴雨天來控制窗簾的開閉。該系統(tǒng)利用光敏電阻檢測光照強度的變化，并且將光信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號傳送至單片機，單片機通過電機驅(qū)動模塊控制著步進電機的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)窗簾的來回移動。本設(shè)計正是把利用STC89C52 單片機的優(yōu)點以及簡單實用性，順利的完成了對智能控制的要求，并且為智能化的家居設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)思

該系統(tǒng)具有一般的窗簾控制系統(tǒng)的最基本的功能，即通過電動按鈕來開閉窗簾，在此基本功能的前提下，本設(shè)計根據(jù)需求還加入了光敏傳感模塊和雨滴傳感模塊來控制窗簾的開閉，在選取設(shè)計方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡單經(jīng)濟實用的思想，盡量簡化電路設(shè)計，使用最簡單的電路布線和選用最經(jīng)濟實用的器件來達到設(shè)計要求。

本自動窗簾控制系統(tǒng)具有以下幾個基本功能：

（1）手動控制：該功能是根據(jù)用戶的需求通過按鍵進行窗簾的開關(guān)，此功能可以使窗簾的開閉處于任何一種狀態(tài)；

（2）光照自動控制：系統(tǒng)可以根據(jù)用戶設(shè)定的光照強度值通過感光器采集光照自動開光窗簾；

（3）雨滴控制：此功能是根據(jù)天氣是晴天還是雨天來控制窗簾的開閉。

其系統(tǒng)實現(xiàn)框圖如圖1所示。

2 主要硬件構(gòu)成

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 執(zhí)行電路

常選用的電機有步進電機和直流電機，直流電機加上合適電壓就會轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)動的圈數(shù)難以控制，而步進電機可以實現(xiàn)精確定位，電機可以按照命令節(jié)拍轉(zhuǎn)動精確的角度，另外在材料選擇上，直流電機需要加入反饋控制才可以讓電機轉(zhuǎn)動到精確的位置，因此需要額外加入兩個行程開關(guān)，為使系統(tǒng)選材簡單，采取程序控制步進電機即可使電機轉(zhuǎn)動到精確的位置上。具有體積小、壽命長、成本低、驅(qū)動簡單等優(yōu)點。綜合以上觀點，本系統(tǒng)選擇步進電機作為系統(tǒng)的執(zhí)行模塊。

圖2 光敏電阻傳感器原理圖

步進電機的相勵磁表如表1：

表1 步進電機相勵磁

2.2 檢測電路

（1）光敏電阻傳感器

用于光信號的檢測，其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。如圖2

（2）雨滴傳感器

通過水量大小用于檢測是否下雨，把轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量信號傳給單片機，其原理土如圖3

圖3 雨滴傳感器原理圖

3 軟件設(shè)計

3.1 控制方案

系統(tǒng)軟件設(shè)計主要有幾部分組成，其中包括顯示子程序，按鍵子程序，定時時鐘程序，步進電機控制程序和傳感器信號檢測程序等。

整個系統(tǒng)流程圖如圖4

3.2 部分程序

unsigned char code FFW[8]={0xf1,0xf5,0xf4,0xf6,0xf2,0xfa,0xf8,0xf9}; //正轉(zhuǎn)

unsigned char code FFZ[8]={0xf9,0xf8,0xfa,0xf2,0xf6,0xf4,0xf5,0xf1}; //反轉(zhuǎn)

/*步進電機驅(qū)動*///正轉(zhuǎn)

void motorFFW(){uchar i;for (i=0; i＜8; i++){P1 = FFW[i];delay(rate);}

}

/*天黑關(guān)簾*/

void light_close_window(){

//uchar j;

if(light==1)//無光{keydelay(5); //消抖動if(light==1) //確認按鍵被按下{

if(light_flag==1){

while(num＞0)

8

圖4 系統(tǒng)流程圖

}

}

{motorFFZ();num--;

}

stop();light_flag=0;}

}

/*有雨關(guān)簾*/

void rain_close_window(){

//uchar j;

if(rain==0)//有雨{

keydelay(5); //消抖動

if(rain==0) //確認按鍵被按下{

if(rain_flag==0){

while(num＞0){motorFFZ();num--;

}

stop();rain_flag=1;}

}

}

else rain_flag=0;}

4 結(jié)語

該系統(tǒng)綜合地介紹了自動窗簾控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。在總體方案設(shè)計中以光敏電阻模塊和雨滴傳感模塊感知外界信號，使系統(tǒng)的檢測部分穩(wěn)定、準確。以步進電機作為單片機信號輸出的執(zhí)行原件，控制過程簡單，動作容易實現(xiàn)。AT89C52單片機作為主控原件，簡單實用，降低了硬件的復雜性。并且應用了按鍵控制，較大的提升了本系統(tǒng)的方便性，在本系統(tǒng)設(shè)計中，可以人為控制窗簾的開閉，使得窗簾更加人性化。

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