光感智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)——遼寧省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目

劉丹丹

（沈陽(yáng)城市學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 自動(dòng)化系,遼寧沈陽(yáng), 110012）

0 引言

針對(duì)人們對(duì)智能化的需求以及對(duì)舒適生活的追求，窗簾自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)窗簾進(jìn)行改善，它可以根據(jù)外界光照強(qiáng)度的不同而自動(dòng)開(kāi)閉窗簾，也可以根據(jù)晴雨天來(lái)控制窗簾的開(kāi)閉。該系統(tǒng)利用光敏電阻檢測(cè)光照強(qiáng)度的變化，并且將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后將數(shù)字信號(hào)傳送至單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制著步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)窗簾的來(lái)回移動(dòng)。本設(shè)計(jì)正是把利用STC89C52 單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)以及簡(jiǎn)單實(shí)用性，順利的完成了對(duì)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(jì)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(guò)電動(dòng)按鈕來(lái)開(kāi)閉窗簾，在此基本功能的前提下，本設(shè)計(jì)根據(jù)需求還加入了光敏傳感模塊和雨滴傳感模塊來(lái)控制窗簾的開(kāi)閉，在選取設(shè)計(jì)方案和采用元器件方面，該系統(tǒng)本著簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)實(shí)用的思想，盡量簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，使用最簡(jiǎn)單的電路布線和選用最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的器件來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

本自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)具有以下幾個(gè)基本功能：

（1）手動(dòng)控制：該功能是根據(jù)用戶(hù)的需求通過(guò)按鍵進(jìn)行窗簾的開(kāi)關(guān)，此功能可以使窗簾的開(kāi)閉處于任何一種狀態(tài)；

（2）光照自動(dòng)控制：系統(tǒng)可以根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的光照強(qiáng)度值通過(guò)感光器采集光照自動(dòng)開(kāi)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(lái)控制窗簾的開(kāi)閉。

其系統(tǒng)實(shí)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(jī)有步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)，直流電機(jī)加上合適電壓就會(huì)轉(zhuǎn)，且轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)難以控制，而步進(jìn)電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)精確定位，電機(jī)可以按照命令節(jié)拍轉(zhuǎn)動(dòng)精確的角度，另外在材料選擇上，直流電機(jī)需要加入反饋控制才可以讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到精確的位置，因此需要額外加入兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)，為使系統(tǒng)選材簡(jiǎn)單，采取程序控制步進(jìn)電機(jī)即可使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)到精確的位置上。具有體積小、壽命長(zhǎng)、成本低、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。綜合以上觀點(diǎn)，本系統(tǒng)選擇步進(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)的相勵(lì)磁表如表1：

表1 步進(jìn)電機(jī)相勵(lì)磁

2.2 檢測(cè)電路

（1）光敏電阻傳感器

用于光信號(hào)的檢測(cè)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。如圖2

（2）雨滴傳感器

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

圖3 雨滴傳感器原理圖

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 控制方案

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要有幾部分組成，其中包括顯示子程序，按鍵子程序，定時(shí)時(shí)鐘程序，步進(jìn)電機(jī)控制程序和傳感器信號(hào)檢測(cè)程序等。

整個(gè)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(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)*///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(wú)光{keydelay(5); //消抖動(dòng)if(light==1) //確認(rèn)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(dòng)

if(rain==0) //確認(rèn)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(yǔ)

該系統(tǒng)綜合地介紹了自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。在總體方案設(shè)計(jì)中以光敏電阻模塊和雨滴傳感模塊感知外界信號(hào)，使系統(tǒng)的檢測(cè)部分穩(wěn)定、準(zhǔn)確。以步進(jìn)電機(jī)作為單片機(jī)信號(hào)輸出的執(zhí)行原件，控制過(guò)程簡(jiǎn)單，動(dòng)作容易實(shí)現(xiàn)。AT89C52單片機(jī)作為主控原件，簡(jiǎn)單實(shí)用，降低了硬件的復(fù)雜性。并且應(yīng)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(jì)中，可以人為控制窗簾的開(kāi)閉，使得窗簾更加人性化。

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