基于單片機的簡易家用遙控窗簾的設計與實現

史帛加 鄭琳 胡丹 沈陽工學院信息與控制學院

基于單片機的簡易家用遙控窗簾的設計與實現

史帛加 鄭琳 胡丹 沈陽工學院信息與控制學院

對于普通家庭居住環境的采光及避光問題，主要采用的是人工手動開閉窗簾的方式，手動開閉不僅費力而且在很多方面不夠人性化，及其可能對用戶造成一定的困擾，然而窗簾控制系統可以很好的解決這些問題。本文通過研究普通家庭的一些日常生活需求，設計了一個基于單片機的簡易家用遙控窗簾。自動窗簾控制系統的構成主要由光照傳感電路、系統控制模塊電路、電源轉換電路、電機控制電路、鍵盤以及顯示電路等組成，通過本系統可實現利用光照強度以及用紅外遙控器來控制窗簾開閉，本文重點討論了窗簾自動控制系統的設計過程、硬件選用和軟件調試等問題。

單片機 紅外線 感光 控制 自動

1 硬件部分設計

21世紀是信息技術時代，知識與科技不斷地發展，智能化也得到巨大的發展，在生活中的應用越來越多。智能控制系統在通信、網絡、計算機、智能控制等技術的迅速發展，家庭生活大多實現了現代化與智能化。

通過分析人們對自動窗簾控制功能的需求，對家用遙控窗簾控制系統進行總體設計。用按鍵控制窗簾的開關，還可根據實時的光照強度自動開關窗簾的功能。用光敏電阻檢測光，電路板上有按鍵和指示燈，顯示窗簾所展現出來的對應狀態。各電路模塊的配合，家用簡易遙控窗簾系統得以實現。

窗簾是每個家庭生活必備品，與傳統窗簾不同，現有的電動窗簾基本可以利用遠程遙控技術實現自動開關。但某些設計還不能適應人們的需求，為此設計了實時光照強度自動控制開關的窗簾。

自動窗簾控制系統控制方式：

（1）手動控制：根據用戶的需求，用按鍵操控窗簾的開關。

（2）自動控制：根據用戶設定的光照值，用光敏元件檢測光照。

系統硬件部分由芯片電路、晶振電路、復位模塊、鍵盤模塊、LED指示燈、光敏傳感器、紅外線接收器、步進電機、電子開關和電源電路等部分組成。

AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器，低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。晶振指石英晶體震蕩器，有良好的頻率穩定性和抗外界干擾能力，作用是產生基準頻率和振蕩電流。復位電路主要功能是使單片機初始化，初始化的過程中在復位引腳上加上高電平，復位電路提供復位信號，待系統電源穩定，撤銷復位信號。除紅外線遙控器的按鍵外，覆銅板上也有兩個按鍵，一個控制手動和自動的切換，另一個為手動開關窗簾。指示燈顯示當前工作方式與窗簾的工作狀態。光敏電阻阻值在光照射下快速減小，屬半導體光敏器件，靈敏度高，光譜特性及r值一致性好等特點。步進電動機是機電元件，將電脈沖信號轉換成對應的角位移或線位移。步進電動機的輸入量是脈沖序列，輸出量為相應的增量位移或步進運動。

本設計使用紅外線遙控技術，HS38B是用于紅外遙控接收的小型一體化接收頭，它的主要功能包括放大、選頻、解調幾大部分。中心頻率為38．0kHz，接收器對外只有3個引腳分別是OUT、GND、VCC。紅外接收頭內部放大器的增益很大，十分容易引起干擾，所以在接收頭的供電腳上必須加濾波電容。

2 軟件部分設計

Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統。該軟件既支持C語言編程，也支持匯編語言編程，可以完成編輯、編譯、連接、測試、仿真等整個開發流程。

Proteus軟件是一款EDA工具軟件。它具有基礎的EDA軟件仿真功能，此外還能仿真單片機以及單片機的外圍器件。從設計原理圖的布圖、代碼的調試到單片機和其外圍電路的仿真，最后能夠直接切換到PCB設計。

本設計的軟件設計主要由以下幾部分組成。如圖2．1所示，為主程序流程圖。

電路主要分電源、顯示、按鍵、步進電機控制、紅外遙控按鍵檢測和單片機主控器件部分，各部分有不同的子程序。主程序的作用是對系統進行初始化，在系統初始化的設定下，窗簾處于手動模式呈現關閉狀態。然后查詢按鍵，并且對按鍵進行分析和處理。

本系統使用AT89C51控制單片機芯片，軟件設計主要分為定時器初始化、系統初始化、紅外遙控控制程序、紅外解碼程序、按鍵控制程序、步進電機正轉反轉程序等。

操作按鍵時，無論按下或松開，觸點在閉合和斷開時會產生抖動，此時邏輯電平不穩，若得不到正確處理，會引起單片機錯誤執行命令。應利用延時，過濾按鍵起始時引起的抖動，這樣就能避免程序的誤操作。

本設計用步進電機的轉動來模擬現實中窗簾的打開和關閉。

步進電機程序設計的主要任務：

（1）判斷旋轉方向。

（2）按順序傳送控制脈沖。

（3）判斷控制步數是否傳送完畢。

3 系統測試

系統測試是將已完成的軟件和硬件及其他部分結合在一起，進行系統的組裝測試，目的是將現有的制作情況與設計要求進行比較，改正不完善的地方，提出更好的方案。

實現本設計需要軟硬件的結合，從網上下載安裝Keil C51軟件和Protues軟件后，立即打開軟件，檢查軟件是否可用。

硬件設計中采用的供電設備是DC插口和USB供電線。電源部分的設計中，除了供電部分以外，還安裝了一個電源開關鍵。電路板上有三個輕觸按鍵，輕觸按鍵是電子開關。輕輕按下按鍵時開關接通，松開手后開關就自動斷開。

檢測電阻值，除了使用萬用電表外，還可以觀察電阻外觀的色環。電阻上色環的顏色代表電阻值和誤差，保證電阻無論什么方向安裝都可以。

按電路圖將電子元件都安插到覆銅板上焊接，各個焊點之間用焊錫或者銅線連接。焊接好所有元件，檢查無誤進行第一次測試。設計和制作存在很多問題，指示燈不亮，步進電機不轉動。

檢查焊接是否正確，焊點有無虛焊，再進行測試。第二次測試中，指示燈都能亮，但步進電機并沒有按照預期的方式轉動。第三次測試中，設計已經能基本實現所需要的功能，但依舊存在很多問題，設計并不夠完善。

經多次重復測試發現設計中所存在的問題，對其進行相應的改正。不斷地完善硬件和軟件的設計，逐步的實現所設定的功能。

4 結論

簡易家用遙控窗簾的整體由硬件和軟件組成。硬件部分由單片機以及其外圍電路，還有接口電路組成；軟件部分主要由能夠實現各種功能的程序編寫組成。

文中詳細介紹家用簡易自動窗簾控制系統的硬件組成、軟件代碼和實物的測試的情況。經過多次的修改和完善，本設計制作功能的實現基本達到了預期要求。通過最后實物測試，總結有以下幾點：

（1）本設計實現了利用紅外線遙控器遠程控制窗簾開關的功能，及根據當地實時的光照，系統自動控制窗簾的開關。本實物具有操作簡便、成效明顯、經濟實用、電路設計簡單等特點。

（2）硬件設計使用AT89C51芯片為主程序芯片，硬件部分由晶振電路、復位電路、鍵盤電路、單片機電路、指示燈電路、光敏傳感部分、紅外線接收部分、進步電機、電子開關和電源電路組成。

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史帛加，女，沈陽工學院，學生。鄭琳（通訊作者），女，漢族，遼寧人，沈陽工學院，教師，講師，碩士學位。胡丹，女，沈陽工學院，學生。