基于PIC單片機的窗簾控制系統設計

馮進寶

（運城職業技術學院，運城　044000）

1　引言

隨著智能化、信息化以及物聯網時代的到來，人們對生活速度以及對生活質量的要求也在大幅提高。電子產品已經不僅僅只是普通的代替人的勞動，其智能化速度的加快，也使人們的工作、生活和通訊的關系日益緊密。智能化的產品設計改變了人們很多傳統的工作與生活方式，同時人們對新生活質量也提出了新的更高的要求，方便、快捷、舒適等成為了人們對新的生活方式的追求。在現代都市化家庭生活環境中，人們對家的追求已經不再局限于一個休息、吃飯的場所的硬實力，人們更多的在關注它的安全、環境、舒適等軟實力。

在智能化的電子產品中，單片機的應用已經越來越廣泛，單片機以它體積小、質量輕、耗電省、可靠性高、價格低等優點，開始不斷發展，并廣泛應用于智能儀表、家用電器、辦公設備、機床設備、紡織機械、醫療設備、航天航空領域、工業專用設備的管理及過程控制等領域，在很多的大中型的電氣設備以及小型的電子產品中也用到了單片機進行控制。

窗簾是家庭生活必不可少的一部分，傳統窗簾的開關是人們根據外面的光照及時間進行手動操作，這樣如果人們在上午上班出門前就只能開著或者關了窗簾，如果開了窗簾，這樣在一天工作時間里就會被太陽曝曬，回家以后家里溫度很高悶熱；如果關了窗簾，在一天的時間里家里得不到任何陽光，回家后會覺得陰暗。而窗簾自動控制系統克服了以上的弊端，可以根據外界光照強度的不同而自動開閉窗簾，也可以根據人們設定的時間來控制窗簾，或者根據一定的算法將兩者進行結合控制。

2　系統總體設計

該系統選用PIC單片機中的PIC16F877A芯片作為核心處理器，光線采集模塊是利用光敏電阻檢測光照強度的變化，數據信號處理模塊將光敏檢測模塊的電阻變化轉化為電壓變化，然后將電壓變化的信號送單片機，單片機通過電機驅動模塊控制著步進電機的正反轉實現窗簾的來回移動。同時，本系統還可以根據采集時鐘芯片DS1302的數據進行實時時鐘顯示，采集溫度傳感器來顯示溫度，根據時間與光照強度以及溫度的數據按一定的算法綜合來控制步進電機進行窗簾的打開和關閉。

根據光照和時間綜合來控制開閉窗簾主要原理是用光敏傳感器（即光敏電阻）采集外界的光強度，從光敏傳感器采集的信號利用數據信號處理電路進行處理，濾波后輸入單片機。傳入的信號由PIC16F877A單片機來控制，并且依此與實時時間綜合來做出響應，以實現電機的正轉、反轉與停止。顯示模塊是用來顯示自動窗簾控制器的各種狀態。鍵盤作為輸入設備，通過不同按鍵來控制單片機進行各種運轉狀態，也可選擇手動模式。

3　硬件選擇

3.1　核心控制芯片MCU的選擇

PIC單片機是一種用來開發控制外圍設備的可編程集成電路。PIC16F877A單片機是由美國Microchip（微星）公司推出的PIC單片機系列產品，首先采用了RISC結構的嵌入式微控制器，其高速度、低電壓、低功耗、大電流LCD驅動能力和低價位OTP技術等都體現出單片機產業發展的新趨勢。如今PIC系列單片機在世界單片機市場的占有份額排名中已逐年上升。在全球都可以看到PIC單片機從電訊通信、家電控制、電腦的外設、智能儀器、金融電子到汽車電子等各個領域的廣泛應用。

3.2　光照采集模塊的設計

本窗簾自動控制系統的光照采集并控制窗簾開關是根據光照的強弱來自動控制窗簾的開閉的，因此需要用到光照傳感器，在本系統設計中采用了光敏電阻。

光敏電阻又稱光導管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硫化鋁、硒、硫化鉍和硫化鉛等材料。這些制作材料具有的特性為：在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小。根據這一特性可以組分壓電路來檢測光敏電阻兩側分壓值的變化來標定現在的光照強度。光敏電阻應用非常廣泛，主要應用有太陽能庭院燈，迷你小夜燈，音樂杯，草坪燈，照相機，石英鐘，驗鈔機，禮品盒，光聲控開關，路燈自動開關以及各種光控玩具，燈具，光控燈飾等光自動開關控制領域。

3.3　電機控制模塊

步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成角位移或線位移的機電元件。步進電動機的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應的增量位移或步進運動。在正常運動情況下，它每轉一周具有固定的步數；做連續步進運動時，其旋轉轉速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系，不受電壓波動和負載變化的影響。單片機的4個控制端口RC0—RC3與驅動芯片ULA2003的四個輸入端口1-4連接，通過Q1-Q4四個輸出端口與步進電動機進行連接驅動其轉動。

4　結束語

本系統充分考慮了在實際生活中的環境因素的影響，將光照、時間、溫度等因素綜合進了開關控制系統，系統采用的單片機以及各種外圍電路都是性價比相對非常高，而且性能穩定可靠的電子器件，系統彌補了傳統窗簾缺點，是一個有廣泛前景的應用系統。

[1]丁躍軍.PIC單片機基礎教程.北京：北京航天航空大學出版.