單片機在智能窗簾控制系統中的應用

蔡睿思

[摘 ? ?要]智能窗簾控制系統是應信息時代發展趨勢，現代化技術靈活應用的一個具體表現，在日常生活中應用，可以為人們提供更加優質、智能的服務。在智能窗簾控制系統優化設計中，通過單片機的應用，可以賦予智能窗簾控制系統語音或光控制開關，根據收集到的信息來控制智能窗簾控制系統運行，為社會生產生活提供更加便利的服務。文章主要就智能窗簾控制系統中單片機的使用展開分析，在了解單片機功能特點基礎上，多角度優化設計，便于打造更加可靠的窗簾控制系統。

[關鍵詞]智能窗簾控制系統;單片機;智能控制;人性化

[中圖分類號]TP273.5;TP368.1 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–000–02

[Abstract]The intelligent curtain control system is a concrete manifestation of the flexible application of modern technology in accordance with the development trend of the information age. It can be applied in daily life and can provide people with more life. In the optimization design of intelligent curtain control system， through the application of single chip microcomputer， the voice or light control switch of intelligent curtain control system can be given， and the operation of intelligent curtain control system can be controlled according to the information collected. To provide more convenient services for social production and life. This paper mainly analyzes the use of single chip microcomputer in intelligent curtain control system. On the basis of understanding the functional characteristics of single chip microcomputer， the multi-angle optimization design is convenient to create a more reliable curtain control system.

[Keywords]intelligent curtain control system; single chip microcomputer; intelligent control; humanization

社會生產力水平不斷提升，涌現出很多前沿的技術手段，尤其是單片機的大范圍普及應用，極大地促進了智能產品的推陳出新。尤其是當前智能家居平臺的創新發展，集合了諸多現代化技術手段，將計算機技術、自動控制技術和集成布線技術整合在一起，可以使家庭各個子系統有機整合在一起，創設更加安全、舒適和智能的家居環境。而單片機則是語音控制或光控制窗簾開合的核心設備，在接受指令后可以將聲音轉化為控制指令，實現設備的語音控制。加強智能窗簾控制系統中單片機應用研究，便于提升智能家居水平，為后續相關研究創新提供支持。

1 智能窗簾控制系統的發展現狀

信息時代背景下，現代化技術手段憑借其優勢開始廣泛應用在人們生產生活各個角落，日常生活的方方面面開始向智能化發展。智能家居作為智能化的具體表現之一，帶給人們更加便利的服務，其中窗簾作為主要的裝飾性家具，日常主要是通過手動開關，較為麻煩，而采用智能窗簾控制系統，基于單片機實現窗簾的自動化控制，不需要人工每日開關窗簾，在提升人們生活質量方面具有積極作用。如果外界光線強度達到一定標準，窗簾會自動開啟，強度低于一定標準值則會自動關閉。智能家居在國外應用廣泛，已經滲透到人們的生活中，但是相較于國外，我國的智能家居起步較晚，配套技術落后，還有待進一步優化完善。本文基于單片機進行智能窗簾控制系統設計，則是智能家居的具體表現，同時也是未來主要發展趨勢。目前，我國的智能家居實踐已經取得了可觀成果，表現在智能窗簾方面，借助無線遙控、紅外線和定時遙控，可以實現窗簾自動化、智能化控制。基于智能化傳感器實現外界環境各項參數收集，包括溫度、光照強度和風速等，實現窗簾智能化操作，在為人們提供優質、便捷服務的同時，也可以進一步延長窗簾使用壽命。

2 單片機在智能光控窗簾系統中應用

單片機類型多樣，多是STM32單片機或STC89C52單片機。其中STM32單片機的優勢鮮明，電壓低，整體的功耗較低;精度高，可以連接傳感器，并且配備的存儲空間較大，滿足大量數據信息的傳輸需要;配備了雙通道串行通信接口，異步或同步串行通信功能，與PC端連接;計算速度較快，CPU利用率極大提升，減少資源浪費情況。STC89C52同樣具有低功耗的優勢特點，憑借CMOS8位微控制器，賦予其強大的性能;配備了8K在系統可編程Flash，運作頻率最高可以達到48 MHz。這些特性，可以進一步強化控制系統的靈活性，降低總體控制成本。

2.1 系統框架

基于單片機設計的光控窗簾控制系統，具有智能光控、紅外遙控和定時控制等功能。各個接口需要同MCU連接，建立系統控制模塊單元。基于AT89C3為單片機芯片，配備ULN2003驅動芯片、ADC0832模數轉換芯片以及VS1838b紅外接收頭等，實現窗簾系統智能化控制。智能光控系統主要是依據傳感器來感受外界光照強度，以此為依據自動化控制窗簾開啟和關閉。因此，基于光敏電阻來采集外界光照強度數值，輸入到AD轉換電路模擬轉化為數字信號，借助單片機發出控制指令給電機控制窗簾開啟和關閉。

控制系統的具體功能，有以下幾點：

（1）光照控制。智能窗簾控制系統選擇光控制方式，需要借助光敏電阻來采集和檢測外部光照強度數值，同預設值對比分析來控制電機自動化運轉。光敏電阻所收集的數值，屬于動態模擬量，還需要借助專門的模數轉換模塊轉化為數字信號經由單片機輸出，最后控制步進電機不同方向運轉，實現串聯自動化開啟和關閉功能。進一步細化，即外界光照強度符合開啟標準，窗簾自動開啟;當晚上光照強度不符合開啟標準，窗簾自動閉合。

（2）定時控制。此項功能是不依據外界光照強度，根據系統預設的開啟或關閉時間，在到達指定時間時自動運行，實現窗簾的開啟和關閉。

（3）按鍵控制。通過按下實體按鈕來控制窗簾，此項功能多是為了在其他智能化控制方式失效后，或是其他特殊情況下使用的一項功能，更加人性化，滿足多種情況下的窗簾開啟和閉合功能需要。

（4）紅外控制。此項功能同樣屬于手動控制范疇，基于紅外遙控器，遠程控制窗簾的開啟和閉合，依據用戶的個性化需要控制。

2.2 控制系統模塊

（1）單片機控制模塊。主要是以STC公司推出的STC89C52單片機作為主控芯片，該芯片具有性能高、能耗低的優勢特點，屬于一種技術先進的微控制器。配備了8K系統可編程Flash存儲器，基于高密度非易失性存儲器技術生產加工，可以高度兼容工業產品指令。同時，由于芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，因此可以滿足多種情況需要，加之PC端的控制程序系統變成寫入功能，將用戶的程序代碼輸入到單片機系統中，不需要編程器即可滿足系統控制需要，提升系統運行速度，降低成本。

（2）時鐘模塊。主要是選用DS1302芯片，初始化后立刻計算時間，讀取時間，達到預設時間后自動開啟和關閉窗簾。DS1302優勢突出，具有涓細電流充電功能，同時整體的能耗低，不需要耗費過多電能。基于DS1302實現年、月、日、周、時、分、秒計時，工作電壓為2.0 ～5.5 V。通信功能可以同步實現，基于三線接口、CPU同步運作，一次性發送多個字節信號和數據。同時，該芯片內部配備了RAM寄存器，用于存放臨時性數據信息。由于DS1302的前沿性，可以實現以往產品型號功能兼容，但整體的功能更加多樣，功耗更低。

（3）光照檢測模塊。該模塊配備了AD轉換芯片和光敏電阻，光照強度模擬量數值采集后，模擬量基于AD轉換為數字量，直觀呈現。

（4）按鍵模塊。配備5個按鍵，主要是用于調整光強度，開閉時間以及當前時間調整等。

（5）顯示模塊。顯示模塊選用LCD1602液晶，滿足基本時間信息顯示需要，不同廠家生產的芯片特性有所差異，但具體使用方法殊途同歸。

（6）電機驅動模塊。ULN2003為電機驅動模塊，接收單片機發送的命令后控制電機正向或是反向轉動，其中包含大電流復合晶體管陣列、高耐壓以及NPN復合晶體管，可高效處理原本需要標準邏輯緩沖器處理的數據。

3 單片機在智能語音窗簾控制系統中應用

3.1 系統框架

語音識別ASR技術，本質上是通過構建待識別的關鍵字列表，將語音指令信息通過字符的形式輸入到LD3320內部，操作簡單，不需要用戶培訓即可快速掌握。所以，關鍵字列表識別技術是智能語音控制的核心技術。

推行智能家居控制系統設計，集合了非特異性人類語音識別技術，對用戶發出的語音指令進行智能化識別，同時發出控制指令，為用戶提供更加優質、可靠的服務。系統包含了核心主控和語音識別兩個部分，其中硬件電路進一步細化，涵蓋了STC89C52單片機最小系統、語音識別模塊、四路繼電器模塊和LED燈四部分。語音識別需要主要是由STC11L08XE單片機實現，配套的語音識別芯片，則是選用LD3320型號，推行并行模式智能化控制，實現智能家居的空調、LED燈光照明等多方控制需要。

程序涵蓋部分較多，包括ASR識別、應用IO端口定義、LED燈測試、單片機初始化、中斷處理功能、延遲功能、用戶執行功能等。其中，應用IO端口定義，主要是對模塊上控制繼電器和LED燈的端口進行定義，系統初始化階段不需要ASR串口支持。

ASR識別，依據系統控制要求設置需要識別的關鍵字列表，數據通過字符的形式上傳到LD3320內部。

LED燈測試，檢測單片機是否正在執行工作指令，延時200 ms。

用戶執行功能，用于控制繼電器和燈光的開關。

程序在運行后，設置寄存器用于存儲數據，語音芯片通過收集和執行命令，啟動ASR操作;語音識別信息成功后，開啟對應功能，開啟單片機;單片機驅動繼電器開關。語音識別失敗則無法正常運行程序。

3.2 系統特性分析

智能語音控制窗簾開啟或關閉，該系統主要是基于單片機和語音識別模塊運作，盡管功能較為便捷，但是在智能家居領域還處于摸索嘗試階段。因此，未來系統優化改進中，應致力于推動語言識別的多樣性，基于現代化信息技術配備智能語音操作開關，豐富識別語言種類，通過此種方式便于更大范圍推廣語音控制開關功能，提供語音識別技術支持。可以識別特定文字控制窗簾，也可以通過拍手、打手指智能控制窗簾開啟和關閉。另外，應進一步增強智能語音識別能力，具備更強的抗干擾性和靈敏度，為用戶提供更加便捷、可靠的智能化服務。未來的智能語音控制系統，還要注重電路和程序優化設計，基于前沿技術降低系統模塊功耗，提升系統性能，進而實現智能家居高水平發展。

4 結語

智能窗簾控制系統不斷優化改進，通過單片機的應用，相較于傳統的人工開閉窗簾方式更加智能化、自動化。通過現代化技術手段應用，收集光照強度、濕度和風速等信息，為用戶提供多種控制方式，帶來的便利服務對于改善用戶生活質量有著積極作用。

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