51单片机智能窗帘软件设计框架及思路

本系统在光线下通过光照检测采集的光照强度值，把采集的数据通过AD模数转换成数字信号，以51单片机为主控芯片，根据实时光照强度实现窗帘打开和关闭。

整个系统在各个模块的分工合作下完成，实现自动控制、手动控制、定时控制、红外控制等功能内在联系。

主程序的任务是系统初始化，开关中断，对按键进行扫描，判断是否有按键按下，经过分析及处理后，执行相应的手动控制、定时控制、自动控制和红外控制等的指令，这四个模式可以自动互相切换。

显示
模块是将各个模块信息显示在LCD1602屏幕上。

主程序还操控步进电机工作和显示步进电机的工作。

系统流程图如下图4-1所示。

图4-1 系统总流程图
（一）显示模块程序设计
执行该子程序时，首先对LCD1602显示屏初始化，对所有显示内容进行清零，接着对时钟进行初始化、对定时器初始化，根据程序中设定的时间显示时间。

当LCD1602的寄存器RS工作状态为高电平时，选择指令寄存器；读写选择RW，执行写操作；使能端EN从高电平到低电平过程中下降沿信号，将显示数据送到P2口，LCD执行数据指令，判断是否执行完毕。

若执行完成，数据显示，子程序退出。

若没有，返回到选择指令寄存器继续重复执行以前的步骤。

流程图如下图4-2所示。

图4-2 显示模块流程图
（二）按键模块程序设计
在本系统中，根据任务需求，设计了五个按键，分别是阈值+1、阈值-1、主功能键、手动开窗和手动关窗。

五个按键相互独立存在，互不干扰，与单片机串联。

但是这里我们需要先解决一个问题，就是对按键进行消抖。

任一按键无论是按下还是松开都会发生抖动，有时按了多次反应表现延迟或者按得快没有反应，这都是按键抖动的表现，所以这时就需要对按键进行消抖，按键消抖如果处理不好，可能还会给单片机发送错误指令，导致单片机运行工作错误。

为了解决这个问题，我采用了利用软件延迟的方法来解决按键抖动的问题。

思路：当扫描到某个按键按下时，编写程序时判别按键电路能否闭合是先通过2毫秒的延时，确定按下按键后再延时10毫秒，再次扫描按键时，如果此时按键还是按下状态，说明上面的方案是可行的。

按下按键后延迟10ms就可消除按键抖动的问题。

此时单片机进行键码分析，执行相应模块，最后显示后返回主程序。

按键模块消抖程序流程图如下图4-3所示。

图4-3 按键模块消抖程序流程图
（三）步进电机控制程序设计
步进电机是操控窗帘的主要硬件。

其程序设计主要是以单片机主控芯片自动光控、手动控制、定时控制、红外控制等指令控制步进电机进行正转或反转，打开或者关闭窗帘。

在执行该子程序时，首先将单片机初始化，判断是否有中断函数发生，如果没有，整个系统进入自动光控模式，调用步进电机驱动程序，判断步进电机是否
正转。

如果是，输入正转脉冲序列，步进电机正转，待传送的步数完成后，窗帘完全打开状态；反之，输入反转脉冲序列，步进电机反转，待传送的步数完成后，窗帘完全关闭状态。

步进电机工作流程如下图4-4所示。

图 4-4 步进电机工作程序流程图
自动光控窗帘程序设计
在主函数中预先设定上下限光照强度值，根据光敏电阻反馈回来的模拟量，经AD转换器转换为数字信号后，判断是否达到上下限值，如果条件成立，ULN2003芯片驱动步进电机工作，步进电机进行正转或反转，窗帘实现打开或者关闭。

当执行该子程序入口时，先进行系统初始化，根据光敏电阻采集的信号判断实时光照强度，在程序中我设定的光照上限值是180，下限值是10，这是判断光照强度的基本条件。

如果光照强度值超过180，则条件成立，步进电机正转，窗帘打开，一段时间后会碰到一个限位开关，步进电机不转动；若没达到条件时，则会返回初始；在窗帘打开情况下，检测光照强度值是否小于10，如果此时光照强度值小于下限值，步进电机反转，窗帘关闭。

自动光控窗帘流程如下图4-5
所示。

图 4-5 自动光控窗帘流程图
红外控制窗帘程序设计
在本次毕业设计中，红外控制做输入信号源，因此会用到中断处理函数，根据不用的红外编码，经过识别处理后，进一步控制窗帘打开或者关闭。

该子程序执行时，首先系统进行初始化程序，扫描按键是否按下，当没有按键按下时，将返回主程序继续等待按键按下操作；若有按键按下，并确定是哪个键按下，得到按键值信息，此时单片机会收到一个中断处理函数，经过解码分析处理后，从而发送相应的指令。

接着调用发送子程序，根据高低电平信号，发送正反转脉冲序号，进一步控制步进电机的转动，实现控制窗帘的打开或关闭。

红
外控制流程如下图4-8所示。

图 4-8 红外控制流程图。