智能窗帘控制系统的设计

智能窗帘控制系统的设计

【摘要】以AT89S52单片机为控制核心，以光敏电阻为传感器件，以步进电机为执行器件。通过单片机实现了半自动控制、自动控制、定时控制的相互转换，具有较强的实用价值。

【关键词】单片机；智能窗帘；控制；电机

1.引言

随着科技的不断进步，在以人为本的理念指导下，智能窗帘作为物联网智能家居的一环，向着人性化和舒适化为发展方向。本设计通过分析自动窗帘的现状和发展，采用步进电机为执行原件，以光敏电阻和雨滴传感器作为传感原件，AT89S52单片机作为控制芯片，辅助键盘和显示，实现自动窗帘的多项智能项目。

2.系统总体构成

总体硬件包括：单片机及其外围电路、信号采集电路、检测电路、键盘与显示电路以及步进电机控制电路等模块。单片机外围电路提供各种模块所需的5V 电源和时钟模块；信号检测后是模拟信号，经过比较器比较后输出数字信号给单片机进行控制。

3.系统硬件组成与实现设计

选用89S52为主控芯片，通过其灵活的输入/输出口设置，由光敏与雨滴传感器检测外界的环境参数，经放大、滤波调理后输入到A/D转换器，并通过采样保持电路，确保转换结果的正确性。键盘模块主要作用是通过按键向单片机输入指令，控制步进电机的正反转动方向，从而控制窗帘的开与关。液晶显示模块主要用来显示智能窗帘控制系统的各种状态信息。系统硬件组成图如图1所示。

3.1 步进电机模块

步进电机作为执行原件是机电一体化的关键产品之一，本设计采用的步进电机是混合式步进电机。步进电机28BYJ-48型四相八拍电机，电压为DC5V—DC12V。当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动[1]。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或者两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。步进电机控制系统电路如图2所示。

3.2 时钟电路模块

本设计需要窗帘在给定的时间自动的开和关，所以需要用到定时器，而为了保证单片机与外界时钟一致，要用到一个实时时钟电路。这里实用的是DS1302

时钟芯片来完成这项功能。DS1302芯片和AT89S52单片机的接口电路如图3所示。

3.3 传感控制模块设计

传感器控制电路是由运算放大器组成比较电路，在运算放大器同相输入端用两个电阻分压，得到的电压值作为基准电压，在反相输入端则用光敏电阻对光和湿度变化采集，由于光敏电阻具有根据光照强度阻值变化的特点，雨滴传感器根据是否有水滴阻值变化的特点，可以得到反向输入端的电压值[2]。然后将得到的两组电压值进行比较，比较后的信号经过A/D转换送入单片机AT89S52的P35和P36接口，单片机处理后输出命令控制电机正转或者反转，以实现通过光照和雨滴控制窗帘的开关功能[3]。

4.系统软件设计

系统软件设计主要包括显示子程序，键盘子程序，时钟程序，步进电机控制程序设计及部分构成。主程序构成无限循环，主要完成单片机初始化，关中断，菜单显示内容初始化，按键控制，电机运行，计时等功能。主程序软件设计流程图如图5所示。

5.结语

本系统是在改进现有其他控制器不足的基础上，添加了定时元器件电路，用户可以自己设定开关时间，使窗帘的自动化性能得到进一步提升。再加上手动控制，使得本系统更加人性化。

参考文献

[1]楼然苗，李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京：航空航天大学出版社，2003.

[2]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安：电子科技大学出版社，2008.

[3]张友德，赵志英，涂时亮.单片微型机原理、应用与实验[M].上海：复旦大学出版社，2006.