一种智能窗帘控制系统的设计

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智能应用

0 引言

为了解决传统窗帘控制手段单一、智能化水平低的缺

点，将智能控制技术加入窗帘控制系统。利用传感器将外界环境中的光强信号采集回来，信号经过处理后,判断是否开关窗帘。这一系统可以应用到日常家居和实验室、图书馆、

医院等公共场合。

1 系统硬件方案选择

该智能窗帘控制系统采用STC89C52作为主控芯片，

采用光敏电阻采集环境光强，通过ADC0832转换成数字信息，然后由单片机处理得出环境光强的情况，DS1302时钟

芯片获取当前的时间信息，系统采用LCD1602实时显示光强、时间、日期和模式。通过四个独立按键可以进行模式切换、设置时间、日期、光强限值、定时时间等并且系统还配备了红外遥控的功能。同时具有两个限位开关防止窗帘电

机过度转动而造成窗帘损坏。本设计的具体系统方案如图1

所示。

图1 系统方案图

2 系统硬件电路的设计

■2.1 STC89C52单片机系统设计

STC89C52是STC 公司生产的一种低功耗、高性能

CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。

具有以下标准功能：8k 字节Flash，512字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89X52可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，

6T/12T 可选。完整的STC89C52单片机最小系统电路图如

图2所示。

图2 STC89C52单片机最小系统电路

■2.2 LCD1602液晶显示电路设计

LCD1602液晶也叫LCD1602字符型液晶，它是一种

专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。

LCD1602液晶模块采用HD44780控制器，HD44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，HD44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA （CGOROM）字符发生器RAM （CGRAM），

地址计数器RAM(AC)。

李娣娜，马惠铖，王海军

（延安大学西安创新学院，陕西西安，710100）

基金项目：延安大学西安创新学院教学科研培育项目（NO:2016JXKY-21）。

摘要：设计采用STC89C52单片机为核心控制芯片，加之按键电路、光强检测电路、DS1302时钟电路、LCD1602显示电路、ULN2003驱动电路、限位电路、红外遥控电路等构成智能窗帘控制系统，该系统具有光控、定时、手动、遥控等四种控制模式。该系统经实验测试具有使用方便、功耗小、具有较强的市场价值。

关键词：智能窗帘；STC89C52；光强检测电路；定时；无线控制

值的电阻就是为了能够方便的调节以使用在电压不同的场

电路图如图3所示。

公司推出的一种时钟芯片，可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，具有高性能、低功耗等特点。DS1302采用三线接口与CPU进行同步信息，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM存储器。DS1302工作电压2.5V~5.5V，具有主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行充电的能力。

在使用时候由于DS1302的数据引脚是双向通讯的，而51单片机引脚属于弱上拉如果不添加10k的上拉电阻会导致弱上拉时端口的电平翻转而通讯不成功，而RST和SCLK 是单向的不外加上拉也可以，添加也可以。在本设计中将这三个端口都添加了10k上拉电阻，具体的电路图如图4所示。

图4 DS1302电路图

■2.4 ADC0832电路设计

ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0～5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件 图5 ADC0832电路图

■2.5 步进电机原理构造

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗的说：也就是当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步进角）。可以通过控制脉冲的个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。同时可以通过控制脉冲的频率来控制电机转动的速度和加速度，从而做到调速的目的。

步进电机28BYJ48型四相八拍电机，工作电压为：DC5V~DC12V。当对步进电机施加一系列连续不断地控制脉冲时，它可以连续不断转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或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）。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单四拍（单相绕组通电）：A-B-C-D-A…，双四拍（双相绕组通电）:AB-BC-CD-DA-AB…;八拍：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A…。

其中四相八拍的驱动方式如表1所示。

表1 四相八拍的驱动方式

导线颜色12345678

5红++++++++

4橙00111110

3黄10001111

2粉11100011

1蓝11111000按照表格的顺序依次给步进电机施加脉冲。在本设计中采用了ULN2003作为步进电机的驱动芯片。

■2.6 ULN2003硬件设计

ULN2003是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN复合晶体管组成，多用于单片机、智能仪表、PLC、数

3 LCD1602引脚图

32 | 电子制作 2018年9月