智能遥控窗帘系统设计_郭成林

智能遥控窗帘系统设计

郭成林

(太原理工大学轻纺工程与美术学院,山西晋城030600)

摘要:论述了智能遥控窗帘系统的设计和工作原理,给出了智能遥控窗帘系统的硬件原理图,软件流程图。用单片机实现窗帘控制,为传统的手拉式或滑轮式窗帘应用模式转轨到新的红外遥控模式提供了具体解决方案,也为窗帘的智能化发展提供了新的思路。

关键词:遥控;红外接收器;单片机;智能化

中图分类号:T P273.5文献标识码:A

0引言

近几年来,随着科学技术的发展和人民生活水平的日益提高,家用电气正向智能化方向发展。目前,常用的窗帘大部分是手拉式或滑轮式,只有部分高收入的家庭采用电动遥控轨道。本系统就是一台智能化遥控窗帘系统。它的主要功能为:

1)红外遥控:通过红外遥控器对窗帘的拉开或关闭等进行控制。

2)自动控制:当家中多日无人时,可将系统设置成自动状态,控制系统自动监测白天和晚上,晚上窗帘自动关闭,并将指示灯点亮一段时间,白天窗帘自动拉开,表示家中有人。

3)手控:当遥控器没电或失灵时,可通过控制按钮来控制窗帘的开和关。

4)有自动检测窗帘开关到位的功能。

1系统要求

可通过红外遥控器对窗帘的开或关进行控制,可通过遥控器将系统设成自动状态,当家中多日无人时,系统将自动监测白天和晚上,晚上窗帘自动关闭,并使照明灯亮两小时,白天窗帘自动拉开(表示家中有人)。设两个手动开关,当遥控器失灵时,可通过手动开关来控制窗帘的开和关。

2硬件系统的设计

2.1电路组成

该窗帘控制器的CPU采用AT89C2051单片机,执行机构由电机驱动电路和一台可逆、变速电动机控制窗帘的拉开和关闭。检测机构由光敏二极管和一些附属电路组成。通信机构由红外发射器6122、红外接收器HS3008等组成。采用红外遥控方式、自动控制方式和手动方式。采用自动控制是为了方便家人长时间外出时实现全自动控制方式。遥控距离可达8m~9m。另一种控制方式为手动控制方式,K2控制拉开,K3控制关闭。电源部分由变压器、整流器、滤波电路和稳压电路等组成见图1。2.2各部分的设计

1)遥控电路的设计

由于我们的设计是家用窗帘控制系统,考虑到遥控范围大概就是10m左右,所以遥控部分决定采用红外遥控器,它的可靠性高,不容易产生误差而且抗干扰能力强,不受其他电磁波的干扰。

2)主控电路的设计

主控芯片采用AT89C2051。电机采用220V的异步电机,利用单片机P3.0和P3.1引脚通过驱动电路对电磁继电器4098控制电机的正转和反转,达到开和关窗帘的目的。

3)光控电路的设计

人性化的设计是本系统智能化体现,该窗帘会自动随着天黑和天亮的变化自动打开和关闭窗帘,另外我们还有智能安全预警灯,在晚上没人的情况下可以自动点亮一段时间,让一些别有用心的人以为家中有人。另外还设计了两路光电开关,用于检测窗帘是否全部打开或全部闭合。总之,我们的目标是设计一款低功耗、功能稳定、价格低廉、抗干扰能力强的红外遥控窗帘。

2.3窗帘控制系统的工作原理

电路分为5部分,分别是电源部分、红外线接收部分、光控电路测光部分、电机控制执行部分、单片机主控部分。窗帘控制系统电路原理图如图1。

1)电源部分:通过插座输入交流220V经变压器变成10V电压,交流电经过整流滤波后,输出电压为直流14V的V DD,为控制继电器提供工作电压。同时经过3端集成稳压器I C2稳压后输出5V电压VBB,为红外接收等电路提供电源。5V电源经过二极管D4、限流电阻R7后,为单片机提供V CC电压,E1是直流后备供电电源,电压为3V~ 3.6V,在本电路中使用两节5号充电电池,C6和C7是单片机电源滤波电容。平时交流电正常的情况下,5V电源为单片机供电的同时,也为电池充电,大大延长了电池的使用寿命,当交流电停电的时候,电池仅为单片机供电,单片机在掉电状态下维持时钟的正常走时,VBB供电被D4隔断。在控制器设置

山西电子技术

2006年第6期

应用实践

收稿日期:2006-08-25作者郭成林男52岁副教授

成手动控制时,单片机除执行任务外,均处于睡眠状态,遥控

器信号的到来,单片机从睡眠中唤醒,恢复正常工作,所以手

动状态下当交流电停电时,电源的耗电电流更小。

图1窗帘控制系统电路原理图

2)红外线接收部分:红外线接收电路使用一个集成红外接收器HS3008,静态时输出端输出高电平,当接收到红外信号后,HS3008将收到的红外信号转换成串行数据信号送单片机的P1.7,该口对应的第二功能是外部中断0(IN T0),利用该口的第二功能,一旦红外线信号到来,P1.7被拉低,单片机中止当前的工作转到中断接收程序,处理遥控器发来的红外控制信号。开启中断功能的目的,既减轻了单片机的工作负担,又保证接收到的红外信号的完整性,同时在手动工作状态下,单片机进入睡眠后,利用外部中断功能完成对单片机的唤醒。

3)光控电路测光部分:光控电路有GM1、C5、V3组成,利用了单片机的P3.4和P3.5完成对环境亮度的测试工作。

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第6期郭成林:智能遥控窗帘系统设计

G M1可以使用光敏电阻或者光敏二极管,本电路中使用光敏二极管。C3和GM1组成充放电回路,P3.4输出为低,有光照时光敏二极管反向导通,C3通过光敏二极管充电,此时环境亮度决定了光敏二极管的光阻值,光阻值大,C3放电速度慢,反之放电速度快。P3.5用来检测C3在P3.4拉低期间放电的电压状态,当C3电压下降到1/2VCC以下后,P3.5测得数据/00,反之测得数据/10,为了减小P3.5对C3充放电的影响,C3充放电电压通过三极管V3组成的射极输出器连接到P3.5上,射极输出器的高输入阻抗减小了P3.5对电路的影响。软件对P3.5的状态进行检测,当P3.5=0时表示白天,当P3.5=1时表示黑夜。

4)电机驱动部分:电机驱动部分完全受单片机的控制,通过单片机的P3.0和P3.1完成。单片机复位状态下P3.0和P3.1输出高电平,三极管V1、V2,V4、V5截止,两个继电器J1、J2处于释放状态,可逆电动机因无电源供电而停止。当P3.0或者P3.1其中有一个被拉低后,两个继电器便会有一个导通,例如P3.0拉低后V1导通、V4导通,J1吸合,电机得电转动,当只有P3.1拉低后,电机则反方向转动,实现了窗帘的拉开和关闭。两个继电器的工作状态受单片机控制,在同一个时间内两个继电器仅能有一个吸合。即便是在电机工作期间,操作了反向转动按键,单片机也是先释放当前工作的继电器,并延时一段时间后再将另外一个继电器吸合,防止了电机正反工作线圈同时通电的危险。

5)单片机主控器件部分:单片机是本电路中的核心器件,担负整个电路的管理。电路中使用P1.7用于与遥控器的串行通信,P1.6用于控制指示灯的亮或暗,P1.2和P1.3用于检测窗帘是否关闭,P1.1和P3.7用于检测窗帘是否拉开,P3.4和P3.5用于检测天亮和天黑。单片机的复位脚使用C1、R14组成上电复位电路,K1是手动复位按键,用于重新启动系统。

3系统功能说明

3.1手控按键的使用

1)关闭窗帘按键:按下关闭按键,电机启动窗帘关闭,直到窗帘全部关闭后,电机自动停止转动。

2)拉开窗帘按键:按下拉开按键,电机启动窗帘打开,直到窗帘全部打开后,电机自动停止转动。

3.2遥控器对窗帘操作

1)用遥控器关闭窗帘:按一下遥控器上的/关闭0按键,窗帘自动闭合,当窗帘已经闭合到位后,电机自动停止。

2)用遥控器打开窗帘:按一下遥控器上的/拉开0按键,窗帘自动打开,当窗帘拉开已经到位后,电机自动停止。

3)电机停止操作:在遥控器操作窗帘闭合或者窗帘拉开的执行过程中,按一下/开关0按键,电机停止工作,一般用于故意将窗帘留出一定的缝隙。

4)控制电路睡眠:电机停止工作30秒钟后,电路进入睡眠状态,减小了电路的功耗。延长了电路的工作寿命。

4系统软件设计

程序总体结构设计思想

从总的设计出发点来说,窗帘的设计方向是面向一般的家庭使用所以从硬件的选择到程序的设计都考虑开发的成本和系统的整体的性能,要求做到体积小、重量轻、单一电源、低功耗、功能强、价格低廉、抗干扰能力强等特性。程序流程图

本系统采用单片机的汇编语言来进行程序设计。程序流程图如图2

。

图2遥控程序流程图

参考文献

[1]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大

学出版社,1996.

[2]何立民.单片机应用技术选编[M].北京:北京航空航

天大学出版社,1996.

[3]AT89系列单片机技术手册[M].北京:北京威立姆电

子技术有限公司,1997.

Design of Intelligent Remote Control Window Curtain System

Guo Cheng-lin

(College of L ight and T ex tile Engineer ing and A r t,T aiy uan U niver sity of T echnology,J incheng Shanx i030600,China)

A bstra ct:T his article elaborates the desi gning methods and wor king pr inciple of intelligent remote control window curtain system,pro-duces the hardw are schematic di agram and the software flow chart of this system.Unifying the w i ndow curtain control system and the mono-lithic integrated circuit,it provides a concrete soluti on for the transformati on of w indow curtain from traditional hand pull s or slides pattern to r emote control pattern,also provides a new mentality for the intellectualized development of window curtain.

Key words:r emote control;infrared receiver;mo nolithic;intelligentize

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