基于單片機(jī)的光控窗簾設(shè)計(jì)

孫勤

（江蘇省鹽城技師學(xué)院,江蘇 鹽城 224001）

隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)家庭生活舒適度的要求也越來(lái)越高，具有裝飾、遮光并能進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)合的智能光控窗簾成為了現(xiàn)代家居生活的新寵。為了能根據(jù)室外環(huán)境亮度實(shí)現(xiàn)窗簾自動(dòng)拉合的設(shè)計(jì)需求，本文提出了一種基于單片機(jī)控制的光控窗簾設(shè)計(jì)方案。

1 系統(tǒng)概述

本設(shè)計(jì)由單片機(jī)、傳感器和直流電動(dòng)機(jī)組成，以AT89C51單片機(jī)[1-2]芯片為核心，運(yùn)用光敏傳感器技術(shù)，將室外環(huán)境亮度作為單片機(jī)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)拉合。同時(shí),考慮到用戶(hù)習(xí)慣和天氣原因，本方案還設(shè)置了選擇開(kāi)關(guān)，用戶(hù)在使用窗簾時(shí)可任意選擇自動(dòng)或手動(dòng)控制方式。當(dāng)選擇自動(dòng)控制模式時(shí)，單片機(jī)將室外環(huán)境光線(xiàn)亮度作為輸入信號(hào)，單片機(jī)控制程序根據(jù)光敏傳感器所產(chǎn)生的電流信號(hào)的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)拉合;當(dāng)選擇手動(dòng)控制模式時(shí)，單片機(jī)將手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)作為輸入信號(hào)，單片機(jī)控制程序根據(jù)開(kāi)關(guān)信號(hào)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)窗簾的手動(dòng)拉合。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件系統(tǒng)主要由傳感器、單片機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)三大部分組成[3-4]，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

2.1 元器件選擇

(1)單片機(jī)芯片

本文選擇AT89C51單片機(jī)作為控制芯片，可以反復(fù)修改1 000多次。

(2)光敏傳感器

光敏傳感器尺寸為 32 mm×11 mm×20 mm，型號(hào)為EPSON 1600K3+，工作電壓為直流5 V，可用于光控場(chǎng)合、無(wú)需驅(qū)動(dòng)、可直接接單片機(jī)。

(3)電機(jī)

選擇775微型電動(dòng)機(jī)，其工作電流為5 A，工作電壓為27 V。能承受頻繁的沖擊負(fù)載，發(fā)熱量低、驅(qū)動(dòng)功率較小，滿(mǎn)足負(fù)載較輕的智能窗簾的驅(qū)動(dòng)需求。

材料清單如表1所示。

表1 材料清單

2.2 硬件電路設(shè)計(jì)圖

本電路由電源部分、光感應(yīng)部分、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分和顯示部分組成。硬件電路設(shè)計(jì)圖如圖2所示。電源部分通過(guò)外接插座輸入直流13 V～14 V電壓；P2.2接光敏傳感器接收光信號(hào)，單片機(jī)P1.0、P1.1控制電機(jī)運(yùn)行。P0.0、P0.1接正反轉(zhuǎn)指示燈，其中按鈕接共陰極，低電平有效;指示燈共陽(yáng)極，低電平有效。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)智能光控、手動(dòng)控制兩大功能，采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，可實(shí)現(xiàn)用戶(hù)在使用窗簾時(shí)任意選擇自動(dòng)或手動(dòng)控制方式[4-5]。

3.1 程序流程圖

光控窗簾程序流程圖如圖3所示。

3.2 程序設(shè)計(jì)

(1)光控程序

當(dāng)天亮?xí)r，有陽(yáng)光射進(jìn)屋內(nèi)，傳感器感應(yīng)到光信號(hào)，此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾開(kāi)始打開(kāi)，當(dāng)碰到開(kāi)限位開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)天黑時(shí)，傳感器接收到信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾閉合，當(dāng)碰到關(guān)限位開(kāi)關(guān)時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。具體程序如下：

圖3 光控窗簾程序流程圖

(2)手動(dòng)程序

當(dāng)陰天或者晚上用戶(hù)要打開(kāi)窗簾時(shí)，只需將控制方式選擇按鈕P2.6按下，就可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制窗簾的開(kāi)合。程序如下：

4 調(diào)試與仿真

將程序燒寫(xiě)到AT89C51芯片中之后進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)兩個(gè)主要問(wèn)題：(1)易將二極管極性接反，故障現(xiàn)象為接通直流電源24 V時(shí)按下正、反轉(zhuǎn)按鈕,電機(jī)可以正、反轉(zhuǎn)但二極管不亮，解決方法是將二級(jí)管極性對(duì)調(diào)；(2)電路易有虛焊、漏焊，故障現(xiàn)象為接通直流電源后，選擇光控模式發(fā)現(xiàn)電機(jī)不動(dòng)作，解決方法是將虛焊和漏焊處用電烙鐵重新焊接。

本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制的智能光控窗簾有較好的性?xún)r(jià)比。實(shí)際應(yīng)用表明，該測(cè)試系統(tǒng)具有測(cè)試準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

[1]張?chǎng)?單片機(jī)原理及應(yīng)用（第 2版）[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.

[2]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)（第3版）[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[3]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與實(shí)踐教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.

[4]張義和.例說(shuō) 51單片機(jī)（C語(yǔ)言版）[M].北京:人民郵電出版社,2008.

[5]黃英.單片機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，2011.