基于紅外感應(yīng)的自動(dòng)窗簾控制器設(shè)計(jì)

王秋鋒　郭倩影

摘要：本設(shè)計(jì)是智能家居中的一個(gè)項(xiàng)目——自動(dòng)窗簾，其主要是根據(jù)紅外感應(yīng)，單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)拉合，文章從整體上介紹了設(shè)計(jì)方案，并完成系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)窗簾；單片機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）13-0243-01

Abstract：This design is about automatic curtain， one of the projects in smart home.It is designed to realize the automatic opening and closing of the curtain according to infrared induction and micro-controller.This article introduces the design scheme in general and completes systematic software and hardware design.

Key words：automatic curtain；micro-controller

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，人們對(duì)智能化的生活要求越來(lái)越高。智能家居技術(shù)中最重要的就是怎樣對(duì)信息的智能識(shí)別和處理。本文采用紅外感應(yīng)模塊和單片機(jī)為主要模塊設(shè)計(jì)一種自動(dòng)窗簾控制器。

1 總體設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)采用EasyARM2131 ARM芯片為主控制芯片，由ULN2003A為驅(qū)動(dòng)芯片控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；并通過(guò)MG12864點(diǎn)陣圖形液晶圖形模塊顯示步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)模式。圖1是系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)框圖。

2 硬件部分

本設(shè)計(jì)共用到的功能器件有，EasyARM2131開(kāi)發(fā)板、ULN2003A驅(qū)動(dòng)芯片、MG12864液晶顯示屏、四相五線(xiàn)式步進(jìn)電機(jī)、按鍵開(kāi)關(guān)等器件。

2.1 EasyARM2131簡(jiǎn)介

EasyARM2131開(kāi)發(fā)板采用了PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S核、單電源供電、LQFP64封裝的LPC2131，具有JTAG仿真調(diào)試、ISP編程等功能。[1]可進(jìn)行GPIO的控制實(shí)驗(yàn)，如LED閃爍控制、鍵盤(pán)輸入、蜂鳴器控制、模擬SPI等；可進(jìn)行外部中斷實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)向量中斷控制器（VIC）；定時(shí)器控制實(shí)驗(yàn)，如定時(shí)控制LED、按鍵捕獲輸入、匹配比較輸出等；使用RS232轉(zhuǎn)換電路，完成UART通訊實(shí)驗(yàn)等。

2.2 ULN003A芯片簡(jiǎn)介

ULN是集成達(dá)林管IC，內(nèi)部還集成了一個(gè)消線(xiàn)圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。它是雙列16腳封裝，NPN晶體管矩陣，最大驅(qū)動(dòng)電壓為50V，電流為500MA，輸入電壓為5V，適用于TTL COMS，由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。ULN2003高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列芯片，吸收電流可達(dá)500mA，輸出耐壓50V，具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力[2]。內(nèi)部具有7組達(dá)林頓管電路，可以驅(qū)動(dòng)7路負(fù)載。IN 為輸入端可由單片機(jī)引腳直接控制，當(dāng)輸入端為高電平時(shí)，輸出端OUT輸出低電平。

2.3 TH12864-15液晶顯示

TH12864-15是128（列）×64（行）點(diǎn)陣的液晶顯示模塊。當(dāng)15腳為低且16腳為高時(shí)選中TH12864-15的左區(qū)（左邊的64×64），當(dāng)15腳為高且16腳為低時(shí)選中MG12864的右區(qū)（右邊的64×64）。19腳和20腳是為了在光線(xiàn)暗的環(huán)境下看到液晶顯示器的顯示內(nèi)容而加的背光，即在液晶顯示器的背面加一光源?？刂凭€(xiàn)R/W、CSI、CS2、RS必須在使能線(xiàn)E為低的時(shí)候改變。當(dāng)使能線(xiàn)E為高時(shí)控制線(xiàn)R/W、CSI、CS2、RS不能改變；使能線(xiàn)E為高時(shí)TH12864-15從數(shù)據(jù)線(xiàn)DB0～DB7輸出數(shù)據(jù)。[3]

2.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

設(shè)計(jì)使用ULN2003A驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，用發(fā)光二極管來(lái)顯示程序的運(yùn)行狀態(tài)。 2.5 顯示模塊

設(shè)計(jì)采用TH12864-15點(diǎn)陣式液晶顯示屏，使用串行接法。

3 軟件部分

對(duì)于主程序的設(shè)計(jì)，先定義一個(gè)標(biāo)志變量flag，當(dāng)檢測(cè)到電平上升沿時(shí)，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)（如圖3），變量flag=1；當(dāng)檢測(cè)到下降沿，同時(shí)flag=1時(shí)即人離開(kāi)窗簾，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，關(guān)閉窗簾。定義兩個(gè)變量用來(lái)計(jì)數(shù)，在開(kāi)關(guān)窗簾過(guò)程中，每當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)，相應(yīng)變量自動(dòng)加一，當(dāng)變量達(dá)到設(shè)定上限值時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即窗簾已經(jīng)完全打開(kāi)或者完全關(guān)閉。

4 結(jié)論

本文中主體功能采用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)，顯示功能采用液晶12864實(shí)現(xiàn)，對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)采用uln2003芯片，使用方便，簡(jiǎn)化電路。對(duì)于液晶12864的操作采用串行通信，串行通信操作簡(jiǎn)單，連線(xiàn)方便。檢測(cè)感應(yīng)模塊主要通過(guò)檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電平跳變即有人走近窗簾或者離開(kāi)窗簾，然后將信號(hào)發(fā)送給lpc2131來(lái)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[D]. 北京：北京航空航天大學(xué)，2008.

[2] 潘峰，馬占飛.光敏聲控智能防盜型電動(dòng)窗簾的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].陰山學(xué)刊：自然科學(xué)版，2016（1）.

[3] 景小健，尹清華，陳清林，等.MG-12864液晶顯示器在智能儀表中的應(yīng)用[J].工自動(dòng)化及儀表，2003（12）.