陳美玲 趙興雷 穆樂賢 吳昌隆

摘 要：在實際生活中，人們離不開窗簾，但現(xiàn)如今人們多采用的是手動百葉窗，不僅費力而且很不人性化。文中設計的智能百葉窗就可以解決這些困擾。以AT89C51單片機為核心控制，光敏、溫度傳感器采集數(shù)據(jù)并提供信號，步進電機執(zhí)行控制。該設計利用單片機將半自動控制、自動控制和手動控制諸多控制方式結合起來，智能地控制百葉窗簾的打開和閉合。

關鍵詞：AT89C51;步進電機;自動控制;溫度傳感器;逐光百葉窗;遠程遙控

中圖分類號：TP393.05文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）01-00-02

0 引 言

科技讓人們的生活更加的多樣化，人們能夠使用更多的智能系統(tǒng)來代替自己動手。人們的生活需要窗簾，它能夠保護人們的隱私。自動窗簾系統(tǒng)不僅可以省去自己關窗簾的麻煩，并且可以廣泛地應用到各種場合。但是我國的智能科技處于初步發(fā)展階段，遠遠比不上歐美國家，但是不難看出這一產(chǎn)業(yè)的潛力。這一系統(tǒng)不僅可以讓人們的生活變得更加舒適愜意，同時還可以帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。智能窗簾科技屬于高端前沿產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)歐美國家已經(jīng)將這一科技廣泛應用于民生中，所以我國也有必要去加大推廣力度。

1 總體設計

該系統(tǒng)包括AT89C51單片機、步進電機、光敏傳感器、溫度傳感器，以單片機為核心控制，光敏、溫度傳感器采集信息，然后通過串口傳輸給單片機，單片機處理后發(fā)送脈沖信號給步進電機，由此控制步進電機正轉（反轉），最終實現(xiàn)葉片的完全打開（完全關閉）。系統(tǒng)結構如圖1所示。

2 硬件設計

硬件設計包括微控制器核心電路、信號調理電路、步進電機控制電路、鍵盤/顯示接口電路、A/D轉換電路、檢測電路等電路模塊，芯片的外圍電路提供各種模塊所需的5 V電源和時鐘模塊。在模擬信號之后，調整放大并等待A/D轉換，將數(shù)字信號輸出到控制器。設計的實物如圖2所示。

2.1 WiFi模塊的選取

ESP8266是Ai-Thinker公司推出的一款無線WiFi模塊，可以通過配置，與單片機上的串口通信，利用WiFi傳輸數(shù)據(jù)。并通過UART接口，可以由Arduino發(fā)送AT命令控制其功能[1]。ESP8266有兩種工作模式，分別是Station模式以及AP模式。Station模式用來連接無線路由器進行工作;AP模式將ESP8266作為熱點由手機連接對應設備（或者無線路由器）進行工作。本文采取AP模式來實現(xiàn)主要遠程傳輸功能。

2.2 硬件調試

硬件調試使用開發(fā)系統(tǒng)、基本檢測儀器（萬用表、示波器）等檢查系統(tǒng)硬件存在的故障。硬件調試分為兩步：靜態(tài)調試和動態(tài)調試。

（1）靜態(tài)調試

靜態(tài)調試步驟如下：

①眼睛檢測：檢測各種外部組件或電路是否存在故障;

②萬用表檢測：通過萬用表檢查步驟①中存在疑問的連接點，然后檢查每個電源和地線之間是否短路;

③上電檢測：為電路板上電，直到所有的硬件電源都達到所需值;

④操作檢測：連接好整個系統(tǒng)以后檢查系統(tǒng)。

（2）動態(tài)測試

動態(tài)調試是一種硬件檢測，用于在用戶系統(tǒng)工作時查找和消除用戶系統(tǒng)硬件中設備的內部故障、設備連接錯誤等。

3 軟件設計

電路由信號放大和比較電路、轉換電路、傳感控制電路、89C51單片機、步進電機、定時電路、顯示電路等組成。

當系統(tǒng)沒有連接到短路帽時，可以通過定時開關百葉窗，并且4個按鍵K1，K2，K3，K4分別與單片機的P1.3，P1.4，P1.5，P1.6相接。K1鍵可用于設置日期及時間，按下K1依次調整年、月、日、時和分，被調整的部分就會變?yōu)椤?*”狀態(tài)，可以按K2（+），K3（-）來調整數(shù)據(jù)，K4用來設置開啟和關閉的時間，按下5次即完成調整并可正常顯示。

當系統(tǒng)接上短路帽時，此時的百葉窗是由傳感器控制。由運算放大器組成的比較電路是傳感器控制電路的主要組成元件電路，在同相輸入端有兩個電阻，它們的作用是分壓，其電壓值為基準電壓。由溫度傳感器和光敏電阻采集到的信號被提供給反相輸入。光敏電阻可以通過光照強度的變化而變化，溫度傳感器可以根據(jù)溫度進行信號轉換，就可以得出反相輸入端的電壓值。比較獲得的兩組電壓值，然后通過A/D轉換將比較的信號發(fā)送到AT89C51微控制器的P3.5和P3.6接口。在MCU處理之后，輸出命令用于控制電機正向或者反向旋轉，以實現(xiàn)光照和溫度對葉片的閉合進行控制。

通過定時器工作在中斷方式實現(xiàn)對步進電機轉速的控制。定時器定時中斷產(chǎn)生一個不占用CPU時間的周期性脈沖序列。CPU只有在中斷發(fā)生時才能發(fā)出命令使步進電機轉動一步，所以在非中斷時間內能夠處理其他事情。根據(jù)步進電機勵磁狀態(tài)轉換，可以通過查表法獲得所需的輸出狀態(tài)，并將其二進制碼形式依次存儲在單片機內部的存儲器中;然后以正向或反向順序依次取出地址中的狀態(tài)字，并發(fā)送到STC12C4052AD以輸出各勵磁狀態(tài)，從而實現(xiàn)環(huán)形分配器的功能。步進電機電路如圖3所示。

4 結 語

本文主要介紹智能窗簾控制系統(tǒng)中的硬件設計和軟件設計。在整體方案中，用光敏、溫度傳感器采集信號，使數(shù)據(jù)更加準確，用步進電機作為執(zhí)行機構，使控制更容易，并將AT89C51單片機作為控制機構，整個電路結構簡單明了，還可將所測參數(shù)送至智能手機等移動終端，方便對數(shù)據(jù)的存儲、查詢，顯示方式可隨界面設計和功能設計呈現(xiàn)多樣化、個性化特征。

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