鄧成娟，黃海燕，黃 萍，王 凡，徐儷凌，嚴(yán)小黑

（廣西民族師范學(xué)院，廣西 崇左 532200）

隨著科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，人們對家居環(huán)境要求越來越高，智能家居系統(tǒng)也由此萌芽。隨著高新技術(shù)和各種電子元器件的發(fā)展，光控、無線遙控窗簾應(yīng)運(yùn)而生，為人們的日常生活提供了便捷，因此，對于智能窗簾設(shè)計(jì)的研究具有十分重大的意義。從人們實(shí)際生活以及窗簾的可執(zhí)行性、經(jīng)濟(jì)性、便捷性、抗干擾能力等方面考慮，設(shè)計(jì)一款具有手動、光控以及無線遙控的窗簾是非常有必要的。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的核心是STC89C52單片機(jī)，結(jié)合了晶振、電容等形成了最小系統(tǒng)電路如圖1所示。其他模塊圍繞著單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行工作。使用1602液晶屏做顯示設(shè)備，在顯示控制模式的同時(shí)顯示光照強(qiáng)度的信息；測光模塊采用的是光敏電阻和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832，將模擬量數(shù)字化并顯示出來；藍(lán)牙模塊采用hc05芯片，實(shí)現(xiàn)手機(jī)對窗簾的無線控制；窗簾運(yùn)動是通過步進(jìn)電機(jī)模塊進(jìn)行驅(qū)動，窗簾的開關(guān)狀態(tài)由指示燈模塊的閃爍來表現(xiàn)；使用按鍵模塊進(jìn)行設(shè)備操作輸入，可以用于設(shè)置窗簾的光控閾值等；電源模塊采用USB 5V電壓對系統(tǒng)進(jìn)行供電。

圖1 系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 電源模塊

電源模塊包括電源插座和電源開關(guān)，使用USB 5V進(jìn)行供電。本設(shè)計(jì)還多出了一部分外部電路，單片機(jī)的P0口是漏級開路的電路，內(nèi)部沒有上拉電阻其電壓為低電平。因而為了能把P0口用作普通I/O口，本設(shè)計(jì)在P0口接了一個(gè)阻值為10K的上拉電阻，這樣P0口就可以用來做1602液晶屏的數(shù)據(jù)口如圖2所示。

圖2 最小系統(tǒng)電路圖

2.2 藍(lán)牙模塊

本設(shè)計(jì)中使用的藍(lán)牙芯片是hc05，在通電之后，利用手機(jī)自帶藍(lán)牙連接，進(jìn)行匹配，連線如圖3所示。

圖3 藍(lán)牙連線圖

2.3 1602液晶模塊

LCD1602液晶屏的連接需要借助16排針作為液晶插座，如圖4所示是它各引腳的連接原理圖。其中，液晶的引腳1和引腳16都接地；引腳2和引腳15接電源正；引腳3連接電位器，它的主要作用是調(diào)節(jié)對比度；引腳4接到單片機(jī)的P13腳可以對寄存器進(jìn)行控制；引腳5接到單片機(jī)的P14引腳，就可以實(shí)現(xiàn)對讀寫的控制功能；引腳6接到單片機(jī)的P15引腳，具有使能作用；引腳7到引腳14依次接到單片機(jī)的P0口，作為數(shù)據(jù)與地址線。

圖4 液晶模塊電路圖

2.4 測光模塊

測光模塊用于感應(yīng)光照強(qiáng)度，從而對窗簾進(jìn)行開關(guān)。本設(shè)計(jì)使用光敏電阻采集光強(qiáng)，然后由ADC0832轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號發(fā)送給單片機(jī)處理。電路中包含的元器件有10K電阻R5、光敏電阻R4以及ADC0832芯片。具體的電路連接如圖5所示。

圖5 測光模塊電路圖

2.5 步進(jìn)電機(jī)模塊

步進(jìn)電機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)對窗簾運(yùn)動的驅(qū)動。由于步進(jìn)機(jī)工作電流電壓比較大，單片機(jī)輸出的電流電壓無法滿足步進(jìn)機(jī)工作所需電流，因而引入具有放大電流電壓功能的ULN2003芯片把單片機(jī)I/O輸出的電流電壓放大，從而驅(qū)動步進(jìn)機(jī)進(jìn)行工作，其電路圖如圖6所示。

圖6 步進(jìn)機(jī)模塊電路圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

主程序工作流程為：首先對液晶、串口、I/O口等初始化，然后讀取各方面數(shù)據(jù)并顯示，接著掃描按鍵。當(dāng)檢測到按鍵動作時(shí)，按鍵會執(zhí)行對應(yīng)功能，根據(jù)不同模式，對窗簾進(jìn)行控制。在手動模式下，窗簾的開關(guān)由所設(shè)置的開關(guān)控制；在光控模式下，窗簾的開關(guān)由當(dāng)時(shí)的光照強(qiáng)度控制，高于所設(shè)閾值就關(guān)窗簾，低于所置閾值則開窗簾。在藍(lán)牙模塊下，窗簾的開關(guān)控制根據(jù)APP發(fā)出關(guān)指令還是開指令執(zhí)行。其原理圖如圖7所示。

3.2 藍(lán)牙模塊程序設(shè)計(jì)

藍(lán)牙的主要功能就是傳輸數(shù)據(jù)，其工作過程主要與APP進(jìn)行配合。在通電之后首先打開手機(jī)藍(lán)牙與電路板上的藍(lán)牙進(jìn)行配對，然后再使用APP設(shè)置四個(gè)按鍵功能：模式轉(zhuǎn)換、閾值設(shè)置、關(guān)減鍵、開加鍵等。當(dāng)檢測到APP通過藍(lán)牙發(fā)送給單片機(jī)指令時(shí)，單片機(jī)會根據(jù)所發(fā)送的指令對窗簾進(jìn)行控制。其原理圖如圖8所示。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)以及藍(lán)牙模塊為控制核心，結(jié)合感光檢測電路、時(shí)鐘電路、電機(jī)控制電路、按鍵電路等外圍輔助電路，實(shí)現(xiàn)了窗簾手動控制、藍(lán)牙無線控制和光控等不同的控制方式，一定程度上滿足了人們對于智能家居的需求，具備一定的應(yīng)用價(jià)值。

圖7 系統(tǒng)主程序原理圖