邵海龍,，梁嵇暉

　　（武夷學(xué)院 機(jī)電工學(xué)院,福建 武夷山 354300）

       摘要： 家用窗簾的智能控制系統(tǒng)主要由直流電機(jī),、HC06藍(lán)牙模塊和AT89C52單片機(jī)組成,。該系統(tǒng)具備手動(dòng)控制、藍(lán)牙遙控和自動(dòng)控制三種功能,。硬件利用按鍵實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)模式的切換,，選擇HC06藍(lán)牙模塊接收控制命令，采用DTH11溫濕度傳感器和光敏電阻對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制直流電機(jī)動(dòng)作,，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)窗簾的自動(dòng)控制。該系統(tǒng)具有性價(jià)比高,、運(yùn)行穩(wěn)定,、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)窗簾控制手段單一,、智能化低的缺點(diǎn),。

　　關(guān)鍵詞：智能窗簾；單片機(jī),；藍(lán)牙通信,；智能控制

　　中圖分類號(hào)：TP272文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.04.017

　　引用格式：邵海龍，梁嵇暉.智能窗簾控制系統(tǒng)［J］.微型機(jī)與應(yīng)用,，2017,36（4）：56-58.

0引言

　　微電子技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的不斷進(jìn)步,，推動(dòng)了家居智能化的發(fā)展。智能窗簾控制系統(tǒng)作為智能家居的重要組成部分，逐漸地走進(jìn)了人們的生活,，給人們提供了方便,、舒適的生活環(huán)境。本文將傳感器檢測(cè)技術(shù),、單片機(jī)控制技術(shù)和藍(lán)牙通信技術(shù)相結(jié)合,，設(shè)計(jì)出一款能夠根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫濕度、光照強(qiáng)度大小自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)窗簾的控制系統(tǒng),。系統(tǒng)可在手動(dòng)模式和自動(dòng)模式進(jìn)行任意切換,，解決了傳統(tǒng)窗簾控制手段單一的缺點(diǎn)，使設(shè)計(jì)更加人性化,。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)控制的靈活度,，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用HC06藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)了本地控制端和藍(lán)牙遙控設(shè)備之間的無(wú)線通信,，滿足了家用窗簾遠(yuǎn)程控制的需求［1］,。

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　智能窗簾控制系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為主控制芯片，硬件由電源模塊,、按鍵采集模塊,、溫濕度采集模塊、光強(qiáng)采集模塊,、AT89C52主控模塊,、LED顯示模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊,、報(bào)警模塊和通信模塊組成,。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

　　智能窗簾控制系統(tǒng)的硬件共由9部分組成,，根據(jù)電路工作的特性,，設(shè)計(jì)中將它們分為電源電路、采集控制電路和通信電路,。

　　2.1電源電路設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)硬件中直流電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片需要使用直流12 V進(jìn)行供電,其他硬件部分需要直流5 V供電,。本設(shè)計(jì)供電電源選擇直流24 V 5 A的蓄電池電池作為供電源。輸入的24 V電壓經(jīng)過(guò)LM7812和LM7805轉(zhuǎn)換出直流12 V和5 V輸出,，為系統(tǒng)硬件供電。電源電路如圖2所示,。

　　2.2采集控制電路設(shè)計(jì)

　　采集和控制電路由輸入采集電路,、主控單元電路、輸出控制電路三部分組成,。輸入采集電路包括對(duì)環(huán)境溫濕度,、環(huán)境光照強(qiáng)度和輸入按鍵信息的采集；主控單元設(shè)計(jì)包括單片機(jī)最小工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)；輸出控制部分包括對(duì)直流電機(jī)動(dòng)作控制,、蜂鳴器發(fā)生控制和LED輸出指示燈的控制,。采集和控制電路如圖3所示。

　?。?）輸入采集電路設(shè)計(jì)

　　輸入采集電路有由溫濕度采集電路,、光強(qiáng)采集電路和按鍵采集電路三個(gè)部分組成。

　?、贉貪穸炔杉娐吩O(shè)計(jì)

　　溫濕度采集選擇DHT11溫度傳感器,，傳感器的輸出接到單片機(jī)P1.0引腳上。單片機(jī)通過(guò)讀取P1.0口輸入數(shù)據(jù),，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度的檢測(cè),。

　　②光照強(qiáng)度采集電路設(shè)計(jì)

　　光強(qiáng)采集選擇光敏電阻模塊,，采集的數(shù)據(jù)通過(guò)2腳接單片機(jī)P0.7引腳上,。可用單片機(jī)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換功能,，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境光照強(qiáng)度的檢測(cè),。

　　③按鍵采集電路設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)四個(gè)按鍵分別代表“手動(dòng)按鍵”,、“自動(dòng)按鍵”,、“開(kāi)窗簾按鍵”和“關(guān)窗簾按鍵”四種輸入的控制命令。

　?。?）主控單元設(shè)計(jì)

　　主控單元由單片機(jī),、晶振電路和復(fù)位電路三部分組成；晶振電路由12 MHz晶振和2個(gè)30 pF電容組成,。晶振電路的作用是給單片機(jī)提供工作的時(shí)序,；復(fù)位電路由RST復(fù)位按鍵、電解電容C5,、電阻R31和R32組成,，復(fù)位信號(hào)的輸出端接單片機(jī)的9腳。復(fù)位電路作用是給單片機(jī)提供一個(gè)復(fù)位信號(hào),，控制單片機(jī)回到上電狀態(tài),，解決單片機(jī)上電的瞬間，由于供電電壓的波動(dòng),，可能導(dǎo)致單片機(jī)不能正常運(yùn)行程序的問(wèn)題,。

　　（3）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)通過(guò)P2.7引腳和L298N的ENA引腳相連,，控制直流電機(jī)的工作使能信號(hào),，通過(guò)P2.5和P2.6引腳與L298N的IN1和IN2相連，通過(guò)P2.5引腳和P2.6引腳下發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的控制命令。L298N的OU1和OUT2輸出控制Motor1進(jìn)行運(yùn)動(dòng),。D7~D10四個(gè)1N4148的保護(hù)二極管,，防止電機(jī)斷電后產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)損壞電機(jī)。

　　2.3藍(lán)牙通信電路設(shè)計(jì)

　　藍(lán)牙通信電路由HC06藍(lán)牙模塊,、MAX3232芯片及其輔助電路組成,。MAX3232是電平轉(zhuǎn)換芯片，用于單片機(jī)和藍(lán)牙模塊之間的電平匹配,。單片機(jī)的P3.0和P3.1引腳與MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片11和12引腳相連,，利用單片機(jī)的內(nèi)置串口接收HC-06發(fā)送的控制命令。藍(lán)牙通信電路如圖4所示,。

3系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)

　　3.1軟件主流程設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件工作后,，首先執(zhí)行初始化程序，初始化程序中完成對(duì)單片機(jī)IO引腳的分配以及定時(shí)器和串口的初始化,。初始化完成后程序進(jìn)入一個(gè)while（1）無(wú)限循環(huán)體,。在循環(huán)中順序執(zhí)行如下操作：

　　（1）初始化完成后執(zhí)行按鍵掃描程序,，判斷出系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài),。若為手動(dòng)模式，則根據(jù)開(kāi)關(guān)窗按鍵的按下?tīng)顟B(tài),，調(diào)用電機(jī)控制程序,，控制電機(jī)動(dòng)作；若為自動(dòng)模式,，則進(jìn)入步驟（2）,。

　　（2）首先調(diào)用通信程序,，接收遙控端命令并進(jìn)行處理,，若接收命令為控制命令，則調(diào)用電機(jī)控制程序,，控制電機(jī)動(dòng)作,。若為參數(shù)設(shè)置命令，則對(duì)接收參數(shù)保存,，保存完成后,，調(diào)用傳感器檢測(cè)程序，采集當(dāng)前環(huán)境參數(shù),，并根據(jù)采集結(jié)果判斷是否滿足開(kāi)關(guān)窗條件,。若不滿足則返回到步驟（1）。若滿足開(kāi)關(guān)窗條件調(diào)用電機(jī)控制程序,，控制電機(jī)動(dòng)作，執(zhí)行步驟（3）。

　?。?）判斷是否到達(dá)電機(jī)動(dòng)作的定時(shí)時(shí)間到,，若未到規(guī)定時(shí)間則繼續(xù)執(zhí)行電機(jī)控制程序。若規(guī)定時(shí)間已到,，則控制蜂鳴器發(fā)出報(bào)警提示音后,，返回步驟（1）。軟件工作流程如圖5所示,。

　　3.2通信程序設(shè)計(jì)

　　在通信過(guò)程中,，藍(lán)牙遙控端發(fā)送下發(fā)控制命令，可以對(duì)環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)點(diǎn)和窗簾的動(dòng)作進(jìn)行控制,。下發(fā)的控制命令包括設(shè)置溫濕度和光照強(qiáng)度的開(kāi)關(guān)點(diǎn)值,、開(kāi)窗簾命令和關(guān)窗簾命令［2］。下面將對(duì)通信雙方的通信協(xié)議進(jìn)行介紹,。

　　藍(lán)牙遙控端和系統(tǒng)控制端的數(shù)據(jù)收發(fā)采用十六進(jìn)制,，幀開(kāi)始為AA，命令字符為（01,，02）,，其中01代表下發(fā)窗簾動(dòng)作命令，02代表設(shè)置環(huán)境調(diào)節(jié)點(diǎn)值,。數(shù)據(jù)由3個(gè)字節(jié)組成,，在下發(fā)窗簾動(dòng)作命令時(shí)，數(shù)據(jù)第一個(gè)字節(jié)若為01代表關(guān)窗簾命令,，若為02代表光窗簾命令,，其余兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)默認(rèn)輸出00；在下發(fā)環(huán)境設(shè)置點(diǎn)命令時(shí),，1~3字節(jié)分別代表溫度值,、濕度值和光照強(qiáng)度值。CRC校驗(yàn)和用第6位表示,?？刂贫私邮窄h(huán)境設(shè)置點(diǎn)命令舉例如表1所示。

4結(jié)論

　　該智能窗簾控制系統(tǒng)以單片機(jī)為主控,，現(xiàn)場(chǎng)利用無(wú)線和智能傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的自動(dòng)控制,、手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制功能。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看,，該系統(tǒng)具有控制靈活,、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足家居生活對(duì)窗簾的自動(dòng)控制要求,，具有一定的推廣價(jià)值和市場(chǎng)應(yīng)用前景,。

　　參考文獻(xiàn)

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