2019年第06期基于A T 89C 51单片机的智能百叶窗设计穆乐贤,陈美玲,赵兴雷,吴昌隆(南京工业大学浦江学院机电学院,江苏南京210000)摘 要 目前,在家庭居住以及办公室中,为了解决采光遮光问题,多采用手动开闭的百叶窗,但手动开闭不但费力而且在许多方面不够智能化㊁人性化,给使用者带来一定程度上的困扰和麻烦,因此,设计一种智能百叶窗及其控制系统㊂该系统以A T 89C 51单片机为控制核心,以光敏传感器和温度传感器为传感元件,以步进电机为执行元件,对百叶窗的闭合进行操作与控制㊂设计以单片机为主核心,实现半自动控制㊁自动控制㊁定时控制以及手动控制的相互转换㊂关键词 A T 89C 51;步进电机;自动控制;温度传感器;百叶窗中图分类号 T P 368.1D O I 10.19769/j .z d h y.2019.06.0560引言对每个家庭来说,窗帘是不可缺少的家居用品㊂窗帘最基本的作用是遮挡阳光㊁防尘和保护隐私㊂随着科学技术的发展,人们对家居的要求也逐渐提高, 家居智能化 开始兴起㊂而作为家居的一个方面,自动窗自然也要跟上形势,它在方便安装的同时,也更能实现智能化与人性化㊂目前,在美国和欧洲等发达国家,智能窗帘已经得到了广泛的应用,住宅窗体产品启闭方式已经开始走向智能化发展的道路[1-4]㊂在国内,自动化窗体正在逐步被人们所重视,各种智能窗帘和智能自动开窗器出现在国内市场上,因此目前智能百叶窗算是高端前沿产业,具有广阔的市场且实用价值很大㊂1方案设计此次百叶窗的设计主要是改进现有百叶窗功能,对电机以及其他物件的选取如下[5-9]㊂电机的选取:电机是用来控制叶片的开启与闭合的㊂本设计选用步进电机,每当有脉冲时,单片机给步进电机发送信号,步进电机就正转(反转),直到百叶窗片全开(全关)㊂传感器的选取:捕捉光线选用光敏电阻,光敏电阻的结构简单,它由一层光敏半导体组成,积淀在陶瓷板上,再接上两根引出正负电极组成的㊂温度采集选用D S 18B 20温度传感器㊂该温度传感器具有体积小㊁硬件成本低㊁抗干扰能力强㊁精度高等优点,适用于各种小型空间设备的数字化温度测控㊂2电路设计图2.1主电路的设计主电路的设计如图1所示㊂电路设计主要以89C 51单片机为主,以信号放大与比较电路㊁转换电路㊁传感控制电路㊁步进电机㊁定时电路㊁显示电路等为辅㊂当系统不与短接帽相连时,可通过定时开关百叶窗,通过四个按键K 1,K 2,K 3,K 4分别与单片机的P 1.3,P 1.4,P 1.5,P 1.6相接㊂K 1键可设置日期及时间,按下K 1依次调整年月日时和分,那么被调整的部分就会变成 ** 状态(即待更改状态),可以按K 2(+)㊁K 3(-)来调整需要调整的数据㊂K 4用来设置开启和关闭的时间,按下5次即完成调整并且恢复正常显示㊂下半部分的电路是当系统接上短接帽时,百叶窗的启闭最终由传感器决定㊂传感器控制电路由运算放大器组成的比较电路构成㊂在同相输入端有两个电阻,它们的作用是分压,其电压值为基准电压㊂由温度传感器和光敏电阻采集到的信号,输送给反相输入端㊂由于光敏电阻具有阻值根据光照强度变化而变化的特点,而温度传感器具有根据温度进行信号转换的特点,由此可以得到反向输入端的电压值㊂然后将基准电压与反相输入端的电压值进行比较,所得信号经过A /D 转换器处理后送入89C 51的P 3.5和P 3.6接口,经由单片机处理后的信号,输出控制命令使步进电机正转或者反转,以此完成光照和温㊁湿度对百叶窗启闭的控制㊂2.2步进电机电路设计步进电机电路的设计如图2所示㊂通过定时器在中断方式工作,实现对步进电机转速的控制㊂定时器定时中断产生一个不占用C P U 时间的周期性脉冲序列,C P U 只有在中断发生时才能发出命令使步进电机转动一步,所以能在非中断时间内处理其他事情㊂依据步进电机励磁状态转换,所需的输出状态可由查表法得出,并将其二进制码形式依次存在单片机内部的存储器;然后以正向或反向顺序依次取出地址的状态字,发送给S T C 12C 4052A D ,输出各励磁状态,由此实现环形分配器的功能㊂831收稿日期:2019-04-29课题项目:2018年南京工业大学浦江学院科研创新训练项目资助(p j s t 2018-11)㊂作者简介:穆乐贤(1998 ),女,江苏宿迁人,本科生㊂2019年第06期图1百叶窗主电路设计图图2 步进电机电路设计图3流程图3.1主电路流程图主程序的主要任务是完成系统初始化和各个子程序之间的联系,它是无限循环的,其主要功能是将单片机以及显示内容初始化㊁关中断㊁控制按键㊁运行电机㊁计时等㊂主电路流程图如图3所示㊂启动主程序,先关中断并且执行初始化,而后根据短接帽的连接与否执行相应的操作,若不与短接帽相接,则此时百叶窗为自动定时控制;若与短接帽相接,则此时百叶窗受传感器的控制㊂3.2步进电机流程图步进电机是控制百叶窗叶片转动的主要装置[10],它的主要职责是:判别旋转方向;按顺序传送控制脉冲;判别确定是否完成所需要控制的步数㊂步进电机工作流程图如图4所示㊂根据步进电机转向表(表1)可以定义其旋转相序:u c h a r c o d e C C W [8]={0x 08,0x 0c ,0x 04,0x 06,0x 02,0x 03,0x 01,0x 09}; //逆时针旋转相序表u c h a r c o d eC C W [8]={0x 09,0x 01,0x 03,0x 02,0x 06,0x 04,0x 0c ,0x 08}; //顺时针旋转相序表表1 步进电机转向表橙黄粉蓝十六进制(P 1口)10000x 0811000x 0c01000x 0401100x 0601000x 0200110x 0300010x 01110x 099312019年第06期图3 主电路流程图图4 步进电机流程图4结语文中介绍的是一种基于A T 89C 51的智能百叶窗的转动,通过定时器㊁传感器对百叶窗进行调控㊂通过光照强度的变化和温湿度差或者定时器传送信号给单片机,以此控制步进电机的转动,从而控制百叶窗的升降与合闭㊂参考文献[1]黄淳,黄健榆.一种百叶窗帘的非金属叶片及其制作方法[J ].中国新技术新产品,2016(23):81-82.[2]吕梦飞,朱煜钰,郭亚光,等.百叶窗帘自动控制系统设计[J ].轻工科技,2018,34(10):85-87.[3]李阳,高键,苏永刚.基于单片机的智能电动百叶窗设计[J ].电子设计工程,2016,24(20):167-170.[4]腾讯数码.让百叶窗动起来 F l i p F l i c 百叶窗开启器[J ].中国建筑金属结构,2017(5):56.[5]颜艾珏.全新智能百叶窗实现自动感应阳光与湿度台湾自研品牌进军海内外[J ].台声,2018(5):104-107.[6]P a n L ,L i u H ,Z h a o Q .E f f e c to fs a l i n i t y ont h e b i o s y n t h e s i so fa m i n e si n L i t o pe n a e u s v a n n a m e i a n d t h e e x p r e s s i o nofg i l l r e l a t e d i o n t r a n s p o r t e r ge n e s [J ].J o u r n a l o fO c e a nU n i v e r s i t y ofC h i n a ,2014,13(3):453-459.[7]H e d a y a t i A ,T a r k h a n i R .H e m a t o l o gi c a la n d g i l l h i s t o p a t h o l o g i c a lc h a n g e si ni r i d e s c e n ts h a r k ,P a n g a s i u s h y p o p h t h a l m u s (S a u v a g e ,1878)e x po s e d t o s u b l e t h a l d i a z i n o n a n d d e l t a m e t h r i n c o n c e n t r a t i o n s [J ].F i s hP h y s i o l o g y a n dB i o c h e m i s t r y,2014,40(3):715-720.[8]瞿贵荣.电动窗帘红外遥控电路[J ].家庭电子,2005(2):35-36.[9]刘艳峰.关于智能窗户改进方案的研究与设计[J ].科技致富向导,2015(11):237.[10]王彦军,李增生.基于P L C 的步进电机控制[J ].科学技术与工程,2011,11(5):1077-1079.041。
