摘 要： 為了能根據(jù)室外環(huán)境亮度實(shí)現(xiàn)窗簾自動(dòng)拉合的設(shè)計(jì)需求，提出了一種基于單片機(jī)控制的光控窗簾設(shè)計(jì)方案，并完成系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的硬件部分主要利用光敏傳感器產(chǎn)生的信號(hào)作為單片機(jī)輸入信號(hào)，軟件部分采用C語言進(jìn)行編程，能夠完成智能光控窗簾的自動(dòng)拉合。同時(shí)，考慮到用戶習(xí)慣和天氣原因，本方案還設(shè)置了選擇開關(guān)，用戶在使用窗簾時(shí)可任意選擇自動(dòng)或手動(dòng)控制方式。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)成本低、可靠性高的特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；光敏傳感器；直流電動(dòng)機(jī)；C語言；智能光控窗簾
隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)家庭生活舒適度的要求也越來越高，具有裝飾、遮光并能進(jìn)行自動(dòng)開合的智能光控窗簾成為了現(xiàn)代家居生活的新寵。為了能根據(jù)室外環(huán)境亮度實(shí)現(xiàn)窗簾自動(dòng)拉合的設(shè)計(jì)需求，本文提出了一種基于單片機(jī)控制的光控窗簾設(shè)計(jì)方案。
1 系統(tǒng)概述
本設(shè)計(jì)由單片機(jī)、傳感器和直流電動(dòng)機(jī)組成，以AT89C51單片機(jī)[1-2]芯片為核心，運(yùn)用光敏傳感器技術(shù)，將室外環(huán)境亮度作為單片機(jī)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)拉合。同時(shí),考慮到用戶習(xí)慣和天氣原因，本方案還設(shè)置了選擇開關(guān)，用戶在使用窗簾時(shí)可任意選擇自動(dòng)或手動(dòng)控制方式。當(dāng)選擇自動(dòng)控制模式時(shí)，單片機(jī)將室外環(huán)境光線亮度作為輸入信號(hào)，單片機(jī)控制程序根據(jù)光敏傳感器所產(chǎn)生的電流信號(hào)的強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)拉合;當(dāng)選擇手動(dòng)控制模式時(shí)，單片機(jī)將手動(dòng)控制開關(guān)作為輸入信號(hào)，單片機(jī)控制程序根據(jù)開關(guān)信號(hào)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)窗簾的手動(dòng)拉合。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)硬件系統(tǒng)主要由傳感器、單片機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)三大部分組成[3-4]，如圖1所示。
2.1元器件選擇
(1)單片機(jī)芯片
本文選擇AT89C51單片機(jī)作為控制芯片，可以反復(fù)修改1 000多次。
(2)光敏傳感器
光敏傳感器尺寸為32 mm×11 mm×20 mm，型號(hào)為EPSON 1600K3+，工作電壓為直流5 V，可用于光控場(chǎng)合、無需驅(qū)動(dòng)、可直接接單片機(jī)。
(3)電機(jī)
選擇775微型電動(dòng)機(jī)，其工作電流為5 A，工作電壓為27 V。能承受頻繁的沖擊負(fù)載，發(fā)熱量低、驅(qū)動(dòng)功率較小，滿足負(fù)載較輕的智能窗簾的驅(qū)動(dòng)需求。
材料清單如表1所示。
2.2 硬件電路設(shè)計(jì)圖
本電路由電源部分、光感應(yīng)部分、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分和顯示部分組成。硬件電路設(shè)計(jì)圖如圖2所示。電源部分通過外接插座輸入直流13 V~14 V電壓；P2.2接光敏傳感器接收光信號(hào)，單片機(jī)P1.0、P1.1控制電機(jī)運(yùn)行。P0.0、P0.1接正反轉(zhuǎn)指示燈，其中按鈕接共陰極，低電平有效;指示燈共陽極，低電平有效。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)智能光控、手動(dòng)控制兩大功能，采用C語言進(jìn)行編程，可實(shí)現(xiàn)用戶在使用窗簾時(shí)任意選擇自動(dòng)或手動(dòng)控制方式[4-5]。
3.1程序流程圖
光控窗簾程序流程圖如圖3所示。
3.2 程序設(shè)計(jì)
(1)光控程序
當(dāng)天亮?xí)r，有陽光射進(jìn)屋內(nèi)，傳感器感應(yīng)到光信號(hào)，此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾開始打開，當(dāng)碰到開限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)天黑時(shí)，傳感器接收到信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾閉合，當(dāng)碰到關(guān)限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。具體程序如下：
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit K3=P2.2;
//光控正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，此處接光敏傳感器
sbit K5=P2.4; //開限位
sbit K6=P2.5; //關(guān)限位
sbit LED1=P0.0; //正轉(zhuǎn)指示燈
sbit LED2=P0.1; //反轉(zhuǎn)指示燈
sbit MA=P1.0;
sbit MB=P1.1;
void main(void)
{
LED1=1;LED2=1;
while(1)
{
if(K7==0)
sd();
if (K3==0&&K4==1) //光控正轉(zhuǎn)
{ while (K3==0&&K5==1&&K4==1)
{LED1=0;LED2=1;MA=0;MB=1;}
LED1=1;LED2=1;MA=1;MB=1;
}
if (K4==0&&K3==1) //光控反轉(zhuǎn)
{ while (K4==0&&K6==1&&K3==1)
{ LED1=1;LED2=0;MA=1;MB=0; }
LED1=1;LED2=1;MA=1;MB=1;
}
}
}
(2)手動(dòng)程序
當(dāng)陰天或者晚上用戶要打開窗簾時(shí)，只需將控制方式選擇按鈕P2.6按下，就可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制窗簾的開合。程序如下：
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit K1=P2.0; //手動(dòng)正轉(zhuǎn)
sbit K2=P2.1; //手動(dòng)反轉(zhuǎn)
sbit K7=P2.6; //控制方式選擇按鈕
sbit LED1=P0.0; //正轉(zhuǎn)指示燈
sbit LED2=P0.1; //反轉(zhuǎn)指示燈
sbit MA=P1.0;
sbit MB=P1.1;
void sd() //子程序
{
while(1)
{
if(K7= =1)
{
return;
}
if (K1==0&&K2==1) //手動(dòng)正轉(zhuǎn)
{
while (K1==0&&K5==1&&K2==1)
{
LED1=0;LED2=1;MA=0;MB=1;
}
LED1=1;LED2=1;MA=1;MB=1; //不轉(zhuǎn)
}
if (K2==0&&K1==1) //手動(dòng)反轉(zhuǎn)
{
while (K2==0&&K6==1&&K1==1)
{
LED1=1;LED2=0;MA=1;MB=0;
}
LED1=1;LED2=1;MA=1;MB=1;
}
}
}
4 調(diào)試與仿真
將程序燒寫到AT89C51芯片中之后進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試過程中出現(xiàn)兩個(gè)主要問題：(1)易將二極管極性接反，故障現(xiàn)象為接通直流電源24 V時(shí)按下正、反轉(zhuǎn)按鈕,電機(jī)可以正、反轉(zhuǎn)但二極管不亮，解決方法是將二級(jí)管極性對(duì)調(diào)；(2)電路易有虛焊、漏焊，故障現(xiàn)象為接通直流電源后，選擇光控模式發(fā)現(xiàn)電機(jī)不動(dòng)作，解決方法是將虛焊和漏焊處用電烙鐵重新焊接。
本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制的智能光控窗簾有較好的性價(jià)比。實(shí)際應(yīng)用表明，該測(cè)試系統(tǒng)具有測(cè)試準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
參考文獻(xiàn)
[1] 張?chǎng)? 單片機(jī)原理及應(yīng)用（第2版）[M].北京:電子工業(yè)出版社,2010.
[2] 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)（第3版）[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社,2010.
[3] 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與實(shí)踐教程[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2010.
[4] 張義和. 例說51單片機(jī)（C 語言版）[M]. 北京:人民郵電出版社,2008.
[5] 黃英.單片機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)[M]. 上海:復(fù)旦大學(xué)出版社, 2011.