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)。

　?、诠庹諒?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)行程序的問題。

　?。?）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)通過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P2.5和P2.6引腳與L298N的IN1和IN2相連，通過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）無限循環(huán)體。在循環(huán)中順序執(zhí)行如下操作：

　?。?）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)開關(guān)窗按鍵的按下狀態(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）。

　?。?）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)果判斷是否滿足開關(guān)窗條件。若不滿足則返回到步驟（1）。若滿足開關(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)度的開關(guān)點(diǎn)值、開窗簾命令和關(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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　　［2］ 何康旭，張婧婧.基于單片機(jī)的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版）, 2012(24):75-78.