基于STC89C52单片机的智能窗帘控制系统

张丽丽 杨彦伟 胡丽辉 武宇

【摘要】 本设计以STC89C52单片机为主控芯片，接收并处理BH1750FVI光照传感器的光强信号、DS18B20温度传感器的温度信号、DS1302时钟信号、红外遥控信号，将处理后的信息显示在12864液晶显示屏上，通过获得的信号控制减速电机的动作，并用传送带完成对该智能窗帘的设计。通过实验验证，该智能窗帘系统具有实用性强、功能齐全、运行稳定、灵敏度高等特点。具有良好的应用价值和发展前景。

【关键词】 智能家居 智能窗帘 控制系统

一、引言

自动控制技术是21世纪影响最大、发展最快的技术之一，也是现代社会最重要的高新技术之一。在现代社会中，自动控制技术广泛应用于生产、军事、管理、生活、商业等各个领域中，极大的提高了社会生产力，解放了人们的双手，提升了人们的生活品质。随着计算机技术、自动化控制技术等各种高新技术的应用和发展，致使现代化自动控制水平越来越高，作用越来越重要，并且自动控制技术在智能家居方面有着非常广泛的应用前景。应用自动控制技术，将使家居环境更加智能化，人性化[1]。针对家居环境采光及避光问题，本设计制作的自动窗帘控制系统将取代手动控制，使之更加科学化、人性化[2]。本文阐述了一个设计制作完整的自动窗帘控制系统所需要做的理论分析，以及各环节功能的实现过程。

二、系统总体功能

自动窗帘控制系统核心是采用单片机STC89C52控制，其次采用光照传感器[3]，红外遥控模块，温度检测电路，时钟信号模块，液晶显示，红外检测，防盗报警电路等模块搭建主要框架[4]。

整个系统在各模块的配合下既可实现自动控制，也可手动控制。该设计在软件方面，以C语言驱动各模块工作，实现了各模块的协调工作，硬件方面采用PROTUES软件进行仿真。

系统通过对室内光照强度和时间实时监测，来控制窗帘的自动开启和关闭[5]，窗帘开启或关闭的光照阀值用户可以手动设置，并在液晶显示屏上显示当前室内环境的温湿度、时间等数据，当实际的温湿度超过或低于设定温湿度后，通过窗帘的开闭，使室内的光线和温度达到一个较为理想的条件。为了更加人性化，本设计还可根据用户的意愿，通过红外线的发送和接收实现对窗帘开闭的远程遥控。

三、硬件结构设计框架

该自动窗帘系统结构如图1所示，硬件电路主要由光照检测模块，红外控制电路，温度检测电路，液晶显示电路，实时时钟信号模块，减速电机驱动电路构成[6]。通过本系统可以实现通过光照强度以及时钟控制实现窗帘开关自动控制，同时实现红外遥控的手动控制。

四、硬件部分

4.1 电源模块

两节可充电锂电池18650串联（电压7.0V～8.2V），给L298N电机驱动模块供电，L298N模块上有一个7805稳压电路可对外输出5V电压，以此给主控芯片供电。

将两节电池串联后的电压输入到LM2596可调降压模块，将LM2596降压模块的输出模块调到5.2V给其余电路模块供电。

4.2数据采集电路

本系统的数据采集部分主要由红外接收头、BH1750FVI光照强度传感器、DS1302实时时钟、DS18B20温度传感器、红外传感器构成。并且红外接收头直接连接单片机外部中断P3.2，使系统能够及时、准确的接收到外部遥控器控制信号。光照强度传感器BH1750FVI的SDA和SCL引脚分别接主控器的模拟IIC协议接口，根据协议IIC接口使单片机能读取光强传感器的光强数据。

4.3 数据显示电路

为了使本系统更加人性化，让用户获得更好的用户体验，方便用户及时了解室内环境指数，采用12864液晶显示屏，结合外部电路框架，实现室内实时时钟、温度和光照强度的显示。

4.4 动力传动

该模块由驱动电路、减速电机和同步带构成。为了实现运行稳定、噪声小的目的，本系统采用金属直流减速电机，电机转动带动同步带，同步带带动窗帘滑动。

4.5软件设计

软件设计主要是模块化编写的，包括：光照强度子程序、DS1302子程序、12864液晶显示模块子程序、红外遥控子程序、DS18B20子程序。BH1750FVI光照强度传感器模块与单片机是IIC通信，因为STC89C52单片机没有硬件IIC所以利用I/O口模拟IIC进行通信，为了使防盗功能快速反应，将作为防盗传感器的红外传感器5接到中断上，因为红外遥控解码的特殊性，将红外接收头接到中断0上利用定时器0进行解码，为了节省I/O口，将12864与单片机的通信方式改为IIC。程序控制流程图如图2所示。

五、系统测试

本窗帘在硬件安装检测无误后，在系统功能测试中，不同的时间下，通过控制光源至传感器的距离不同，模拟不同环境下的光强改变。运行结果表明，在设定的时间范围内，当光强达到用户设定的阀值，窗帘会根据光强作出相应的反应，以保持室内环境的稳定。同时，LCD液晶显示屏即时更新，显示出当前状态下的时间、室温、光强等信息；并且可根据用户意愿自主对窗帘的开闭进行控制。但在设定的时间范围外，通过外部环境的条件改变不能控制窗帘的开闭，但通过红外按键设置依然可以控制窗帘。实验证明，本系统运行稳定，灵敏度高，可拓展性强。

六、结语

以STC89C52单片机为主控芯片，包含光照强度、温度、实时时钟、红外遥控、电机驱动及LCD显示的智能窗帘系统具有控制简便、易操作、维护简易等特点，适用于家居、教室、办公室、会议室等各种场合，具有广阔的市场前景。

参 考 文 献

[1]肖建章，自动控制技术，北京：中国劳动社会保障出版社，2004年4月出版

[2]郭天祥，51单片机C语言教程，电子工业出版社，2009年6月出版

[3]徐建仁主编，智能现代，长沙：国防科技大学出版社，1990年2月出版

[4]王金矿编著，单片机高级教程应用，广州：中山大学出版社，2000年6月出版

[5]王化详，张淑英，传感器原理，天津：天津大学出版社，2008年6月出版

[6]孙亮，自动控制原理，北京：高等教育出版社，2011年12月出版