基于PIC單片機(jī)的窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馮進(jìn)寶

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，運(yùn)城　044000）

1　引言

隨著智能化、信息化以及物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，人們對(duì)生活速度以及對(duì)生活質(zhì)量的要求也在大幅提高。電子產(chǎn)品已經(jīng)不僅僅只是普通的代替人的勞動(dòng)，其智能化速度的加快，也使人們的工作、生活和通訊的關(guān)系日益緊密。智能化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)改變了人們很多傳統(tǒng)的工作與生活方式，同時(shí)人們對(duì)新生活質(zhì)量也提出了新的更高的要求，方便、快捷、舒適等成為了人們對(duì)新的生活方式的追求。在現(xiàn)代都市化家庭生活環(huán)境中，人們對(duì)家的追求已經(jīng)不再局限于一個(gè)休息、吃飯的場(chǎng)所的硬實(shí)力，人們更多的在關(guān)注它的安全、環(huán)境、舒適等軟實(shí)力。

在智能化的電子產(chǎn)品中，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，單片機(jī)以它體積小、質(zhì)量輕、耗電省、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)始不斷發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于智能儀表、家用電器、辦公設(shè)備、機(jī)床設(shè)備、紡織機(jī)械、醫(yī)療設(shè)備、航天航空領(lǐng)域、工業(yè)專用設(shè)備的管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，在很多的大中型的電氣設(shè)備以及小型的電子產(chǎn)品中也用到了單片機(jī)進(jìn)行控制。

窗簾是家庭生活必不可少的一部分，傳統(tǒng)窗簾的開(kāi)關(guān)是人們根據(jù)外面的光照及時(shí)間進(jìn)行手動(dòng)操作，這樣如果人們?cè)谏衔缟习喑鲩T前就只能開(kāi)著或者關(guān)了窗簾，如果開(kāi)了窗簾，這樣在一天工作時(shí)間里就會(huì)被太陽(yáng)曝曬，回家以后家里溫度很高悶熱；如果關(guān)了窗簾，在一天的時(shí)間里家里得不到任何陽(yáng)光，回家后會(huì)覺(jué)得陰暗。而窗簾自動(dòng)控制系統(tǒng)克服了以上的弊端，可以根據(jù)外界光照強(qiáng)度的不同而自動(dòng)開(kāi)閉窗簾，也可以根據(jù)人們?cè)O(shè)定的時(shí)間來(lái)控制窗簾，或者根據(jù)一定的算法將兩者進(jìn)行結(jié)合控制。

2　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)選用PIC單片機(jī)中的PIC16F877A芯片作為核心處理器，光線采集模塊是利用光敏電阻檢測(cè)光照強(qiáng)度的變化，數(shù)據(jù)信號(hào)處理模塊將光敏檢測(cè)模塊的電阻變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，然后將電壓變化的信號(hào)送單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制著步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)窗簾的來(lái)回移動(dòng)。同時(shí)，本系統(tǒng)還可以根據(jù)采集時(shí)鐘芯片DS1302的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示，采集溫度傳感器來(lái)顯示溫度，根據(jù)時(shí)間與光照強(qiáng)度以及溫度的數(shù)據(jù)按一定的算法綜合來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行窗簾的打開(kāi)和關(guān)閉。

根據(jù)光照和時(shí)間綜合來(lái)控制開(kāi)閉窗簾主要原理是用光敏傳感器（即光敏電阻）采集外界的光強(qiáng)度，從光敏傳感器采集的信號(hào)利用數(shù)據(jù)信號(hào)處理電路進(jìn)行處理，濾波后輸入單片機(jī)。傳入的信號(hào)由PIC16F877A單片機(jī)來(lái)控制，并且依此與實(shí)時(shí)時(shí)間綜合來(lái)做出響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)與停止。顯示模塊是用來(lái)顯示自動(dòng)窗簾控制器的各種狀態(tài)。鍵盤作為輸入設(shè)備，通過(guò)不同按鍵來(lái)控制單片機(jī)進(jìn)行各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，也可選擇手動(dòng)模式。

3　硬件選擇

3.1　核心控制芯片MCU的選擇

PIC單片機(jī)是一種用來(lái)開(kāi)發(fā)控制外圍設(shè)備的可編程集成電路。PIC16F877A單片機(jī)是由美國(guó)Microchip（微星）公司推出的PIC單片機(jī)系列產(chǎn)品，首先采用了RISC結(jié)構(gòu)的嵌入式微控制器，其高速度、低電壓、低功耗、大電流LCD驅(qū)動(dòng)能力和低價(jià)位OTP技術(shù)等都體現(xiàn)出單片機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)。如今PIC系列單片機(jī)在世界單片機(jī)市場(chǎng)的占有份額排名中已逐年上升。在全球都可以看到PIC單片機(jī)從電訊通信、家電控制、電腦的外設(shè)、智能儀器、金融電子到汽車電子等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

3.2　光照采集模塊的設(shè)計(jì)

本窗簾自動(dòng)控制系統(tǒng)的光照采集并控制窗簾開(kāi)關(guān)是根據(jù)光照的強(qiáng)弱來(lái)自動(dòng)控制窗簾的開(kāi)閉的，因此需要用到光照傳感器，在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了光敏電阻。

光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硫化鋁、硒、硫化鉍和硫化鉛等材料。這些制作材料具有的特性為：在特定波長(zhǎng)的光照射下，其阻值迅速減小。根據(jù)這一特性可以組分壓電路來(lái)檢測(cè)光敏電阻兩側(cè)分壓值的變化來(lái)標(biāo)定現(xiàn)在的光照強(qiáng)度。光敏電阻應(yīng)用非常廣泛，主要應(yīng)用有太陽(yáng)能庭院燈，迷你小夜燈，音樂(lè)杯，草坪燈，照相機(jī)，石英鐘，驗(yàn)鈔機(jī)，禮品盒，光聲控開(kāi)關(guān)，路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)以及各種光控玩具，燈具，光控?zé)麸椀裙庾詣?dòng)開(kāi)關(guān)控制領(lǐng)域。

3.3　電機(jī)控制模塊

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應(yīng)的增量位移或步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。在正常運(yùn)動(dòng)情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。單片機(jī)的4個(gè)控制端口RC0—RC3與驅(qū)動(dòng)芯片ULA2003的四個(gè)輸入端口1-4連接，通過(guò)Q1-Q4四個(gè)輸出端口與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行連接驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。

4　結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)充分考慮了在實(shí)際生活中的環(huán)境因素的影響，將光照、時(shí)間、溫度等因素綜合進(jìn)了開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用的單片機(jī)以及各種外圍電路都是性價(jià)比相對(duì)非常高，而且性能穩(wěn)定可靠的電子器件，系統(tǒng)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)窗簾缺點(diǎn)，是一個(gè)有廣泛前景的應(yīng)用系統(tǒng)。

[1]丁躍軍.PIC單片機(jī)基礎(chǔ)教程.北京：北京航天航空大學(xué)出版.