基于单片机的窗帘智能控制系统设计(1)

2010年第2期

TIANJINSCIENCE&TECHNOLOGY

信息时代

周敬（天津市冶金职业技术学院天津300400）

基于单片机的窗帘智能控制系统设计

【摘要】介绍基于单片机控制的智能窗帘系统，该系统采用无线遥控技术，实现在室内任何地方，只要轻按遥控为了使智能窗帘系统更加完善，在设计中加入了智能报警系统。同时，可以使用器，窗帘就会随意地打开或关闭。户很容易了解报警情况。

【关键词】单片机无线遥控器智能家居

窗帘智能控制系统的组成如图1所示。智能控制系统是由无线遥控单元、红外报警单元、电机驱动单元、数码显示单元、语音报警单元、单片机等组成。本控制系统是由单片机通过软件程序来实现智能控制。无线遥控单元用于对智能窗帘的运行进行控制。无线报警发射器可实现有入侵者时的无线控制报警。1.2控制电路所谓单片机，通俗地来讲，就是把中央处理器CPU（CentralProcessingUnit）、存储器（memory）、定时器、I/O（Input/Output）接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。各种型号的单片机基本功能相同，但其电路结构、性能、编程语言却大不相同。目前使用最多的是51系列单片机。这种智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。系统通常由系统服务器、家庭控制器（各种模块）、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。1.1智能窗帘系统的设计框图型号的单片机及其家族是很原始的类型，而本方案控制核心所用到的凌阳单片机则功能强大。凌阳单片机61板的各组成作用如下：1.2.1输入/输出（I/O）接口“61板”将SPCE061A的32个I/O口全部引出：IOA0～IOA15，IOB0～IOB15，对应的引脚为：A口，41～48、53、54～60；B口，1～5、64～68、76～81。而且该I/O口是可编程的，即可以设置为输入或输出：设置为输入时，分为悬浮输入或非悬浮输入，非悬浮输入又可以设置为上拉电阻为150Ω，下上拉输入或是下拉输入；在5V情况下，拉电阻为110Ω；设置为输出时，可以选择同相输出或者反相输出。如图2所示61板的输入/输出（I/O）接口电路。0引言随着国民经济的发展和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展，生活现代化得以实现，居住环境向舒适化、安全化发展。家居智能化在这种形势下应运而生。1智能家居控制系统概述及发展智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成的一个完整的集家庭通家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能于一体的控制系信、统。图1控制系统方框图收稿日期：2010-03-05图261板各部分功能图信息时代

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1.2.2音频输入/输出接口正如我们在前面介绍的“61板”1.3无线遥控电路本电路由无线发射和无线接收模块电路组成，可实现10m具有强大的语音处理功能，SPY0030是凌阳的芯片，相当于LM386，但是比LM386音质好，它可以工作在2.4～6.0V范（386必须工作在4V以上，围内，最大输出功率可达700MW而且功率只有100MW）。1.2.3电源接口“61板”的内核SPCE061A电压要求为3.3V，而I/O端口的电压可以选择3.3V也可以选择5V。对应15和36必须为3.3V，对于I/O端口的电压51、的引脚中7、52可以为3.3V也可以是5V，这2种电平的选择通过跳线J5来选择。如图2所示。“61板”的供电电源系统采用用户多种选DC5V电池供电，DC5V稳压源供电，DC3V供电。择方式：用户可以提供直流3.3V电压为实验板进行供电，此时整个板子只有3.3V电压，I/O端口电压此时只有一种选择。1.2.4在线调试器（PROBE）和EZ-PROBE接口PROBE的接口，该接口有5pin，其中2个分别是地（VSS）和3.3V电），我们就是通过PROBE一端接PC机25针并口，一源（VCC端连接它来调试、仿真和下载程序的。EZ-PROBE的接口，凌阳公司提供一根转接线用作EZ-PROBE的下载，一端连接PC机的25pin并口，另外一端接“61板”的5pinEZ-PROBE接口。1.2.5外部复位复位是对“61板”内部的硬件初始化，“61板”本身具有上电复位功能，即只要一通电就自动复位。另外，还具有外部复位电路，即在引脚6上外加一个低电平就可令其复位。1.4距离之间的无线遥控。1.3.11.3.2无线发射模块电路原理无线接受模块电路原理本课题使用的是F05P-射频本课题使用的无线接受模块无线发射模块。F05P实物如图3所示。是J04V-射频无线接收模块。J04V实物如图4所示。图4检测电路J04V实物图本系统的检测电路使用红外线对射传感器。如图5为红外线对射传感器原理图。图5红外线对射传感器原理图红外线对射传感器包括红外线脉冲发射器和红外线脉冲接收、解码器，并将发射头和接收头装配在一个金属机座上。如图6所示为红外线对射传感器发射电路。发射器电路是其由具有4个2输入的与非门CD4011组成的多谐振荡器，振荡频率取决于W1、C1，此图所对应的频率为1～15kHz，三极管驱动后发出红外光脉冲信号。1.5语音报警电路通过“61板”上集成的SPY0030功率放大器，驱动喇叭，一个2pin的插针完成语音播报。图7中J3是语音输出接口，外接喇叭，由DAC输出引脚21（DAC1）或22（DAC2），经语音图3F05P实物图集成放大器SPY0030放大，然后语音输出。电路如图7所示。图6红外线对射传感器发射器电路60

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图71.6数码显示电路语音报警电路1.8电源电路本课题采用单相桥式整流电路为整个系统提供可靠、稳定的直流电压。此电源电路是通过单相桥式整流电路，把交流12V电压整流为直流5V和12V电压。如图9所示。为了使系统在报警时可以直观快速地了解报警情况，在本数码显示是由单片机驱动控课题设计中加入了数码显示电路。制，当某一个报警器发出信号时，单片机内部程序就会做出相应的判断，从而驱动外部数码显示电路工作。在数码显示电路设计中，将采用ULN2003A三级管阵列作为驱动LED数码管的保护前级。其内部为三极管阵列，IN脚相当于三极管的B极，OUT相当于三极管的C极。若IN脚输入高电平，对应的OUT脚接地。IN脚输入低电平，对应的OUT脚截止输出。数码显示电路如图8所示。图9单相桥式整流电路2结论基于单片机的窗帘智能控制系统的主要功能为：精确地检测来自盗窃者的入侵信号，并且具有较强的稳定性和抗干扰性；一个报警控制器通过转换电路可以同时接多个传感器，对灵活；通过多个位置进行布防，防盗能力强，使用及安装简便、图81.7电机驱动电路电机驱动电路在整个智能系统中是很重要的一部分。它的正常工作直接影响系统是否正常。在电路中当凌阳61单片机发出相应的驱动信号，触发VT1、VT2，就可相应地使K1和K2接触器吸合，以达到驱动电动机运行的目的。电路图如图8。参考文献[1]顾牧君．智能家居设计与施工[M]．上海：同济大学出版社，2003.[2]陈伯时．运动控制系统[M]．北京：机械工业出版社，2006.[3]S.Narendra.IntelligentControl.SystemScience[J].YaleUniversity.（5）：42-45.NewHaven.1990

[4]罗亚新．凌阳16位单片机应用[M]．北京：北京航空航天大学出2005.版社，

数码显示电路语音报警声，可以确定报警位置和入侵方式，使家庭主人及时地采取措施，减少人身和财产的损失。■图8电机驱动电路