基于WiFi远程遥控的智能逐光百叶窗的设计

陈美玲 赵兴雷 穆乐贤 吴昌隆

摘 要：在实际生活中，人们离不开窗帘，但现如今人们多采用的是手动百叶窗，不仅费力而且很不人性化。文中设计的智能百叶窗就可以解决这些困扰。以AT89C51单片机为核心控制，光敏、温度传感器采集数据并提供信号，步进电机执行控制。该设计利用单片机将半自动控制、自动控制和手动控制诸多控制方式结合起来，智能地控制百叶窗帘的打开和闭合。

关键词：AT89C51;步进电机;自动控制;温度传感器;逐光百叶窗;远程遥控

中图分类号：TP393.05文献标识码：A文章编号：2095-1302（2020）01-00-02

0 引 言

科技让人们的生活更加的多样化，人们能够使用更多的智能系统来代替自己动手。人们的生活需要窗帘，它能够保护人们的隐私。自动窗帘系统不仅可以省去自己关窗帘的麻烦，并且可以广泛地应用到各种场合。但是我国的智能科技处于初步发展阶段，远远比不上欧美国家，但是不难看出这一产业的潜力。这一系统不仅可以让人们的生活变得更加舒适惬意，同时还可以带动产业发展。智能窗帘科技属于高端前沿产业，现欧美国家已经将这一科技广泛应用于民生中，所以我国也有必要去加大推广力度。

1 总体设计

该系统包括AT89C51单片机、步进电机、光敏传感器、温度传感器，以单片机为核心控制，光敏、温度传感器采集信息，然后通过串口传输给单片机，单片机处理后发送脉冲信号给步进电机，由此控制步进电机正转（反转），最终实现叶片的完全打开（完全关闭）。系统结构如图1所示。

2 硬件设计

硬件设计包括微控制器核心电路、信号调理电路、步进电机控制电路、键盘/显示接口电路、A/D转换电路、检测电路等电路模块，芯片的外围电路提供各种模块所需的5 V电源和时钟模块。在模拟信号之后，调整放大并等待A/D转换，将数字信号输出到控制器。设计的实物如图2所示。

2.1 WiFi模块的选取

ESP8266是Ai-Thinker公司推出的一款无线WiFi模块，可以通过配置，与单片机上的串口通信，利用WiFi传输数据。并通过UART接口，可以由Arduino发送AT命令控制其功能[1]。ESP8266有两种工作模式，分别是Station模式以及AP模式。Station模式用来连接无线路由器进行工作;AP模式将ESP8266作为热点由手机连接对应设备（或者无线路由器）进行工作。本文采取AP模式来实现主要远程传输功能。

2.2 硬件调试

硬件调试使用开发系统、基本检测仪器（万用表、示波器）等检查系统硬件存在的故障。硬件调试分为两步：静态调试和动态调试。

（1）静态调试

静态调试步骤如下：

①眼睛检测：检测各种外部组件或电路是否存在故障;

②万用表检测：通过万用表检查步骤①中存在疑问的连接点，然后检查每个电源和地线之间是否短路;

③上电检测：为电路板上电，直到所有的硬件电源都达到所需值;

④操作检测：连接好整个系统以后检查系统。

（2）动态测试

动态调试是一种硬件检测，用于在用户系统工作时查找和消除用户系统硬件中设备的内部故障、设备连接错误等。

3 软件设计

电路由信号放大和比较电路、转换电路、传感控制电路、89C51单片机、步进电机、定时电路、显示电路等组成。

当系统没有连接到短路帽时，可以通过定时开关百叶窗，并且4个按键K1，K2，K3，K4分别与单片机的P1.3，P1.4，P1.5，P1.6相接。K1键可用于设置日期及时间，按下K1依次调整年、月、日、时和分，被调整的部分就会变为“**”状态，可以按K2（+），K3（-）来调整数据，K4用来设置开启和关闭的时间，按下5次即完成调整并可正常显示。

当系统接上短路帽时，此时的百叶窗是由传感器控制。由运算放大器组成的比较电路是传感器控制电路的主要组成元件电路，在同相输入端有两个电阻，它们的作用是分压，其电压值为基准电压。由温度传感器和光敏电阻采集到的信号被提供给反相输入。光敏电阻可以通过光照强度的变化而变化，温度传感器可以根据温度进行信号转换，就可以得出反相输入端的电压值。比较获得的两组电压值，然后通过A/D转换将比较的信号发送到AT89C51微控制器的P3.5和P3.6接口。在MCU處理之后，输出命令用于控制电机正向或者反向旋转，以实现光照和温度对叶片的闭合进行控制。

通过定时器工作在中断方式实现对步进电机转速的控制。定时器定时中断产生一个不占用CPU时间的周期性脉冲序列。CPU只有在中断发生时才能发出命令使步进电机转动一步，所以在非中断时间内能够处理其他事情。根据步进电机励磁状态转换，可以通过查表法获得所需的输出状态，并将其二进制码形式依次存储在单片机内部的存储器中;然后以正向或反向顺序依次取出地址中的状态字，并发送到STC12C4052AD以输出各励磁状态，从而实现环形分配器的功能。步进电机电路如图3所示。

4 结 语

本文主要介绍智能窗帘控制系统中的硬件设计和软件设计。在整体方案中，用光敏、温度传感器采集信号，使数据更加准确，用步进电机作为执行机构，使控制更容易，并将AT89C51单片机作为控制机构，整个电路结构简单明了，还可将所测参数送至智能手机等移动终端，方便对数据的存储、查询，显示方式可随界面设计和功能设计呈现多样化、个性化特征。

参 考 文 献

[1] QU J Y，REN G Z，HOU S Z，et al. Measure of engine speed based on C8052F chip [J]. Tractor & farm transporter，2007（6）：66-67.

[2]郁有文，常健，程继红.传感器原理及工程应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.

[3]何希才.传感器技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.

[4]袁新燕.关于“单片机原理与应用”教学的讨论[J].电脑开发与应用，1997，10（4）：28-29.

[5]唐炜.“单片机原理与应用”课程教学改革探讨[J].电气电子教学学报，2002，24（3）：21-23.

[6]曾一江.单片机原理与接口技术[M].北京：科学出版社，2006.

[7] LYU Quan. Modern sensor principle and application [M]. 1st edition. Beijing： Tsinghua University Press，2006.

[8] BRENT Yeager. How to troubleshoot your electronic scale [J]. Powder and bulk engineering，1995（9）：31-40.

[9] MEEHAN Joanne，MUIR Lindsey. SCM in merseyside SNES： benefits and barriers [J]. TQM journal，2008（9）：58-62.

[10]陈雪丽.单片机原理及接口技术[M].北京：化学工业出版社，2005.