邵海龙，梁嵇晖
（武夷学院 机电工学院,福建 武夷山 354300）
摘要： 家用窗帘的智能控制系统主要由直流电机、HC06蓝牙模块和AT89C52单片机组成。该系统具备手动控制、蓝牙遥控和自动控制三种功能。硬件利用按键实现手动和自动模式的切换，选择HC06蓝牙模块接收控制命令，采用DTH11温湿度传感器和光敏电阻对室内环境进行自动检测，并根据检测结果控制直流电机动作，实现对室内窗帘的自动控制。该系统具有性价比高、运行稳定、抗干扰性强等优点，解决了传统窗帘控制手段单一、智能化低的缺点。
中图分类号：TP272文献标识码：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.04.017
引用格式：邵海龙，梁嵇晖.智能窗帘控制系统［J］.微型机与应用，2017,36（4）：56-58.
0引言
微电子技术和无线通信技术的不断进步，推动了家居智能化的发展。智能窗帘控制系统作为智能家居的重要组成部分，逐渐地走进了人们的生活，给人们提供了方便、舒适的生活环境。本文将传感器检测技术、单片机控制技术和蓝牙通信技术相结合，设计出一款能够根据当前环境温湿度、光照强度大小自动控制开关窗帘的控制系统。系统可在手动模式和自动模式进行任意切换，解决了传统窗帘控制手段单一的缺点，使设计更加人性化。为了进一步提高系统控制的灵活度，系统设计中采用HC06蓝牙模块，实现了本地控制端和蓝牙遥控设备之间的无线通信，满足了家用窗帘远程控制的需求［1］。
1系统总体结构设计
智能窗帘控制系统以AT89C52单片机为主控制芯片，硬件由电源模块、按键采集模块、温湿度采集模块、光强采集模块、AT89C52主控模块、LED显示模块、电机驱动模块、报警模块和通信模块组成。系统结构如图1所示。
2系统硬件电路设计
智能窗帘控制系统的硬件共由9部分组成，根据电路工作的特性，设计中将它们分为电源电路、采集控制电路和通信电路。
2.1电源电路设计
系统硬件中直流电机和电机驱动芯片需要使用直流12 V进行供电,其他硬件部分需要直流5 V供电。本设计供电电源选择直流24 V 5 A的蓄电池电池作为供电源。输入的24 V电压经过LM7812和LM7805转换出直流12 V和5 V输出，为系统硬件供电。电源电路如图2所示。
2.2采集控制电路设计
采集和控制电路由输入采集电路、主控单元电路、输出控制电路三部分组成。输入采集电路包括对环境温湿度、环境光照强度和输入按键信息的采集；主控单元设计包括单片机最小工作系统设计；输出控制部分包括对直流电机动作控制、蜂鸣器发生控制和LED输出指示灯的控制。采集和控制电路如图3所示。
（1）输入采集电路设计
输入采集电路有由温湿度采集电路、光强采集电路和按键采集电路三个部分组成。
①温湿度采集电路设计
温湿度采集选择DHT11温度传感器，传感器的输出接到单片机P1.0引脚上。单片机通过读取P1.0口输入数据，实现对环境温湿度的检测。
②光照强度采集电路设计
光强采集选择光敏电阻模块，采集的数据通过2脚接单片机P0.7引脚上。可用单片机内部A/D转换功能，实现对环境光照强度的检测。
③按键采集电路设计
设计四个按键分别代表“手动按键”、“自动按键”、“开窗帘按键”和“关窗帘按键”四种输入的控制命令。
（2）主控单元设计
主控单元由单片机、晶振电路和复位电路三部分组成；晶振电路由12 MHz晶振和2个30 pF电容组成。晶振电路的作用是给单片机提供工作的时序；复位电路由RST复位按键、电解电容C5、电阻R31和R32组成，复位信号的输出端接单片机的9脚。复位电路作用是给单片机提供一个复位信号，控制单片机回到上电状态，解决单片机上电的瞬间，由于供电电压的波动，可能导致单片机不能正常运行程序的问题。
（3）电机驱动电路设计
单片机通过P2.7引脚和L298N的ENA引脚相连，控制直流电机的工作使能信号，通过P2.5和P2.6引脚与L298N的IN1和IN2相连，通过P2.5引脚和P2.6引脚下发电机运动的控制命令。L298N的OU1和OUT2输出控制Motor1进行运动。D7~D10四个1N4148的保护二极管，防止电机断电后产生的感应电动势损坏电机。
2.3蓝牙通信电路设计
蓝牙通信电路由HC06蓝牙模块、MAX3232芯片及其辅助电路组成。MAX3232是电平转换芯片，用于单片机和蓝牙模块之间的电平匹配。单片机的P3.0和P3.1引脚与MAX3232电平转换芯片11和12引脚相连，利用单片机的内置串口接收HC-06发送的控制命令。蓝牙通信电路如图4所示。
3系统软件程序设计
3.1软件主流程设计
系统软件工作后，首先执行初始化程序，初始化程序中完成对单片机IO引脚的分配以及定时器和串口的初始化。初始化完成后程序进入一个while（1）无限循环体。在循环中顺序执行如下操作：
（1）初始化完成后执行按键扫描程序，判断出系统当前的工作状态。若为手动模式，则根据开关窗按键的按下状态，调用电机控制程序，控制电机动作；若为自动模式，则进入步骤（2）。
（2）首先调用通信程序，接收遥控端命令并进行处理，若接收命令为控制命令，则调用电机控制程序，控制电机动作。若为参数设置命令，则对接收参数保存，保存完成后，调用传感器检测程序，采集当前环境参数，并根据采集结果判断是否满足开关窗条件。若不满足则返回到步骤（1）。若满足开关窗条件调用电机控制程序，控制电机动作，执行步骤（3）。
（3）判断是否到达电机动作的定时时间到，若未到规定时间则继续执行电机控制程序。若规定时间已到，则控制蜂鸣器发出报警提示音后，返回步骤（1）。软件工作流程如图5所示。
3.2通信程序设计
在通信过程中，蓝牙遥控端发送下发控制命令，可以对环境参数调节点和窗帘的动作进行控制。下发的控制命令包括设置温湿度和光照强度的开关点值、开窗帘命令和关窗帘命令［2］。下面将对通信双方的通信协议进行介绍。
蓝牙遥控端和系统控制端的数据收发采用十六进制，帧开始为AA，命令字符为（01，02），其中01代表下发窗帘动作命令，02代表设置环境调节点值。数据由3个字节组成，在下发窗帘动作命令时，数据第一个字节若为01代表关窗帘命令，若为02代表光窗帘命令，其余两个字节数据默认输出00；在下发环境设置点命令时，1~3字节分别代表温度值、湿度值和光照强度值。CRC校验和用第6位表示。控制端接收环境设置点命令举例如表1所示。
4结论
该智能窗帘控制系统以单片机为主控，现场利用无线和智能传感器实现对窗帘的自动控制、手动控制和远程控制功能。从实际应用效果来看，该系统具有控制灵活、实用性强等优点，能够满足家居生活对窗帘的自动控制要求，具有一定的推广价值和市场应用前景。
参考文献
［1］ 李强，田国栋.基于 DS18B20 的室内智能温度控制系统设计［J］.电子设计工程，2012，20(3)：34-36.
［2］ 何康旭，张婧婧.基于单片机的智能窗帘控制系统设计与实现［J］.现代计算机（专业版）, 2012(24):75-78.