基于PIC单片机的窗帘控制系统设计

冯进宝

（运城职业技术学院，运城　044000）

1　引言

随着智能化、信息化以及物联网时代的到来，人们对生活速度以及对生活质量的要求也在大幅提高。电子产品已经不仅仅只是普通的代替人的劳动，其智能化速度的加快，也使人们的工作、生活和通讯的关系日益紧密。智能化的产品设计改变了人们很多传统的工作与生活方式，同时人们对新生活质量也提出了新的更高的要求，方便、快捷、舒适等成为了人们对新的生活方式的追求。在现代都市化家庭生活环境中，人们对家的追求已经不再局限于一个休息、吃饭的场所的硬实力，人们更多的在关注它的安全、环境、舒适等软实力。

在智能化的电子产品中，单片机的应用已经越来越广泛，单片机以它体积小、质量轻、耗电省、可靠性高、价格低等优点，开始不断发展，并广泛应用于智能仪表、家用电器、办公设备、机床设备、纺织机械、医疗设备、航天航空领域、工业专用设备的管理及过程控制等领域，在很多的大中型的电气设备以及小型的电子产品中也用到了单片机进行控制。

窗帘是家庭生活必不可少的一部分，传统窗帘的开关是人们根据外面的光照及时间进行手动操作，这样如果人们在上午上班出门前就只能开着或者关了窗帘，如果开了窗帘，这样在一天工作时间里就会被太阳曝晒，回家以后家里温度很高闷热；如果关了窗帘，在一天的时间里家里得不到任何阳光，回家后会觉得阴暗。而窗帘自动控制系统克服了以上的弊端，可以根据外界光照强度的不同而自动开闭窗帘，也可以根据人们设定的时间来控制窗帘，或者根据一定的算法将两者进行结合控制。

2　系统总体设计

该系统选用PIC单片机中的PIC16F877A芯片作为核心处理器，光线采集模块是利用光敏电阻检测光照强度的变化，数据信号处理模块将光敏检测模块的电阻变化转化为电压变化，然后将电压变化的信号送单片机，单片机通过电机驱动模块控制着步进电机的正反转实现窗帘的来回移动。同时，本系统还可以根据采集时钟芯片DS1302的数据进行实时时钟显示，采集温度传感器来显示温度，根据时间与光照强度以及温度的数据按一定的算法综合来控制步进电机进行窗帘的打开和关闭。

根据光照和时间综合来控制开闭窗帘主要原理是用光敏传感器（即光敏电阻）采集外界的光强度，从光敏传感器采集的信号利用数据信号处理电路进行处理，滤波后输入单片机。传入的信号由PIC16F877A单片机来控制，并且依此与实时时间综合来做出响应，以实现电机的正转、反转与停止。显示模块是用来显示自动窗帘控制器的各种状态。键盘作为输入设备，通过不同按键来控制单片机进行各种运转状态，也可选择手动模式。

3　硬件选择

3.1　核心控制芯片MCU的选择

PIC单片机是一种用来开发控制外围设备的可编程集成电路。PIC16F877A单片机是由美国Microchip（微星）公司推出的PIC单片机系列产品，首先采用了RISC结构的嵌入式微控制器，其高速度、低电压、低功耗、大电流LCD驱动能力和低价位OTP技术等都体现出单片机产业发展的新趋势。如今PIC系列单片机在世界单片机市场的占有份额排名中已逐年上升。在全球都可以看到PIC单片机从电讯通信、家电控制、电脑的外设、智能仪器、金融电子到汽车电子等各个领域的广泛应用。

3.2　光照采集模块的设计

本窗帘自动控制系统的光照采集并控制窗帘开关是根据光照的强弱来自动控制窗帘的开闭的，因此需要用到光照传感器，在本系统设计中采用了光敏电阻。

光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硫化铝、硒、硫化铋和硫化铅等材料。这些制作材料具有的特性为：在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小。根据这一特性可以组分压电路来检测光敏电阻两侧分压值的变化来标定现在的光照强度。光敏电阻应用非常广泛，主要应用有太阳能庭院灯，迷你小夜灯，音乐杯，草坪灯，照相机，石英钟，验钞机，礼品盒，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，灯具，光控灯饰等光自动开关控制领域。

3.3　电机控制模块

步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量则为相应的增量位移或步进运动。在正常运动情况下，它每转一周具有固定的步数；做连续步进运动时，其旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响。单片机的4个控制端口RC0—RC3与驱动芯片ULA2003的四个输入端口1-4连接，通过Q1-Q4四个输出端口与步进电动机进行连接驱动其转动。

4　结束语

本系统充分考虑了在实际生活中的环境因素的影响，将光照、时间、温度等因素综合进了开关控制系统，系统采用的单片机以及各种外围电路都是性价比相对非常高，而且性能稳定可靠的电子器件，系统弥补了传统窗帘缺点，是一个有广泛前景的应用系统。

[1]丁跃军.PIC单片机基础教程.北京：北京航天航空大学出版.