基于AT89S52的自动窗帘系统设计

基于 AT89S52的自动窗帘系统设计

佟莹欣

（ 辽宁本溪 117000 辽宁科技学院）

摘要

随着自动化技术的不断发展，人类对生活水平的要求也越来越高。而智能家居在人类的生活中更是扮演着重要的角色。近几年，大多数家庭用遥控器控制窗帘的运动，但是这并不能满足现在人类的需求。当温度或湿度发生变化的时候，不能够及时的控制窗帘的启闭，本设计通过温湿度的变化自行运动。让窗帘成为智能家居的一道亮丽的风景线

关键词：自动窗帘，AT89S52单片机，直流电机

设计目的和意义

在我们的日常生活中，自动窗帘虽然并没有进入家家户户，自动窗帘控制系统是一种新型的高科技产品，它不仅能够美化家里的环境，还能提高生活质量，使您的家居呈现更高品位。 为了方便人们的日常生活，设计一个根据室外温度和湿度的变化来控制的自动启闭窗帘。真正让窗帘成为智能家居的一道亮丽的风景线。

1.2 国内外研究现状

随着经济、科技的不断发展，智能家居技术也有了明显的提高，而我们也有越来越多的人接受了智能窗帘。国外很多国家对自动窗帘都早有研究，早在很多年以前就有许多智能化的控制系统，比如定时控制、光线控制、室内遥控控制等等。前几年，智能家居进入我国。随着智能化市场的不断扩大，国内有许多不知名的企业纷纷投入到自动窗帘系统行业。本文研究的就是一种先进的智能窗帘的设计与应用。

1.3设计任务

自动窗帘控制器核心采用的是单片机AT98S51，其次利用了热敏和湿敏传感器、键盘、显示接口电路以及电机驱动电路等外围电路。外围电路的配合使窗帘按照设计任务要求工作，在控制的过程中实现窗帘的自动运行以及更为人性化的手动控制。当温度达到某一设定值时，窗帘可以自动放下，遮挡光线。当温度降低，低于设定值时，窗帘又会自动的卷上；湿度大于设置的上限值时，窗帘自动放下，湿度小于设置的下限值时，窗帘自动卷上。同时，在室内安装了显示器，可以显示室外的温湿度以及设定的温湿度值的上下限。本设计采用手动复位电路，当自动窗帘出现故障或其他情况时，可以人工的通过手动复位来进行调整，是程序初始化。此外，在外围电路中设置了按键，当传感器的反应不是特别灵敏或者想要改变温湿度的设定值时，可以采用按键进行设置控制，这样，就可以用人为的方法来实现更加完善的控制系统，所以设计了键盘按钮，在系统出现故障的时候，可以进行复位等许多功能。

温度的控制范围一般都在25℃～35℃。

1. 当温度T>35℃时，窗帘自动放下；

2. 当温度T<25℃时，窗帘自动卷上；

湿度的控制范围一般都在60%RH～70%RH。

1. 当湿度>70%RH时，窗帘自动放下；

2. 当湿度<60%RH时，窗帘自动卷上；

1.4硬件电路设计

自动窗帘控制器核心采用的是单片机AT98S52，其次利用了基于单总线通信的AM2302数字温湿度传感器采集温度和湿度信号，设计了键盘、以及基于ULN2001芯片驱动电路驱动电机的正反转控制窗帘的放下还是卷上，本设计采用带死区的PID控制规律，当温度达到某一设定值时，窗帘可以自动放下，遮挡光线。当温度降低，低于设定值时，窗帘又会自动的卷上；湿度大于设置的上限值时，窗帘自动放下，湿度小于设置的下限值时，窗帘自动卷上。同时，在室内安装了显示器，可以显示室外的温湿度以及设定的温湿度值的上下限，将测量结果最终显示在LM016L显示器上，本设计采用手动复位电路，当自动窗帘出现故障或其他情况时，可以人工的通过手动复位来进行调整。此外，在外围电路中设置了按键，当传感器的反应不是特别灵敏或者想要改变温湿度的设定值时，可以采用按键进行设置控制，这样，就可以用人为的方法来实现更加完善的控制系统。

1.5软件设计

系统上电后，进入初始化状态，给传感器AM2302上电，需要等待2s后才可以读取数据，因为在上电开始的时候是不稳定的状态，不稳定的过程中设备不能发送任何指令。单片机通过单总线读取AM2302传感器的数字信号，传感器的读取间隔时间是2s，如果读取间隔时间小于2s，会使测量的温湿度不精准，或者是通信失败。将会对系统产生影响。主机访问AM2302的时候，一定要遵循单总线通信序列，如果序列出现混乱，主机将不响应传感器。单总线数据的格式，按照高位先出湿度在前的顺序传送40位数据。具体通信时序如图所示

AM2302的测量范围：温度:-40～+80℃ 湿度: 0～99.9%RH

再根据标度变换公式

Ax=[（Am-A0）/(Nm-N0)]*(Nx-N0)+A0 （2.1）

Am、A0--一次测量仪表的上下限；Ax--实际测量值；

Nm、N0--仪表上下限对应的数字量；Nx--测量值所对应的数字量

根据接收到的40位数据和标度变换公式计算出温湿度

系统设计整体流程图

设置温湿度上下限

检测温湿度

Y

判断温湿度是否在控制范围内

N

N

温度高于上限或湿度高于上限？

Y

电机工作，窗帘打开

温度低于下限或湿度高于上限？

N

Y

电机工作，窗帘关闭

显示温湿度

结束

整体设计流程图

参考文献

[1]高卫东.51单片机原理与实践, 北京:航空航天大学出版社.2011,164-165.

[2]冯国珍.基于数字温度传感器DS18B20的分布式测温系统的设计［J］.吉林化工学院.2003,34-38.

[3]钱逸豪.单片机原理及应用［M］,北京:电子工业出版社,2001,34-35.

[4]徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计[M],北京:航空航天大学出版社,250-270.