基于單片機和藍牙模塊的智能窗簾設計*

鄧成娟，黃海燕，黃 萍，王 凡，徐儷凌，嚴小黑

（廣西民族師范學院，廣西 崇左 532200）

隨著科學技術的蓬勃發展，人們對家居環境要求越來越高，智能家居系統也由此萌芽。隨著高新技術和各種電子元器件的發展，光控、無線遙控窗簾應運而生，為人們的日常生活提供了便捷，因此，對于智能窗簾設計的研究具有十分重大的意義。從人們實際生活以及窗簾的可執行性、經濟性、便捷性、抗干擾能力等方面考慮，設計一款具有手動、光控以及無線遙控的窗簾是非常有必要的。

1 系統總體設計

本系統的核心是STC89C52單片機，結合了晶振、電容等形成了最小系統電路如圖1所示。其他模塊圍繞著單片機最小系統進行工作。使用1602液晶屏做顯示設備，在顯示控制模式的同時顯示光照強度的信息；測光模塊采用的是光敏電阻和模數轉換芯片ADC0832，將模擬量數字化并顯示出來；藍牙模塊采用hc05芯片，實現手機對窗簾的無線控制；窗簾運動是通過步進電機模塊進行驅動，窗簾的開關狀態由指示燈模塊的閃爍來表現；使用按鍵模塊進行設備操作輸入，可以用于設置窗簾的光控閾值等；電源模塊采用USB 5V電壓對系統進行供電。

圖1 系統框圖

2 系統硬件設計

2.1 電源模塊

電源模塊包括電源插座和電源開關，使用USB 5V進行供電。本設計還多出了一部分外部電路，單片機的P0口是漏級開路的電路，內部沒有上拉電阻其電壓為低電平。因而為了能把P0口用作普通I/O口，本設計在P0口接了一個阻值為10K的上拉電阻，這樣P0口就可以用來做1602液晶屏的數據口如圖2所示。

圖2 最小系統電路圖

2.2 藍牙模塊

本設計中使用的藍牙芯片是hc05，在通電之后，利用手機自帶藍牙連接，進行匹配，連線如圖3所示。

圖3 藍牙連線圖

2.3 1602液晶模塊

LCD1602液晶屏的連接需要借助16排針作為液晶插座，如圖4所示是它各引腳的連接原理圖。其中，液晶的引腳1和引腳16都接地；引腳2和引腳15接電源正；引腳3連接電位器，它的主要作用是調節對比度；引腳4接到單片機的P13腳可以對寄存器進行控制；引腳5接到單片機的P14引腳，就可以實現對讀寫的控制功能；引腳6接到單片機的P15引腳，具有使能作用；引腳7到引腳14依次接到單片機的P0口，作為數據與地址線。

圖4 液晶模塊電路圖

2.4 測光模塊

測光模塊用于感應光照強度，從而對窗簾進行開關。本設計使用光敏電阻采集光強，然后由ADC0832轉化成數字信號發送給單片機處理。電路中包含的元器件有10K電阻R5、光敏電阻R4以及ADC0832芯片。具體的電路連接如圖5所示。

圖5 測光模塊電路圖

2.5 步進電機模塊

步進電機模塊實現對窗簾運動的驅動。由于步進機工作電流電壓比較大，單片機輸出的電流電壓無法滿足步進機工作所需電流，因而引入具有放大電流電壓功能的ULN2003芯片把單片機I/O輸出的電流電壓放大，從而驅動步進機進行工作，其電路圖如圖6所示。

圖6 步進機模塊電路圖

3 系統軟件設計

3.1 系統主程序設計

主程序工作流程為：首先對液晶、串口、I/O口等初始化，然后讀取各方面數據并顯示，接著掃描按鍵。當檢測到按鍵動作時，按鍵會執行對應功能，根據不同模式，對窗簾進行控制。在手動模式下，窗簾的開關由所設置的開關控制；在光控模式下，窗簾的開關由當時的光照強度控制，高于所設閾值就關窗簾，低于所置閾值則開窗簾。在藍牙模塊下，窗簾的開關控制根據APP發出關指令還是開指令執行。其原理圖如圖7所示。

3.2 藍牙模塊程序設計

藍牙的主要功能就是傳輸數據，其工作過程主要與APP進行配合。在通電之后首先打開手機藍牙與電路板上的藍牙進行配對，然后再使用APP設置四個按鍵功能：模式轉換、閾值設置、關減鍵、開加鍵等。當檢測到APP通過藍牙發送給單片機指令時，單片機會根據所發送的指令對窗簾進行控制。其原理圖如圖8所示。

4 結論

本設計采用STC89C52單片機以及藍牙模塊為控制核心，結合感光檢測電路、時鐘電路、電機控制電路、按鍵電路等外圍輔助電路，實現了窗簾手動控制、藍牙無線控制和光控等不同的控制方式，一定程度上滿足了人們對于智能家居的需求，具備一定的應用價值。

圖7 系統主程序原理圖