隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的細(xì)化，將帶來(lái)相應(yīng)市場(chǎng)的進(jìn)一步細(xì)分，譬如一系列智能化家居產(chǎn)品作為最貼近民生的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，給人們生活帶來(lái)了諸多的便利，智能家居行業(yè)也因此越來(lái)越受到人們的青睞。在一些高檔住宅區(qū)，我們都能發(fā)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)為用戶提供更安全、更智能的服務(wù)，如智能燈光場(chǎng)景控制、安防報(bào)警等。目前市場(chǎng)上的窗簾多以手勢(shì)控制、語(yǔ)音控制或APP遠(yuǎn)程控制，也已經(jīng)有一些學(xué)者在智能窗簾的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了研究，如通過(guò)串口多機(jī)通信實(shí)現(xiàn)窗簾開(kāi)合的遠(yuǎn)程控制，通過(guò)紅外遙控控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)控制。這些窗簾都需要人為干擾，本文設(shè)計(jì)的智能窗簾就是針對(duì)家居環(huán)境采光和避光的需求，以自主控制系統(tǒng)替代人為控制，使家居設(shè)計(jì)更智能，更人性化。基于單片機(jī)的智能窗簾與其他產(chǎn)品相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、魯棒性良好的優(yōu)點(diǎn)，利于市場(chǎng)化。
一、智能窗簾系統(tǒng)構(gòu)造及性能指標(biāo)
本系統(tǒng)前端采用光敏傳感器，通過(guò)光敏傳感器完成對(duì)外界光線的數(shù)據(jù)采集，并將采集到的光線強(qiáng)度數(shù)據(jù)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；后端采用單片機(jī)為系統(tǒng)控制平臺(tái)，通過(guò)處理A/D轉(zhuǎn)換后的信息，作用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)及電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)外界光線的強(qiáng)弱達(dá)到自主控制的效果，調(diào)節(jié)室內(nèi)的光照強(qiáng)度。
結(jié)合此機(jī)械構(gòu)造與控制算法，此系統(tǒng)滿足性能指標(biāo)如下：此系統(tǒng)自主控制時(shí)效性維持在5s以內(nèi)，符合當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)要求。有數(shù)據(jù)表明，人在3500流明的亮度以下人眼感覺(jué)很舒適，智能窗簾可以通過(guò)設(shè)定參數(shù)值從而實(shí)現(xiàn)自主控制，將室內(nèi)光照強(qiáng)度維持在3400~3600流明的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，滿足人在3500流明的光照強(qiáng)度下感覺(jué)的條件，始終使用戶保持舒適的體驗(yàn)。
二、智能窗簾系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1光敏傳感器分析
光敏傳感器是利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，它的敏感波長(zhǎng)在可見(jiàn)光波長(zhǎng)附近。光敏電阻、光敏三極管以及紫外線傳感器是見(jiàn)的光敏傳感器。為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，成本低廉，本系統(tǒng)使用光敏電阻傳感器。光敏電阻傳感器通過(guò)光信號(hào)的檢測(cè)、控制和轉(zhuǎn)換，為系統(tǒng)提供前端數(shù)據(jù)來(lái)源。光敏傳感器就是利用光敏電阻受光線強(qiáng)度影響而阻值發(fā)生變化的原理發(fā)送光線強(qiáng)度的模擬信號(hào)，當(dāng)光照由強(qiáng)到弱時(shí)，電阻阻值由小變大。它能感應(yīng)光線的明暗變化，輸出微弱的電信號(hào)，通過(guò)放大器電路處理。當(dāng)光照強(qiáng)度越高，光電管的電流也就越大，電流通過(guò)一個(gè)電阻時(shí)，電阻兩端的電壓被轉(zhuǎn)換成可被采集器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器接受的0~5V電壓，從而為單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換提供源數(shù)據(jù)。因?yàn)楣饷魝鞲衅骶哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，靈敏度高，價(jià)格低廉的特點(diǎn)，在保證用戶體驗(yàn)效果的同時(shí)又可以有效降低智能窗簾成本，具有良好的社會(huì)價(jià)值。
2.2單片機(jī)系統(tǒng)分析
AVR單片機(jī)運(yùn)算能力強(qiáng)，指令系統(tǒng)精簡(jiǎn)高效，具有速度快的優(yōu)點(diǎn)，但是AVR單片機(jī)的編程對(duì)環(huán)境的要求較高，需要有特定的環(huán)境，并且它的前16個(gè)寄存器都不能與立即數(shù)打交道，通用性差。
PIC單片機(jī)運(yùn)行速度快，可以在低電壓下工作，功耗低，但是它的專用寄存器分散在四個(gè)地址區(qū)間，編程較為復(fù)雜。STM單片機(jī)具有工作頻率高、運(yùn)行速度快的優(yōu)點(diǎn)，但是成本非常高，采購(gòu)成本每枚超過(guò)百元。
51單片機(jī)又被稱作微處理器，它與其他單片機(jī)相比，的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它不僅能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，功能完備，使用方便。51單片機(jī)的系統(tǒng)性能可以滿足數(shù)據(jù)采集和時(shí)間精度的要求，并且生產(chǎn)條件成熟，產(chǎn)品來(lái)源穩(wěn)定。8位80C51單片機(jī)在片內(nèi)帶有多通道A/D轉(zhuǎn)換器和高速輸入/輸出部件，中斷處理和實(shí)時(shí)處理能力很強(qiáng)。簡(jiǎn)單歸納，51單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：
（1）處理性能強(qiáng)，運(yùn)行速度快，低電壓，低功耗；（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制性能強(qiáng)；（3）環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，魯棒性良好；（4）價(jià)格低廉。
綜合以上幾種單片機(jī)的特點(diǎn)比較，采用51單片機(jī)作為智能窗簾的控制平臺(tái)核心。51單片機(jī)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，設(shè)定控制功能指令，作用于單片機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而高效精準(zhǔn)地對(duì)外部輸入輸出設(shè)備進(jìn)行控制，滿足智能窗簾控制系統(tǒng)性能指標(biāo)，使系統(tǒng)具備在不同自然環(huán)境下的自適應(yīng)能力，加強(qiáng)產(chǎn)品使用的穩(wěn)定性，增強(qiáng)用戶的體驗(yàn)。低廉的生產(chǎn)成本可以保證智能窗簾的市場(chǎng)化。
三、智能窗簾系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
在搭建的硬件平臺(tái)上進(jìn)行軟件編程，本系統(tǒng)采用基于51單片機(jī)的C語(yǔ)言進(jìn)行編程。C語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)就是“靈活”。運(yùn)算方式多樣，數(shù)據(jù)類型豐富，在程序設(shè)計(jì)時(shí)限制少，可以相對(duì)自由發(fā)揮，且易于維護(hù)和修改。缺點(diǎn)是因?yàn)樘^(guò)自由，往往容易出錯(cuò)。
C語(yǔ)言先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，為系統(tǒng)進(jìn)行后期數(shù)據(jù)采集與處理作鋪墊。C語(yǔ)言通過(guò)調(diào)用函數(shù)驅(qū)動(dòng)光敏電阻傳感器進(jìn)行光線的數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將模擬的光線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào)，為后期數(shù)據(jù)的處理打下基礎(chǔ)。將采集到的數(shù)字電信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)所能識(shí)別的01信號(hào)，傳送給處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而使單片機(jī)對(duì)室內(nèi)的光線強(qiáng)度值有準(zhǔn)確的認(rèn)知。由于單片機(jī)對(duì)室內(nèi)的光照強(qiáng)度有了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)與人舒適的光照強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，若不符合人舒適的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，單片機(jī)便會(huì)作用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)朝能使人處于舒適的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。若符合人舒適的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，此時(shí)系統(tǒng)維持此狀態(tài)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)處理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自主控制。
四、智能窗簾系統(tǒng)測(cè)試
選擇天氣晴朗的白天作為測(cè)試環(huán)境，對(duì)智能窗簾系統(tǒng)進(jìn)行上機(jī)測(cè)試。通過(guò)光敏傳感器檢測(cè)光信號(hào)，當(dāng)光照強(qiáng)度為5000流明時(shí)，傳感器將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，窗簾關(guān)閉，系統(tǒng)在4s內(nèi)，使得室內(nèi)光線強(qiáng)度恢復(fù)到3500流明；當(dāng)光照強(qiáng)度為2000流明時(shí)，傳感器將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，窗簾打開(kāi)，系統(tǒng)在4s內(nèi)，使得室內(nèi)光線恢復(fù)到3400流明。測(cè)試表明，本系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)光線強(qiáng)度有良好的調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)魯棒性良好，控制性能強(qiáng)，功耗低，能在5s內(nèi)達(dá)到控制效果，可以滿足用戶對(duì)光照舒適度的需求。
《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》明確提出“推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和在重點(diǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用示范”是未來(lái)五年物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要任務(wù)。因此，《規(guī)劃》明確提出了將在智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居九大重點(diǎn)領(lǐng)域推動(dòng)應(yīng)用示范工程，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。據(jù)保守估計(jì)，規(guī)劃期內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)有超過(guò)5000億的市場(chǎng)容量待開(kāi)發(fā)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)智能家居的需求日益增長(zhǎng)，智能家居作為九大重點(diǎn)領(lǐng)域之一，與人民日益增長(zhǎng)的對(duì)美好生活的向往需要息息相關(guān)，因此，智能窗簾的生產(chǎn)、推廣具有廣闊的市場(chǎng)前景。通過(guò)測(cè)試表明，此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制性能強(qiáng)，運(yùn)行速度快，能耗低，成本低廉，具有很好的實(shí)用性，在中家居領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
五、環(huán)境檢測(cè)功能智能窗簾方案設(shè)計(jì)
隨著社會(huì)節(jié)奏的加快，人們生活中的方方面面都變的更為緊密。生活節(jié)奏逐漸加快的同時(shí)，人們也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出了更高要求。如今，人們?cè)缫巡粏螁我髶碛幸粋€(gè)簡(jiǎn)潔的物理空間，而更為關(guān)注居家環(huán)境的安全、方便、舒適。目前，生活中主要是通過(guò)手動(dòng)拉開(kāi)、關(guān)閉窗簾，采用這種方法必定會(huì)給使用者帶來(lái)不便，特別是行動(dòng)不便的人們。室內(nèi)的溫度、濕度也由于窗簾的存在影響著人們的生活。同時(shí)，隨著近幾年大氣層的破壞和污染，一些大城市持續(xù)地陰霾天氣，人們開(kāi)始關(guān)注PM2.5值，環(huán)境中大量的有毒、有害物質(zhì)在大氣中長(zhǎng)時(shí)間停留，通過(guò)窗戶及窗簾進(jìn)入室內(nèi)，嚴(yán)重影響了我們的生活質(zhì)量。
研究一款具有環(huán)境檢測(cè)功能的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)。該窗簾可以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)外環(huán)境的檢測(cè)，通過(guò)對(duì)環(huán)境的判斷自動(dòng)控制窗簾開(kāi)合，并通過(guò)顯示器件呈現(xiàn)給用戶當(dāng)前室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，使之窗簾更加人性化，智能化。系統(tǒng)配有環(huán)境溫濕度檢測(cè)、環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)、室外紫外線、PM2.5等功能，并使用了觸摸屏技術(shù)代替了傳統(tǒng)的按鍵，使得更貼合人們的操作習(xí)慣。自動(dòng)窗簾中加入環(huán)境檢測(cè)傳感器的目的是提醒用戶，特別是敏感人群在室外環(huán)境較差時(shí)應(yīng)盡量避免高強(qiáng)度戶外鍛煉，外出時(shí)做好防護(hù)措施，從而提高用戶居住生活質(zhì)量。
5.1涉及到的環(huán)境參數(shù)
（1）室內(nèi)溫濕度：據(jù)生理學(xué)家研究，室內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)影響人的體溫調(diào)節(jié)功能，引起體溫升高、、脈搏加快、心率加速等。冬季，如果室內(nèi)溫度經(jīng)常保持在25℃以上，人就會(huì)神疲力乏、頭暈?zāi)X漲、思維遲鈍、記憶力差。如果室內(nèi)溫度過(guò)低，則會(huì)使人體代謝功能下降，脈搏、呼吸減慢，呼吸道粘膜的抵抗力減弱，容易誘發(fā)呼吸道疾病。因此，科學(xué)家們研究認(rèn)為，室溫分別定為11℃和30℃。
在注意室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的同時(shí)，還應(yīng)注意室內(nèi)的濕度。室內(nèi)濕度過(guò)低時(shí)，因上呼吸道粘膜的水分大量散失，人會(huì)感到口干、舌燥，甚至咽喉腫痛、聲音嘶啞和鼻出血等，并易患感冒。所以，專家們研究認(rèn)為，室內(nèi)合適得濕度是40%到60%之間。
（2）室外空氣質(zhì)量：空氣質(zhì)量是依據(jù)空氣中污染物濃度的高低來(lái)判斷的，污染物排放是影響空氣質(zhì)量的最主要因素之一，包括車船尾氣、工業(yè)生產(chǎn)排放、垃圾焚燒等。根據(jù)國(guó)家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095－1996)》定義了空氣污染指數(shù)，我國(guó)當(dāng)前采用的空氣污染指數(shù)(API)分為五級(jí)，API值小于等于50，說(shuō)明空氣質(zhì)量為優(yōu)，相當(dāng)于達(dá)到國(guó)家空氣質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，符合自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)的空氣質(zhì)量要求。API值在50～100區(qū)間，表明空氣質(zhì)量良好，相當(dāng)于達(dá)到國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。API值在100～200區(qū)間，表明空氣質(zhì)量為輕度污染，兒童、老人、呼吸系統(tǒng)等疾病患者及一般人群停止或減少戶外運(yùn)動(dòng)。API值大于200，表明空氣質(zhì)量較差，一定時(shí)間接觸后，對(duì)人體危害較大。
（3）室外光照度(紫外線)：室內(nèi)陽(yáng)光的充足度非常重要，冬天需要足夠的陽(yáng)光來(lái)照射，進(jìn)行室內(nèi)殺菌取暖，而在夏天又不宜長(zhǎng)時(shí)間暴曬，特別是炎熱的中午。在夏日的陽(yáng)光下爆曬后，室內(nèi)溫度迅速上升，家具、地板等物品變形退色。夏天外出如果不注意紫外線強(qiáng)度，胳膊、肩膀、后背，還有臉常常有火辣辣的感覺(jué)，這些地方皮膚先是發(fā)紅，然后變黑，點(diǎn)點(diǎn)脫皮，幾天以后皮膚難忍的癥狀才慢慢恢復(fù)，人卻變黑了。這些都是陽(yáng)光中紫外線對(duì)人體的傷害。
（4）項(xiàng)目研究目標(biāo)及主要內(nèi)容：本控制系統(tǒng)提出可以根據(jù)光照強(qiáng)度、溫濕度大小、空氣質(zhì)量等級(jí)等來(lái)控制窗簾，主要完成以下幾大功能:
(a)半自動(dòng)控制:半自動(dòng)手動(dòng)控制是在需要關(guān)閉或打開(kāi)窗簾的時(shí)候，只需要人工按一下“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”按鍵后，窗簾到位自動(dòng)停止。
(b)早晚開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制:窗簾的關(guān)啟和關(guān)閉，可通過(guò)設(shè)置定時(shí)時(shí)間，來(lái)控制窗簾的關(guān)閉和打開(kāi)。一般設(shè)置早上6:30自動(dòng)開(kāi)啟窗簾，晚上8∶00自動(dòng)關(guān)閉窗簾。當(dāng)然用戶可根據(jù)不同的季節(jié)和不同的生活習(xí)慣設(shè)置定時(shí)時(shí)間。實(shí)現(xiàn)“天黑關(guān)閉，天亮打開(kāi)”的智能管理，不產(chǎn)生誤動(dòng)作。
(c)遮陽(yáng)自動(dòng)控制:通過(guò)DS1302計(jì)時(shí)芯片判斷春夏秋冬四季，根據(jù)不同的季節(jié)執(zhí)行不同的控制方案，夏天當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到一定值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉窗簾，冬天則要保證充足地陽(yáng)光。環(huán)境光照度的采集通過(guò)光敏電阻和運(yùn)放電路，由單片機(jī)輸出電平控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
(d)污染檢測(cè)智能控制:當(dāng)檢測(cè)到濕度較大、塵埃較多，空氣質(zhì)量重度污染或陰霾天氣(PM2.5較大)時(shí)，窗簾無(wú)條件關(guān)閉，并提醒業(yè)主注意關(guān)閉窗戶，減少外出，若外出要帶好口罩。
5.2環(huán)境監(jiān)測(cè)智能窗簾開(kāi)發(fā)流程
（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案：整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮耐磨損、噪音低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、免維護(hù)等方面因素。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。采用交流同步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，它具有運(yùn)行穩(wěn)定，適合低速大型設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。傳動(dòng)箱內(nèi)安裝行星變速機(jī)構(gòu)，降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速，采用兩只微動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)與停止，采用雙繞組電容運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，以達(dá)到控制窗簾的效果。電機(jī)與電源之間采用接插件方式，電機(jī)與傳動(dòng)箱采用鎖緊片咬口連接方式，傳動(dòng)箱與窗簾之間采用扣環(huán)連接方式。
（2）傳動(dòng)箱結(jié)構(gòu)：以現(xiàn)有家庭常用傳動(dòng)箱箱體為研究對(duì)象，考慮結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，以減輕質(zhì)量，提高箱體的剛、強(qiáng)度為目標(biāo)對(duì)傳動(dòng)箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖2所示。采用同步齒型帶傳動(dòng)，達(dá)到高控制精度和高穩(wěn)定性的要求。在齒型帶上安裝二個(gè)滑車，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)齒型帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，二個(gè)滑車就會(huì)在相反方向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)窗簾或雙關(guān)的要求。
（3）窗簾整體設(shè)計(jì)：電機(jī)由控制盒控制，控制盒一般安裝在窗戶的旁邊，控制盒上安裝顯示界面，以便能給用戶及時(shí)顯示各環(huán)境參數(shù)。同時(shí)溫濕度傳感器安裝在室內(nèi)，光照度和空氣質(zhì)量傳感器安裝在室外。
5.3智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)規(guī)劃：該自動(dòng)控制系統(tǒng)具有檢測(cè)環(huán)境功能，并通過(guò)顯示設(shè)備呈現(xiàn)給用戶。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到環(huán)境參數(shù)符合窗簾開(kāi)合參數(shù)時(shí)就向繼電器發(fā)出控制信號(hào)，由繼電器驅(qū)動(dòng)窗簾做出相應(yīng)地開(kāi)合動(dòng)作。為滿足系統(tǒng)人機(jī)交互性能友好，采用TFT液晶顯示和觸摸屏技術(shù)，同時(shí)系統(tǒng)還配有室外光亮度檢測(cè)、空氣質(zhì)量檢測(cè)、溫濕度檢測(cè)等功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境空氣的動(dòng)態(tài)測(cè)量。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。同時(shí)采用DS1302外部時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能，為系統(tǒng)提供一個(gè)精確的時(shí)間。
（2）顯示輸出電路設(shè)計(jì)：顯示電路是應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，是構(gòu)成人機(jī)對(duì)話的基本方式。系統(tǒng)采用3.5寸LCD TFT彩色液晶屏，TFT全稱為薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該液晶顯示器上的每個(gè)液晶像素點(diǎn)都是由集成在基板上的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)的。該顯示輸出涉及觸摸技術(shù)和SD卡快速存儲(chǔ)技術(shù)，其中采用屏幕觸摸技術(shù)是為了在系統(tǒng)軟件程序協(xié)調(diào)下實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)窗簾智能化、人性化的控制，滿足用戶的使用習(xí)慣。采用SD卡存儲(chǔ)是為了提供更多的存儲(chǔ)空間，豐富顯示圖象，滿足用戶視覺(jué)。
（3）窗簾電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)：繼電器控制電路為輸出模塊，單片機(jī)將環(huán)境參數(shù)處理后控制繼電器動(dòng)作，繼電器模塊與電動(dòng)窗簾的外部控制接口連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的控制，其中電動(dòng)窗簾內(nèi)部有自己的控制器。
5.4環(huán)境監(jiān)測(cè)窗簾系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)STC12LE5A60S2為控制核心，多傳感器信息融合，組成檢測(cè)單元，提高系統(tǒng)描述環(huán)境的能力。繼電器模塊與電機(jī)組成執(zhí)行單元，根據(jù)獲取的環(huán)境信息，有效、完整、可靠地完成了窗簾開(kāi)關(guān)動(dòng)作。使用單片機(jī)C語(yǔ)言編程和Keil uVision2編譯器軟件，采用模塊化設(shè)計(jì)思路，即分模塊設(shè)計(jì)，有利于程序的調(diào)試和后續(xù)的維護(hù)升級(jí)。程序設(shè)計(jì)思路如圖7所示，通過(guò)帶觸摸TFT液晶屏設(shè)置窗簾早晚開(kāi)關(guān)時(shí)間，并顯示環(huán)境參數(shù)，窗簾根據(jù)設(shè)定的時(shí)間定時(shí)開(kāi)關(guān)窗簾。白天的空氣質(zhì)量、PM2.5值、溫濕度和光照度四個(gè)參數(shù)，只要其中一個(gè)超標(biāo)，都會(huì)導(dǎo)致窗簾無(wú)條件關(guān)閉(與關(guān)系)，只有都不超標(biāo)時(shí)才打開(kāi)窗簾。
總結(jié)
本設(shè)計(jì)研究具有環(huán)境檢測(cè)功能的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)，以單片機(jī)為核心，通過(guò)I/O端口控制繼電器，實(shí)現(xiàn)與電動(dòng)窗簾外部接口的連接，并配以TFT液晶觸摸屏和一系列環(huán)境參數(shù)檢測(cè)裝置以及在系統(tǒng)軟件程序協(xié)調(diào)下實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)窗簾智能化、人性化的控制。
智能窗簾整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，安全可靠。使得電路具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、高人性化、高智能化和低功耗的優(yōu)點(diǎn)。能夠更好地貼近普通用戶。該項(xiàng)目在一般窗簾的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，將環(huán)境參數(shù)融入到設(shè)計(jì)理念中，采用了柔性化設(shè)計(jì)思維，用戶可以方便地調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，提高了系統(tǒng)的人性化。同時(shí)本控制器還可與現(xiàn)有市場(chǎng)上的電動(dòng)窗簾外部控制端口連接，使得原本的手動(dòng)電動(dòng)窗簾改變?yōu)樽詣?dòng)控制，比起一整套家居智能化系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)具有成本低、安裝方便、更適合企事業(yè)單位。未來(lái)將在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，升級(jí)微處理器處理能力，提高人機(jī)界面的友好度，進(jìn)一步優(yōu)化操作。
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