基于红外感应的自动窗帘控制器设计

2023.04.24

王秋锋　郭倩影

摘要：本设计是智能家居中的一个项目——自动窗帘，其主要是根据红外感应，单片机控制实现窗帘的自动拉合，文章从整体上介绍了设计方案，并完成系统的软、硬件设计。

关键词：自动窗帘；单片机

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）13-0243-01

Abstract：This design is about automatic curtain， one of the projects in smart home.It is designed to realize the automatic opening and closing of the curtain according to infrared induction and micro-controller.This article introduces the design scheme in general and completes systematic software and hardware design.

Key words：automatic curtain；micro-controller

随着物联网技术的日益成熟，人们对智能化的生活要求越来越高。智能家居技术中最重要的就是怎样对信息的智能识别和处理。本文采用红外感应模块和单片机为主要模块设计一种自动窗帘控制器。

1 总体设计思路

本设计采用EasyARM2131 ARM芯片为主控制芯片，由ULN2003A为驱动芯片控制步进电机转动；并通过MG12864点阵图形液晶图形模块显示步进电机转动模式。图1是系统硬件总体设计框图。

2 硬件部分

本设计共用到的功能器件有，EasyARM2131开发板、ULN2003A驱动芯片、MG12864液晶显示屏、四相五线式步进电机、按键开关等器件。

2.1 EasyARM2131简介

EasyARM2131开发板采用了PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S核、单电源供电、LQFP64封装的LPC2131，具有JTAG仿真调试、ISP编程等功能。[1]可进行GPIO的控制实验，如LED闪烁控制、键盘输入、蜂鸣器控制、模拟SPI等；可进行外部中断实验，学习向量中断控制器（VIC）；定时器控制实验，如定时控制LED、按键捕获输入、匹配比较输出等；使用RS232转换电路，完成UART通讯实验等。

2.2 ULN003A芯片简介

ULN是集成达林管IC，内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装，NPN晶体管矩阵，最大驱动电压为50V，电流为500MA，输入电压为5V，适用于TTL COMS，由达林顿管组成驱动电路。ULN2003高压大电流达林顿晶体管阵列芯片，吸收电流可达500mA，输出耐压50V，具有很强的驱动能力[2]。内部具有7组达林顿管电路，可以驱动7路负载。IN 为输入端可由单片机引脚直接控制，当输入端为高电平时，输出端OUT输出低电平。

2.3 TH12864-15液晶显示

TH12864-15是128（列）×64（行）点阵的液晶显示模块。当15脚为低且16脚为高时选中TH12864-15的左区（左边的64×64），当15脚为高且16脚为低时选中MG12864的右区（右边的64×64）。19脚和20脚是为了在光线暗的环境下看到液晶显示器的显示内容而加的背光，即在液晶显示器的背面加一光源。控制线R/W、CSI、CS2、RS必须在使能线E为低的时候改变。当使能线E为高时控制线R/W、CSI、CS2、RS不能改变；使能线E为高时TH12864-15从数据线DB0～DB7输出数据。[3]

2.4 电机驱动模块

设计使用ULN2003A驱动芯片来驱动步进电机，用发光二极管来显示程序的运行状态。 2.5 显示模块

设计采用TH12864-15点阵式液晶显示屏，使用串行接法。

3 软件部分

对于主程序的设计，先定义一个标志变量flag，当检测到电平上升沿时，控制电机正转（如图3），变量flag=1；当检测到下降沿，同时flag=1时即人离开窗帘，控制电机反转，关闭窗帘。定义两个变量用来计数，在开关窗帘过程中，每当电机转动一圈时，相应变量自动加一，当变量达到设定上限值时，电机停止转动，即窗帘已经完全打开或者完全关闭。

4 结论

本文中主体功能采用步进电机实现，显示功能采用液晶12864实现，对于步进电机的驱动采用uln2003芯片，使用方便，简化电路。对于液晶12864的操作采用串行通信，串行通信操作简单，连线方便。检测感应模块主要通过检测人体运动产生电平跳变即有人走近窗帘或者离开窗帘，然后将信号发送给lpc2131来控制电机正反转。

参考文献：

[1] 周立功.ARM嵌入式系统基础教程[D]. 北京：北京航空航天大学，2008.

[2] 潘峰，马占飞.光敏声控智能防盗型电动窗帘的设计与实现[J].阴山学刊：自然科学版，2016（1）.

[3] 景小健，尹清华，陈清林，等.MG-12864液晶显示器在智能仪表中的应用[J].工自动化及仪表，2003（12）.