CN205353659U - 一种窗帘控制系统 - Google Patents

Abstract

一种窗帘控制系统，包括：光照采集模块，布置在室内，检测室内光照强度；温度采集模块，布置在室内，检测室内温度；单片机，连接光照采集模块和温度采集模块接收检测数据；时钟模块，与单片机连接，提供时间数据；显示模块，与单片机连接，显示当前的温度、光照强度和时间数据；步进电机，其输出通过皮带机构连接窗帘；红外遥控模块，由红外信号发送模块和红外接收模块组成，本实用新型可根据采集到的温度、光照强度，手动、遥控或者自动控制窗帘的开合度。

Description

一种窗帘控制系统

技术领域

本实用新型属于家居控制技术领域，特别涉及一种窗帘控制系统。

背景技术

智能家居(SmartHome,SH)以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

作为家庭生活必备用品，窗帘的舒适性和便利性则备受人们关注。传统的窗帘绝大部分都是人为地去开关，这样不仅费力，而且还易错过最佳光照时间。而那些大而长窗帘，操作起来更是麻烦。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种窗帘控制系统，可根据采集到的温度、光照强度，控制窗帘的开合度。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种窗帘控制系统，包括：

光照采集模块，布置在室内，检测室内光照强度；

温度采集模块，布置在室内，检测室内温度；

单片机，连接光照采集模块和温度采集模块接收检测数据；

时钟模块，与单片机连接，提供时间数据；

显示模块，与单片机连接，显示当前的温度、光照强度和时间数据；

步进电机，其输出通过皮带机构连接窗帘；

红外遥控模块，由红外信号发送模块和红外接收模块组成。

红外信号发送模块为移动端或者固定在方便控制的位置，红外接收模块布置在单片机或者步进电机的驱动电路上。

所述光照采集模块采用由光敏电阻和A/D转换电路组成。

所述光照采集模块为BH1750FVI光照传感器。

所述温度采集模块为DS18B20温度传感器。

所述单片机为MSP430F149，时钟模块为DS1302。

所述步进电机为28BYJ_48步进电机，通过ULN2003电机驱动模块与单片机的输出端连接。

与现有技术相比，本实用新型可根据采集到的温度、光照强度，控制窗帘的开合度，加入控制芯片后，还可实现自动控制。

附图说明

图1为本实用新型的窗帘控制系统的原理框图。

图2为本实用新型的主程序流程图。

图3为本实用新型MSP430F149单片机最小系统图。

图4为本实用新型的温度传感器电路原理图。

图5为本实用新型的光照传感器电路原理图。

图6为本实用新型的显示模块电路原理图。

图7为本实用新型的电机模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。

如图1所示，本实用新型窗帘控制系统主要包括温度采集模块、光照采集模块、红外遥控模块、按键模块、时钟模块、电机模块和显示模块等。

温度采集模块采用温度传感器DS18B20完成室内温度采集功能。光照采集模块采用由光敏电阻和A/D转换电路组成的模块采集室内光照强度数据功能，也可直接采用BH1750FVI光照传感器。红外遥控模块由红外信号发送模块和红外接收模块组成，主要实现信号发送和接收功能。按键模块由硬件按钮组成，完成手动控制窗帘和时间调整功能。电机模块采用步进电机及其驱动电路来控制窗帘开关。时钟模块采用专用的时钟输出芯片提供当前时间。显示模块采用LCD(LiquidCrystalDisplay液晶显示器)实时显示当前的温度，光照强度和时间数据。

如图2所示，根据以上结构，利用显示模块可以观察到室内实时的温度、光照数据，手动开关步进电机，打开一定幅度后，继续观察温度、光照数据，控制进行微调，直至达到满意的温度光照条件。

同时，配合红外遥控模块，可以实现遥控控制。

进一步地，还可以直接利用单片机实现智能控制，采用TI公司的MSP430F149作为智能控制单元，如图3所示，MSP430系统复位电路功能模块有两个复位信号，分别是上电复位信号POR(PowerOnReset)和上电清除信号PUC(PowerUpClear)。当POR信号产生时，必然会产生PUC信号，而PUC信号产生时不会产生POR信号。引起POR信号的事件有：器件上电时；RST/NMI引脚配置为复位模式后，当RST/NMI引脚生产低电平时。引起PUC信号的事件有：POR信号发生时；启动看门狗时，看门狗定时器计满时；向看门狗写入错误的安全参数值时。向片内FLASH写入错误的安全参数值时。

如图4所示，温度传感器采用美国DALLAS公司推出的增强型单总线数字温度传感器DS18B20，它在与微处理器连接时仅需一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通信。在电路中，既可有总线提供电源，也可用数据线够供电。其测温范围为-55～+125℃，增量值为0.5，可编程的分辨率为9～12位。在12位分辨率模式时，最多在750ms内把温度值转化为数字量。用户也可以通过特殊指令定义报警设置。由于每个芯片都有唯一的64位长的序号编码，多个DS18B20芯片可以并联在一根总线上，故可实现多点测温。其引脚1接地(GND)；引脚2是单总线(DQ)；它是数据输入输出引脚，开漏单总线接口，当被用在寄生电源下，也可以向器件提供电源。引脚3是外接电源(VCC)，当工作在寄生电源时此引脚必须接地。

如图5所示，光照强度检测采用BH1750FVI数字式光照传感器模块。该模块内部集成光敏电阻和A/D转换电路。因此，使用它既可以省去用户独立设计模/数转换电路，同时省去考虑模/数转换的过程。但是它采用了两线式串行总线通信协议，因此对该元件的控制，需要在电路模块与单片机之间建立IIC总线通信，即可通过相应指令获得实时光照数据。

BH1750FVI数字式光照传感器具有多种分辨率模式，其转换时间和分辨率有关。而利用它的高分辨率模式则可以探测到大范围的光照强度，可检测的光照强度范围为1Lx-65535Lx，光谱范围也与人眼很相近。在使用中，对光源的依赖性也不大(例如白炽灯、荧光灯、卤素灯、白LED)均可检测。

如图6所示，LCD液晶是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。而LCD1604通俗的讲就是按每行显示16个字符，共显示4行的液晶显示器。这种显示器其内部共有16×4个点阵字符位，每个点阵字符位可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。LCD1604控制起来也相对简单，只要正确操作其中的3根控制线后，就可将数据通过D0～D7并行发送到显示屏上。LCD1604采用标准的16脚接口，其中：

第1脚：VSS为地电源。

第2脚：VDD接5V正电源。

第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。

第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RSRW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。

第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

如图7所示，步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(即步进角)。通过控制脉冲个来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

相数：产生不同对极N、S磁场的激磁线圈对数，常用m表示。

拍数：完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态用n表示，或指电机转过一个齿距角所需脉冲数，以四相电机为例，有四相四拍运行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍运行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。

步距角：对应一个脉冲信号，电机转子转过的角位移。四拍运行时步距角为1.8°(俗称整步)，八拍运行时步距角为0.9°(俗称半步)。

本次设计中采用28BYJ_48步进电机，电压为5V。它是五线四相制，四相八拍或四相四拍的控制方式。

ULN2003是一个单片高电压、高电流的达林顿晶体管阵列集成电路。它是由7对NPN达林顿管组成的，它的高电压输出特性和阴极箝位二极管可以转换感应负载。ULN2003是一个7路反向器电路，即当输入端为高电平时ULN2003输出端为低电平，当输入端为低电平时ULN2003输出端为高电平，继电器得电吸合。单个达林顿对的集电极电流是500mA。达林顿管并联可以承受更大的电流。此电路主要应用于继电器驱动器，字锤驱动器，灯驱动器，显示驱动器(LED气体放电)，线路驱动器和逻辑缓冲器。ULN2003的每对达林管都有一个2.7k欧姆的串联电阻，可以直接和TTL或5VCMOS装置。引脚图如图3-7所示。

功能特点：高电压输出50V输出钳位二极管，输入兼容各种类型的逻辑电路，应用继电器驱动器，500mA额定集电极电流(单个输出)。

本实用新型电机模块中，P6.0接IN1，P6.1接IN2，P6.3接IN3，P6.4接IN4；OUT1接步进电机28BYJ_48A(蓝色的线)，OUT2接接步进电机28BYJ_48B(粉色的线)，OUT3接接步进电机28BYJ_48C(黄色的线)，OUT1接接步进电机28BYJ_48D(橙色的线)。

本实用新型所述的窗帘控制系统，通过分析设计要求，得到系统控制思路如下：

通过电路按键或红外遥控切换系统模式：手动模式——智能模式。(默认设置为智能模式)

手动模式中，用户可以通过电路按键或红外遥控随时任意控制窗帘的开合度。

智能模式中，单片机通过内置的温度、光照以及时间的阈值条件，自动控制打开窗帘的幅度。

无论在哪种模式下均可通过电路按键或红外遥控调整时间。

Claims (6)

1.一种窗帘控制系统，其特征在于，包括：

光照采集模块，布置在室内，检测室内光照强度；

温度采集模块，布置在室内，检测室内温度；

单片机，连接光照采集模块和温度采集模块接收检测数据；

时钟模块，与单片机连接，提供时间数据；

显示模块，与单片机连接，显示当前的温度、光照强度和时间数据；

步进电机，其输出通过皮带机构连接窗帘；

红外遥控模块，由红外信号发送模块和红外接收模块组成。

2.根据权利要求1所述窗帘控制系统，其特征在于，所述光照采集模块采用由光敏电阻和A/D转换电路组成。

3.根据权利要求1所述窗帘控制系统，其特征在于，所述光照采集模块为BH1750FVI光照传感器。

4.根据权利要求1所述窗帘控制系统，其特征在于，所述温度采集模块为DS18B20温度传感器。

5.根据权利要求1所述窗帘控制系统，其特征在于，所述单片机为MSP430F149，时钟模块为DS1302。

6.根据权利要求1所述窗帘控制系统，其特征在于，所述步进电机为28BYJ_48步进电机，通过ULN2003电机驱动模块与单片机的输出端连接。