现如今将无线通讯技术、计算机网络系统、自动化控制相融合的智能化家居控制系统，作为一种典型应用，受到了民众的广泛关注。人们过去对于居室环境的要求较为简单，干净、宽敞即可，但随着时代的发展、科技的进步，也相应提高了人们对居住环境的要求，因此诞生了智能化家居[1]。智能窗帘作为一个智能家居的重要部分，在大型会议、家居等领域则有着广阔的应用前景，所以如何设计出更符合民众需求的智能窗帘就显得至关重要。
一、系统整体方案
本次以STC89C52型号的单片机为智能窗帘控制系统核心，并结合下雨传感器、刮风感应器、下雨传感器、光线强度感应，有效监测室外环境，然后根据环境监测结果，自动闭合窗帘。此外，系统内加入了时钟电路、报警电路、液晶显示、红外遥控等模块，不仅能够进行手动控制，也能够结合外部时间与环境完成窗帘的自动闭合控制，图1为系统整体设计图。
图1 系统整体设计图
二、系统模块设计
（一）红外收发模块
此部分借助红外接收模块HS0038控制红外信号的接收。HS0038用黑色环氧树脂进行封装，避免了受到光源的干扰，如荧光灯、日光等，且内附磁屏蔽，有着高灵敏度，低功能[2]。通过小功率发射管进行信号发射时，能够达到35m的接收距离，能够兼容COMS、TTL电路。HS0038是直立侧面收光型。接收38KHz的红外信号频率，周期在左右，并且能够整形、检波和放大信号，获得TTL电平的编码信号。解调信号输出端、+5V电源及地，为3个管脚。
图2 红外接收模块电路
（二）环境传感器模块
将ZHOR公司的风光雨传感器模块应用到系统内。此模块有着315MHz的工作频率，12V直流电的工作电压，可以对光线强度、风力强度及雨量大小情况做自动感应监测，进而提供给智能窗帘控制系统主机监测信息，以实现窗帘的闭合控制[3]。
（三）显示模块
本次设计中显示装置选择LCD12864液晶显示屏，以对系统信息做更为直观地观测。此显示屏能够显示84行1616点阵的汉字，低功能和低电压是其明显特点[4]。与外部电路框架结合，能够显示电机开合指示、传感器参数、日期时钟等信息。
（四）电机驱动模块
电机驱动部分模块见图3。该模块是由一台五线四相步进电机28BYJ48与ULN2003A组成。ULN2003A有着较大的工作电流及较高的工作电压，可以达到500mA灌电流，同时在关态时可以承受的电压在50V，还能在高负载电流并行运行输出[5]。步进电机为28BYJ48型四相八拍电机，电压在DC5V-DC12V。电机的A、B、C、D四相，由单片机的P1.1-P1.4控制，借助软件对电机运行方向进行控制，于系统调试阶段对PWM脉宽信号进行调整，完成电机运转速度的确定，图3为电机驱动模块电路。
图3 电机驱动模块电路
（五）报警模块
此模块是应用S8550PNP型三极管驱动蜂鸣器，进而能够在出现异常时发出警报。窗帘闭合正常的时候，蜂鸣器的提示音为正常，若出现异常情况便会发出报警信号，提示用户处理异常。系统内监测和输出报警信号，则通过单片机的P2.3号，能够取得较为良好的控制效果。
三、系统调试与测试
该系统可选择的模式有三种，因此，智能窗帘也能处在三种状态，即定时模式、遥控模式及报警模式。测试智能窗帘硬件，先要测试电机驱动，因为其是智能窗帘的受控对象。因此，要先打开智能窗帘开关，让窗帘处在上电状态，然后调整模式到2，借助遥控功能对步进电机与驱动电路是否出现异常展开测试。同时智能窗帘具备光控功能，故此也需测试光敏阻的感光能力。模式1的时候，对光照强度进行调整，观察步进电机与显示器是否具有相应动作。此外，调整模式为3，测试光电对射管光线受阻的时候，蜂鸣器的鸣响是否能发出。
（一）调式定时模式
调整智能窗帘的模式为1，光控模块与时钟模块都在定时模式内。先对时间进行调整，设定到所需时段，之后展开测试。处在所设定时间的时候，步进电机正转，会自动拉开窗帘；光照强度超过70%的时候，电机会反转，自动闭合窗帘。若不处于设定的时间，那么窗帘不受光照强度的影响，状态始终为闭合。此次测试取7:30-19：30的时间段，表1为测试记录数据。
表1 定时模块测试
测试结果表明，此系统能实现定时模式，也就是时钟模块与光控模块功能可以实现。结合测试数据能够看出，通过光照与定时控制，智能窗帘能控制步进电机。调试时步进电机动作稍微延迟的情况偶尔发生，考虑是电压电流带动的影响，针对此情况可更换大功率充电设备予以解决。图4为定时模式测试。
图4 定时模式测试
（二）调试遥控模式
按键调制到模式2，即遥控模式。因为此状态是窗帘上电初始状态，故此，要结合按键进行当时时间的设定，确定键在左侧第一个按键，减号键在第二个按键，加号键与对时间换位在第三个按键，模式键在第四个按键。设定好时间后，借助模式按键，将步进电机所转圈数和最佳转速设定好。完成设定后，借助红外遥控器进行信号发射，进而保证步进电机将相应工作完成。红外遥控器共有减号键与加号键两个按键，通过按减号键，步进电机反转，闭合窗帘；按加号键，步进电机正传，拉开窗帘。此次共测试该模块两次，分别完成了窗帘闭合与拉开的动作，表2为测试记录数据。
表2 遥控模块测试
测试结果表明，此系统能实现遥控功能，同时于测试过程中对步进电机转速与所转圈数设定进行了检测。结合测试数据可以看出，智能窗帘借助红外控制，能够良好地控制步进电机。
（三）调试报警模式
调整模式到3，即报警模式。这时候将一纸片作为连接设备，连接窗户，在光电对射管中间位置放入该纸片，阻拦光线，对蜂鸣器发声与否进行观察，同时观察发出鸣响的时候，光电对射管上指示灯是否有一个熄灭。表3为报警模式测试。结合测试数据，能发现此模式能够实现良好的报警功能。图5为报警模式蜂鸣器测试。
表3 报警模式测试
图5 报警模式蜂鸣器测试
结论
总之，本次设计以单片机STC89C52为主控制芯片，基于此芯片智能窗帘具有了三种模式功能，即定时、遥控及报警。首先定时功能，能够借助单片机的定时功能特点，把控智能窗帘的时间，如此一来既满足了智能窗帘设计所需，又实现了成本节约。其次，遥控功能由按键电路与红外遥控器组成，能够接收与传输红外信号，保证智能窗帘动作的实现。最后报警功能，采用光电对射管，与其他无线报警器相比较，虽然无法传输短信等信息，但能够进行蜂鸣报警，一样能让人们注意到，并且其较大程度降低了设计成本，所以，此种设计更适用于普通家庭使用。
参考文献：
[1]曹显阳，郭权龙，杨其金，等.自动窗帘控制系统设计[J].科技创新与应用，2020(006)：112-113.
[2]刘立权.一款适用于多媒体教室窗帘自动控制电路[J].数字技术与应用，2020(04)：20-21+23.
[3]韦发清，杨永源，赵芝杰，等.基于ESP8266WiFi模块的智能窗帘设计与实现[J].电子世界，2020(01)：137-138.
[4]王亚丽.智能光控窗帘设计[J].智库时代，2020(013)：P.228-230.
[5]冯勋.基于单片机的智能家居控制系统的设计[J].黑龙江科技信息，2020(010)：21-22.
