家居环境感光窗帘

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1、1系统总体设计系统基于电动开合帘和百叶帘产品，在其简单实现控仪器正反转的基础上，实现了多种智能控制方式，如光控，时控，红外遥控及其联合控制，以满足多层次、多样化的采光需求。系统以51系列单片机为控制中心，以遥控器的红外信号为控制信号输入，以光敏信号和时钟信号为控制条件信号输入，经单片机处理后输出控制信号，控制继电器的通断，以选择电机正转、反转，从而控制窗帘的开合。在此基础上，扩展了数据存储模块及液晶显示功能，并设计了友好的交互界面。如图2所示。图2系统总体设计2系统硬件设计根据系统总体设计，如图3所示。其中模数转换和数据存储两个模块采用了I²C总线通信方式，并结合使用了

2、8位CMOS数据获取器件PCF8591，有效地节省单片机I/O口，且使得各个子模块电路简单、程序简洁。通过可调稳压电源和电源线可以测试开合帘和百叶帘的独立运行。图3硬件总体结构图时钟模块用于窗帘的定时控制，光敏二极管及其电路用于检测室内光强大小，遥控器及其无线接收电路用于控制信号的发送及控制模式的选择。采用液晶屏显示当前的控制状态及控制模式等。单片机最小系统经由固态继电器及驱动电路控制窗帘的交流电机及步进电机。如图4所示。图4系统实物组装图2.1机械结构设计图4为窗帘机的系统结构示意图。窗帘机采用螺旋传动原理，运用螺杆和牵引套完成传动目的，省去了传统的滑轮、绳索、皮带等

3、机械机构，使窗帘的可靠性和使用寿命得到很大提高。本设计中采用管状螺旋滚珠丝杆、带有内螺纹球形滚道移动小车和使二者产生相对运动的球形滚珠组成传动机构。滚珠丝杆外部是带有滑槽的轨道，轨道上放置多个可沿轨道移动、用于固定窗帘吊环的吊环座。当滚珠丝杆在电机带动下转动时，移动小车会沿着丝杆做直线运动，并且推动吊环座运动。移动小车和吊环座上都装有弹性橡胶小轮，使机构中的运动都依靠滚动摩擦力，从而采用较小的驱动力就可以满足系统要求。螺旋丝杆上采用双向螺旋，以中间为界，分成左螺旋丝杆和右螺旋丝杆，两部分丝杆上各设置移动小车一个。移动小车上的引导套上注塑成形有内螺旋球形滚道。系统中采用双

4、向可逆电机，控制滚珠丝杆的双向转动。轨道两端安装有端盖，端盖内设有滚动轴承的固定座，左端盖内还设有电机的支撑座。滑槽可以直接套在安装座上，安装座通过螺钉固定在窗户上侧墙壁。滚珠丝杆和滑槽轨道的长度可以根据窗户的大小自由设定，而其他零件的尺寸均保持不变，这样就可以满足不同用户的需求。图5窗帘机的系统结构示意图2.2无线收发电路鉴于遥控器的简便小巧要求，采用四个按键的2262芯片集成发射器，分别可以发送0001、0010、0100、1000四个编码。信号接收，由PT2272芯片、天线等构成R03BS无线接收模块，其地址需与PT2262配对。PT2272芯片的D0、D1、D2

5、、D3脚为数据输出，GND为电源负，+5V为电源正，Vt为解码有效输出，ANT为天线。2272后缀中M4是非锁，L4是互锁，T4是自锁。这里选用M4方式。如图5所示。图6无线接收模块电路图2.3PCF8591及光敏二极管电路如图6所示，左侧为PCF8591的光敏模拟信号输入，I²C总线的可变地址000，右侧为I²C连线，两个上拉电阻用于稳定信号。图7光敏二极管电路2.4开合帘控制系统开合帘控制子系统采用带限位交流电机，实现了开合帘的全开和全关。电动窗帘主端头连接交流电机，同步带在主副端头间运动，带动滑车运动来实现开闭布帘。通过改变交流电机的电流方向控制电机的正反转。黄绿

6、色接地线，蓝色接零线，分别选择棕色和黑色接火线可以控制电机正反转，我们采用单片机控制继电器的通断选择火线连接线。如图8所示。图8B型交流电机及其引线电动窗帘的机械限位行程开关有两个，分别需要对全开和全关位置进行定位。首先，安装好整个系统，拆下行程设置盖。然后，将设置杆拨向B行程旋钮，让电机旋转，停在想要的位置后，拨回设置杆，即设置好了A行程；将设置杆拨向A行程旋钮，让电机反向旋转，停在想要的位置后，拨回设置杆，即设置好了B行程。最后，盖上设置盖。2.5百叶帘控制系统百叶帘控制子系统可通过步进电机对百叶的角度进行控制，从而实现百叶帘开合的角度大小，但是上下拉动仍然用手拉线

7、控制。如图8所示。图9百叶帘机械原理图由于本文所采用的步进电机功率较小、运行时间较短，因此驱动芯片选择ULN2003即可。单片机通过ULN2003驱动芯片的4个驱动接口控制步进电机走步。由于ULN2003有反向作用，所以单片机输出不再是0通1断，而应为1通0断。百叶帘电机选用28BYJ-4812VDC步进电机，百叶帘选用做普通的百叶帘进行改装。改装方法：去掉旋转棒及其传动系统，订做一根长一些的传动杆插入，一头以联轴器与步进电机轴相连。由于步进电机轴尺寸为3*5*5mm，传动杆尺寸2*4mm，所以联轴器选用外径20*25mm，内径5*4mm