本文介紹一款使用微電腦管理的、紅外遙控器控制的多功能窗簾控制器。該窗簾控制器采用89c2051單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制一個(gè)220v的可逆、變速電動(dòng)機(jī)控制窗簾的拉開和關(guān)閉。窗簾控制器可以使用紅外遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)開、手動(dòng)關(guān)和手動(dòng)?？刂疲豢梢詧?zhí)行事先輸入的開啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行時(shí)間控制；還可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實(shí)現(xiàn)環(huán)境亮度光控。三種工作方式可以方便地進(jìn)行選擇，當(dāng)選擇時(shí)間控制的方案時(shí)，數(shù)碼管還能顯示當(dāng)時(shí)小時(shí)和分鐘時(shí)間，不過時(shí)間數(shù)據(jù)只能順序顯示，顯示一遍后，略等片刻再顯示下一遍時(shí)間。另外、電機(jī)拉動(dòng)窗簾的工作的時(shí)間長度，電機(jī)工作的時(shí)候是否有鳴響提示，以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等都可以通過遙控器進(jìn)行設(shè)置。

窗簾控制器原理圖：

　　紅外遙控窗簾控制器電路原理圖如圖1所示。

圖1

二、工作原理解說：

　　電路分為8個(gè)部分，分別是電源部分、顯示部分、鳴響提示部分、紅外線接收部分、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存部分、光控電路測(cè)光部分、電機(jī)控制執(zhí)行部分、單片機(jī)主控器件部分。

　　電源部分通過外接插座輸入交流12v或者直流13-14v電壓，交流電經(jīng)過整流濾波后，輸出電壓為12v的vdd，為控制繼電器提供工作電壓。同時(shí)經(jīng)過3端集成穩(wěn)壓器ic2穩(wěn)壓后輸出5v電壓vbb,為訊響電路、紅外接收電路、顯示電路提供電源，5v電源經(jīng)過二極管d4、限流電阻r18后，為單片機(jī)提供vcc電壓，e1是直流供電電源，電壓為3v～3.6v,在本電路中為了節(jié)省成本，使用兩節(jié)5號(hào)普通電池，c6和c7是單片機(jī)電源濾波電容。平時(shí)交流電正常的情況下，5v電源為單片機(jī)供電的同時(shí)，也為電池浮充電，大大延長了電池的使用壽命，當(dāng)交流電停電的時(shí)候，電池僅為單片機(jī)供電，單片機(jī)在掉電狀態(tài)下維持時(shí)鐘的正常走時(shí)，vbb供電被d4隔斷。在控制器設(shè)置成手動(dòng)控制時(shí)，單片機(jī)除執(zhí)行任務(wù)外，均處于睡眠狀態(tài)，遙控器信號(hào)的到來，單片機(jī)從睡眠中喚醒，恢復(fù)正常工作，所以手動(dòng)狀態(tài)下當(dāng)交流停電時(shí)，電池的耗電電流更小。

　　顯示電路使用一個(gè)0.56英寸的共陽高亮度數(shù)碼管，限流電阻取用1—1.5k.

　　鳴響電路由單片機(jī)的p1.0兼用，除驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的數(shù)點(diǎn)之外，兼用音頻信號(hào)輸出，音頻信號(hào)通過r20、c10輸入到三極管v6的基極上，三極管驅(qū)動(dòng)發(fā)聲器發(fā)聲。二極管d3用來提供c10的放電回路，保證交流信號(hào)的正常耦合。發(fā)聲器發(fā)出的聲音有單片機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)和控制，不同的情況下發(fā)出不同音調(diào)、不同時(shí)間長度的鳴響來，也可以編制樂音聲音發(fā)聲。

　　紅外線接收電路使用一個(gè)集成紅外接收器，型號(hào)是hs3008，靜態(tài)時(shí)輸出端輸出高電平，當(dāng)接收到紅外信號(hào)后，按紅外信號(hào)的數(shù)據(jù)波形輸出負(fù)脈沖數(shù)據(jù)信號(hào)。紅外信號(hào)輸出到單片機(jī)的p3.2 ，該口對(duì)應(yīng)的第二功能是外部中斷0  (int0)，利用該口的第二功能，一旦紅外線信號(hào)到來，p3.2被拉低，單片機(jī)中止當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)移到接收、處理紅外信號(hào)。開啟中斷功能的目的，既減輕了單片機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，又保證接收到的紅外信號(hào)的完整性，同時(shí)在手動(dòng)工作狀態(tài)下，單片機(jī)進(jìn)入睡眠后，利用外部中斷功能完成對(duì)單片機(jī)的喚醒。

　　光控電路有g(shù)m1、c5、v3組成，利用了單片機(jī)的p3.4和p3.5完成對(duì)環(huán)境亮度的測(cè)試工作。gm1可以使用光敏電阻或者光敏二極管，本電路中使用光敏二極管。c3和gm1組成rc充放電回路，p3.4處于高電平的時(shí)候，p3.4的高電壓用過gm1的正向電阻向c3充電，當(dāng)p3.4被單片機(jī)拉低后，c3通過光敏元件放電，光敏二極管工作在反向電壓狀態(tài)下，此時(shí)環(huán)境亮度決定了光敏二極管的光阻值，光阻值大，c3放電速度慢，反之放電速度快。適當(dāng)控制p3.4的拉低脈沖寬度，使得c3放電工作在線性比較好的一個(gè)工作段上。p3.5用來檢測(cè)c3在p3.4拉低期間放電的電壓狀態(tài)，當(dāng)c3電壓下降到1/2vcc以下后，p3.5測(cè)得數(shù)據(jù)“0”，反之測(cè)得數(shù)據(jù)“1”，為了減小p3.5對(duì)c3充放電的影響，c3充放電電壓通過三極管v3組成的射極輸出器連接到p3.5上，射極輸出器的高輸入阻抗減小了p3.5對(duì)rc充放電電路的影響。

　　電機(jī)執(zhí)行部分完全受單片機(jī)的控制，通過單片機(jī)的p3.0和p3.1完成。單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)下p3.0和p3.1輸出高電平，三極管v1、v2，v4、v5截止，兩個(gè)繼電器j1、j2釋放狀態(tài)，方向可逆的電動(dòng)機(jī)因無電源供電而停止。當(dāng)p3.0或者p3.1其中有一個(gè)被拉低后，兩個(gè)繼電器便會(huì)有一個(gè)導(dǎo)通，例如p3.0拉低后v1導(dǎo)通、v4導(dǎo)通，j1吸合，電機(jī)得電轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)只有p3.1拉低后，電機(jī)則反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了窗簾的拉開和關(guān)閉。

　　兩個(gè)繼電器的工作狀態(tài)受單片機(jī)控制，在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)兩個(gè)繼電器僅能有一個(gè)吸合。即便是在電機(jī)工作期間，操作了反向轉(zhuǎn)動(dòng)按鍵，單片機(jī)也是先釋放當(dāng)前工作的繼電器，并延時(shí)一段時(shí)間后再吸合另外一個(gè)繼電器，防止了電機(jī)正反工作線圈同時(shí)通電的冒險(xiǎn)。

　　單片機(jī)是本電路中的器件，擔(dān)負(fù)整個(gè)電路的管理。電路中使用p1口的8個(gè)i/o口分別驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的7個(gè)筆劃和數(shù)點(diǎn)。這樣做的目的是at89c2051用于本電路中，其i/o口比較富裕，這樣的驅(qū)動(dòng)顯示節(jié)省一個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)顯示的數(shù)字和字符完全通過軟件編寫的，可以編寫更多的字符。所以數(shù)碼管除顯示0～9數(shù)字外，還可以顯示軟件編輯的任意字符，數(shù)點(diǎn)用來指示工作狀態(tài)和不同的設(shè)置狀態(tài)。單片機(jī)的復(fù)位腳使用c1、r14組成上電復(fù)位電路，k1是手動(dòng)復(fù)位按鍵，實(shí)踐中得知本復(fù)位按鍵用到的時(shí)候很少。

　　數(shù)點(diǎn)控制腳兼用鳴響信號(hào)輸出端，輸出的音頻信號(hào)通過r20、c10輸入到v6的基極，放大后推動(dòng)發(fā)聲器y1發(fā)聲。d3是c10的泄放電阻，保證交變信號(hào)的正常耦合。單片機(jī)的p3.3和p3.7口作為iic儲(chǔ)存器的總線，本電路使用at24c02完成對(duì)設(shè)置狀態(tài)和設(shè)置數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存。

　　本電路中的硬件比較簡單，其功能的實(shí)現(xiàn)主要由軟件完成。軟件的設(shè)計(jì)思路通過框圖形式說明如下,框圖見附圖2。

三、遙控器按鍵功能：

　　遙控器面板示意圖如圖3所示。結(jié)合上面的軟件流程說明按鍵功能的意義：紅外遙控按鍵的功能分為三部分，直接操作部分—窗簾電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止操作。設(shè)置部分—輸入定時(shí)打開窗簾的時(shí)間；定時(shí)關(guān)閉窗簾的時(shí)間；輸入當(dāng)時(shí)的時(shí)間；開關(guān)整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能；開關(guān)電機(jī)工作的時(shí)候聲音提示功能；設(shè)置電機(jī)運(yùn)行的時(shí)間長度；選擇定時(shí)、光控、手動(dòng)控制的方式；查詢現(xiàn)在預(yù)設(shè)工作狀態(tài)和預(yù)設(shè)定時(shí)時(shí)間以及光控級(jí)別等。第三部分是系統(tǒng)復(fù)位，不論在任何的工作狀態(tài)下，總復(fù)位操作能將窗簾控制器恢復(fù)到開始狀態(tài)下。

　　工作方式的選擇是選擇時(shí)控、光控和僅僅手動(dòng)控制方式之一，在時(shí)控和光控狀態(tài)下，手動(dòng)控制仍然有效，在手動(dòng)狀態(tài)下僅能手動(dòng)遙控操作。手動(dòng)狀態(tài)下的單片機(jī)非工作期間進(jìn)入睡眠狀態(tài)。

　　電機(jī)工作時(shí)間長度設(shè)置，是根據(jù)用戶窗簾的長度不同，設(shè)置對(duì)應(yīng)的電機(jī)運(yùn)行時(shí)間，保證在時(shí)控和光控狀態(tài)下窗簾拉開或者關(guān)閉到位。

　　測(cè)試環(huán)境亮度是根據(jù)不同用戶窗簾安裝位置處的環(huán)境亮度不同，以及用戶光控拉開和光控關(guān)閉窗簾的環(huán)境亮度的要求不同，讓用戶自行選擇環(huán)境亮度。

　　聲音開關(guān)是開啟或者關(guān)閉電機(jī)在運(yùn)行的時(shí)候，鳴響器是否配合運(yùn)行發(fā)出一種“嘀—嘀—嘀—嘀—”的斷續(xù)提示音，以便用戶聽覺感知窗簾的工作。

　　當(dāng)工作在時(shí)控和光控狀態(tài)下，并進(jìn)行當(dāng)時(shí)時(shí)間校正以后，內(nèi)部的時(shí)鐘開始走時(shí)，而且時(shí)間數(shù)據(jù)在一個(gè)數(shù)碼管上，按時(shí)分方法順序顯示當(dāng)時(shí)時(shí)間的小時(shí)和分鐘，顯示一遍之后，停止1秒鐘，以便區(qū)分一個(gè)完整的時(shí)間顯示完畢。在此時(shí)如果開啟整點(diǎn)報(bào)時(shí)功能，一旦時(shí)鐘到達(dá)整點(diǎn)，鳴響器發(fā)出聲音報(bào)時(shí)，長聲音表示10個(gè)點(diǎn)，短促聲音表示一個(gè)點(diǎn)。

AT89C2051

　　AT89C2051是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C2051單片機(jī)在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用。