引言

目前，國(guó)內(nèi)外廣泛使用PVC塑料窗體型材，其良好的隔熱、保溫、密封、隔音、節(jié)能、節(jié)木、保護(hù)環(huán)境等眾多優(yōu)點(diǎn)，使其日趨成為建筑用窗的主流材料。我國(guó)塑窗制造業(yè)的現(xiàn)狀存在規(guī)模大、品級(jí)低、功能差、無(wú)高檔、產(chǎn)能過(guò)剩、低水平等一系列問(wèn)題，提高窗體產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)含量是塑窗業(yè)發(fā)展的主要方向。自動(dòng)窗作為一種新興技術(shù)，與電子、通信、光、IT技術(shù)組合，形成自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉的新型窗體產(chǎn)品，將成為窗體產(chǎn)品中最具生命力的新星。自動(dòng)窗控制器采用光機(jī)電一體化集成技術(shù)，集機(jī)械、電子控制、遙控、通信等技術(shù)于一體，可以開(kāi)發(fā)出多種功能、多種結(jié)構(gòu)和啟閉方式的系列化自動(dòng)控制的節(jié)能窗體系統(tǒng)。

自動(dòng)窗控制邏輯關(guān)系復(fù)雜，并且該產(chǎn)品尚處于研發(fā)和試生產(chǎn)階段，需要經(jīng)常修改設(shè)計(jì)。如果采用普通邏輯電路將會(huì)使電路復(fù)雜化，不利于功能的添加和邏輯關(guān)系的修改。為此選定AT89C2051單片機(jī)作為電路主要邏輯部件來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求。

設(shè)計(jì)要求

自動(dòng)窗系統(tǒng)如圖1所示。

開(kāi)、關(guān)窗動(dòng)作由兩個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)控制。邏輯關(guān)系為：1.窗扇中途不停的情況，按開(kāi)窗按鈕→窗開(kāi)→開(kāi)窗行程開(kāi)關(guān)接通→窗停→按關(guān)窗按鈕→窗關(guān)→關(guān)窗行程開(kāi)關(guān)接通→窗停；2.窗扇中途停的情況，按開(kāi)窗按鈕→窗開(kāi)→按開(kāi)窗或關(guān)窗按鈕→窗停→按開(kāi)窗/關(guān)窗按鈕→窗開(kāi)/窗關(guān)→開(kāi)窗/關(guān)窗行程開(kāi)關(guān)接通→窗停。行程開(kāi)關(guān)接通則相應(yīng)的按鈕不能產(chǎn)生動(dòng)作，兩個(gè)按鈕同時(shí)按下不能產(chǎn)生動(dòng)作。另外為了保證安全，在關(guān)窗動(dòng)作中，加入對(duì)防夾開(kāi)關(guān)的檢測(cè)，如果在關(guān)窗的過(guò)程中夾到人或動(dòng)物，則防夾開(kāi)關(guān)啟動(dòng)，窗扇停止運(yùn)行，延時(shí)0.2秒后，后退0.5秒。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

自動(dòng)窗控制主電路如圖2所示，圖中所有A接在一起。

① 圖中C09為穩(wěn)定單片機(jī)電源電壓用，由于自動(dòng)窗驅(qū)動(dòng)用直流電機(jī)電流較大，啟動(dòng)電流達(dá)8A，為正常工作時(shí)電流的3倍。因此電機(jī)啟動(dòng)時(shí)變壓器電壓下降嚴(yán)重，用示波器觀察可以看到電壓有過(guò)零現(xiàn)象。電容C01電容難以補(bǔ)償電壓的瞬時(shí)不足，7805的輸出電壓受到輸入不足的影響，此時(shí)IMP813L電壓將低于5V，當(dāng)?shù)陀?.3V時(shí)，將發(fā)出復(fù)位信號(hào)，使單片機(jī)復(fù)位，從而造成工作不穩(wěn)定現(xiàn)象，繼電器吸合后立即斷開(kāi)。增加較大的電容C09可以解決這一問(wèn)題。

② 光電耦合TLP521-2是為了增加抗干擾而設(shè)的。如果沒(méi)有光電耦合器，極容易發(fā)生誤動(dòng)作，電路中輕微的擾動(dòng)就可能成為輸入信號(hào)。

③ 繼電器觸點(diǎn)需要并聯(lián)電容和二極管，以消除火花和感應(yīng)電流。如果沒(méi)有二極管的保護(hù)，T03和T05很容易被電機(jī)的感應(yīng)電壓擊穿。

④ 如果要使用單片機(jī)的P1.0和P1.1腳，則需要增加上拉電阻，因?yàn)檫@兩個(gè)腳在一般狀態(tài)下是低電平。

⑤ 在編程中，對(duì)于行程開(kāi)關(guān)和按鈕信號(hào)都需要檢測(cè)兩次，并且兩次檢測(cè)中間應(yīng)相隔一定時(shí)間，否則將發(fā)生工作不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

⑥ 編程中，需要考慮晶體振蕩器的頻率，對(duì)于與時(shí)間有關(guān)的命令需要考慮執(zhí)行時(shí)間，在一定時(shí)間內(nèi)如果執(zhí)行不完相關(guān)的命令，則813L將會(huì)使單片機(jī)復(fù)位，從而丟失后續(xù)命令。

結(jié)束語(yǔ)

使用AT89C2051單片機(jī)使得自動(dòng)窗控制器電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，邏輯關(guān)系修改方便，可以通過(guò)修改程序使控制器得到不同的功能，從而達(dá)到適應(yīng)多種型號(hào)和用途的需要，對(duì)在試制階段降低成本、適應(yīng)市場(chǎng)需求起到了重要的作用。

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