【文章內(nèi)容簡介】 。K3為停止按鍵，當(dāng)模式為手動時，人們可以使用此鍵把窗簾打開或關(guān)閉一半。K4和K5鍵分別是限位開關(guān)鍵，用來判斷智能窗簾是否到達預(yù)定位置。當(dāng)窗簾接近頂端時，會觸碰到開窗限位開關(guān)K4鍵使其閉合，當(dāng)智能窗簾到達底端時，接觸到開窗行程開關(guān)K5鍵，然后閉合。當(dāng)開關(guān)在彈簧的作用下恢復(fù)到常開狀態(tài)時，表示窗簾離開限位開關(guān)。K6 是模式選擇鍵，可以切換不同的工作模式。智能窗簾的光控功能是可以根據(jù)外界環(huán)境的光照強度來自動控制窗簾的開閉，因此需要用到光照傳感元器件，選取型號為GL5516的光敏電阻作為光控模塊。光敏電阻和運放組成了光控電路，有兩個電阻在同向輸入端分壓得到一個基準(zhǔn)電壓值。而反相輸入端用一個光敏電阻采集外部環(huán)境的光照，利用其光線暗時電阻大，亮?xí)r電阻小的特點，來確定反向輸入端的電壓值。再將兩者的值進行對比，比較后的信號再送入單片機的P1口，從而通過主控系統(tǒng)來控制電機的正反轉(zhuǎn)。實現(xiàn)白天窗簾自動打開，晚上窗簾關(guān)閉這一智能控制的功能。由IC Route公司設(shè)計生產(chǎn)的LD3320是一種非特定人語音識別芯片。精準(zhǔn)度高的A/D和D/A接口被裝在模塊內(nèi)部，不再要外接輔助的電路，根據(jù)編輯需要識別的關(guān)鍵語句就可以實現(xiàn)語音識別和人機交流功能。 [4]LD3320也不需要使用者提前訓(xùn)練和錄音來完成語音識別功能，真正實現(xiàn)了單芯片的語音識別解決方案。因此識別的準(zhǔn)確率比較高，達到93%以上。 LD3320語音識別模塊圖。首先對輸入話筒的語音進行識別。然后，與芯片的關(guān)鍵詞列表中的語句進行對比，最終選出得分最高的關(guān)鍵詞作為識別的結(jié)果進行輸出。 LD3320模塊原理框圖步進電動機是一種把電脈沖轉(zhuǎn)化為機械角位移的控制電機，常用作數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器件。步進電機不可以直接接到直流或交流電源上，一定要使用專有的驅(qū)動器才能正常工作。在簡單的運動控制中，單片機作為控制系統(tǒng)的大腦，通過步進電機專用驅(qū)動芯片實現(xiàn)其速度可調(diào)和位置準(zhǔn)確定位的控制。步進電機在運行中具有性能穩(wěn)定、精準(zhǔn)度高、結(jié)構(gòu)簡單等特點，被普遍應(yīng)用于各種自動化控制系統(tǒng)，特別是工廠自動化生產(chǎn)的流水線、智能儀表、機電一體化等方面。，步進電機控制系統(tǒng)是由脈沖控制器，功率驅(qū)動電路，電機等組成的。本次設(shè)計采用型號為28BYJ48型四相八拍步進電機對旋轉(zhuǎn)角度和位移進行控制，該步進電機力矩大、耐負載沖擊、精度高。步進電機的工作電流較大，需要驅(qū)動芯片。當(dāng)然也能通過使用下拉電阻或三極管是可以驅(qū)動電機運行，但是這種方法產(chǎn)生的扭力比較小,效果沒有使用集成芯片驅(qū)動模塊那么好罷了，所以系統(tǒng)的驅(qū)動用ULN2003。電機驅(qū)動接線圖如下圖所示。采用LCD1602的顯示電路來觀察智能窗簾的工作狀態(tài)。由于P0口帶負載能力差，故需接上拉電阻（這里用1K的排阻），P0口作為數(shù)據(jù)口連接LCD1602的7～14口，來傳輸數(shù)據(jù)及指令。，LCD1602的5腳R/W（讀寫選擇端）。調(diào)節(jié)LCD1602的亮度用到電位器RV2。本章主要介紹硬件電路所有的模塊設(shè)計思想及其功能分析，對智能窗簾中的STC89C52單片機各個引腳進行解釋，確定各個模塊選用器件的型號以及原理圖。第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計本系統(tǒng)的程序采用C語言編寫，為了便于修改和調(diào)試，系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計，程序的編寫編譯在WAVE6000軟件中完成。將各個模塊的程序分別輸入KeiluVision4軟件中運行，觀察工作狀態(tài)并進行調(diào)試。C51單片機是本次智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計所采用的核心控制芯片，編程語言的開發(fā)工具是用的Keil C編程軟件。C語言及匯編語言兩者的功能都能集合于Keil C編程軟件里，其主要優(yōu)點有兩方面：一是文本編輯器能被自身所加載，二是仿真模擬能夠被Keil C所調(diào)試。在此次設(shè)計系統(tǒng)采用的是KeiluV4，其能提供友好的界面。仿真部分采用Proteus 軟件，此軟件功能強大且操作較為簡單，可以很容易的實現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。打開Proteus件，找出對應(yīng)的器件繪制原理圖；將wave6000已經(jīng)編譯好的*.hex文件放到畫好的原理圖中，點擊運行，觀察顯示結(jié)果，再依據(jù)其工作狀態(tài)和課題的要求修改程序，修改好后繼續(xù)運行程序，直到滿意為止。系統(tǒng)軟件設(shè)計主要有幾部分組成，其中包括按鍵模塊子程序，光控模塊程序，語言識別模塊程序，LCD顯示子程序，步進電機驅(qū)動程序等。本章介紹了智能窗簾控制系統(tǒng)的各個功能模塊的設(shè)計流程，程序代碼詳見附錄。在很多單片機設(shè)計系統(tǒng)中，鍵盤程序?qū)ο到y(tǒng)的運行有時起到?jīng)Q定性的作用。按鍵在掃描的過程中它會產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，有時按鍵按快了沒反應(yīng)，按慢了接連響應(yīng)好幾次。如果不采取有用的方法，將會導(dǎo)致單片機STC89C52錯誤操作按鍵指令。那么如何解決這個問題呢？我們正常采取軟件延時的方法來解決抖動現(xiàn)象。它的大致操作過程是這樣的，掃描的到某個按鍵按下時，判斷是否有6ms的延時，再次掃描鍵盤，如果按鍵此時處于按下狀態(tài)，說明上面的動作是有效的。按下按鍵后再延時12ms就可以消除鍵盤的抖動現(xiàn)象。然后再由單片機進行鍵碼分析，執(zhí)行相應(yīng)的模塊，顯示后返回。單片機STC89C52通過程序控制步進電機的正反轉(zhuǎn)是由光照強度的不同導(dǎo)致的，繼而實現(xiàn)窗簾的拉開或合上。當(dāng)執(zhí)行到該子程序入口時，首先進行初始化，根據(jù)光敏電阻判斷當(dāng)前光強是否大于2000LX，如果條件成立，電機正向轉(zhuǎn)動，模擬窗簾打開。過會碰到限位開關(guān)，步進電機不轉(zhuǎn)動，假如沒有接觸到行程開關(guān)，電機繼續(xù)正轉(zhuǎn)，直到碰到開關(guān)為止。在沒有到條件要求的情況下，返回重新初始化。在窗簾打開的前提下，檢測到當(dāng)前的光照強度小于1000LX時，步進電機反轉(zhuǎn)，模擬窗簾閉合。假如安裝在智能窗簾滑軌上的限位開關(guān)被傳送器碰到，電機就不工作，說明窗簾合上了。如果沒有觸碰到行程開關(guān)，電機持續(xù)反轉(zhuǎn)，一直碰到限位開關(guān)為止，最后返回去執(zhí)行其它模塊程序。首先初始化系統(tǒng)，開始運行程序，然后對相應(yīng)的模塊發(fā)出指令。驅(qū)動LD3320語音識別模塊，進入語音識別模式，此時等待聲音信號的輸入。當(dāng)模塊接收到語音信息時，LD3320會對信號源進行頻譜分析，提取特征量，匹配到關(guān)鍵字就會驅(qū)動步進電機，讓窗簾執(zhí)行相對應(yīng)的動作。 當(dāng)執(zhí)行到該程序入口是，首先將單片機初始化，然后調(diào)用步進電機驅(qū)動程序，判斷電機是否正轉(zhuǎn)。如果是，輸入正轉(zhuǎn)脈沖序列；假如不是這樣的情況，就傳送反轉(zhuǎn)的脈沖。再看步進電機的是否執(zhí)行完設(shè)定的步數(shù)，是的話就結(jié)束電機轉(zhuǎn)動，如果沒有執(zhí)行完，返回到前面的狀態(tài)繼續(xù)運行程序。輸入初始化程序。當(dāng)LCD1602的寄存器RS工作狀態(tài)為高電平時，選擇指令寄存器；讀寫選擇線RW為0，執(zhí)行寫操作；使能端EN從高電平到低電平過程中產(chǎn)生下降沿信號，將顯示數(shù)據(jù)送到P2口，LCD執(zhí)行數(shù)據(jù)指令，判斷執(zhí)行是否完畢，如果執(zhí)行命令完，把數(shù)據(jù)顯示出來，子程序退出。假如沒有，返回到選擇指令寄存器繼續(xù)重復(fù)執(zhí)行以前的步驟。 LCD1602的程序流程圖本章主要描述了各個模塊的設(shè)計過程，以及用什么軟件來實現(xiàn)的。文字?jǐn)⑹黾右粤鞒虉D，讓人看了一目了然，很容易理解作者的設(shè)計思路。第四章 調(diào)試與仿真 Proteus軟件概述Proteus軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，由ISIS和ARES兩個軟件構(gòu)成，其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺軟件，ARES是一種高級的布線編輯軟件，它集成了高級原理布圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計[11]。從畫原理圖、電路仿真、代碼調(diào)試到系統(tǒng)協(xié)同仿真，體現(xiàn)了Proteus軟件強大的功能，實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計從概念到成形的完整性。軟件調(diào)試時可以把它與編寫好程序的Keil uVision4連接起來，實現(xiàn)軟、硬件結(jié)合的聯(lián)調(diào)，同時將整個系統(tǒng)進行仿真。目前開發(fā)51系列單片機最流行的軟件是Keil uVision4，通過在Keil軟件中新建工程項目，編寫編譯程序，將Proteus設(shè)計出來的仿真電路載入程序進行整機調(diào)試。 打開PROTUES 6 professional軟件，根據(jù)智能窗簾控制系統(tǒng)的原理圖,把相應(yīng)的元件在庫編輯器中找出來，然后進行繪制；電路圖畫好后再選擇KEIL中已經(jīng)編譯好的*.hex文件，點擊運行按鈕。首先觀察各個元器件的完好性，其次檢測所有芯片的電源引腳和接地是否接觸良好，然后用電烙鐵在萬用板上焊接器件，電路板焊好后用萬用表檢測各電源端、接地端的狀態(tài)是否正常。檢查沒有發(fā)現(xiàn)問題后插上STC89C52芯片，燒錄一段簡易的程序，觀察電路是否正常工作。最后將整個程序?qū)戇M單片機中，依據(jù)顯示現(xiàn)象進行調(diào)試直至成功。系統(tǒng)接通電源，初始狀態(tài)是手動模式，按下第一個按鍵，顯示為“1”表示電機正轉(zhuǎn)，模擬窗簾打開。當(dāng)按下第二個按鍵時，顯示為“2”表示電機反轉(zhuǎn)，模擬窗簾關(guān)閉。當(dāng)按下第二排第三個鍵時，切換到語音識別模式。對語音識別模塊LD3320發(fā)出“開窗”的語音指令時，電機逆時針轉(zhuǎn)動表示正轉(zhuǎn)，模擬窗簾打開，顯示其工作狀態(tài)“sound 1”。對語音識別模塊LD3320發(fā)出“關(guān)窗”的語音指令時，電機順時針轉(zhuǎn)動表示反轉(zhuǎn)，模擬窗簾關(guān)閉，顯示其工作狀態(tài)“sound 2”。再次按下第二排第三個鍵時，切換到光控模式電路，電機順時針轉(zhuǎn)動，表示夜晚，模擬窗簾關(guān)閉。用臺燈的燈光模擬白天光照強度，實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)，模擬窗簾打開。智能窗簾控制系統(tǒng)整體測試完畢，智能窗簾控制系統(tǒng)基本達