【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。K3為停止按鍵，當(dāng)模式為手動(dòng)時(shí)，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(dá)預(yù)定位置。當(dāng)窗簾接近頂端時(shí)，會(huì)觸碰到開窗限位開關(guān)K4鍵使其閉合，當(dāng)智能窗簾到達(dá)底端時(shí)，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(shí)，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(qiáng)度來自動(dòng)控制窗簾的開閉，因此需要用到光照傳感元器件，選取型號(hào)為GL5516的光敏電阻作為光控模塊。光敏電阻和運(yùn)放組成了光控電路，有兩個(gè)電阻在同向輸入端分壓得到一個(gè)基準(zhǔn)電壓值。而反相輸入端用一個(gè)光敏電阻采集外部環(huán)境的光照，利用其光線暗時(shí)電阻大，亮?xí)r電阻小的特點(diǎn)，來確定反向輸入端的電壓值。再將兩者的值進(jìn)行對(duì)比，比較后的信號(hào)再送入單片機(jī)的P1口，從而通過主控系統(tǒng)來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)白天窗簾自動(dòng)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(jì)生產(chǎn)的LD3320是一種非特定人語音識(shí)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(shí)別的關(guān)鍵語句就可以實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別和人機(jī)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(shí)別功能，真正實(shí)現(xiàn)了單芯片的語音識(shí)別解決方案。因此識(shí)別的準(zhǔn)確率比較高，達(dá)到93%以上。 LD3320語音識(shí)別模塊圖。首先對(duì)輸入話筒的語音進(jìn)行識(shí)別。然后，與芯片的關(guān)鍵詞列表中的語句進(jìn)行對(duì)比，最終選出得分最高的關(guān)鍵詞作為識(shí)別的結(jié)果進(jìn)行輸出。 LD3320模塊原理框圖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把電脈沖轉(zhuǎn)化為機(jī)械角位移的控制電機(jī)，常用作數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行器件。步進(jìn)電機(jī)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(dòng)器才能正常工作。在簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)控制中，單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的大腦，通過步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)其速度可調(diào)和位置準(zhǔn)確定位的控制。步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行中具有性能穩(wěn)定、精準(zhǔn)度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，被普遍應(yīng)用于各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)，特別是工廠自動(dòng)化生產(chǎn)的流水線、智能儀表、機(jī)電一體化等方面。，步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)是由脈沖控制器，功率驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)等組成的。本次設(shè)計(jì)采用型號(hào)為28BYJ48型四相八拍步進(jìn)電機(jī)對(duì)旋轉(zhuǎn)角度和位移進(jìn)行控制，該步進(jìn)電機(jī)力矩大、耐負(fù)載沖擊、精度高。步進(jìn)電機(jī)的工作電流較大，需要驅(qū)動(dòng)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(dòng)電機(jī)運(yùn)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(dòng)模塊那么好罷了，所以系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)用ULN2003。電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(fù)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(jì)思想及其功能分析，對(duì)智能窗簾中的STC89C52單片機(jī)各個(gè)引腳進(jìn)行解釋，確定各個(gè)模塊選用器件的型號(hào)以及原理圖。第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(jì)，程序的編寫編譯在WAVE6000軟件中完成。將各個(gè)模塊的程序分別輸入KeiluVision4軟件中運(yùn)行，觀察工作狀態(tài)并進(jìn)行調(diào)試。C51單片機(jī)是本次智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)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(jì)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(qiáng)大且操作較為簡(jiǎn)單，可以很容易的實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)的仿真。打開Proteus件，找出對(duì)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(diǎn)擊運(yùn)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(yùn)行程序，直到滿意為止。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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(shí)別模塊程序，LCD顯示子程序，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序等。本章介紹了智能窗簾控制系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)流程，程序代碼詳見附錄。在很多單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，鍵盤程序?qū)ο到y(tǒng)的運(yùn)行有時(shí)起到?jīng)Q定性的作用。按鍵在掃描的過程中它會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象，有時(shí)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(huì)導(dǎo)致單片機(jī)STC89C52錯(cuò)誤操作按鍵指令。那么如何解決這個(gè)問題呢？我們正常采取軟件延時(shí)的方法來解決抖動(dòng)現(xiàn)象。它的大致操作過程是這樣的，掃描的到某個(gè)按鍵按下時(shí)，判斷是否有6ms的延時(shí)，再次掃描鍵盤，如果按鍵此時(shí)處于按下狀態(tài)，說明上面的動(dòng)作是有效的。按下按鍵后再延時(shí)12ms就可以消除鍵盤的抖動(dòng)現(xiàn)象。然后再由單片機(jī)進(jìn)行鍵碼分析，執(zhí)行相應(yīng)的模塊，顯示后返回。單片機(jī)STC89C52通過程序控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是由光照強(qiáng)度的不同導(dǎo)致的，繼而實(shí)現(xiàn)窗簾的拉開或合上。當(dāng)執(zhí)行到該子程序入口時(shí)，首先進(jìn)行初始化，根據(jù)光敏電阻判斷當(dāng)前光強(qiáng)是否大于2000LX，如果條件成立，電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬窗簾打開。過會(huì)碰到限位開關(guān)，步進(jìn)電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)，假如沒有接觸到行程開關(guān)，電機(jī)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(cè)到當(dāng)前的光照強(qiáng)度小于1000LX時(shí)，步進(jìn)電機(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)行程序，然后對(duì)相應(yīng)的模塊發(fā)出指令。驅(qū)動(dòng)LD3320語音識(shí)別模塊，進(jìn)入語音識(shí)別模式，此時(shí)等待聲音信號(hào)的輸入。當(dāng)模塊接收到語音信息時(shí)，LD3320會(huì)對(duì)信號(hào)源進(jìn)行頻譜分析，提取特征量，匹配到關(guān)鍵字就會(huì)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，讓窗簾執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。 當(dāng)執(zhí)行到該程序入口是，首先將單片機(jī)初始化，然后調(diào)用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，判斷電機(jī)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(jìn)電機(jī)的是否執(zhí)行完設(shè)定的步數(shù)，是的話就結(jié)束電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，如果沒有執(zhí)行完，返回到前面的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)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(shí)，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(hào)，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(gè)模塊的設(shè)計(jì)過程，以及用什么軟件來實(shí)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(jì)思路。第四章 調(diào)試與仿真 Proteus軟件概述Proteus軟件是由英國(guó)Labcenter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，由ISIS和ARES兩個(gè)軟件構(gòu)成，其中ISIS是一款便捷的電子系統(tǒng)仿真平臺(tái)軟件，ARES是一種高級(jí)的布線編輯軟件，它集成了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE電路仿真、PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)[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(qiáng)大的功能，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)從概念到成形的完整性。軟件調(diào)試時(shí)可以把它與編寫好程序的Keil uVision4連接起來，實(shí)現(xiàn)軟、硬件結(jié)合的聯(lián)調(diào)，同時(shí)將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。目前開發(fā)51系列單片機(jī)最流行的軟件是Keil uVision4，通過在Keil軟件中新建工程項(xiàng)目，編寫編譯程序，將Proteus設(shè)計(jì)出來的仿真電路載入程序進(jìn)行整機(jī)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(jìn)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(diǎn)擊運(yùn)行按鈕。首先觀察各個(gè)元器件的完好性，其次檢測(cè)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(cè)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(jiǎn)易的程序，觀察電路是否正常工作。最后將整個(gè)程序?qū)戇M(jìn)單片機(jī)中，依據(jù)顯示現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)試直至成功。系統(tǒng)接通電源，初始狀態(tài)是手動(dòng)模式，按下第一個(gè)按鍵，顯示為“1”表示電機(jī)正轉(zhuǎn)，模擬窗簾打開。當(dāng)按下第二個(gè)按鍵時(shí)，顯示為“2”表示電機(jī)反轉(zhuǎn)，模擬窗簾關(guān)閉。當(dāng)按下第二排第三個(gè)鍵時(shí)，切換到語音識(shí)別模式。對(duì)語音識(shí)別模塊LD3320發(fā)出“開窗”的語音指令時(shí)，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)表示正轉(zhuǎn)，模擬窗簾打開，顯示其工作狀態(tài)“sound 1”。對(duì)語音識(shí)別模塊LD3320發(fā)出“關(guān)窗”的語音指令時(shí)，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)鍵時(shí)，切換到光控模式電路，電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，表示夜晚，模擬窗簾關(guān)閉。用臺(tái)燈的燈光模擬白天光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，模擬窗簾打開。智能窗簾控制系統(tǒng)整體測(cè)試完畢，智能窗簾控制系統(tǒng)基本達(dá)