【文章內容簡介】 。K3為停止按鍵，當模式為手動時，人們可以使用此鍵把窗簾打開或關閉一半。K4和K5鍵分別是限位開關鍵，用來判斷智能窗簾是否到達預定位置。當窗簾接近頂端時，會觸碰到開窗限位開關K4鍵使其閉合，當智能窗簾到達底端時，接觸到開窗行程開關K5鍵，然后閉合。當開關在彈簧的作用下恢復到常開狀態(tài)時，表示窗簾離開限位開關。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，亮時電阻小的特點，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。實現(xiàn)白天窗簾自動打開，晚上窗簾關閉這一智能控制的功能。由IC Route公司設計生產的LD3320是一種非特定人語音識別芯片。精準度高的A/D和D/A接口被裝在模塊內部，不再要外接輔助的電路，根據編輯需要識別的關鍵語句就可以實現(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，與芯片的關鍵詞列表中的語句進行對比，最終選出得分最高的關鍵詞作為識別的結果進行輸出。 LD3320模塊原理框圖步進電動機是一種把電脈沖轉化為機械角位移的控制電機，常用作數字控制系統(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動芯片實現(xiàn)其速度可調和位置準確定位的控制。步進電機在運行中具有性能穩(wěn)定、精準度高、結構簡單等特點，被普遍應用于各種自動化控制系統(tǒng)，特別是工廠自動化生產的流水線、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，功率驅動電路，電機等組成的。本次設計采用型號為28BYJ48型四相八拍步進電機對旋轉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，需要驅動芯片。當然也能通過使用下拉電阻或三極管是可以驅動電機運行，但是這種方法產生的扭力比較小,效果沒有使用集成芯片驅動模塊那么好罷了，所以系統(tǒng)的驅動用ULN2003。電機驅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口作為數據口連接LCD1602的7～14口，來傳輸數據及指令。，LCD1602的5腳R/W（讀寫選擇端）。調節(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)軟件設計本系統(tǒng)的程序采用C語言編寫，為了便于修改和調試，系統(tǒng)軟件采用模塊化設計，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)并進行調試。C51單片機是本次智能窗簾控制系統(tǒng)設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所調試。在此次設計系統(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，找出對應的器件繪制原理圖；將wave6000已經編譯好的*.hex文件放到畫好的原理圖中，點擊運行，觀察顯示結果，再依據其工作狀態(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計流程，程序代碼詳見附錄。在很多單片機設計系統(tǒng)中，鍵盤程序對系統(tǒng)的運行有時起到決定性的作用。按鍵在掃描的過程中它會產生抖動現(xiàn)象，有時按鍵按快了沒反應，按慢了接連響應好幾次。如果不采取有用的方法，將會導致單片機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是由光照強度的不同導致的，繼而實現(xiàn)窗簾的拉開或合上。當執(zhí)行到該子程序入口時，首先進行初始化，根據光敏電阻判斷當前光強是否大于2000LX，如果條件成立，電機正向轉動，模擬窗簾打開。過會碰到限位開關，步進電機不轉動，假如沒有接觸到行程開關，電機繼續(xù)正轉，直到碰到開關為止。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，檢測到當前的光照強度小于1000LX時，步進電機反轉，模擬窗簾閉合。假如安裝在智能窗簾滑軌上的限位開關被傳送器碰到，電機就不工作，說明窗簾合上了。如果沒有觸碰到行程開關，電機持續(xù)反轉，一直碰到限位開關為止，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，然后對相應的模塊發(fā)出指令。驅動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，匹配到關鍵字就會驅動步進電機，讓窗簾執(zhí)行相對應的動作。 當執(zhí)行到該程序入口是，首先將單片機初始化，然后調用步進電機驅動程序，判斷電機是否正轉。如果是，輸入正轉脈沖序列；假如不是這樣的情況，就傳送反轉的脈沖。再看步進電機的是否執(zhí)行完設定的步數，是的話就結束電機轉動，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生下降沿信號，將顯示數據送到P2口，LCD執(zhí)行數據指令，判斷執(zhí)行是否完畢，如果執(zhí)行命令完，把數據顯示出來，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計過程，以及用什么軟件來實現(xiàn)的。文字敘述加以流程圖，讓人看了一目了然，很容易理解作者的設計思路。第四章 調試與仿真 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設計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設計[11]。從畫原理圖、電路仿真、代碼調試到系統(tǒng)協(xié)同仿真，體現(xiàn)了Proteus軟件強大的功能，實現(xiàn)了產品設計從概念到成形的完整性。軟件調試時可以把它與編寫好程序的Keil uVision4連接起來，實現(xiàn)軟、硬件結合的聯(lián)調，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設計出來的仿真電路載入程序進行整機調試。 打開PROTUES 6 professional軟件，根據智能窗簾控制系統(tǒng)的原理圖,把相應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。最后將整個程序寫進單片機中，依據顯示現(xiàn)象進行調試直至成功。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，模擬窗簾打開。當按下第二個按鍵時，顯示為“2”表示電機反轉，模擬窗簾關閉。當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，電機逆時針轉動表示正轉，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“關窗”的語音指令時，電機順時針轉動表示反轉，模擬窗簾關閉，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，電機順時針轉動，表示夜晚，模擬窗簾關閉。用臺燈的燈光模擬白天光照強度，實現(xiàn)電機正轉，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