【導(dǎo)讀】正體會(huì)到智慧家?guī)?lái)的生活樂(lè)趣。本設(shè)計(jì)以STC89C52RC單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)數(shù)字時(shí)鐘和智能窗簾：。另外用點(diǎn)陣顯示時(shí)間和當(dāng)前室內(nèi)溫度，由于下午十點(diǎn)后基本屬于睡眠時(shí)間，故忽略光線(xiàn)強(qiáng)。度，拉上窗簾并自動(dòng)切換到手動(dòng)模式，以節(jié)約電能，待第二天起床再將其切換至自動(dòng)模式。采用步進(jìn)電機(jī)控制，通過(guò)齒輪變速，精確控制窗簾的張合程度，避免窗簾由于過(guò)度的張合造成損害，同時(shí)由于減少了輔助器件，節(jié)省了能源。同時(shí)，本設(shè)計(jì)還選用DS12C887時(shí)鐘芯片，該芯片內(nèi)部自帶。鋰電池，即使在斷電的情況下仍然能繼續(xù)工作。該芯片有內(nèi)置晶振，能夠提供準(zhǔn)確的時(shí)間，正常工作。狀態(tài)下工作一個(gè)月誤差為+1分鐘。芯片內(nèi)部帶有鬧鐘功能，帶有世紀(jì)寄存器，能夠解決世紀(jì)問(wèn)題，還有閏年補(bǔ)償能多項(xiàng)功能。比只利用晶振驅(qū)動(dòng)的電子時(shí)鐘功能更強(qiáng)大，時(shí)間更準(zhǔn)確。從功能和價(jià)位以及本題目要求。來(lái)看，我們選擇STC89C52RC芯片作為本系統(tǒng)的控制核心，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)控制、顯示等功能。

　　

【正文】 //分離日期的個(gè)位數(shù) } disp_buff[0]=ziku_table[dge*16+j]。 //將年月日頁(yè)面第一行的數(shù)據(jù)存入數(shù)組 disp_buff[1]=ziku_table[dshi*16+j]。 disp_buff[2]=ziku_table[mge*16+j]。 disp_buff[3]=ziku_table[mshi*16+j]。 disp_buff[4]=ziku_table[yge*16+j]。 disp_buff[5]=ziku_table[yshi*16+j]。 disp_buff[6]=ziku_table[ybai*16+j]。 disp_buff[7]=ziku_table[yqian*16+j]。 HC595_Data_Send(disp_buff,j,4)。 j++。 //行加 1 if(j==16) { j=0。 riqi++。 shijian=0。 } } } } 22 DS18B20 程序流程圖 DS18B20 的程序流程圖如圖 所示： N Y N Y 圖 溫度模塊程序流程圖 圖 DS18B20 流程圖 DS18B20 讀取溫度值 的程序 如下： ReadTemperature(void) //向 DS18B20 讀溫度值 { Init_DS18B20()。 //初始化 WriteOneChar(0xcc)。 //跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 WriteOneChar(0x44)。 //啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 初始化 DS18B20 稍微延時(shí)，給硬件一點(diǎn)反應(yīng)時(shí)間 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換 發(fā)送跳過(guò)讀 ROM 的操作 開(kāi)始 主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖以檢測(cè)從機(jī)是否有應(yīng)答 主機(jī)再次發(fā)出復(fù)位脈沖以檢測(cè)從機(jī)是否有應(yīng)答 發(fā)送跳過(guò)讀 ROM 的操作 讀取溫度寄存器的值，并經(jīng)過(guò)溫度轉(zhuǎn)換，返回溫度值。當(dāng) flagdi,keyxuan 標(biāo)志位允許時(shí)，將數(shù)字溫度數(shù)據(jù)送到 LED 顯示屏上顯示 23 delay(125)。 //轉(zhuǎn)換需要一點(diǎn)時(shí)間，延時(shí) Init_DS18B20()。 //初始化 WriteOneChar(0xcc)。 //跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 WriteOneChar(0xbe)。 //讀溫度寄存器（頭兩個(gè)值分別為溫度的低位和高位） tempL=ReadOneChar()。 //讀出溫度的低位 LSB tempH=ReadOneChar()。 //讀出溫度的高位 MSB //溫度轉(zhuǎn)換，把高低位做相應(yīng)的運(yùn)算轉(zhuǎn)化為實(shí)際溫度 temperature=((tempH*256)+tempL)*。 delay(200)。 return(temperature)。 } DS12C887 程序流程圖 時(shí)鐘芯片 DS12C887 程序流程圖如圖 所示： 圖 DS12C887 程序流程圖 時(shí)鐘芯片 DS12C887 程序 如下： void init() //初始化時(shí)鐘芯片 { write_ds(0x0A,0x20)。 write_ds(0x0B,0x26)。 //24 小時(shí)制， BCD 碼 read_ds(0x0C)。 } 步進(jìn) 電機(jī) 控制程序 當(dāng)光敏電阻檢測(cè)光線(xiàn)亮度達(dá)到給定值時(shí)，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)將窗簾拉上，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)采用單雙八拍工作方式 AABBBCCCDDDA 即一個(gè)脈沖轉(zhuǎn) 度。 調(diào)用函數(shù)獲取時(shí)鐘信息 送數(shù)據(jù) 顯示 DS12C887 初始化 開(kāi)始 24 步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn) AAB 節(jié)拍的程序如下所示： void SetMotor() //步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn) { MotorDelay=Speed。 //調(diào)整速度 switch(MotorStep) { case 0: if(TIM) // A { A = 0。 b = 1。C = 1。D = 1。 MotorStep = 1。 TIM=0。 } break。 case 1: // AB if(TIM) { A = 0。b = 0。C = 1。D = 1。 MotorStep = 2。 TIM=0。 } break。 } 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)將脈沖改為 ADADDCCCBBBA 即可。 25 5 智能家居控制系統(tǒng)調(diào)試 軟件調(diào)試 由于本系統(tǒng)模塊比較多，為方便程序的調(diào)試，先將各個(gè)模塊程序逐一寫(xiě)好后，調(diào)試。最后再將整個(gè)系統(tǒng)的程序整合到一起。 LED 點(diǎn)陣原理比較簡(jiǎn)單，但是由于要將日期、星期、時(shí)間和溫度全部顯示在點(diǎn)陣上，整個(gè)點(diǎn)陣顯示屏上總共有 16 個(gè)數(shù)字和 3 個(gè)漢字 ，建立字庫(kù)的難度比較大，為了方便調(diào)試并尋找字庫(kù)的規(guī)律以簡(jiǎn)化程序，先在年份的第一個(gè)數(shù)字位置上寫(xiě)好一個(gè)數(shù)字，顯示無(wú)誤之后，在 第二個(gè)數(shù)字的位置上寫(xiě)上相同的數(shù)字，尋找兩個(gè)數(shù)字字庫(kù)的規(guī)律。 通過(guò)對(duì)比最終采用每?jī)蓚€(gè) 8*8 的點(diǎn)陣構(gòu)成一個(gè) 8 列 16 行的點(diǎn)陣，顯示一個(gè)數(shù)字，每 4 個(gè) 8*8 的點(diǎn)陣構(gòu)成一個(gè) 16*16 的點(diǎn)陣顯示一個(gè)漢字，然后將日期，星期，時(shí)間和溫度分成三頁(yè)顯示，采用這種方案， 10 個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字字庫(kù)可以共用，避免 16 個(gè)數(shù)字需要建 160 個(gè)數(shù)字的字庫(kù)的現(xiàn)象發(fā)生，簡(jiǎn)化了程序。 LED 點(diǎn)陣調(diào)試完之后，再對(duì)數(shù)字時(shí)鐘和溫度傳感器進(jìn)行調(diào)試。 數(shù)字時(shí)鐘與數(shù)字式溫度傳感器功能強(qiáng)大，芯片簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)的同時(shí)也無(wú)形加大了軟件編寫(xiě)的復(fù)雜程度，為方便程序的調(diào)試和提高 效率，故將軟件編寫(xiě)分模塊進(jìn)行，先將實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊一步步調(diào)試，按照時(shí)序圖將讀寫(xiě)函數(shù)寫(xiě)好后，通過(guò) LED 顯示， 第一次顯示無(wú)誤，但是經(jīng)過(guò)和實(shí)際時(shí)間對(duì)比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò) 40 分鐘，該設(shè)計(jì)慢了 20 分鐘左右，重新檢測(cè)程序，發(fā)現(xiàn)由于為了提高單片機(jī)的運(yùn)行速度，每次顯示的時(shí)候，只從時(shí)鐘芯片讀取該頁(yè)面需要顯示的數(shù)據(jù)，造成在除時(shí)間頁(yè)面之外，時(shí)鐘芯片沒(méi)有運(yùn)行，所以，當(dāng)顯示其他頁(yè)面時(shí)，繼續(xù)從時(shí)鐘芯片讀取時(shí)分秒，但不顯示，結(jié)果時(shí)鐘準(zhǔn)確無(wú)誤。 調(diào)試無(wú)誤之后再加上溫度傳感器部分后發(fā)現(xiàn)在 顯示星期和溫度頁(yè)面時(shí)，點(diǎn)陣閃爍，這是由于讀取溫度數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換時(shí)需要延 時(shí)，因此造成點(diǎn)陣閃爍，由于該溫度傳感器的作用是檢測(cè)當(dāng)前室內(nèi)溫度，室內(nèi)的溫度不可能頻繁變化，因此采用定時(shí)器定時(shí)，每分鐘采集一次溫度傳感器的數(shù)據(jù) 。 最終解決了點(diǎn)陣閃爍的問(wèn)題。 加上按鍵調(diào)節(jié)時(shí)間，由于點(diǎn)陣無(wú)法像 LCD 一樣閃爍光標(biāo)，故采用只顯示當(dāng)前要調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)不顯示，下載程序后發(fā)現(xiàn)該程序無(wú)法實(shí)現(xiàn)該功能，經(jīng)分析程序發(fā)現(xiàn)由于點(diǎn)陣需要循環(huán)點(diǎn)亮，常用的按鍵程序方案除非剛好在點(diǎn)陣顯示一個(gè)周期結(jié)束時(shí)按下按鈕，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)，故改用外部中斷，當(dāng)檢測(cè)到中斷時(shí)中斷點(diǎn)陣的顯示，進(jìn)入調(diào)節(jié)界面。中斷點(diǎn)陣顯示進(jìn)入調(diào)節(jié)界面有兩種方案，一 種是即時(shí)中斷，立即進(jìn)入調(diào)節(jié)界面，但是當(dāng) 26 調(diào)節(jié)結(jié)束后，程序會(huì)繼續(xù)之前未顯示完的界面。另一種方案是等待第三個(gè)頁(yè)面顯示完再跳出調(diào)節(jié)界面，這種方案當(dāng)調(diào)節(jié)結(jié)束后，點(diǎn)陣會(huì)重新從第一個(gè)界面開(kāi)始顯示。最終選擇第二種方案。但是由于 切換屏幕的按鈕 采用中斷觸發(fā)方式，無(wú)法 進(jìn)行軟件 消抖， 造成 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)按一下按鈕誤判為兩次的現(xiàn)象 ，最后切換屏幕的按鈕采用硬件消抖，另外兩個(gè)按鈕硬件消抖和軟件消抖同時(shí)采用 。 在軟件編寫(xiě)的過(guò)程中遇到非常多的問(wèn)題，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，在春節(jié)期間也花費(fèi)了大量的時(shí)間去不斷修改，以上只是列舉些有代表性的問(wèn)題作為反映。 硬件調(diào)試 由于大三時(shí)參加過(guò) “飛思卡爾 ”杯智能車(chē)競(jìng)賽，我的任務(wù)是寫(xiě)程序，調(diào)試程序，硬件由隊(duì)友全權(quán)負(fù)責(zé)，經(jīng)過(guò)九個(gè)月的反復(fù)鍛煉，對(duì)程序的編寫(xiě)調(diào)試比較熟練，故而忽略了硬件的制作難度，期末考試結(jié)束后計(jì)劃三天完成整個(gè)設(shè)計(jì)。將所有硬件一次性焊好之后，直接編寫(xiě) 步進(jìn)電機(jī) 程序并下載進(jìn)行調(diào)試，結(jié)果 步進(jìn)電機(jī) 無(wú)法正常轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)對(duì)硬件和程序的反復(fù)檢查，無(wú)法確定是硬件還是軟件原因，最終由于工作原因，只有春節(jié)過(guò)后再?gòu)念^開(kāi)始。 吸取了第一次的教訓(xùn)，首先將單片機(jī)最小系統(tǒng)焊接好，調(diào)試無(wú)誤后，再逐一焊接其他模塊，逐一編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)該模塊簡(jiǎn)單功能的程序進(jìn) 行調(diào)試。最后將所有調(diào)試無(wú)誤的硬件集成，由于硬件各模塊已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能，故后期軟件和硬件一起調(diào)試時(shí)，系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題一般可以歸結(jié)于軟件編寫(xiě)錯(cuò)誤。 硬件調(diào)試主要是調(diào)試各部分的焊接是否合格和各芯片的輸出輸入電壓是否符合設(shè)計(jì)要求，最后測(cè)試各硬件部分能否完成設(shè)計(jì)功能。因此把硬件調(diào)試按照以下兩部分分步來(lái)進(jìn)行： （ 1）測(cè)試所有焊點(diǎn)是否有短路和虛焊的現(xiàn)象存在 。 （ 2）通電測(cè)試所有硬件芯片的輸入輸出電壓是否在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi) 。 短路與虛焊檢測(cè) 檢測(cè)工具為萬(wàn)用表，使用萬(wàn)用表的短路報(bào)警功能，逐個(gè)測(cè)試相臨的兩個(gè)焊點(diǎn)檢測(cè) 是否短路。按照電路圖檢測(cè)需要連接的兩點(diǎn)是否短路來(lái)檢測(cè)是否已經(jīng)連接上，以此來(lái)檢測(cè)虛焊的情況。檢測(cè)和修改完成后為下一步通電檢測(cè)排除了短路的危險(xiǎn)和由于虛焊引起檢測(cè)結(jié)果不真實(shí)的麻煩。 27 上電測(cè)試 由于系統(tǒng)測(cè)試時(shí)是采用適配器為系統(tǒng)電源，所以電源輸入都為 5V。顯示系統(tǒng)中單片機(jī)、譯碼器，鎖存器，驅(qū)動(dòng)電路的電源電壓均要求為 5V 所以可同時(shí)直接接入。 上電后首先觀察電路是否有過(guò)熱，異味，冒煙的現(xiàn)象出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)觀察，沒(méi)有這些現(xiàn)象出現(xiàn)。然后測(cè)試各器件的電源，接地及一些電平應(yīng)該固定的端口的電壓。測(cè)試的結(jié)果為：各器件電源端在 ～ 之間滿(mǎn)足器件的電源電壓要求，單片機(jī)端口在未接負(fù)載時(shí)端口電壓為 。 最終最小系統(tǒng)和時(shí)鐘芯片模塊正面圖如圖 所示： 圖 最小系統(tǒng)和時(shí)鐘芯片模塊正面圖 28 背面圖如圖 所示： 圖 最小系統(tǒng)和時(shí)鐘芯片模塊背面圖 29 6 結(jié) 論 伴隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，人們的生活速度以及對(duì)生活質(zhì)量的追求也在大幅提高，電子產(chǎn)品智能化速度的加快，也使人們的工作、生活和通訊的關(guān)系日益密切。針對(duì)人們對(duì)智能化的需求以及對(duì)舒適生活的追求，智能窗簾改變了傳 統(tǒng)窗簾的劣勢(shì)，它可以根據(jù)外界光照強(qiáng)度的不同而自動(dòng)開(kāi)閉窗簾。 本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)的介紹了智能家居控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)。在總體方案設(shè)計(jì)中，以光敏電阻做傳送信號(hào)的傳感器，用 步進(jìn)電機(jī) 作為信號(hào)輸出的執(zhí)行元件，STC89C52RC 單片機(jī)作為主要的控制元器件，用 DS12C887 時(shí)鐘芯片制作數(shù)字時(shí)鐘，又添加了溫度傳感器，用 LED 點(diǎn)陣顯示時(shí)間和溫度。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)功能： （ 1） 根據(jù)光線(xiàn)強(qiáng)度調(diào)整窗簾的開(kāi)閉 。 （ 2） 具有溫度、日期、星期、時(shí)間顯示功能。 （ 3） 具有手動(dòng)、自動(dòng)切換功能，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際情況切換窗簾的控制模式。 本次畢 業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)研究與設(shè)計(jì)過(guò)程包括選題、設(shè)計(jì)以及完善等。首先，在選題方面查閱了很多與題目有關(guān)的資料和課題，并且制定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃，然后將這些方案落實(shí)到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中。其次，在制定的方案基礎(chǔ)上運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)對(duì)硬件以及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)軟硬件聯(lián)合調(diào)試。最后，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)一步修繕，以求達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效果。 30 參考文獻(xiàn) [1] 周敬 .基于單片機(jī)的窗簾智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].天津科技 .2020:(02):5860. 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