【正文】 。單片機在實際應(yīng)用中從本質(zhì)上顛覆了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思路和設(shè)計方法。2課題研究的內(nèi)容及章節(jié)安排 本課題研究的是如何對智能窗簾控制系統(tǒng)進行總體的設(shè)計，此系統(tǒng)設(shè)計的主要依據(jù)是用戶對智能窗簾控制系統(tǒng)功能的要求。光控歸類于全自動類；聲控和遙控歸類于半自動。而無線遙控是按照無線電波的頻率來遙控的，它的信號在空氣中傳播，能夠穿過某些障礙物?；谝陨弦蛩氐姆治觯@次設(shè)計不打算使用遙控來控制智能窗簾。在本次設(shè)計中可以根據(jù)人們的語音識別來控制智能窗簾的關(guān)閉，人們通過發(fā)出語音識別指令，語音識別模塊接受指令。在此次設(shè)計系統(tǒng)中，主要由按鍵模塊、光敏電阻和運放組成的光控電路、單片機STC89C52控制系統(tǒng)、步進電機驅(qū)動電路、語音識別模塊、和LCD顯示等組成。光控模塊就是利用光敏電阻的感光性實現(xiàn)窗簾自動的開和關(guān)。從此達到智能窗簾控制的功能要求。 （2）整體設(shè)計方案選取和論證：智能控制窗簾的總體方案框架以及各個模塊的選擇。（4）軟件程序的編寫：介紹所用的軟件及設(shè)計流程。（6）設(shè)計總結(jié)：對本次設(shè)計做一個總結(jié)性的描述。（2）怎樣通過語音控制，實現(xiàn)智能窗簾的開/閉功能。（4）選用什么型號的傳感器。（4）完成軟硬件聯(lián)調(diào)工作，實現(xiàn)設(shè)計功能5本章小結(jié)本章主要講述了智能窗簾的研究背景和在人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾饬x，以及當前窗簾的主要控制方式分別是遙控、時控、光控和聲控。還提出來在設(shè)計的過程中會遇到的問題，大概的想了一下怎么完成本次設(shè)計的任務(wù)。那么選擇什么樣光電傳感器比較好呢？通過自己查找資料，發(fā)現(xiàn)光電傳感器主要有以下幾種選擇方案。為了使光敏電阻器吸收更多的光能，光敏電阻被制成薄片形狀。因此光敏電阻被用于很多光電控制系統(tǒng)，如路燈，照相機自動曝光裝置，光電計數(shù)器等方面[5]。在沒有光照時，反向電阻很大，反向電流比較小，二極管截止。但是它的能耗相對其它光電傳感器而言比較高，容易引起發(fā)熱等現(xiàn)象。方案三：采用光敏三極管作為光控模塊，光敏三極管對電路中的電流有很大的放大作用。因為光敏電阻器的應(yīng)用范圍廣、性能相對較好、體積小、價格便宜等特點。方案一：矩陣鍵盤電路連接復(fù)雜，但節(jié)省了很多I/O口，提高了端口的利用率。方案二：獨立鍵盤電路相對簡單，每個按鍵只占用一個I/O口，編寫程序簡單。適用于比較少的場合。由于獨立鍵盤價錢便宜，需要的數(shù)量比較少，所以本系統(tǒng)采用方案二方案一：特定人語音識別僅考慮對于專人的話音進行識別。設(shè)計模塊化，可獨立使用，也可配合其他控制模塊工作。方案二：非特定人語音識別的語音與人無關(guān)，通常要用大量不同人的語音數(shù)據(jù)庫對識別系統(tǒng)進行識別。因為非特定語音識別簡單、方便、靈活且實用性強等特點，所以選擇方案二。這些段分別由字母a, b, c, d, e, f, g, dp來表示。據(jù)我所知，電流在20mA以內(nèi)。LED對電流很敏感，容易受溫度的影響。LED 只有工作在恒定電流值下才能保證數(shù)碼管具有清晰均勻的亮度顯示。方案二：LCD內(nèi)部自帶顯示芯片，使用其物理特性改變其電壓來顯示文字、數(shù)字和圖形。由于LCD液晶顯示質(zhì)量高、接口簡單、便于操作、功耗低等特點。方案一：SGS公司生產(chǎn)的L298N電機驅(qū)動芯片，可以在電壓43V左右工作，電流正常工作相比。L298N可以直接控制電機運行，不需要外接輔助電路，能夠通過電源調(diào)節(jié)輸出電壓。但是工作時間長容易發(fā)熱。輸入和輸出電流狀態(tài)相反。應(yīng)用范圍比較廣，在各種控制電路中常用作繼電器的驅(qū)動芯片。（1）語音控制：當人們發(fā)出“開窗”的語音指令時，實現(xiàn)步進電機正轉(zhuǎn)（電機逆時針轉(zhuǎn)動），模擬窗簾打開。（2）環(huán)境亮度控制：光敏電阻根據(jù)白天和晚上的外界環(huán)境亮度程度不同工作。這是本次光控模塊設(shè)計運行的初始狀態(tài)。實物演示時，為了不產(chǎn)生誤動作，需要強電源來演示白天的工作狀態(tài)。只有早晨八九點鐘當太陽光很強時，窗簾就自動打開。并增加功能狀態(tài)指示，電機正轉(zhuǎn)，液晶LCD顯示為“1”，電機反轉(zhuǎn)，顯示為“2”，電機停止，顯示為“0”。本控制系統(tǒng)是由單片機通過軟件程序來實現(xiàn)智能控制。根據(jù)用戶的功能需求，進行具體分析，闡述如何實現(xiàn)窗簾的智能化并且設(shè)計系統(tǒng)的整體框架。一個芯片由8位CPU構(gòu)成，片內(nèi)含4kbytes的可反復(fù)擦寫的FlashROM和128bytes的RAM，2個16位定時計數(shù)器。程序狀態(tài)字PSW、存儲器RAM和ROM、累加器、并行I/O接口P0~P地址指示DPTR、寄存器B、定時器/計數(shù)器以及時鐘電路和復(fù)位電路等這些功能部件由內(nèi)部總線聯(lián)接在一起，組成單片機[3]。GND引腳：接地端XTAL1：接外部晶體的一個引腳，此引腳接入外部時鐘信號。RST引腳：復(fù)位輸入端。P0口：常用作地址和數(shù)據(jù)總線口。 P2口：作為擴展系統(tǒng)的高8位地址總線口，也可以當I/O口使用。作為第一種使用時，與P1口相同。EA/VPP：當/EA使能端保持低電平時，單片機只訪問外部存儲器。PSEN引腳：讀寫外部程序存儲器信號。電路程序正常工作要在規(guī)定的時間內(nèi)完成，否則就無法和單片機進行聯(lián)系。內(nèi)部振蕩和外部振蕩是時鐘電路的兩種形式。晶振電路通常選用12MHz的晶振。一般情況下，時鐘頻率和單片機的運行速度成正比。電容范圍在2040pF之間，這里連接的是30pF的電容。如果沒有復(fù)位電路，當程序運行錯誤或者使用者操作不當導致系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時，單片機系統(tǒng)就會癱瘓。只需要給單片機STC89C52至少五毫秒的高電平時，單片機就會自動完成復(fù)位操作。上電復(fù)位是接通電源后，自動完成復(fù)位動作。 復(fù)位電路 電源電路干電池具有價格便宜，方便使用等特點。由于還要供電給液晶顯示屏LCD1602和語音識別模塊，耗電量比較大，三節(jié)干電池是遠遠不夠的，需要6節(jié)電池，才能使整個電路正常工作。三端集成穩(wěn)壓器LM7805具有過流保護、過熱保護、性能可靠、電路簡單等特點，所以應(yīng)用比較廣。6個按鍵被用在這次畢設(shè)中。K2為手動關(guān)窗按鍵，當按下K2鍵時，電機反轉(zhuǎn)模擬窗簾關(guān)閉。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)。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。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。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。精準度高的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。因此識別的準確率比較高，達到93%以上。首先對輸入話筒的語音進行識別。 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。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)和位置準確定位的控制。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。步進電機的工作電流較大，需要驅(qū)動芯片。電機驅(qū)動接線圖如下圖所示。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。調(diào)節(jié)LCD1602的亮度用到電位器RV2。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。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。在此次設(shè)計系統(tǒng)采用的是KeiluV4，其能提供友好的界面。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。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。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。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。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。當執(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。在沒有到條件要求的情況下，返回重新初始化。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。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。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(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。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。輸入初始化程序。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。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(shè)計思路。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。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。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