【智能遙控窗戶設(shè)計(jì)10000字（論文）】

??引言1.1研究背景及意義隨著21世紀(jì)的到來(lái)，人們步入信息化和智能化的新時(shí)代。網(wǎng)絡(luò)通信、人臉圖像識(shí)別、數(shù)字化家電等技術(shù)不僅已深入人們的日常生活，同時(shí)也悄無(wú)聲息地邁入人們的個(gè)人空間。運(yùn)用這些技術(shù)所研發(fā)出的智能產(chǎn)品雖然改變了人們的生活方式提升了人們的生活質(zhì)量[1]，但還存在很大的發(fā)展空間。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，目前市面上大部分窗簾需要人工操作。例如在豪華高端的私人別墅和高檔酒店等擁有大型落地窗的場(chǎng)景中，普通窗簾的缺點(diǎn)就會(huì)暴露出來(lái)。其原因在于，這些窗簾大而笨重，開(kāi)關(guān)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力[2]。目前的家用智能窗簾雖然基于遙控做到了自動(dòng)控制，但是還有以下缺點(diǎn)：成本普遍偏高；使用功能過(guò)于單難以智能化管理[3]；多個(gè)窗簾的使用情況下，一個(gè)紅外遙控單次會(huì)批量處理多個(gè)窗簾，不能實(shí)現(xiàn)單一窗簾的控制；用戶群體較為分散，難以普及[4]；不可遠(yuǎn)程操控達(dá)不到讓用戶省心、使用便捷的目的等。針對(duì)上述問(wèn)題，本論文設(shè)計(jì)一款能夠通過(guò)光線檢測(cè)自動(dòng)控制、定時(shí)自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制和按鍵控制，基于單片機(jī)的智能窗簾控制系統(tǒng)。其硬件由AT89C52單片機(jī)芯片、DS1302時(shí)鐘芯片、光敏傳感部分構(gòu)成。該系統(tǒng)的仿真測(cè)試使用Protues軟件進(jìn)行。與傳統(tǒng)窗簾相比，本文所設(shè)計(jì)的智能窗簾控制系統(tǒng)具有價(jià)格實(shí)惠、操控便利、智能管理等優(yōu)點(diǎn)。智能窗簾將以其優(yōu)越的性能給普通家庭帶來(lái)一個(gè)舒適、便捷和綠色的智能化家居。1.2國(guó)內(nèi)外研究綜述1.2.1國(guó)外研究綜述20世紀(jì)末期，一大批網(wǎng)絡(luò)通信的家用電器、半自動(dòng)化操作的電子產(chǎn)品等相繼面世。在家用智能冰箱、家用智能電視、家用智能洗衣機(jī)和各種家用電氣化產(chǎn)品等功能綜合為一體之后，誕生了住宅電子化的理念。從那起，電動(dòng)窗簾開(kāi)始慢慢地出現(xiàn)在人們的視野之中。這些年，經(jīng)過(guò)人們的體驗(yàn)與使用，智能窗簾在美國(guó)、澳大利亞、英國(guó)等一些國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用。2014年美國(guó)的研發(fā)人員SunT和LiJ等人所設(shè)計(jì)的節(jié)能翻轉(zhuǎn)式窗簾系統(tǒng)，利用窗簾葉片接收太陽(yáng)光照射的方向，從而控制窗簾的升降。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，該系統(tǒng)由上位機(jī)完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和輸出等，由下位機(jī)采用感光元件采集光照信息。它的節(jié)能表現(xiàn)在其外層材質(zhì)采用可收集光能的太陽(yáng)能板材料，可以通過(guò)吸收白天照射在窗簾上產(chǎn)生的光能，轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在鋰電池中。該系統(tǒng)采用的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化技術(shù)可以為系統(tǒng)供電，節(jié)約了家庭的能源消耗[5]。2010年澳洲的科研人員ZhangC和FengX等人硏制出一款由數(shù)字溫度傳感器DSl8B20組成的溫度控制智能窗簾系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)z測(cè)到的室外實(shí)時(shí)溫度信息，然后將信息推送至手機(jī)App上，讓用戶選擇是否開(kāi)關(guān)窗簾，以實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)控制[6]。2017年日本的專家HanD和ChenX制作的光控檢測(cè)節(jié)能智能窗簾系統(tǒng)，在窗戶的玻璃與室內(nèi)的窗簾之間安裝了一種光線感應(yīng)器。該系統(tǒng)采用舒適型家居設(shè)計(jì)方案，只有光線在適宜的時(shí)候才會(huì)自動(dòng)展開(kāi)。當(dāng)光線到達(dá)一定強(qiáng)度時(shí)，能夠控制窗簾自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)，該系統(tǒng)利用光加熱半導(dǎo)體，將室外光線照射在智能窗簾上所產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)，也可以實(shí)現(xiàn)智能窗簾無(wú)需充電，即能使窗簾自動(dòng)上升或者降落功能[7]。2013年英國(guó)的設(shè)計(jì)師JangYH和YangHX研究了一款基于語(yǔ)音芯片WK6900-24ss控制基礎(chǔ)上的百葉窗智能窗簾叫。這款產(chǎn)品在材質(zhì)選擇方面有不少亮點(diǎn)，它使用高透明，高強(qiáng)度的聚碳酸脂片，配合鋁的熔點(diǎn)在髙溫的條件下鍍上了一層鋁膜設(shè)計(jì)外層，能夠把太陽(yáng)光中的大部分顏色的光反射掉。進(jìn)而調(diào)節(jié)并減少進(jìn)入室內(nèi)的光線，使得室內(nèi)一直保持適宜的亮度與溫度，但室內(nèi)用戶依舊能清楚看到外面的場(chǎng)景[8]。2018年國(guó)外還開(kāi)發(fā)出了減輕高層建筑的整體重量而所做出的智能窗簾系統(tǒng),以AT89C52單片機(jī)為主控制單元，風(fēng)壓傳感器和放大器作為信號(hào)的產(chǎn)生、處理的部分，LCD12864顯示屏作為窗簾的顯示部分。利用風(fēng)壓傳感器對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和使用通信軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸控制信號(hào)來(lái)對(duì)窗簾系統(tǒng)進(jìn)行控制[9]。1.2.2國(guó)內(nèi)研究綜述中國(guó)智能家居的第一階段叫做智能小區(qū)期，該階段智能家居在市面上只是概念上的產(chǎn)品，并沒(méi)有成熟的技術(shù)和市場(chǎng)。十幾年前，我國(guó)雖然有一些企業(yè)、廠家在進(jìn)行智能窗簾的生產(chǎn)，但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)不足、普通人的生活條件較差日常生活標(biāo)準(zhǔn)較低等一系列的原因，導(dǎo)致智能窗簾未能成功推廣開(kāi)來(lái)[10]。隨著技術(shù)水平不斷提高，科技逐漸運(yùn)用到人們生活。人們的思維不斷地開(kāi)闊，對(duì)生活品質(zhì)的要求不斷提髙。在一些發(fā)達(dá)的一線城市，許多家庭都慢慢地使用上了智能窗簾。智能窗簾的發(fā)展也得益于我國(guó)科研人員的不斷探索與鉆硏。2016年小米公司的科研人員最近開(kāi)發(fā)出的一款A(yù)mara智能窗簾引起了智能家居的購(gòu)買浪潮。該產(chǎn)品與其它普通電動(dòng)窗簾相比最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)與小米產(chǎn)品互聯(lián)，但用戶還需要配備Aqaba的智能插座才能使Aqaba智能窗簾正常工作。用戶開(kāi)關(guān)時(shí)間的定時(shí)設(shè)置，WIFI無(wú)線控制，紅外傳感器實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的自動(dòng)化控制功能，也可以通過(guò)與語(yǔ)音助手交流來(lái)驅(qū)動(dòng)Aqaba電機(jī)操控智能窗簾，以實(shí)現(xiàn)窗簾的開(kāi)啟關(guān)閉[11]。2012年?yáng)|北農(nóng)業(yè)大學(xué)的孫利新，王阿川等人對(duì)基于視覺(jué)手勢(shì)識(shí)別技術(shù)的智能窗簾進(jìn)行硏究。在手勢(shì)識(shí)別的操作下，他們構(gòu)造了基于視覺(jué)手勢(shì)識(shí)別技術(shù)的智能窗簾系統(tǒng)。這款設(shè)計(jì)的窗簾通過(guò)使用計(jì)算機(jī)視覺(jué)OpenCV庫(kù)處理捕捉人體手勢(shì)的移動(dòng)方向，系統(tǒng)分析、處理后，控制窗簾自動(dòng)開(kāi)合[12]。該系統(tǒng)在功能上有良好的人機(jī)交互能力，操作非常簡(jiǎn)單，窗簾的開(kāi)合程度也可自由控制。目前，我國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已出現(xiàn)的智能窗簾，可以通過(guò)第三方語(yǔ)音系統(tǒng)控制光照檢測(cè)以及遙控對(duì)窗簾的控制。但是購(gòu)買一套比較齊全的智能窗簾控制系統(tǒng)的價(jià)格較高，只有較少的家庭能承擔(dān)這項(xiàng)費(fèi)用支出。在某種意義上來(lái)說(shuō)，這局限了智能窗簾的發(fā)展。因此，一款低成本、便捷、智能的基于單片機(jī)的智能窗簾控制系統(tǒng)急需要被開(kāi)發(fā)。1.3本文主要研究?jī)?nèi)容本次研究設(shè)計(jì)主要目的是通過(guò)綜合研究結(jié)果分析電動(dòng)智能窗簾控制技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展及其應(yīng)用現(xiàn)狀，從而對(duì)電動(dòng)窗簾控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，以光敏電阻作為傳感元件的傳感器作為檢測(cè)元件，AT89C52單片機(jī)作為控制芯片，輔助鍵盤和顯示，最終實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)窗簾控制器的多項(xiàng)智能項(xiàng)目。本次對(duì)智能窗簾系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為六個(gè)部分：第一部分引言介紹設(shè)計(jì)目標(biāo)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和研究意義目的設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和本文的章節(jié)安排。第二部分總體設(shè)計(jì)方案給出了電動(dòng)窗簾控制器的總體方案設(shè)想實(shí)現(xiàn)功能。第三部分硬件設(shè)計(jì)選用AT89C52單片機(jī)為核心的各種電路設(shè)計(jì)包括復(fù)位電路，電源電路，時(shí)鐘電路步進(jìn)電機(jī)控制電路鍵盤/顯示電路等一系列相關(guān)電路。第四部分軟件設(shè)計(jì)主要介紹了各項(xiàng)功能的設(shè)計(jì)流程。第五部分仿真仿真測(cè)試使用Protues軟件進(jìn)行。第六部分總結(jié)對(duì)設(shè)計(jì)中的不足進(jìn)行反思。2總體方案設(shè)計(jì)2.1需求分析我國(guó)人們的生活水平逐步提高，人們?cè)诓粩嘧非缶G色、健康和高質(zhì)量的生活智能窗簾正逐漸成為每家每戶的必需品。但就目前發(fā)展來(lái)看，智能窗簾還有很大的進(jìn)步空間。各國(guó)科研人員仍然需要不斷地研發(fā)與測(cè)試，應(yīng)用各種先進(jìn)的技術(shù)去提升、改進(jìn)目前的智能窗簾控制系統(tǒng)，以一個(gè)自動(dòng)控制、智能管理的智能窗簾展現(xiàn)給人們。本系統(tǒng)以光照檢測(cè)、定時(shí)驅(qū)動(dòng)和手動(dòng)控制三個(gè)方向來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。該系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能：直接通過(guò)按鍵控制開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；無(wú)論在強(qiáng)光還是弱光的情況下，系統(tǒng)都可以檢測(cè)到室外的光線強(qiáng)度與用戶設(shè)定的光照上限與下限作比較，實(shí)現(xiàn)光照檢測(cè)自動(dòng)開(kāi)合的功能；根據(jù)用戶需要不同時(shí)間的開(kāi)啟關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)窗簾的定時(shí)開(kāi)合。2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)智能窗簾控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。光電傳感器光電傳感器信號(hào)調(diào)理電路A/D轉(zhuǎn)換器AT89C51單片機(jī)顯示部件鍵盤步進(jìn)電機(jī)煙霧傳感器圖2-1智能窗簾控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖智能窗簾由一個(gè)類似于光電式的濾波傳感器驅(qū)動(dòng)它可以用來(lái)檢測(cè)室內(nèi)和外界的光強(qiáng)，從濾波傳感器輸出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波調(diào)理電路的濾波進(jìn)行放大，濾波調(diào)理后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器需要一定時(shí)間來(lái)完成一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，如果在這段信號(hào)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，信號(hào)的頻率和幅值發(fā)生了變化，那么轉(zhuǎn)換結(jié)果將會(huì)受到影響，所以轉(zhuǎn)換期間要用到采樣保持電路。由單片機(jī)控制轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)行與停止。顯示部件用來(lái)顯示電動(dòng)窗簾控制器的各種狀態(tài)信息。鍵盤是主要的輸入設(shè)備，控制單片機(jī)的各種參量[13]。2.3單片機(jī)選擇目前，應(yīng)用較多的是51系列單片機(jī)和STM系列單片機(jī)，但STM系列單片機(jī)比較復(fù)雜，學(xué)習(xí)成本較高。相比之下，51系列的單片機(jī)相對(duì)簡(jiǎn)單，在大學(xué)學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)了一些相關(guān)課程，加上豐富的網(wǎng)上信息，降低了學(xué)習(xí)成本。雖然51系列單片機(jī)的性能較差，但作為本設(shè)計(jì)的核心是足夠的，同時(shí)，芯片價(jià)格低廉，編程方便，所以設(shè)計(jì)選用51系列單片機(jī)，型號(hào)選用STC89C52。下面是對(duì)芯片的詳細(xì)介紹：STC89C52是一個(gè)低電壓、高性能的CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的STC89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1硬件總體設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)有一般的窗簾控制器的最基本的功能，即通過(guò)電動(dòng)按鈕來(lái)控制開(kāi)閉窗簾，在此基本功能的前提下，本設(shè)計(jì)還根據(jù)需求設(shè)計(jì)了可以根據(jù)光照強(qiáng)度和設(shè)定時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行開(kāi)閉窗簾的功能，在選取設(shè)計(jì)方案和采用元器件方面，該設(shè)計(jì)本著簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)實(shí)用的思想，盡量簡(jiǎn)化電路的設(shè)計(jì)，用最簡(jiǎn)單的電路布線來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求[14]。硬件設(shè)計(jì)整體控制電路設(shè)計(jì)框圖，主要設(shè)計(jì)包括一個(gè)單片機(jī)外圍控制電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，信號(hào)調(diào)理電路、鍵盤/顯示接口電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、檢測(cè)電路等模塊。單片機(jī)外圍電路提供各模塊所需要的5V電源和時(shí)鐘模塊；信號(hào)檢測(cè)后的是模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)理放大進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)。單片機(jī)的P2口控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行從而控制窗簾的升降。顯示和鍵盤讓人機(jī)交換變得更容易。以上各模塊組成了電動(dòng)窗簾控制器的總體電路。3.2單片機(jī)相關(guān)電路設(shè)計(jì)3.2.1晶振電路電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來(lái)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過(guò)基準(zhǔn)頻率來(lái)控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。晶振電路中的電容C2和C3的典型值通常選擇為30PF左右，電容的作用在這里是起振作用，幫助晶振更容易的起振，取值范圍是15-33PF。晶振的取值也可以是24M，晶振的取值越高，單片機(jī)的執(zhí)行速度越快。晶體振蕩頻率的范圍通常在1.2~12MHz。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越快，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。但反過(guò)來(lái)，運(yùn)行速度對(duì)于存儲(chǔ)器的速度要求就越高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也就越高，即要求線間的寄生電容要小。晶體和電容應(yīng)該盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。89C52常選擇振蕩頻率12MHz的石英晶體。3.2.2復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，復(fù)位電路由10uF的極性電容C1和10K的電阻R3構(gòu)成。利用電容電壓不能突變的性質(zhì)，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RESET腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來(lái)決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RESET腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。3.2.3電源電路單片機(jī)工作需要使用5V電壓，可采用5V的USB直接供電，可以用手機(jī)充電器、電腦USB口、移動(dòng)電源等設(shè)備進(jìn)行供電。3.2.4最小系統(tǒng)電路STC89C52的最小系統(tǒng)由晶振電路部分、復(fù)位電路部分和電源電路這三個(gè)部分組成。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖如圖3-1所示：圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2.4時(shí)鐘電路本模塊采用DS1302時(shí)鐘芯片為系統(tǒng)提供時(shí)間，該芯片采用32768Hz時(shí)鐘晶振產(chǎn)生的震蕩頻率可使時(shí)鐘芯片正常計(jì)時(shí)工作。將用戶輸入的時(shí)間與DS1302所提供的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間與預(yù)設(shè)時(shí)間相同時(shí)，單片機(jī)向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)出命令以控制窗簾開(kāi)啟或關(guān)閉。DS1302設(shè)計(jì)時(shí)鐘模塊電路圖如圖3-2所示，SCLK用于輸出脈沖信號(hào)，BT1為內(nèi)部備用電源，時(shí)鐘芯片將時(shí)間信息通過(guò)I/O口逐位輸給單片機(jī)。圖3-2時(shí)鐘電路3.3步進(jìn)電機(jī)電路設(shè)計(jì)步進(jìn)脈沖電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路系統(tǒng)主要原理是由步進(jìn)脈沖功率分配器，功率步進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制電路，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)幾個(gè)主要組件組合構(gòu)成。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的方框圖如圖3-3所示。驅(qū)動(dòng)電路如圖3-4所示。脈沖控制脈沖控制功率驅(qū)動(dòng)電路步進(jìn)電機(jī)負(fù)載脈沖信號(hào)圖3-3步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)方框圖圖3-4驅(qū)動(dòng)電路3.4鍵盤電路設(shè)計(jì)鍵盤是防止人類與單片機(jī)打交道的一種重要工具。站在系統(tǒng)監(jiān)視軟件設(shè)計(jì)這個(gè)角度考慮，僅僅對(duì)一個(gè)鍵盤進(jìn)行了掃描，讀取當(dāng)前某一個(gè)小時(shí)刻內(nèi)的一個(gè)鍵盤正常運(yùn)行狀態(tài)顯然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還有許多問(wèn)題需要及時(shí)進(jìn)行妥善處理，否則，人們?cè)诎惭b和使用一個(gè)鍵盤的過(guò)程中，很容易就導(dǎo)致鍵盤出現(xiàn)了錯(cuò)誤的操作和運(yùn)行失控等情況。在對(duì)于單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，鍵盤中使用最廣泛是獨(dú)立式鍵盤與矩陣型鍵盤。它們都有各自的功能和特點(diǎn)，其中一個(gè)獨(dú)立的按鍵硬件工作電路簡(jiǎn)單,而且編程器的設(shè)計(jì)也不復(fù)雜，一般用在對(duì)硬件電路要求不高的簡(jiǎn)單電路中；相比于獨(dú)立按鍵，矩陣按鍵在硬件電路上要復(fù)雜的多，程序算法也更加繁瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢(shì)得多，因此它更適合于多按鍵電路。本設(shè)計(jì)中由于采用的按鍵數(shù)量較少，只有5個(gè)按鍵，分別是“模式切換”、“設(shè)置時(shí)間”、“設(shè)置閾值”、“減”、“加”，故采取了一種獨(dú)立于鍵盤上的操作方式。按鍵的相互連接如下圖3-5所示:圖3-5強(qiáng)度采集電路3.5顯示電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選擇LCD1602作為顯示模塊，以顯示窗簾的狀態(tài)以及其它信息LCDl602內(nèi)置有清屏，開(kāi)關(guān)顯示等基本控制指令，例如，單片機(jī)可發(fā)送清屏指令使LCDl602顯示屏清屏。LCD160顯示屏可以顯示由單片機(jī)通過(guò)Agent通過(guò)機(jī)智云協(xié)議包直接獲取的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間、通過(guò)光敏電阻獲取外界的光照強(qiáng)度的百分比和窗簾所處的模式以及窗簾目前的開(kāi)閉狀態(tài)。設(shè)計(jì)LCD1602電路如圖3-6所示。圖3-6LCD1602電路3.6煙霧檢測(cè)電路設(shè)計(jì)在本產(chǎn)品設(shè)計(jì)中所需要采用的MQ-2型煙霧監(jiān)測(cè)報(bào)警器所用的導(dǎo)體材料主要為一種二氧化錫半導(dǎo)體，它們所采用的材料是一種表面的離子式N型半導(dǎo)體[20]。例如，當(dāng)空氣溫度保持在200~300°C時(shí)，空氣間隙中的硫化氧被一種新的二氧化錫所直接驅(qū)動(dòng)吸附，吸附著這種硫化氧的錫是正負(fù)離子，減少了其中的電子密度，進(jìn)而增加了它的電阻值。煙霧檢測(cè)模塊的工作原理為接觸到煙霧后，當(dāng)晶粒間界處的勢(shì)壘受到該煙霧的調(diào)制而變化時(shí)，會(huì)讓其電導(dǎo)率同樣發(fā)生變化。表3-1半導(dǎo)體氣敏傳感器的分類類型所利用的特性工作溫度代表性被檢測(cè)氣體電阻型表面電阻控制器300～450°C可燃性氣體體電阻控制器300～450°C700°C以上乙醇、可燃性氣體非電阻型二極管整流特性室溫～200°CH2、CO、乙醇晶體管特性150°CH2、H2S芯片接口說(shuō)明：①CS_片選使能，低電平芯片使能；②CH0模擬一個(gè)輸入的通道0，或者可以作為IN+/-的輸出來(lái)使用；③CH1模擬的輸入信號(hào)通道1，或者可以作為IN+/-的信號(hào)來(lái)使用；④GND芯片參考0電位(地)；⑤DI作為數(shù)據(jù)信號(hào)的電路輸入，選定一個(gè)通道信號(hào)進(jìn)行電路控制；⑥D(zhuǎn)O數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出；⑦CLK芯片時(shí)鐘輸入；⑧Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。原理圖中AD0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊中，接口7時(shí)鐘信號(hào)接單片機(jī)P3.6引腳，接口5和接口6為數(shù)據(jù)傳送接口接單片機(jī)的P3.7引腳，接口2為模數(shù)轉(zhuǎn)換的一個(gè)信號(hào)傳輸通道接煙霧傳感器的6號(hào)接口上，接口1為片選信號(hào)，接通單片機(jī)的P3.4引腳，當(dāng)CS端為高電平時(shí)AD0832芯片禁用，煙霧傳感器停止工作，所以CS應(yīng)為低電平。煙霧傳感器的接口1和AD0832的接口8為煙霧傳感器的供電端。煙霧傳感器實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)中，當(dāng)單片機(jī)與溫度上限值進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò)煙霧濃度上限，單片機(jī)通過(guò)P2.0引腳接通報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)通過(guò)P3.1引腳發(fā)送煙霧數(shù)據(jù)通過(guò)SIM800進(jìn)行煙霧濃度報(bào)警，通過(guò)P1.4引腳控制水泵開(kāi)啟。當(dāng)單片機(jī)通過(guò)煙霧傳感器發(fā)出的煙霧濃度值低于上限時(shí)，單片機(jī)控制報(bào)警電路停止報(bào)警同時(shí)關(guān)閉水泵。單片機(jī)發(fā)送指令給LCD12864顯示煙霧濃度數(shù)據(jù)，可以更加直觀地看到當(dāng)前溫度數(shù)值。圖3-7煙霧傳感器模塊3.7光電傳感器設(shè)計(jì)本文選用GL3526型光敏電阻，應(yīng)用光控原理工作，天亮窗簾自動(dòng)打開(kāi)，天黑窗簾自動(dòng)關(guān)閉。由運(yùn)放組成比較電路，同向輸入端有兩個(gè)電阻分壓得到一個(gè)電壓值，作為基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，而反相輸入端用一個(gè)光敏電阻對(duì)外部環(huán)境的光線進(jìn)行采集利用光敏電阻暗時(shí)電阻大亮?xí)r電阻小的特點(diǎn)來(lái)確定反向輸入端的電壓值。再兩者進(jìn)行比較比較后的信號(hào)再送入單片機(jī)P0口從而通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)天亮窗簾自動(dòng)打開(kāi)天黑窗簾自動(dòng)關(guān)閉這一自動(dòng)控制功能。本設(shè)計(jì)的智能窗簾有光控自動(dòng)開(kāi)關(guān)的功能，需要采集環(huán)境中的光照強(qiáng)度，以便進(jìn)行光照強(qiáng)度的計(jì)算來(lái)控制窗簾的開(kāi)關(guān)。光照強(qiáng)度采集使用的方案是光敏電阻，由于光敏電阻采集到的是光照強(qiáng)度的模擬量，因此使用ADC0832將光照模擬量轉(zhuǎn)為數(shù)字量再傳給單片機(jī)進(jìn)行處理。圖3-8強(qiáng)度采集電路3.8信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)3.8.1放大濾波電路設(shè)計(jì)傳感器會(huì)輸出很微弱的模擬信號(hào)，所以需要通過(guò)一個(gè)模擬放大器，對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。由于濾波傳感器中所接收檢測(cè)到的濾波信號(hào)往往常常會(huì)同時(shí)帶有多種各樣的信號(hào)干擾，因此要采用濾波電路來(lái)去除干擾。綜上述考慮，采用低通濾波器。3.8.2A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)A/D轉(zhuǎn)換的作用是進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把信號(hào)接受器收到的一個(gè)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成成為一個(gè)數(shù)字信號(hào)的模擬輸出。在選擇A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，先要確定A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，該設(shè)計(jì)運(yùn)用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832，A/D轉(zhuǎn)換誤的位數(shù)確定與整個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)所需測(cè)量控制的范圍和精度有關(guān)，系統(tǒng)的變換精度控制涉及應(yīng)用到很多技術(shù)環(huán)節(jié)，其中主要包括了信號(hào)傳感器的輸入變換輸出精度，信號(hào)預(yù)圖像處理控制電路設(shè)計(jì)中的變換精度，A/D轉(zhuǎn)換器以及輸出電路等。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序軟件設(shè)計(jì)主程序構(gòu)成無(wú)限循環(huán)，主要完成單片機(jī)初始化，關(guān)中斷，菜單顯示內(nèi)容初始化，按鍵掃描，電機(jī)運(yùn)行，計(jì)時(shí)等功能。主程序的流程圖如圖4-1所示。YYYYNYYNYN關(guān)中斷設(shè)置堆棧積復(fù)位，初始化顯示鍵碼分析數(shù)碼鍵處理設(shè)定時(shí)間開(kāi)始時(shí)間電機(jī)工作電機(jī)停止設(shè)定鍵有鍵操作?命令鍵?到點(diǎn)了?電機(jī)控制鍵工作完成?N圖4-1主程序流程圖啟動(dòng)一個(gè)中斷主程序，先開(kāi)始打開(kāi)一個(gè)新主中斷并且在這個(gè)主中斷程序上重新設(shè)置一個(gè)中斷堆棧，接著再次執(zhí)行初始并簡(jiǎn)化中斷寄存器，初始化堆棧顯示的中斷內(nèi)容；然后再次開(kāi)始執(zhí)行對(duì)一個(gè)按鍵的中斷查詢，執(zhí)行一個(gè)堆棧相應(yīng)的中斷操作。如果我們還沒(méi)有直接設(shè)定一個(gè)計(jì)時(shí)鍵，則我們可以直接設(shè)定停機(jī)時(shí)間，開(kāi)始自己的電機(jī)計(jì)時(shí)；一旦設(shè)定時(shí)間自動(dòng)結(jié)束進(jìn)一步進(jìn)計(jì)時(shí)電機(jī)就自動(dòng)會(huì)即時(shí)開(kāi)始自動(dòng)進(jìn)行一個(gè)相應(yīng)的計(jì)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，工作全部時(shí)間結(jié)束后就電機(jī)會(huì)自動(dòng)開(kāi)始停機(jī)。如果它所使用的按鍵是能對(duì)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制的按鍵，則也就是可以直接執(zhí)行一些電機(jī)相應(yīng)的控制操作。若都不是，則為了更好實(shí)現(xiàn)單次復(fù)位加載按鈕，采用了一個(gè)單次重新啟動(dòng)加載的按鍵。4.2步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)程序流程圖如圖4-2所示。YYNYN傳送正轉(zhuǎn)的脈沖序列是正轉(zhuǎn)嗎傳送正轉(zhuǎn)的脈沖序傳送步數(shù)是否完畢？傳送步數(shù)是否完畢？開(kāi)始返回圖4-2步進(jìn)電機(jī)程序流程圖4.3顯示程序設(shè)計(jì)顯示程序開(kāi)始之前，需要先確定一個(gè)位置，表示要在哪個(gè)地方顯示，比如第1行第4列的位置。在完成坐標(biāo)定位之后就可以開(kāi)始顯示內(nèi)容了。液晶在顯示時(shí)是一位一位完成的。比如數(shù)字“123”，就會(huì)先顯示百位的“1”，然后是十位的“2”，最后是個(gè)位的“3”。顯示字符串的話，也是一樣的道理。每次顯示一串字符或者一個(gè)數(shù)字的時(shí)候，只需在最開(kāi)始的時(shí)候完成一次定位，之后每顯示完一個(gè)字符，液晶會(huì)自動(dòng)跳到下一個(gè)位置的，無(wú)需每個(gè)字符都定位一次。顯示程序流程圖如圖4-3所示。圖4-3顯示程序流程圖4.4鍵盤程序設(shè)計(jì)按鍵的觸點(diǎn)在按鍵閉合和按鍵斷開(kāi)時(shí)都有可能會(huì)直接產(chǎn)生一些小的抖動(dòng)，這時(shí)觸點(diǎn)的編碼邏輯處理電壓水平也是不穩(wěn)定的，若沒(méi)有及時(shí)做到恰當(dāng)?shù)亩秳?dòng)處理，將來(lái)會(huì)有一些可能觸點(diǎn)會(huì)直接抖動(dòng)導(dǎo)致兩個(gè)按鍵中間一個(gè)字符串的編碼錯(cuò)誤重復(fù)執(zhí)行或者也就是按鍵重復(fù)錯(cuò)誤執(zhí)行?，F(xiàn)在我們采用了一種用于軟件設(shè)計(jì)中的延時(shí)處理方法，以便有效避開(kāi)抖動(dòng)的發(fā)生階段。在判斷是否有鍵閉合后都延時(shí)5ms，按下鍵后再延時(shí)12ms就可以避免鍵盤的抖動(dòng)。然后鍵碼分析，執(zhí)行相應(yīng)的模塊，顯示后返回。鍵盤子程序如圖4-4所示。NNYNY開(kāi)始返回有按鍵閉合？調(diào)用顯示子程序延時(shí)6ms2次調(diào)用顯示子程序延時(shí)12ms鍵碼分析執(zhí)行相應(yīng)的模塊顯示有按鍵閉合？圖4-4鍵盤程序流程圖4.5定時(shí)程序設(shè)計(jì)定時(shí)的主要功能是單片機(jī)能夠在設(shè)定時(shí)間內(nèi)得到中斷信號(hào)，從而控制窗簾的開(kāi)關(guān)。時(shí)鐘發(fā)出50ms的信號(hào)給單片機(jī)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到20，則過(guò)了1秒，秒單元數(shù)值加1，當(dāng)秒單元到達(dá)60，分單元數(shù)值加1，秒單元清零。當(dāng)時(shí)單元到達(dá)24，時(shí)單元清零。標(biāo)志1天時(shí)間計(jì)滿，把他們的值放到存儲(chǔ)單元的指定單元。圖4-5是定時(shí)功能流程圖。YYNYNYNY開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，重置初值，啟動(dòng)下一個(gè)50ms50ms，計(jì)數(shù)器加1計(jì)數(shù)器=20？秒單元加1，50ms計(jì)數(shù)器清零，秒寫入秒個(gè)位和秒十位時(shí)單元加1，分單元清零，時(shí)寫入時(shí)各位和時(shí)十位分單元加1，秒單元清零，分寫入分個(gè)位和分十位秒單元=60？時(shí)單元清零時(shí)單元=24？分單元=60？結(jié)束圖4-5定時(shí)功能流程圖5Proteus調(diào)試與仿真Proteus是由英國(guó)的Labcenter開(kāi)發(fā)的具有電路分析和仿真功能的一款軟件，該軟件是一款真正完整的電子設(shè)計(jì)工具。此外現(xiàn)在模擬集成電路、數(shù)字化集成電路、單片機(jī)以及應(yīng)用控制系統(tǒng)及其他嵌入式控制系統(tǒng)均可用這個(gè)仿真軟件對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程仿真。在各種調(diào)試電路方面我們不僅可以同時(shí)使用進(jìn)行多種新的調(diào)試電路功能，包括全速、單步、斷點(diǎn)調(diào)試裝置，并且配備有各種模擬信號(hào)源和各種虛擬源可以便于用戶進(jìn)行各種調(diào)試電路的同時(shí)調(diào)試。該軟件還對(duì)其他的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)提供了功能支持，比如：KeilC51uVision4，MPLAB，方便您對(duì)軟件進(jìn)行編譯和安裝運(yùn)行設(shè)計(jì)調(diào)試，還同時(shí)提供了PCB板的電路設(shè)計(jì)調(diào)試功能以及同時(shí)導(dǎo)出相關(guān)電路設(shè)計(jì)示意圖的設(shè)計(jì)功能，允許一個(gè)用戶同時(shí)輸出一個(gè)多種類型的相關(guān)電路設(shè)計(jì)調(diào)試報(bào)表。使用Proteus電子設(shè)計(jì)工具相當(dāng)于構(gòu)建了電子設(shè)計(jì)和分析平臺(tái)。5.1總體仿真思路首先根據(jù)此前已經(jīng)畫好的電路圖在proteus中找到一個(gè)相應(yīng)的元件，根據(jù)電路圖將所需要的各個(gè)元件逐步地找到，將各種元件分別放置于合適的位置；然后對(duì)照電路框圖中的接線，將各種元件依次進(jìn)行連接，確保各個(gè)元件的連接不正確；最后把程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)進(jìn)行仿真和調(diào)試，查找其中的不足之處，并進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。仿真過(guò)程中，首先進(jìn)行各個(gè)子程序的仿真，解決子程序中存在的問(wèn)題，并逐個(gè)進(jìn)行改進(jìn)，確保子程序的正確性。然后再進(jìn)行綜合程序的仿真調(diào)試，解決其中的問(wèn)題，確保各部分能夠正常工作。5.2仿真中遇到的問(wèn)題及解決辦法在畫仿真圖的過(guò)程中，有一些元件不太好找，遇到這種問(wèn)題，一般是先在一些資料中查找該元件在Proteus中的名稱及相應(yīng)的位置，然后在Proteus相對(duì)應(yīng)的元件庫(kù)中查找該元件，將元件在仿真圖中進(jìn)行連接。還有一種問(wèn)題就是某種元件仿真較為困難時(shí)，在不影響結(jié)果的前提下可以用其他一些元件進(jìn)行相應(yīng)的替代。例如：光敏電阻相當(dāng)于一個(gè)可變電阻，在仿真圖中就可以用一個(gè)可調(diào)電阻進(jìn)行代替，改變可調(diào)電阻的阻值就相當(dāng)于改變光照強(qiáng)度，就可以方便地進(jìn)行光照模塊的仿真調(diào)試。由于對(duì)Proteus了解有限，在仿真過(guò)程中也有一些不足。例如紅外模塊的仿真，無(wú)法找到合適的方法進(jìn)行仿真調(diào)試，只能在實(shí)物上進(jìn)行調(diào)試。

總結(jié)本文主要探討設(shè)計(jì)一套智能集成窗簾軟件控制設(shè)備系統(tǒng)，介紹從設(shè)計(jì)智能集成窗簾軟件控制設(shè)備系統(tǒng)從集成軟件控制電路設(shè)計(jì)至集成軟件控制設(shè)備的以下幾個(gè)設(shè)計(jì)步驟。本系列產(chǎn)品的主要設(shè)計(jì)原理是通過(guò)采用光敏步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器芯片作為元件執(zhí)行驅(qū)動(dòng)元件，以光敏檢測(cè)電阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)器元件作為光敏傳感器對(duì)元件的專用光敏電阻傳感器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)作為光敏檢測(cè)控制元件AT89C51單片機(jī)軟件作為自動(dòng)控制處理芯片，輔助控制鍵盤和觸控屏幕自動(dòng)顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種智能控制窗簾的多項(xiàng)應(yīng)用功能化自動(dòng)控制。整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)主要采用AT89C52單片機(jī)，所用芯片簡(jiǎn)單實(shí)用，減少了軟硬件的共享；傳感器的某一部分采用了光敏電阻，可以不斷地連續(xù)檢測(cè)到來(lái)自外界的各種光輻射強(qiáng)度和頻率的變化，通過(guò)電橋電路后的脈沖信號(hào)進(jìn)入比較器，可以直接地得出一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻放大，A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入單片機(jī)，通過(guò)電橋電路后的脈沖信號(hào)進(jìn)而對(duì)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制；步進(jìn)電機(jī)可以很好地執(zhí)行到窗簾的啟動(dòng)命令，使窗簾啟動(dòng)開(kāi)關(guān)更為精確，穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)中的定位時(shí)鐘工作電路和單片機(jī)相互協(xié)同都具有定時(shí)的功能，再加上對(duì)于光電式傳感器的檢測(cè)光強(qiáng)很好地實(shí)現(xiàn)了定位自動(dòng)控制的這項(xiàng)重要功能。由于目前所設(shè)計(jì)的能力有限，還是對(duì)于許多新型的功能和技術(shù)并沒(méi)有進(jìn)行充分的了解研究，比如為了解決光電開(kāi)關(guān)滯回特點(diǎn)，可以通過(guò)使用施密特電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，無(wú)奈也是有限的。其次，顯示功能中還沒(méi)有采用電動(dòng)窗簾監(jiān)視器的主要工作模式?？刂苾x是固定的，沒(méi)有任何藍(lán)牙或者紅外監(jiān)視的控制。而且未能順利地完成對(duì)實(shí)物進(jìn)行設(shè)計(jì)，這不得不說(shuō)只會(huì)是一個(gè)遺憾。但是，一個(gè)完整的專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)流程，讓我基本上掌握了對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)及其電子運(yùn)算操作軟件等相關(guān)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，尤其是在自己的動(dòng)手能力上有很大的發(fā)展和提升，也給今后更成功、完善的專業(yè)設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：[1]尹紹杰,林鵬.基于WIFI的智能家居配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].通信科技,2018,35(05):136-137.[2]廖春萍.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居安防預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2018.[3]呂夢(mèng)飛,張雪芹,贠金昊.基于PLC的自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技經(jīng)濟(jì)刊,2018,26(16):63-67.[4]宋宇超.基于單片機(jī)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].吉林大學(xué),2018.[5]SunT,LiJ,SongWL.IntelligentTemperatureControlSystemDesignBasedonSingle-ChipMicrocomputer[J].Jou