【基于單片機(jī)的智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8700字（論文）】

引言1.1研究背景及意義進(jìn)入21世紀(jì)，人類進(jìn)入了一個(gè)全新的、信息化、智能化的時(shí)代?；ヂ?lián)網(wǎng)通訊、人臉識(shí)別、數(shù)碼家電等科技，已經(jīng)悄然進(jìn)入了我們的私人空間。利用這些科技開(kāi)發(fā)的智能化產(chǎn)品，可以改變?nèi)藗兊纳罘绞?，提高人們的生活品質(zhì)[1]，但是，仍有很大的發(fā)展空間。經(jīng)過(guò)調(diào)查，目前市場(chǎng)上大多數(shù)的窗簾都是手工制作的。比如在那些有著巨大落地窗的豪華私人別墅、高級(jí)賓館里，常規(guī)窗簾的缺陷就會(huì)顯露無(wú)疑。原因是，這種窗簾又大又重，而且開(kāi)關(guān)起來(lái)更費(fèi)時(shí)費(fèi)力[2]。目前的家庭智能窗簾，盡管可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但其存在的不足之處：造價(jià)普遍較高；功能單一，難于智能化管理[3]；當(dāng)多個(gè)窗簾同時(shí)使用時(shí)，一臺(tái)紅外遙控器可同時(shí)對(duì)多臺(tái)窗簾進(jìn)行批量操作，無(wú)法對(duì)單個(gè)窗簾進(jìn)行有效的控制；用戶群比較分散，很難推廣[4]；無(wú)法遙控，無(wú)法讓用戶省心，使用方便等。本文旨在解決以上問(wèn)題，以單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、定時(shí)控制、遠(yuǎn)程控制、按鍵控制等功能。該系統(tǒng)的硬件主要包括單片機(jī)AT89C52、DS1302時(shí)鐘芯片、光敏傳感器等。通過(guò)Protues軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。與傳統(tǒng)的百葉窗相比，本論文所提出的智能窗簾控制系統(tǒng)具有價(jià)格合理、操作方便、管理方便等特點(diǎn)。智能窗簾將以其卓越的性能，為廣大家庭帶來(lái)舒適、便捷、綠色的智能家居。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，大量的家用電器和半自動(dòng)化操作的電器出現(xiàn)了。隨著智能冰箱、智能電視、智能洗衣機(jī)、家用電器、家用電器等多種家用電器設(shè)備的集成，電子住宅的概念應(yīng)運(yùn)而生。從那時(shí)起，電子幕布逐漸進(jìn)入了人們的視線。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐和使用，美國(guó)，澳大利亞，英國(guó)等國(guó)家，智能窗簾已經(jīng)被大量采用。美國(guó)的研究人員SunT和LiJ在2014年發(fā)明了一種新型的高效的倒掛窗簾，它可以通過(guò)吸收陽(yáng)光的角度來(lái)調(diào)節(jié)窗簾的上升和下降。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、輸出都是通過(guò)上位機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而下位機(jī)則通過(guò)光電傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其節(jié)能效果主要體現(xiàn)在其外部材料是一種可聚集光能的太陽(yáng)能面板，能夠吸收日光輻射到幕布上所產(chǎn)生的能量，并將其轉(zhuǎn)換成電能，并將其儲(chǔ)存于鋰電池中。本系統(tǒng)采用了太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的電力供應(yīng)，達(dá)到了節(jié)能的目的[5]。澳洲科學(xué)家于2010年研制成功了一種智能溫控窗簾系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括DSl8B20數(shù)碼溫度傳感器。通過(guò)對(duì)戶外環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以將室內(nèi)的溫度變化信息發(fā)送到手機(jī)應(yīng)用程序中，由使用者自行決定是否打開(kāi)窗簾，從而達(dá)到對(duì)窗簾的自動(dòng)控制[6]。由日本的HanD和ChenX設(shè)計(jì)的一款由2017年的光控式檢測(cè)節(jié)能型智能窗簾系統(tǒng)，它在窗框和內(nèi)部的窗簾之間裝有一個(gè)光電傳感器。本系統(tǒng)采用舒適家居的設(shè)計(jì)理念，僅當(dāng)燈光合適時(shí)，它就會(huì)自行打開(kāi)。在光照達(dá)到某一程度后，可自動(dòng)關(guān)閉窗簾。同時(shí)，它還通過(guò)對(duì)半導(dǎo)體的光進(jìn)行加熱，把戶外的陽(yáng)光通過(guò)智能窗簾的輻射轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來(lái)，還可以實(shí)現(xiàn)不需要充電就可以自動(dòng)升降窗簾的功能[7]。英國(guó)的設(shè)計(jì)人員在2013年對(duì)WK6900-24ss的語(yǔ)音芯片進(jìn)行了一項(xiàng)智能百葉窗的設(shè)計(jì)。該產(chǎn)品在材料選用上有許多亮點(diǎn)，采用高透光性、高強(qiáng)度的聚碳酸酯薄板，并與鋁熔點(diǎn)相結(jié)合，在高溫環(huán)境下采用鋁箔設(shè)計(jì)，可將太陽(yáng)光線中的大多數(shù)光線反射出去。再通過(guò)調(diào)整和降低光照，讓房間始終處于合適的溫度和亮度，但使用者還是能清晰地看到外界的情況[8]。2018年，為了降低高層建筑的總重量，采用AT89C52單片機(jī)為核心，信號(hào)產(chǎn)生和處理部分由風(fēng)壓力傳感器和放大器組成，LCD12864屏幕是幕布的顯示部。采用空氣壓力傳感器探測(cè)玻璃幕墻，采用仿真DSP實(shí)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并采用通訊軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制[9]。1.2.2國(guó)內(nèi)研究綜述中國(guó)的智能家庭，最初的發(fā)展被稱為“智慧住宅”，這個(gè)時(shí)期的“智能住宅”還處于“概念”階段，還沒(méi)有形成成熟的技術(shù)和市場(chǎng)。十多年前，國(guó)內(nèi)有一些企業(yè)和廠家在做智能窗簾，但因?yàn)榧夹g(shù)水平的落后，普通人的生活水平和生活水平都很低，所以智能窗簾的普及并沒(méi)有得到很好的普及[10]。隨著科技的進(jìn)步，科技的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。人們的思想越來(lái)越開(kāi)放，對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。在一些發(fā)達(dá)的一線城市，很多家庭正在逐漸采用智能窗簾。智能幕墻的開(kāi)發(fā)，也是國(guó)內(nèi)科研工作者不斷探索和挖掘的結(jié)果。小米公司于2016年研發(fā)出一款A(yù)mara智能窗簾，這款產(chǎn)品在智能家庭中掀起了一股熱潮。與其他一般的電動(dòng)窗簾相比，這款產(chǎn)品最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠與小米手機(jī)進(jìn)行連接，但是使用者也必須要有Aqaba的智能插座，才能讓Aqaba智能窗簾發(fā)揮作用。使用者設(shè)定切換時(shí)間、WIFI無(wú)線遙控、紅外線感應(yīng)器完成此產(chǎn)品的自動(dòng)控制，或由Aqaba馬達(dá)與語(yǔ)音助手進(jìn)行溝通，使其打開(kāi)或關(guān)閉[11]。2012年，孫利新、王阿川、東北農(nóng)業(yè)大學(xué)的學(xué)生對(duì)智能窗簾進(jìn)行了研究。利用手勢(shì)識(shí)別技術(shù)，構(gòu)建了一套智能窗簾系統(tǒng)。此款幕布采用電腦視覺(jué)OpenCV庫(kù)處理，以捕捉身體動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)方向，系統(tǒng)分析、處理后，自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉[12]。本系統(tǒng)具有很強(qiáng)的人機(jī)互動(dòng)性，操作簡(jiǎn)便，可以隨意調(diào)節(jié)簾子的開(kāi)啟和關(guān)閉。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上已經(jīng)有了智能窗簾，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光探測(cè)和遠(yuǎn)程控制的第三方語(yǔ)音系統(tǒng)的監(jiān)控。不過(guò)，買一套更全面的智能窗簾控制系統(tǒng)的成本更高，只有少數(shù)家庭才能負(fù)擔(dān)得起。從一定程度上講，它限制了智能窗簾的開(kāi)發(fā)。所以，迫切需要研制一種低成本，方便，智能的基于MCU的智能窗簾控制系統(tǒng)。1.3本文主要研究?jī)?nèi)容本課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)是透過(guò)全面的研究成果，對(duì)電動(dòng)窗簾控制技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用和應(yīng)用狀況進(jìn)行分析，以便為電動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。該系統(tǒng)以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為執(zhí)行元件，光電敏感元件為傳感元件，以AT89C52為控制核心，通過(guò)對(duì)鍵盤及顯示器進(jìn)行輔助，從而完成了多種智能產(chǎn)品。本次智能幕墻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)共分六個(gè)環(huán)節(jié)：第一部分緒論主要介紹了國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)目標(biāo)的發(fā)展?fàn)顩r、研究意義以及論文的主要章節(jié)。第二部分是整體設(shè)計(jì)，給出了整個(gè)電氣窗簾控制系統(tǒng)的總體方案構(gòu)想和實(shí)施。第三部分的硬件設(shè)計(jì)選擇AT89C52單片機(jī)，主要完成了復(fù)位、功率、時(shí)鐘、步進(jìn)電機(jī)的鍵盤/顯示器等一系列的電路。第四部分是對(duì)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。第五部分采用Protues軟件進(jìn)行模擬模擬試驗(yàn)。第六節(jié)對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)。

2總體方案設(shè)計(jì)2.1需求分析隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)綠色、健康、高品質(zhì)的追求越來(lái)越高，越來(lái)越多的家庭開(kāi)始使用智能窗簾。但是從現(xiàn)在的發(fā)展情況來(lái)看，智能窗簾仍有很大的發(fā)展空間。世界各地的科研工作者，都還在進(jìn)行著對(duì)智能窗簾的研究和試驗(yàn)，將智能窗簾的控制技術(shù)運(yùn)用到極致，讓人們看到智能窗簾的自動(dòng)控制和管理。該系統(tǒng)采用光照檢測(cè)、定時(shí)驅(qū)動(dòng)和人工調(diào)節(jié)三種方式實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)應(yīng)具備：采用按鍵式控制開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；該系統(tǒng)能夠在強(qiáng)光或暗光條件下，將戶外照明亮度與使用者設(shè)置的上限和下限進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)照明探測(cè)的自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉；根據(jù)使用者的要求，在不同的時(shí)間打開(kāi)和關(guān)閉窗簾，使百葉窗的開(kāi)閉。2.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖2-1顯示了智能窗簾控制系統(tǒng)的基本框架：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)圖2-1智能窗簾控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖智能幕布是一種類似于光電的濾光片，它能夠探測(cè)室內(nèi)和室外的光線強(qiáng)度，通過(guò)濾波處理電路對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、濾波、調(diào)節(jié)，然后再通過(guò)A/D變換器進(jìn)行A/D變換，A/D變換器需要一段時(shí)間才能完成，在這個(gè)過(guò)程中，如果信號(hào)的幅度和頻率改變，就會(huì)對(duì)變換結(jié)果造成影響，因此在變換的時(shí)候要采用取樣保持電路。通過(guò)單片機(jī)對(duì)變換后的信號(hào)進(jìn)行控制，完成電動(dòng)機(jī)的工作和停機(jī)。該顯示組件用于顯示各類電子窗簾控制系統(tǒng)的狀態(tài)。鍵盤是控制MCU各項(xiàng)參數(shù)的主要輸入裝置[13]。2.3單片機(jī)選擇目前，51系列和STM系列的單片機(jī)廣泛使用，但是STM系列的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，而且學(xué)習(xí)費(fèi)用也很高。而51系列單片機(jī)則相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，通過(guò)在大學(xué)期間的學(xué)習(xí)，以及網(wǎng)絡(luò)上大量的資訊，可以減少學(xué)習(xí)費(fèi)用。51系列微控制器盡管性能不佳，但其功能足以作為本系統(tǒng)的核心，并且由于其成本低、程序簡(jiǎn)單，故采用51系列微處理器，并選擇STC89C52。接下來(lái)，就是關(guān)于芯片的一些細(xì)節(jié)了。STC89C52是一種低電壓高性能的CMOS8位單片機(jī)，芯片內(nèi)含有8K的可重復(fù)擦寫(xiě)FlashROM,256bytes的RAM，該設(shè)備由ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器制造，與MCS-51標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)兼容，芯片內(nèi)置8位通用CPU和Flash存儲(chǔ)器。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1硬件總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)具有普通窗簾控制器最基礎(chǔ)的功能，即通過(guò)電子按鍵控制窗簾的開(kāi)啟和關(guān)閉，同時(shí)，本設(shè)計(jì)還根據(jù)需要，根據(jù)不同的光線和時(shí)間，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)窗簾的開(kāi)啟和關(guān)閉[14]。該控制電路的硬件部分，包括：外圍控制電路、A/D變換、信號(hào)調(diào)理、鍵盤/顯示接口、步進(jìn)電機(jī)控制、檢測(cè)電路等。本系統(tǒng)采用微處理器外圍電路，為各個(gè)模塊提供5V供電及時(shí)鐘模塊；通過(guò)對(duì)模擬信號(hào)的檢測(cè)，再進(jìn)行調(diào)制，再進(jìn)行A/D變換，最后輸出到MCU。單片機(jī)P2端口對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的操作進(jìn)行控制，由此實(shí)現(xiàn)了窗簾的升降。顯示器和鍵盤使人機(jī)交互更加方便。由上述模塊構(gòu)成的電子窗簾控制系統(tǒng)的整體電路。3.2單片機(jī)相關(guān)電路設(shè)計(jì)3.2.1晶振電路c在電路中使用的晶振就是石英晶體振子。石英晶體振蕩器在頻率上表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，并且能夠抵抗外部的干擾，因此它被用于制造參考頻率。該電路的頻率精確度由參考頻率控制。該電路還能產(chǎn)生一種脈沖電流，將脈沖信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)。晶振電路C2、C3的典型值一般都是30PF，在此，電容的功能是起振，便于晶體振蕩，在15~33PF之間。晶振的數(shù)值也可以為24M，晶振的數(shù)值愈高，則單片機(jī)的運(yùn)算速度愈快。晶體振蕩頻率一般為1.2-12兆赫。隨著晶體頻率的提高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率和微處理器的工作效率也相應(yīng)提高。但是，操作速度需要更高的內(nèi)存和更高的PCB工藝，也就是說(shuō)，需要更小的寄生電容。為了減小寄生電容，使振蕩器工作穩(wěn)定可靠。89C52石英晶體的振蕩頻率為12MHz。3.2.2復(fù)位電路重置是用10uF極性電容器C1和10K電阻器R3組成的單片機(jī)初始化操作。由于電容電壓不能發(fā)生突變，所以RESET在電源加電后會(huì)產(chǎn)生高電平，而高電平的持續(xù)時(shí)間取決于電路的RC值。當(dāng)RESET的高電平超過(guò)2個(gè)機(jī)械循環(huán)時(shí)，通常51MCU會(huì)被重置，因此RC的合適的數(shù)值可以確?？煽康闹刂谩?.2.3電源電路單片機(jī)工作時(shí)，需用5V的電源，可直接由5VUSB供電，手機(jī)充電器，電腦USB接口，移動(dòng)電源等。3.2.4最小系統(tǒng)電路STC89C52的最小電路主要包括三部分：晶振電路、復(fù)位電路、供電電路。圖3-1顯示了MCU最小系統(tǒng)的電路原理：圖3-1單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2.4時(shí)鐘電路此模塊使用DS1302時(shí)鐘芯片，利用32768Hz的時(shí)鐘晶體振蕩產(chǎn)生的震動(dòng)頻率，可以保證時(shí)鐘芯片的定時(shí)功能。通過(guò)DS1302給出的系統(tǒng)時(shí)間與使用者的輸入時(shí)間進(jìn)行比較，在系統(tǒng)時(shí)間與設(shè)定時(shí)間一致的情況下，由單片機(jī)發(fā)送指令給步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，以控制窗簾的開(kāi)閉。DS1302時(shí)鐘模塊的電路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-2，其中SCLK是用來(lái)輸出脈沖信號(hào)的，BT1是一個(gè)內(nèi)置的備用電源，時(shí)鐘芯片把時(shí)間信息一個(gè)比特地輸入到單片機(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)脈沖馬達(dá)的控制電路系統(tǒng)的工作原理是：步進(jìn)式脈沖電源分配器，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制電路，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等多個(gè)主要部件的結(jié)合。圖3-3中顯示了步進(jìn)馬達(dá)的控制系統(tǒng)。圖3-4中顯示了驅(qū)動(dòng)電路。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)鍵盤是一種防止人接觸到MCU的重要工具。從系統(tǒng)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)來(lái)看，只掃描一個(gè)鍵盤是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而且還存在著很多問(wèn)題，如果不解決的話，很可能會(huì)造成鍵盤的故障。在實(shí)際應(yīng)用中，最常用的是單片機(jī)和矩陣鍵盤。每個(gè)按鍵都有自己的特點(diǎn)，單個(gè)按鍵的硬件電路工作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，通常用于一些不需要太多硬件電路的電路；與單獨(dú)的按鍵相比，矩陣按鍵在硬件上要復(fù)雜許多，計(jì)算起來(lái)也比較麻煩，但是在節(jié)約端口資源方面卻有很大的優(yōu)勢(shì)，所以更適用于多鍵電路。該方案使用的按鍵數(shù)目不多，僅有5個(gè)鍵，即“模式切換”和“設(shè)置”。設(shè)置時(shí)間”，“設(shè)置閾值”，“減”，“加”，因此采用了與鍵盤無(wú)關(guān)的操作方法。在圖3-5中顯示了鍵之間的相互連接:圖3-5強(qiáng)度采集電路3.5顯示電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)選用液晶顯示器602作為顯示模塊，用以顯示屏幕的狀況和其他的信息，LCDl602內(nèi)置了基本的控制命令，比如，通過(guò)使用LCDl602的屏幕，可以發(fā)出清屏的命令。LCD160顯示屏能夠顯示網(wǎng)絡(luò)時(shí)間，通過(guò)Agent通過(guò)智能云協(xié)議包，通過(guò)光敏電阻獲得外部光照的百分比，窗簾的樣式，當(dāng)前的打開(kāi)和關(guān)閉情況。LCD1602電路的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3-6。圖3-6LCD1602電路3.6光電傳感器設(shè)計(jì)選擇GL3526型感光電阻器，采用光控制的原理，白天的時(shí)候，窗簾會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，晚上的時(shí)候會(huì)自動(dòng)關(guān)上。該比較電路是由一個(gè)運(yùn)放構(gòu)成的，在同向輸入端通過(guò)兩個(gè)電阻分壓獲得一個(gè)電壓值，作為參考電壓，而在相反的輸入端使用一個(gè)感光電阻器來(lái)獲取外界的光，利用感光電阻器在黑暗中發(fā)光時(shí)的電阻很低，從而決定逆向輸入的電壓值。然后將二者進(jìn)行比較和比較，然后輸入到MCUP0端口，由MCU來(lái)控制電機(jī)的正反方向。達(dá)到了白天窗簾自動(dòng)開(kāi)啟，晚上窗簾自動(dòng)關(guān)掉的自動(dòng)控制功能。該智能窗簾具有光控自動(dòng)切換的功能，它要求對(duì)周圍光線的強(qiáng)弱進(jìn)行測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的開(kāi)關(guān)量的計(jì)算。利用感光電阻器獲取光強(qiáng)的方法，利用ADC0832將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后發(fā)送到微處理器進(jìn)行處理。圖3-7強(qiáng)度采集電路3.7信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)3.7.1放大濾波電路設(shè)計(jì)由于這種傳感器會(huì)發(fā)出非常微弱的模擬信號(hào)，因此要用一個(gè)模擬放大器來(lái)放大它，使之達(dá)到A/D變換器所需的輸入信號(hào)，因此，必須選用合適的放大器。由于濾波器的檢測(cè)和接收到的濾波器信號(hào)經(jīng)常含有各種類型的干擾，所以必須使用濾波器來(lái)消除這些干擾。綜合以上因素，低通濾波器的應(yīng)用。3.7.2A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)A/D變換的功能是將接收端接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)。在A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，首先要決定A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，本設(shè)計(jì)采用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832,A/D轉(zhuǎn)換誤差的大小決定了A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)，而A/D轉(zhuǎn)換誤差的大小取決于整個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)的測(cè)量控制的范圍和精度。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序軟件設(shè)計(jì)主程序組成了一個(gè)無(wú)限循環(huán)，主要實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的初始化、斷開(kāi)、菜單的初始化、鍵盤的掃描、馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)、定時(shí)等。圖4-1顯示了主要程序的流程圖。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)中斷主機(jī)，首先開(kāi)啟一個(gè)新的主中斷，然后在該主中斷上重置一個(gè)中斷，然后再進(jìn)行初始化，使中斷寄存器的運(yùn)行變得簡(jiǎn)單，并對(duì)堆疊中的中斷進(jìn)行初始化；接著，再一次對(duì)一個(gè)鍵進(jìn)行中斷查詢，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)于一個(gè)棧的中斷操作。若未設(shè)置定時(shí)按鍵，可直接設(shè)置停機(jī)時(shí)間，并自行啟動(dòng)馬達(dá)；當(dāng)時(shí)間一到，進(jìn)針馬達(dá)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的計(jì)時(shí)器，當(dāng)所有工作時(shí)間一過(guò)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行。如果是一個(gè)按鈕，可以自動(dòng)控制馬達(dá)，那么就可以直接完成馬達(dá)的某些動(dòng)作。如果兩者都不存在，那么將會(huì)使用一次重起裝載按鈕來(lái)更好地實(shí)現(xiàn)單個(gè)重起裝載按鈕。4.2步進(jìn)電機(jī)程序設(shè)計(jì)步進(jìn)馬達(dá)的程序流程見(jiàn)圖4-2。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)在顯示程序開(kāi)始前，首先要決定要顯示在哪里，例如第一排第四欄。坐標(biāo)確定完畢，就可以開(kāi)始顯示了。液晶顯示是一個(gè)地進(jìn)行。比如“123”這個(gè)數(shù)字，第一個(gè)數(shù)字是“1”，第二個(gè)是“2”，第三個(gè)是“3”。同樣的，如果是字符串的話。每一次出現(xiàn)一組字符或一組數(shù)字，只要在一開(kāi)始就完成一次定位，然后每一次出現(xiàn)一次，液晶就會(huì)自動(dòng)切換到下一次。在圖4-3中示出了顯示程序的流程圖。圖4-3顯示程序流程圖4.4鍵盤程序設(shè)計(jì)在開(kāi)關(guān)和關(guān)機(jī)的時(shí)候，按鍵的觸頭都會(huì)出現(xiàn)輕微的抖動(dòng)，這個(gè)時(shí)候觸頭的邏輯運(yùn)算電壓不穩(wěn)定，如果不能及時(shí)地進(jìn)行適當(dāng)?shù)亩秳?dòng)，那么以后的觸頭就會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，造成兩個(gè)按鍵之間的代碼出現(xiàn)錯(cuò)誤，或者是重復(fù)的代碼。為了避免出現(xiàn)抖動(dòng)，我們?cè)谲浖O(shè)計(jì)中引入了延遲處理技術(shù)。在確定鍵關(guān)閉后均延遲5ms，然后按下按鍵后12ms即可消除鍵盤的抖動(dòng)。接著按鍵代碼解析，完成對(duì)應(yīng)的模塊，顯示完成后再返回。在圖4-4中顯示了按鍵托盤程序。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)其主要作用是通過(guò)單片機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)接收到中斷信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾開(kāi)關(guān)的控制。時(shí)鐘向單片機(jī)發(fā)送50ms的信號(hào)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到20，一秒后，1單位數(shù)字增加1，單位數(shù)字達(dá)到60，單位數(shù)字增加1，單位時(shí)間為0。在單位到達(dá)24的時(shí)候，時(shí)間單位為0。標(biāo)記1天的時(shí)間表，將它們的數(shù)值放在指定的單位中。圖4-5為時(shí)間函數(shù)的流程圖。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(xiě)入秒個(gè)位和秒十位時(shí)單元加1，分單元清零，時(shí)寫(xiě)入時(shí)各位和時(shí)十位分單元加1，秒單元清零，分寫(xiě)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是英國(guó)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的一款具有電路分析和模擬功能的軟件，它是一個(gè)真正的電子產(chǎn)品。另外，模擬集成電路、DCU、MCU、應(yīng)用控制和其它嵌入式控制系統(tǒng)都可以通過(guò)該軟件進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程模擬。在調(diào)試電路的各個(gè)方面，我們不但能夠?qū)崿F(xiàn)多種新的調(diào)試功能，包括全速、單步、斷點(diǎn)調(diào)試等，而且還配有各種仿真信號(hào)和虛擬電源，方便用戶在調(diào)試過(guò)程中進(jìn)行各種調(diào)試。它還為其它相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)提供了功能上的支持，例如：KeilC51uVision4,MPLAB，它可以方便地編譯、安裝、調(diào)試、調(diào)試；還可以提供PCB板的設(shè)計(jì)和調(diào)試功能，并可以同時(shí)導(dǎo)出相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)圖。利用Proteus的電子設(shè)計(jì)工具就等于建立了一個(gè)電子設(shè)計(jì)與分析的平臺(tái)。5.1總體仿真思路首先，按照事先繪制的電路圖，在proteus中尋找對(duì)應(yīng)的組件，然后按照電路圖，依次尋找所需的組件，并將其放在適當(dāng)?shù)奈恢?；再按照電路圖上的線路，按順序把各部件進(jìn)行接合，以保證各部件的接合不到位；最后將該軟件寫(xiě)入到MCU進(jìn)行模擬與調(diào)試，以發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。在模擬時(shí)，首先對(duì)各子程序進(jìn)行模擬，以解決問(wèn)題，并逐一加以改善，以保證子程序的正確性。最后對(duì)集成程序進(jìn)行模擬和調(diào)試，以保證各個(gè)部件的工作性能。5.2仿真中遇到的問(wèn)題及解決辦法在繪制模擬圖時(shí)，有些部件很難找到，通常都是從相關(guān)的數(shù)據(jù)中找到這個(gè)部件的名字和位置，再?gòu)腜roteus的相關(guān)元素庫(kù)中尋找。另一個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)某個(gè)部件的模擬比較困難時(shí)，可以用其它部件來(lái)代替，而不會(huì)影響到結(jié)果。比如：感光電阻器是可變電阻器，在模擬圖中，可以用一種可變電阻器來(lái)替代，通過(guò)調(diào)整電阻器的阻值，就等于改變了照明的亮度，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)照明模組的模擬和調(diào)試。由于對(duì)Proteus的認(rèn)識(shí)還很少，因此在模擬中存在著一定的缺陷。比如，對(duì)紅外模組進(jìn)行模擬，由于找不到適合的模擬調(diào)試方式，僅能在實(shí)際中進(jìn)行調(diào)試。

總結(jié)本文著重論述了一種智能化窗簾軟體控制裝置的設(shè)計(jì)，包括從整體軟硬件到軟件控制裝置的設(shè)計(jì)。該系列產(chǎn)品以光敏步進(jìn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)做為驅(qū)動(dòng)單元，以光電感應(yīng)式馬達(dá)驅(qū)動(dòng)元件做為感光感應(yīng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)元件做為感光感測(cè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)元件做為感光感測(cè)器來(lái)驅(qū)動(dòng)元件，做為感光感測(cè)控制元件AT89C51軟體做為自動(dòng)控制處理晶片，協(xié)助控制鍵盤與觸控螢?zāi)坏淖詣?dòng)顯示，并可完成多種應(yīng)用功能的自動(dòng)控制。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，以AT89C52為核心，使用的芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用，降低了軟件和硬件的共用；該傳感器的某個(gè)部件使用了感光電阻器，它能夠持續(xù)地探測(cè)到來(lái)自外部的不同的光的強(qiáng)度和頻率的改變，然后由電橋的脈沖信號(hào)輸入到比較器中，從而得到一個(gè)由高頻放大、A/D變換后的信號(hào)，再由電橋輸出的脈沖信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的工作狀況；步進(jìn)馬達(dá)能很好的完成對(duì)窗簾的起動(dòng)指令，使得窗簾起動(dòng)開(kāi)關(guān)更加準(zhǔn)確、穩(wěn)定。該方案中的位置時(shí)鐘工作電路與微處理器互相配合，均具備計(jì)時(shí)功能，配合光電傳感器探測(cè)光強(qiáng)度，很好地完成了該位置自動(dòng)控制的重要作用。由于現(xiàn)有的設(shè)計(jì)能力有限，或者對(duì)很多新的功能和技術(shù)都沒(méi)有深入的研究，例如利用施密特電路來(lái)解決光電開(kāi)關(guān)的遲滯問(wèn)題，但其局限性也很大。其次，在顯示功能中，電子窗簾監(jiān)控的工作方式尚未被應(yīng)用。這臺(tái)儀器是固定的，沒(méi)有藍(lán)牙，也沒(méi)有紅外線監(jiān)控。而且，他也沒(méi)能成功地完成自己的設(shè)計(jì)，實(shí)在是太可惜了。不過(guò)，通過(guò)專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我已經(jīng)初步掌握了有關(guān)MCU和ECU的基本知識(shí)，特別是在實(shí)際工作中的應(yīng)用，為以后的專業(yè)設(shè)計(jì)提供了更好的依據(jù)。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].JournalofHarbinInstituteofTechnology,2014,21(3):91-94.[6]ZhangC,FengX,liL.Thekeytechnologiesofadistributedtemperaturemonitoringsystembasedon1-Wirebus[P].IntelligentControlan