【基于STC89C52單片機(jī)的智能自動(dòng)窗簾設(shè)計(jì)7500字（論文）】

基于STC89C52單片機(jī)的智能自動(dòng)窗簾設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u30668摘要 229111前言 331846第1章緒論 497211.1設(shè)計(jì)目的及意義 4295831.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4302851.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 43138第2章方案選擇 635272.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 695332.2單片機(jī)芯片選擇 662032.3按鍵控制模塊選擇 6109552.4時(shí)鐘模塊選擇 7106082.5溫度采集模塊選擇 7245022.6遠(yuǎn)程模塊選擇 726291第3章硬件電路 8212463.1整體電路設(shè)計(jì) 8200453.2STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)電路 840983.2.1晶振電路 849713.2.2復(fù)位電路 9177303.3時(shí)鐘電路 9313503.4溫度電路 10158443.5鍵盤電路 11166173.6顯示電路 11114213.7光敏電路 12136113.8電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 12314103.9電源模塊電路 1315333.10WI-FI模塊電路 139256第4章軟件設(shè)計(jì) 14200824.1主程序流程 14128994.2子程序流程 15190874.2.1電機(jī)程序流程 15124804.2.2顯示程序流程 16168984.2.3時(shí)鐘程序流程 1748424.2.4測(cè)溫程序流程 1724986第5章調(diào)試與實(shí)物 197675.1調(diào)試 19167365.1.1硬件調(diào)試 19321955.1.2軟件調(diào)試 1911455.2實(shí)物展示 205482結(jié)論 2110568參考文獻(xiàn) 22摘要自動(dòng)化控制是屬于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的一個(gè)重要部分,在現(xiàn)代發(fā)展尤其是在現(xiàn)代家具中也存在著比較好的發(fā)展前景。對(duì)于如今的社會(huì),大部分的家庭居住環(huán)境的采光及隱私方面的問題主要使用的是傳統(tǒng)老式窗簾，原理還是采用一桿式劃動(dòng)的手動(dòng)開閉窗簾,這種滑動(dòng)對(duì)于老年人來說不僅費(fèi)力而且使用年限也短，極其容易弄臟,可能對(duì)用戶造成許多不便,所以新型自動(dòng)的窗簾控制系統(tǒng)就顯得尤為重要。而文設(shè)計(jì)的就是基于單片機(jī)自動(dòng)窗簾控制系統(tǒng)，具體展現(xiàn)了智能自動(dòng)窗簾的原理和總體設(shè)計(jì)，介紹并設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)和它的制作過程。本次設(shè)計(jì)的核心就是STC89C52芯片，以此單片機(jī)為主多個(gè)模塊為輔共同完成本次設(shè)計(jì)的所有功能。傳感器包括光敏電阻和DS18B20溫度傳感器。還有多個(gè)線路比如鍵盤電路、時(shí)鐘電路、WIFI電路、電源電路和顯示電路等等。利用模塊化的設(shè)計(jì)，和C語言的編程驅(qū)動(dòng)了系統(tǒng)的工作，并且Keil4軟件進(jìn)行編程，Proteus軟件進(jìn)行仿真，AltiumDesigner軟件進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)。本文的重點(diǎn)寫了硬件電路、軟件流程和軟硬件的調(diào)試。為了滿足大部分人的要求，本次設(shè)計(jì)完成的功能有按鍵點(diǎn)動(dòng)控制功能、光照強(qiáng)度自動(dòng)控制功能、設(shè)置時(shí)間自動(dòng)控制功能、卡機(jī)檢測(cè)報(bào)警功能、液晶屏顯示功能、遠(yuǎn)程WIFI控制功能。關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；STC89C52；定時(shí)開關(guān)；WIFI遠(yuǎn)程控制

前言隨著科技的不斷發(fā)展,便利的時(shí)代也開始來臨,人們對(duì)于好的生活質(zhì)量和水平也越來越向往。所以輔助生活的智能電子產(chǎn)品也應(yīng)運(yùn)而生并且蓬勃發(fā)展。人們的工作水平、生活質(zhì)量和通信之間的關(guān)系越來越緊密。隨著人們生活水平的提高以及科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等方面的技術(shù)也在突飛猛進(jìn)，基本利用各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生活智能化，使得人們的居住環(huán)境向著安全化、智能化和舒適化的方向發(fā)展，家居的智能化也在向著這個(gè)方向發(fā)展REF_Ref262\r\h[1]。本設(shè)計(jì)就是使用STC89C52單片機(jī)來完成對(duì)系統(tǒng)的控制要求,也給新型器件設(shè)備建立起了良好的依據(jù)。此外,系統(tǒng)還可以拓寬許多別的功能,例如高溫預(yù)警、定時(shí)開關(guān)、WIFI遠(yuǎn)程等。這些功能都將會(huì)讓這個(gè)系統(tǒng)變得更加現(xiàn)代化,同時(shí)完善它們,應(yīng)對(duì)不同人群的需求。第1章緒論1.1設(shè)計(jì)目的及意義在科技化高度發(fā)展的時(shí)代中,只有緊跟時(shí)代的潮流才不會(huì)被時(shí)代淘汰，在人們想要過舒適生活的驅(qū)動(dòng)下,智能化也因此得到了發(fā)展的機(jī)會(huì),它的作用可以讓人們?cè)诓槐匾墓ぷ髦忻撾x出來。其中比較突出的智能家居也是受人追捧。本系統(tǒng)選用芯片為STC89C52,分成兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，硬件部分是指單片機(jī)與選用的功能組成的電路進(jìn)行連接組成；而軟件部分是指為了成功運(yùn)行使用各個(gè)器件設(shè)計(jì)的邏輯流程圖。在考慮到經(jīng)濟(jì)性與簡(jiǎn)易化的前提下,還可以為日后的應(yīng)用情況進(jìn)行擴(kuò)展。該設(shè)計(jì)是為了分析新型智能窗簾技術(shù)的發(fā)展情況和人們對(duì)于自動(dòng)窗簾的各種功能要求進(jìn)行分析,并針對(duì)性地提出了一套總體設(shè)計(jì)方案滿足大部分人們的需求。該系統(tǒng)的核心在于控制步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由單片機(jī)進(jìn)行判斷功能電路發(fā)來的信號(hào)并發(fā)送動(dòng)作指令來實(shí)現(xiàn)窗簾開啟和關(guān)閉的主要功能。本次設(shè)計(jì)選用STC89C52單片機(jī)作為主控制芯片,它負(fù)責(zé)控制和判斷整個(gè)系統(tǒng)的工作。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀：21世紀(jì)已經(jīng)到了科技發(fā)展的新時(shí)期,智能窗簾具備了非常廣闊的市場(chǎng)前景,而我們經(jīng)常使用的窗簾軌道是鋼絲繩手拉式或者滑軌型只有部分居民所采用的是劃軌式軌道,其中大部分都是由臺(tái)灣、廣東等地制造而成,且價(jià)格較為高廉。在國(guó)內(nèi)智能門窗行業(yè)開始起步晚,在經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)方面都未能達(dá)到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的要求,所以現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的高端人群只有少數(shù)低檔生活品牌的消費(fèi)者在技術(shù)上處于前沿。國(guó)外研究現(xiàn)狀：目前智能家居已經(jīng)到了發(fā)達(dá)國(guó)家,尤其是美國(guó)、日本、韓國(guó)等一些電子商務(wù)產(chǎn)品的應(yīng)用也比較廣泛,而且很受人們的歡迎。比如說一種光控窗簾:這款光控窗簾是在日本開發(fā)出來的,它能夠?qū)⑻柟庹丈涞绞覂?nèi)環(huán)境的大多數(shù)可見光全部反射出去,使得從外界空間中直接投射入室內(nèi)的可見光幾乎降低到15%,這樣做既可以增加了安全，減少了火災(zāi)隱患讓室內(nèi)環(huán)境保持干凈和陰涼,同時(shí)不阻礙看到室外的景色。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求本次設(shè)計(jì)任務(wù)首先要繼承傳統(tǒng)窗簾的手動(dòng)遮光功能，也就是用按鍵手動(dòng)的進(jìn)行開閉窗簾的動(dòng)作。在此基礎(chǔ)下，也是添加了許多新功能，更加適用于如今的生活環(huán)境。同時(shí)也要注重成本，注重用戶需求，達(dá)到耐用，功能全的效果。本次設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)基本功能：手動(dòng)控制：通過按鈕手動(dòng)進(jìn)行開閉動(dòng)作。光照控制：根據(jù)設(shè)定的強(qiáng)度值與采集的光照比對(duì)來自動(dòng)開光窗簾。時(shí)間控制：此功能是根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行開關(guān)窗簾。時(shí)間設(shè)置：可以自行設(shè)置時(shí)間。遠(yuǎn)程控制：利用WIFI模塊進(jìn)行手機(jī)遠(yuǎn)程控制。溫度檢測(cè)：根據(jù)設(shè)定的溫度閾值來進(jìn)行報(bào)警處理和溫度顯示。第2章方案選擇2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于本次控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說，重點(diǎn)應(yīng)該放在成本和實(shí)用性上考慮，在不影響功能的情況下盡量減少成本，讓更多人使用。本章的任務(wù)就是設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體框架，并根據(jù)設(shè)計(jì)的基本功能，盡可能達(dá)到并實(shí)現(xiàn)所有功能。ADC0832溫度模塊電路按鍵模塊電路液晶顯示電路蜂鳴器報(bào)警步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源模塊電路時(shí)間模塊電路ADC0832溫度模塊電路按鍵模塊電路液晶顯示電路蜂鳴器報(bào)警步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源模塊電路時(shí)間模塊電路光敏電阻電路單片機(jī)最小系統(tǒng)STC89C522.2單片機(jī)芯片選擇方案一：采用FTC10F04單片機(jī)為控制器，它的特點(diǎn)是具備了在線可擦除的功能，不僅不需要在燒程序的時(shí)候?qū)π酒M(jìn)行拔插，而且也不會(huì)對(duì)芯片造成任何傷害。還省去了一個(gè)定時(shí)器，達(dá)到提升運(yùn)行速度的特點(diǎn)，只不過自身保護(hù)能力略低，容易燒壞芯片。方案二：采用CPLD可編程邏輯器件作為控制器，它相對(duì)而言能完成的功能比其它控制器多，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，運(yùn)用到本次設(shè)計(jì)也十分不便，并且本次設(shè)計(jì)也不需要復(fù)雜的邏輯功能。所以放棄了該方案。方案三：采用傳統(tǒng)的STC89C52作為電機(jī)。本身具有強(qiáng)大的操作功能，在軟件編程方面也可以選擇許多燒錄的途徑。而且它運(yùn)用十分廣泛導(dǎo)致技術(shù)也相對(duì)成熟、自身成本也比較，與STC89C51相比也多一個(gè)計(jì)時(shí)器，不僅造假低廉也十分有價(jià)值。由于系統(tǒng)需要較高的運(yùn)行速度，在處理一些復(fù)雜的功能時(shí)也能正常運(yùn)行，同時(shí)也要考慮成本，所以選用方案三。2.3按鍵控制模塊選擇方案一：采用矩陣鍵盤，它可以用8條口線連接組成的鍵盤。在線和線的每個(gè)交點(diǎn)上安裝一個(gè)按鈕。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為16個(gè)。這種排列按鍵的組合能夠更多的增加按鈕。但是本次設(shè)計(jì)用不完這些按鍵，導(dǎo)致電路復(fù)雜和資源浪費(fèi)，故放棄該方案。方案二：采用獨(dú)立按鍵電路。獨(dú)立按鍵式直接用口線與單片機(jī)連接然后構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，并且每個(gè)按鍵的工作都是獨(dú)立工作，不會(huì)影響其他按鍵的工作。其優(yōu)點(diǎn)是電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單獨(dú)立，編程也比較容易。故采用本次方案。2.4時(shí)鐘模塊選擇方案一：直接用單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器，用程序?qū)崿F(xiàn)年月日之類的基本時(shí)間的功能。使用十分方便，還不用外接器件。不僅簡(jiǎn)化電路還節(jié)省經(jīng)費(fèi)，但是誤差很大，而且不能在斷電時(shí)候記時(shí)。因此放棄本次方案。方案二:：采用DS1302時(shí)鐘芯片。它可以自動(dòng)控制秒、分鐘、小時(shí)、天、周、月、年和閏年的補(bǔ)償可以外接電源。而且本次設(shè)計(jì)由于要避免每次上電都要進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，因此選用此方案。2.5溫度采集模塊選擇方案一：采用PT100作為溫度傳感器。根據(jù)使用環(huán)境的溫度范圍、來安裝不同材料來進(jìn)行測(cè)溫，PT100元件本身非常脆弱，不能直接用在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫的。方案二：采用數(shù)字溫度芯片DS18B20。DS1302包括時(shí)鐘/日歷寄存器和31字節(jié)(8位)的數(shù)據(jù)暫存寄存器，數(shù)據(jù)通信僅通過一條串行輸入輸出口REF_Ref30233\r\h[2]。故采用方案二。2.6遠(yuǎn)程模塊選擇方案一：使用藍(lán)牙連接方法，使用藍(lán)牙模塊HC06進(jìn)行無線控制，藍(lán)牙技術(shù)成本低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是它連接不穩(wěn)定，傳輸效率低，不同設(shè)備也不兼容。方案二：使用WIFI連接方法，使用ESP8266芯片讓W(xué)i-Fi與手機(jī)相連，通過信息傳遞來達(dá)到控制電機(jī)工作的目的。主要特點(diǎn)是連接穩(wěn)定和適用范圍廣。通過近幾年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用WIFI連接可行，故采用方案二。ADC0832溫度模塊電路按鍵模塊電路ADC0832溫度模塊電路按鍵模塊電路液晶顯示電路蜂鳴器報(bào)警步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源模塊電路時(shí)間模塊電路光敏電阻電路單片機(jī)最小系統(tǒng)STC89C52第3章硬件電路3.1整體電路設(shè)計(jì)本次使用的單片機(jī)的I/O已經(jīng)布置完畢。對(duì)單片機(jī)的控制和調(diào)整都是用按鍵來進(jìn)行操作。第一個(gè)按鍵是菜單鍵和界面跳轉(zhuǎn)鍵，第二個(gè)鍵是對(duì)數(shù)字的加1操作和下一行操作，第三個(gè)鍵是對(duì)數(shù)字的減1操作和上一行操作，第四個(gè)鍵是返回鍵，第五個(gè)鍵是手動(dòng)模式下對(duì)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)操作。菜單欄一共有四個(gè)選項(xiàng)：時(shí)間，溫度，定時(shí)，光線。在時(shí)間選項(xiàng)里面矯正當(dāng)前的年、月、日、時(shí)、分、秒。在溫度選項(xiàng)里面可以設(shè)置溫度閾值，一旦溫度超過閾值，蜂鳴器就會(huì)響。在定時(shí)選項(xiàng)里面可以設(shè)置當(dāng)天的時(shí)間的開和關(guān)操作。在光線選項(xiàng)里面可以設(shè)置光線強(qiáng)度值，低于設(shè)定值則光線強(qiáng)，窗簾自動(dòng)關(guān)閉，高于設(shè)定值則反之。圖3-1總電路圖3.2STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)電路3.2.1晶振電路晶振電路由兩個(gè)電容和一個(gè)晶振組成，晶振引腳同單片機(jī)的XTAL1，XTAL2相連，而且晶振的兩個(gè)引腳也要與兩個(gè)電容連接，電容的另外兩個(gè)引腳要接地，晶振電路的作用是用來產(chǎn)生時(shí)間單位的。它在時(shí)鐘電路上十分重要。原理圖如圖所示。圖3-2晶振電路原理圖3.2.2復(fù)位電路復(fù)位電路由電路串聯(lián)電阻構(gòu)成,它的原理是通過給單片機(jī)的復(fù)位引腳RST外接電阻與電容,實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。點(diǎn)擊按鍵開始往后算兩個(gè)周期就可以復(fù)位，然后重新運(yùn)行。在程序不正常時(shí)也可以使用該復(fù)位電路使程序復(fù)位。復(fù)位電路原理圖如圖所示。圖3-3復(fù)位電路原理圖3.3時(shí)鐘電路時(shí)鐘芯片選擇DS1302，它是一種性能高、功耗低、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，可以進(jìn)行計(jì)時(shí)功能，并且通過外接電池可以實(shí)現(xiàn)斷電計(jì)時(shí)的功能。圖3-4DS1302時(shí)鐘電路時(shí)鐘芯片DS1302的電路圖及工作原理：DS1302是DAUAS公司堆出的涓流充電時(shí)鐘芯片?？梢酝ㄟ^串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信REF_Ref5929\r\h[3]。它的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，主要包括寄存器、控制電路、振蕩器，它與單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)聯(lián)系方式是通過三個(gè)接口連接組成。CE輸入有兩種功能：首先，CE接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，CE提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段REF_Ref6732\r\h[4]。只有讓SCLK為低電平，才能使CE變成高電平。所以想要讓CE置為高電平就要把SCLK變成低電平，在CE置為高電平時(shí)在I/O上面放入要傳送的信號(hào)，然后把SCLK變高。數(shù)據(jù)在SCLK上升沿時(shí)，DS1302讀寫數(shù)據(jù)，在SCLK下降沿時(shí)，DS1302放置數(shù)據(jù)到IO上。3.4溫度電路在電路系統(tǒng)中采用DS18B20芯片作為溫度傳感器。可以把它理解為一個(gè)溫度計(jì)，哪里需要感知溫度就把它挨著哪里。DS18B20將溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過輸出管腳將溫度信息傳遞出去。傳輸使用的是單總線通訊，單片機(jī)如果想知道溫度，通過單總線通訊協(xié)議就可以從DS18B20

讀取溫度信息，讀取到溫度信息后根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)做一定的運(yùn)算就可以得到實(shí)際溫度。如3-5圖所示。在系統(tǒng)當(dāng)中具備獨(dú)特的單總線接口方式，僅需使用1個(gè)端口就能實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的雙向通訊，讀寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而無需外部電源REF_Ref7388\r\h[5]。圖3-5DS18B20傳感器電路圖3.5鍵盤電路鍵盤在單片機(jī)的應(yīng)用地位是非常重要的，是人工與單片機(jī)的聯(lián)系的一種直接方式。而本次設(shè)計(jì)由于功能簡(jiǎn)單與操作便捷故選用獨(dú)立鍵盤式。其中S2是正反轉(zhuǎn)切換鍵，S3是設(shè)置返回鍵，S4是上調(diào)鍵，S5是下調(diào)鍵，S6是菜單設(shè)置鍵。電路圖如圖3-6所示圖3-6獨(dú)立鍵盤電路圖由硬件原理圖可以看出,當(dāng)按鍵按下時(shí),相應(yīng)的端口向單片機(jī)輸入低電平,單片機(jī)通過查詢函數(shù)對(duì)各個(gè)I/O口電平的查詢,返回相應(yīng)的值,再響應(yīng)相應(yīng)的函數(shù)命令,達(dá)到調(diào)整的目的REF_Ref9041\r\h[6]。獨(dú)立式的按鍵本身的優(yōu)勢(shì)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在功能較少的器件中運(yùn)用廣泛。3.6顯示電路本設(shè)計(jì)中使用的液晶顯示模塊是LCD1602液晶顯示器，它成本低，功能多，體積小的特點(diǎn)，在以往的設(shè)計(jì)中也深受作者的青睞，它的發(fā)展技術(shù)也十分成熟。圖3-7所示為本設(shè)計(jì)LCD1602的電路圖。LCD1602顯示屏的顯示原理是通過第四引腳的變換來實(shí)現(xiàn)的，第四引腳RS的功能是數(shù)據(jù)/命令選擇。數(shù)據(jù)就是需要顯示的內(nèi)容，而命令就是顯示內(nèi)容的位置，當(dāng)RS=0時(shí)，編輯數(shù)據(jù)位置；當(dāng)RS=1時(shí)，編輯數(shù)據(jù)內(nèi)容。掌握了內(nèi)容和位置就可以在顯示屏上成功顯示數(shù)據(jù)。圖3-7LCD1602顯示屏電路圖3.7光敏電路本次控制系統(tǒng)光照自動(dòng)控制功能的工作原理就是將窗簾的光照強(qiáng)弱和設(shè)定好的閾值相互對(duì)比,來實(shí)現(xiàn)光照自動(dòng)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)內(nèi)光電效應(yīng)發(fā)生時(shí)，光敏電阻吸收的能量使部分價(jià)帶中的電子躍遷至導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生自由電子和自由空穴，使得其導(dǎo)電性增加，電阻值下降REF_Ref10612\r\h[7]。光照停止后電阻值上升。為了提高靈敏性,兩電極經(jīng)常做到曲狀,根據(jù)燈光線長(zhǎng)度的不同改變電阻分壓值,然后由ADC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器將電流信號(hào)傳遞到單片機(jī)，它能對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行構(gòu)建，有效地降低了芯片數(shù)據(jù)誤差，穩(wěn)定性強(qiáng)。通過串聯(lián)一個(gè)電阻器就能夠非常簡(jiǎn)單地把輸入電流改為輸出電壓,它的動(dòng)態(tài)傳感器的范圍是由外部連接的電阻器和內(nèi)部的電源來決定的?？梢栽黾訙?zhǔn)確率,在低光線條件下也能夠做得非常好。圖3-8光照采集電路3.8電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電路設(shè)計(jì)的目的是人為控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，手動(dòng)的控制窗簾的開閉狀態(tài)。并且選擇ULN2003，為步進(jìn)電機(jī)提供脈沖信號(hào)來控制步進(jìn)電機(jī)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)傳輸出去的信號(hào)不能讓電機(jī)接收，所以要外接加入了一個(gè)NLU2003芯片來間接控制電機(jī)。當(dāng)芯片輸入為高電平時(shí)，輸出為低電平；當(dāng)芯片輸入低電平時(shí)反之，通過這樣的方式運(yùn)作。電機(jī)電路圖如圖3-9所示。圖3-9電機(jī)模塊電路圖3.9電源模塊電路智能窗口供電電源采用PWR2.5插座給所有模塊供電5V，因?yàn)樗膶?shí)際耐壓和承受電流都比USB來的要大，插拔壽命和牢固程度都明顯比USB長(zhǎng)。電路如圖3-12所示：圖3-10電源模塊電路圖3.10WI-FI模塊電路Wi-Fi傳輸模塊用ESP8266模塊，通過配置和單片機(jī)的串口進(jìn)行通信，利用WIFI傳輸數(shù)據(jù)。通過Wi-Fi技術(shù)以及TCP/IP將系統(tǒng)與局域網(wǎng)相連接，再通過智能手機(jī)與局域網(wǎng)相連，從而進(jìn)行控制REF_Ref11973\r\h[8]。模塊接法如圖3-11所示。圖3-11Wi-Fi模塊電路圖

第4章軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要展現(xiàn)重要部分流程，其中包括主程序流程，電機(jī)程序流程，顯示程序流程和時(shí)鐘程序流程等等。程序代碼詳見附錄。4.1主程序流程本設(shè)計(jì)是用按鍵來進(jìn)行操作的，也由于設(shè)計(jì)功能不多，所以采用獨(dú)立按鍵進(jìn)行設(shè)計(jì)，以自動(dòng)控制和手動(dòng)控制為主。編程時(shí)比較簡(jiǎn)單，利用按鍵使功能模塊化。設(shè)計(jì)流程如圖4-1所示。圖4.1設(shè)計(jì)流程圖4.2子程序流程4.2.1電機(jī)程序流程因?yàn)殡姍C(jī)無法直接識(shí)別單片機(jī)帶來的信號(hào)，因此需要脈沖轉(zhuǎn)化為步進(jìn)角度，才能控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，我們?cè)谶@里采用ULN2003為電機(jī)提供信號(hào)，首先電機(jī)會(huì)判斷此信號(hào)是正轉(zhuǎn)方向還是反轉(zhuǎn)信號(hào)，然后開始工作，在工作是它會(huì)不斷的判斷脈沖信號(hào)是否完畢，一旦完畢，電機(jī)就會(huì)自動(dòng)停止。圖4.2電機(jī)流程圖4.2.2顯示程序流程LCD1602顯示屏的顯示原理是通過第四引腳的變換來實(shí)現(xiàn)的，第四引腳RS的功能是數(shù)據(jù)/命令選擇。數(shù)據(jù)就是需要顯示的內(nèi)容，而命令就是顯示內(nèi)容的位置，當(dāng)RS=0時(shí)，編輯數(shù)據(jù)位置；當(dāng)RS=1時(shí)，編輯數(shù)據(jù)內(nèi)容。掌握了內(nèi)容和位置就可以在顯示屏上顯示。圖4-3顯示流程圖4.2.3時(shí)鐘程序流程在實(shí)物連接電源的時(shí)候，時(shí)鐘模塊首先進(jìn)行初始化，此時(shí)的時(shí)間不是顯示中的時(shí)間，所以要手動(dòng)設(shè)置時(shí)間。每次讀寫程序前必須初始化，先把SCLK端置“0”，接著把RST端置“1”，最后給予SCLK脈沖，然后單片機(jī)把信號(hào)傳遞給顯示屏，顯示時(shí)間。圖4-4時(shí)鐘流程圖4.2.4測(cè)溫程序流程本次設(shè)計(jì)的整體程序流程為:當(dāng)接收到的外部陽光光照較強(qiáng)時(shí),光敏電阻表現(xiàn)出低狀態(tài)。對(duì)DS18B20操作時(shí)，首先要將它復(fù)位。將DQ線拉低480至960μs，再將數(shù)據(jù)線拉高15至60μs，然后，DS18B20發(fā)出60至此240μs的低電平作為應(yīng)答信號(hào)，這時(shí)主機(jī)才能對(duì)它進(jìn)行其它操作REF_Ref17077\r\h[9]。而且也只有第一次溫度更新需要與初始溫度進(jìn)行計(jì)算，所以此程序會(huì)判斷是否為初次上電，如果是就會(huì)把初始值給讀出來，與現(xiàn)實(shí)溫度進(jìn)行比較，通過計(jì)算來刷新溫度值，然后進(jìn)行循環(huán)。如果不是第一次，就直接進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，把原有數(shù)據(jù)替換就行。圖4.5測(cè)溫流程圖第5章調(diào)試與實(shí)物5.1調(diào)試5.1.1硬件調(diào)試在焊接電路上要保證電路與器件的位置分布合理，并且保證線路連接正常，對(duì)此可以用萬用表來測(cè)量每個(gè)器件的電流是否正常。也要檢查各個(gè)功能電路是否連接正常，比如單片機(jī)的電機(jī)能否通過按鈕能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)；復(fù)位電路能否讓顯示屏進(jìn)行復(fù)位；蜂鳴器能否正常響動(dòng)報(bào)警；WIFI信號(hào)在手機(jī)上是否傳輸正常等。硬件調(diào)試焊接圖如圖5-1所示。圖5-1硬件調(diào)試圖5.1.2軟件調(diào)試將系統(tǒng)所運(yùn)用的各個(gè)功能模塊的引腳合理分配在單片機(jī)上，要調(diào)整延時(shí)函數(shù)的時(shí)間，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也不能過快也過慢。將Wi-Fi模塊的引腳連接在指定位置，連好后讓手機(jī)與單片機(jī)連接，根據(jù)之前設(shè)置好的程序使手機(jī)發(fā)送指令，查看單片機(jī)能否進(jìn)行工作。圖5-2軟件調(diào)試編譯圖5.2實(shí)物展示在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試完成后。將調(diào)試完成后的代碼通過串口燒錄工具燒進(jìn)51單片機(jī)中，打開電源開關(guān)。初始狀態(tài)圖如圖5-3所示：圖5-3實(shí)物未接電源圖5-4為實(shí)物上電的初始狀態(tài)，時(shí)間和日期都需要進(jìn)行調(diào)整。第一行分布為自動(dòng)模式和實(shí)時(shí)時(shí)間，第二行為實(shí)時(shí)光照值、年月日和實(shí)時(shí)溫度。通過按鍵進(jìn)入菜單欄選擇定時(shí)功能里面可以設(shè)置開關(guān)啟時(shí)間，是其自動(dòng)控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)圖5-4實(shí)物調(diào)整時(shí)間后通電后，Wi-Fi通信模塊連接到手機(jī)app上,可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的開關(guān)操作。圖5-5所示。圖5-5實(shí)物正常運(yùn)行

結(jié)論本設(shè)計(jì)可以在多個(gè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行窗簾的控制，可以通過按鍵進(jìn)行模式選擇，并且實(shí)時(shí)顯示時(shí)間，功能多，操作簡(jiǎn)單，利于廣大人群的使用，實(shí)用性很高。手動(dòng)控制：通過按鍵可以手動(dòng)進(jìn)行窗簾的正反轉(zhuǎn)。光照控制：根據(jù)設(shè)定的光照強(qiáng)度值通過傳感器