緒論1.1課題背景及意義智能家居依托網(wǎng)絡(luò)為平臺(tái)，著力打造為人們生活更便捷，智能的生活設(shè)備。智能家居將生活中的建筑，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)科技聯(lián)系起來，使生活環(huán)境偏向于人性化，智能化發(fā)展，一部手機(jī)即可控制全屋的設(shè)備。與傳統(tǒng)家居相比，智能家居既做到傳統(tǒng)家居的實(shí)用性，還增加了信息交互功能，提高人們的生活水平。窗簾作為家居中不可取少的一部分，其實(shí)用價(jià)值很高。當(dāng)我們?cè)诩視r(shí)尤其是臥室，我們需要一個(gè)比較私密的空間，這時(shí)我們可以拉上窗簾，保護(hù)個(gè)人隱私。其次，夏天很熱，朝西朝南的房間或者陽臺(tái)會(huì)受到太陽光的直射，這樣會(huì)造成室內(nèi)溫度過高，影響個(gè)人休息。窗簾可以遮擋外界的太陽光，使室內(nèi)一直處于一個(gè)較為舒適的環(huán)境。隨著科技逐漸成熟，人們的生活水平的提高，人們對(duì)于窗簾的關(guān)注點(diǎn)不僅僅是在于它的實(shí)用性還關(guān)注它的智能化，給人們帶來一種舒適的生活和科技感的體驗(yàn)。窗簾的普及也是一種必然的趨勢(shì)，那么研究可行性智能窗簾設(shè)計(jì)是非常有必要的。本設(shè)計(jì)的核心是STC89C52單片機(jī)，將它與其他模塊相連來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開閉窗簾的目的。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)前，基于單片機(jī)開發(fā)的各種控制系統(tǒng)已被應(yīng)用于日常生活中的每一個(gè)場(chǎng)景，如，廠內(nèi)生產(chǎn)流水線的控制、交通信號(hào)燈的控制、住宅電梯控制等、健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)等、食品安全檢測(cè)等，對(duì)于我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)來說、生活給人們帶來許多方便。在眾多的系統(tǒng)當(dāng)中，智能家居控制系統(tǒng)是比較典型的一類。在現(xiàn)階段社會(huì)高速發(fā)展的背景下，人民的生活水平在不斷的提高，人在家居環(huán)境中的舒適度、人們對(duì)安全性的渴望與追求也在不斷提升，市面上有智能的功能、操作簡單，使用方便、與大眾生活相適應(yīng)的家電設(shè)備，正日益受到歡迎。在這種大背景下，智能家居控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生并迅速成為一種潮流趨勢(shì)。然而，市場(chǎng)上能夠滿足日常居家生活的智能家居控制系統(tǒng)還比較匱乏，且部分智能家居控制系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)某一方面的功能，例如對(duì)環(huán)境燈光的控制、對(duì)環(huán)境溫、濕度的監(jiān)控等，火災(zāi)報(bào)警等。此外，由于家庭規(guī)模龐大，每個(gè)家庭中都會(huì)有多臺(tái)不同類型的家用電器，因此，為了滿足用戶多樣化的需求，很多智能家居系統(tǒng)都是以某一品牌的產(chǎn)品為核心構(gòu)建而成。這些智能家居控制系統(tǒng)的功能都比較單一，系統(tǒng)間通常不兼容或兼容性差，功能很難有效集成，可靠性差，價(jià)格昂貴，操作繁雜。伴隨著近年來WiFi無線通信技術(shù)，4G,5G移動(dòng)通信技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的迅猛發(fā)展與推廣應(yīng)用，與此同時(shí)，國家政策也給予了大力扶持，以單片機(jī)為核心，建立在云技術(shù)基礎(chǔ)上的智能家居控制系統(tǒng)，正在加速與人們?nèi)粘Ｉ钕嗳诤?。智能家居系統(tǒng)由傳統(tǒng)的家用電器、家居安防、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能插座、無線路由器、傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。這些智能家居控制系統(tǒng)具有更豐富的功能、性能更可靠，且性價(jià)比高、操作及檢修維護(hù)較為便捷，不需要繁雜布線工程，通過無線通信技術(shù)，把家庭中各類電器設(shè)備、安防監(jiān)控設(shè)備與環(huán)境信息監(jiān)測(cè)設(shè)備等等相連，并且集中管理。目前市面上的智能終端主要有智能手機(jī)、平板電腦以及其他一些便攜式設(shè)備等。這些智能家居控制系統(tǒng)可通過手機(jī)APP對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制（例如，影音視頻設(shè)備，照明，窗簾窗戶，空調(diào)，廚房電器等）、防盜報(bào)警提示、家居環(huán)境溫濕度和有害氣體監(jiān)測(cè)功能多，更安全有效。隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用，近年來，語音控制技術(shù)也已成為一個(gè)技術(shù)上的熱點(diǎn)問題，人能夠用語音來控制智能家居設(shè)備，例如開空調(diào)，設(shè)定溫度等，達(dá)到燈光控制的目的，預(yù)約電飯煲等，智能家居也隨之步入了一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期。目前國內(nèi)市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)一些智能家居產(chǎn)品。美國谷歌公司的GoogleHome的智能家居設(shè)備，美國亞馬遜公司的Echo智能音箱，美國蘋果公司HomePod等智能音箱。這些都屬于目前流行的智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品。這些智能家居系統(tǒng)的產(chǎn)品功能都比較齊全，涵蓋了家庭智能控制，智能傳感，智能照明，智能安保，智能園藝等領(lǐng)域、智能健康等等方向，為家居電氣入口的快速操控提供可能，操作簡單，使用方便，不管是在家里，還是出差旅游，只要打開一個(gè)APP，就可以擁有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，你可以看看家里的情況，以及遠(yuǎn)程操控，對(duì)多國語言的支持，為各地區(qū)用戶提供了便利。此外，這些智能家居系統(tǒng)還可以根據(jù)不同需求，通過無線方式與互聯(lián)網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)信息交互和資源共享。盡管這些智能家居系統(tǒng)的功能都比較齊全，但是一般都針對(duì)經(jīng)濟(jì)能力較強(qiáng)的高端用戶進(jìn)行定制設(shè)計(jì)和研發(fā)，價(jià)格較高，一般家庭很難推廣。當(dāng)前，我國智能家居企業(yè)日益重視對(duì)有關(guān)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，技術(shù)研發(fā)成果繼續(xù)趕超國外企業(yè)，已出現(xiàn)后來居上之勢(shì)。同時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，智能家居產(chǎn)品也逐漸進(jìn)入人們生活當(dāng)中，成為了一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。根據(jù)SooPAT統(tǒng)計(jì)的2010-2019年間，國內(nèi)與智能家居行業(yè)有關(guān)專利申請(qǐng)量逐年上升，至2018年達(dá)到最大值5574項(xiàng)。從整體來看，國內(nèi)企業(yè)與國際巨頭相比還有較大差距，但是隨著國家對(duì)智能產(chǎn)品的重視程度逐漸提高以及國內(nèi)企業(yè)的快速發(fā)展，智能家居產(chǎn)業(yè)必將迎來新的契機(jī)。全國智能家居專利申請(qǐng)量排名前10位，除了排名第一的韓國三星電子株式會(huì)社（專利數(shù)量260項(xiàng)）是外企，剩下的9家都是國內(nèi)的企業(yè)，其中排名第二位的小米科技有限責(zé)任公司（專利數(shù)量252項(xiàng)）、第三位的珠海格力電器股份有限公司（專利數(shù)量248項(xiàng)），研發(fā)實(shí)力已經(jīng)處于伯仲之間。百度、阿里巴巴、騰訊這樣的國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)巨頭，致力為用戶提供世界一流的人工智能服務(wù)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算服務(wù)，以及精準(zhǔn)定制以各種場(chǎng)景為核心的解決方案。這些企業(yè)通過自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)與行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，不斷探索并實(shí)踐著人工智能應(yīng)用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。比如百度DuerOS開放式操作系統(tǒng)，打造智能家居生態(tài)，讓傳統(tǒng)家電家居制造業(yè)有機(jī)會(huì)擁抱AI升級(jí)。在智能制造時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)紛紛開始探索智能工廠建設(shè)路徑，并推出一系列創(chuàng)新產(chǎn)品與應(yīng)用。阿里巴巴集團(tuán)在2017年6月發(fā)布了“智能生活開放平臺(tái)”，提供了設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，管理、數(shù)據(jù)分析和其他解決方案，向使用者提供離家模式等、睡眠模式及其他全套場(chǎng)景化智能服務(wù)。騰訊公司開發(fā)的“企鵝智家開放平臺(tái)”，通過云端連接的方式對(duì)家庭硬件設(shè)備進(jìn)行管控，涉及開關(guān)，家電管控，環(huán)境監(jiān)測(cè)，安防等類別。這些平臺(tái)上的眾多終端廠商都積極地加入到智能家居產(chǎn)業(yè)中來，成為智能家居行業(yè)內(nèi)的重要力量。格力，海爾，華為，小米，以及家電行業(yè)的3C企業(yè)，在智能家居產(chǎn)品的開發(fā)方面亦有一定的成績。這些企業(yè)紛紛推出自己的智能終端，并將其與智能家居進(jìn)行結(jié)合。例如，格力電器在2019年中國家電及消費(fèi)電子博覽會(huì)上展示了格力在智能家居領(lǐng)域的發(fā)展成果，用集成化的體系創(chuàng)造現(xiàn)代家居的綠色化，智能化、健康化新業(yè)態(tài)等。基于集成性的系統(tǒng)平臺(tái)，格力智能家居系統(tǒng)可采用格力語音空調(diào)，格力+APP，物聯(lián)手機(jī)，智能門鎖等技術(shù)、魔方精靈之類的控制接口，實(shí)現(xiàn)格力各產(chǎn)品互通互聯(lián)，創(chuàng)造一個(gè)智慧客廳，智慧臥室、智慧廚房，等等諸多智慧生活場(chǎng)景，給用戶帶來個(gè)性化的全屋智能解決方案。海爾的智家系統(tǒng)，構(gòu)建五大智慧生活空間，可以通過海爾智家APP，把海爾的家電用家庭路由器聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)了對(duì)裝置的遠(yuǎn)程控制。此外，還可利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)各種家用電器的智能化管理與服務(wù)，并能進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)和安全預(yù)警，以及家居環(huán)境信息共享等功能。2018年海爾的智慧家庭成套用戶超過500萬戶。華為智慧生活A(yù)PP，HiLinkSDK可通過路由器插件平臺(tái)使用、LiteOS實(shí)現(xiàn)了生態(tài)智能硬件（WiFi,ZigBee等）控制；也可通過與第三方平臺(tái)綁定賬號(hào)構(gòu)建云端連接來實(shí)現(xiàn)美的，格力，海爾智家，創(chuàng)維，TCL等品牌、長虹與其他跨品牌設(shè)備集成聯(lián)網(wǎng)控制。此外，在互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下，智能家電已成為新的消費(fèi)熱點(diǎn)。小米推出的“小米AI音響”，可通過方便，簡潔的語音進(jìn)行溝通，操控小米智能家電包括電視，凈化器，智能燈，電飯煲，空調(diào)等。智能窗簾是歐美、日本等富有國家使用較為廣泛的一種窗簾，而且效果好深得親賴。例如，目前市面上已開發(fā)的光控制窗簾，隔音窗簾等不同類型。1.光控制窗簾：這是一種玻璃與窗簾之間的特殊感光器。窗外照射達(dá)到一定程度時(shí)，它可以自動(dòng)將光線的能量轉(zhuǎn)化為電能，然后讓窗簾打開或閉合，保證室內(nèi)一直有適宜的光照環(huán)境。2.隔音窗簾：由長隔音薄片組成。與槍用消音器相似，它能有效地由一頭向另一頭形成吸音通道，而且經(jīng)美國科學(xué)家持續(xù)研究已能針對(duì)一般群眾消費(fèi)市場(chǎng)。3.節(jié)能窗簾：由強(qiáng)度極高的輕薄型滌綸纖維織物與反光能力強(qiáng)的鋁箔片膠合而成。而其原理則是因其鋁箔片表面涂有奇異保護(hù)材料，能有效地降低屋內(nèi)室外熱能差達(dá)九成左右。另外它還具有削減玻璃和窗簾之間對(duì)流的優(yōu)點(diǎn)。4.隱身窗簾：它運(yùn)用聚碳酸酯片透明度高、強(qiáng)度好的屬性，在聚碳酸酯片表面蒸鍍一層薄鋁膜才開發(fā)出來，能反射陽光的絕大部分，將進(jìn)入屋內(nèi)可見光降到百分之十五以下，這樣既可使屋內(nèi)新鮮陰涼，也可觀賞屋外景色。以單片機(jī)為核心的智能窗簾的研究由于擴(kuò)展性好、穩(wěn)定性強(qiáng)其開發(fā)呈多樣化從而日益受到重視。1.3設(shè)計(jì)思想及基本功能該系統(tǒng)以電路的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和簡潔性為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。試著在最簡單的電路上布線，選擇價(jià)格較適宜的元器件并加以設(shè)計(jì)，使其滿足要求。（1）手動(dòng)控制：在使用者需要照明的時(shí)候，可以自己結(jié)合實(shí)際情況，用按鍵連接或關(guān)斷電源，讓步進(jìn)電機(jī)上電來開簾或拉簾。（2）光照控制：透過不同光照強(qiáng)度值，經(jīng)光照傳感器采集信息，窗簾主動(dòng)開合。（3）紅外控制：在光照強(qiáng)度未達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，要求我們?nèi)斯げ僮骷t外遙控器，1838紅外接收頭在收到信號(hào)時(shí)進(jìn)行控制，單片機(jī)再進(jìn)一步管制步進(jìn)電機(jī)，將窗簾拉開或合上。（4）通過按鍵能夠循環(huán)切換以上三種模式。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求明確51單片機(jī)開發(fā)環(huán)境，能用C語言編寫程序；將單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及軟硬件間調(diào)試措施熟練掌握；實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)最小系統(tǒng)并完成了相應(yīng)硬件電路設(shè)計(jì)；熟悉運(yùn)用了以單片機(jī)為主控芯片的智能窗簾的基本原理與實(shí)現(xiàn)措施。2.2方案選擇與論證2.2.1單片機(jī)的選擇方案一：采用DSP芯片作為系統(tǒng)微控制器。其能夠利用數(shù)字信號(hào)對(duì)海量復(fù)雜的信息進(jìn)行處理。它具有大范圍集成性和穩(wěn)定性好，受到外界溫度，環(huán)境影響因素較小，還可適用于極低頻率信號(hào)?？蒁SP的硬件電路較為繁雜，價(jià)格也較貴，加上數(shù)字系統(tǒng)是用有源器件構(gòu)成的，所以相對(duì)來說沒有無源設(shè)備的可靠性高。方案二：取單片機(jī)為系統(tǒng)的控制器。單片機(jī)可靠性好、價(jià)格低廉、軟件編程比較簡單、自由度大、同時(shí)低功耗。在此基礎(chǔ)上其自身具有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的功能，可以通過軟件編程來完成多種邏輯功能。在上述闡述與分析的基礎(chǔ)上制定了第二個(gè)方案，把STC89C52單片機(jī)作為控制器。2.2.2顯示方案的選擇方案一：選擇一個(gè)點(diǎn)陣顯示數(shù)碼管數(shù)據(jù)。它由8列發(fā)光二極管組成。它通常用于大字體廣告、廣告等來顯示。在屏幕上使用智能窗簾是一種小小的浪費(fèi)，而且價(jià)格也太高了，因此并沒有考慮使用這樣的方式做顯示屏。方案二：選用LED數(shù)碼管來顯現(xiàn)資料，盡管價(jià)錢相對(duì)合適，可數(shù)字呈現(xiàn)的效果突出，而且運(yùn)用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)相連，本實(shí)用新型專利技術(shù)可以減少單片機(jī)線路的使用。然而，數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描需要74LS164轉(zhuǎn)換寄存器輔助才可以完成移位，在電路調(diào)試期間此芯片往往出現(xiàn)許多微小的故障，因此不是同樣選擇LED數(shù)碼管用來顯示。方案三：采用LCD液晶顯示屏進(jìn)行信息顯現(xiàn)。它性能優(yōu)越，能同時(shí)顯示漢字和圖形，而且顯示信息豐富，類型多樣，清晰度較高。所以對(duì)本次設(shè)計(jì)而言，一塊1602液晶屏，既經(jīng)濟(jì)又恰好滿足需要，故運(yùn)用LCD1602液晶顯示屏來做智能窗簾顯示模塊。2.2.3電機(jī)的選擇方案一：選擇直流電機(jī)控制窗簾的運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到拉/合的效果。有益效果在于：電機(jī)轉(zhuǎn)速大，能敏感的實(shí)現(xiàn)窗簾開合。其不足之處在于在電機(jī)轉(zhuǎn)速過高時(shí)，給以停轉(zhuǎn)信號(hào)，因慣性電機(jī)轉(zhuǎn)子將不斷旋轉(zhuǎn)而窗簾將不斷移動(dòng)，從而可能給窗簾框架帶來不可彌補(bǔ)的破壞；當(dāng)車速過低時(shí)，又可能發(fā)生電機(jī)無法克服阻力的情況，繼而驅(qū)動(dòng)窗簾移動(dòng)。方案二：選用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)窗簾運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到拉/合的這一作用。有益效果在于：在給停轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)子立即停轉(zhuǎn)而不破壞窗簾框架。并且扭矩大于直流電機(jī)扭矩，便于窗簾拉/合幕。不足就是價(jià)錢與直流電機(jī)相比而言貴了一些。在對(duì)上述方案做出認(rèn)真比較與探索后，最后確定使用方案二為系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)窗簾滑動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)窗簾的開啟/閉合。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1整體方案設(shè)計(jì)3.1.1系統(tǒng)概述整個(gè)系統(tǒng)我們按原計(jì)劃選用STC89C52單片機(jī)為主元器件。另外為了構(gòu)成單片機(jī)的完整最小化系統(tǒng)還要附加一些元器件，如電容，電阻和晶振。采用LCD1602顯示器作為顯示模塊，顯示光強(qiáng)的基本情況和控制方式;光強(qiáng)檢測(cè)模塊選用耐光性和ADC0832芯片。A/D芯片主要功能有：可將模擬量通過計(jì)算、轉(zhuǎn)換數(shù)字量并發(fā)送到STC89C52進(jìn)行處理，再把有關(guān)內(nèi)容顯示出來；窗簾開啟和閉合兩大功能選擇原計(jì)劃步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行展示，而采用顯示效果紅LED燈指示窗簾目前開啟/閉合狀態(tài)。該設(shè)計(jì)同時(shí)以四個(gè)按鍵為操作輸入裝置，實(shí)現(xiàn)了光控閾值的調(diào)節(jié)、遙控模式的切換和窗簾開閉的人工控制；此外，選擇USB5V電壓輸入，保證整個(gè)系統(tǒng)方便平穩(wěn)。3.1.2系統(tǒng)框圖圖3.1系統(tǒng)框圖3.2最小系統(tǒng)模塊3.2.1STC89C52簡介（1）概述STC89C52還具有8位CMOS低功耗和高性能。其芯片包含8k字節(jié)的可重復(fù)寫入的EPROM和512字節(jié)的RAM。EPROM和RAM只表示讀內(nèi)存和隨機(jī)內(nèi)存。該組件由高密度ATMEL制成，不容易丟失的卓越生產(chǎn)工藝生產(chǎn)出來的，也可與51系列指令系集及輸出管腳互相通用。它的片上還有一個(gè)8位的中央處理器，可編程Flash存儲(chǔ)單元，能夠解決很多比較復(fù)雜的系統(tǒng)控制的應(yīng)用場(chǎng)景。簡單地說，STC89C52總共四十個(gè)針。這四十個(gè)針腳由兩個(gè)外部中切，三個(gè)16位可編程計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器和兩個(gè)雙面串行端口構(gòu)成。這兩個(gè)讀/寫端口也有32個(gè)I/O端口，可用于外部雙向連接。根據(jù)文獻(xiàn)，STC89C52單片機(jī)有PDIP、PQFP/TQFP和PLC這三類封裝以方便應(yīng)用于不同型號(hào)的產(chǎn)品。主要作用特性◆與MCS51指令系統(tǒng)兼容；◆8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間；◆可編程UART串行通道；◆2個(gè)外部中斷源；◆內(nèi)有4K字節(jié)的EEPROM存儲(chǔ)空間;◆可以通過串口直接下載；◆低功耗空閑及掉電模式；STC89C52單片機(jī)各個(gè)引腳的作用①主電源引腳（兩個(gè)）VCC（第40號(hào)引腳），接＋5V電源正端；GND（第20號(hào)引腳），接＋5V電源地端；②外接晶體與外部振蕩器引腳（兩個(gè)）XTAL1（第19號(hào)引腳），片內(nèi)振蕩電路的輸入口。為了使其內(nèi)電路能正常、穩(wěn)定地運(yùn)行，應(yīng)于此口外接有石英晶體和微調(diào)電容。反之，如果外部與時(shí)鐘源相連，這時(shí)該端口應(yīng)接外時(shí)鐘振蕩器的數(shù)據(jù)。XTAL2（第18號(hào)引腳），片內(nèi)振蕩電路輸出端口。和XTAL1相同的是要外接石英晶體和微調(diào)電容。所不同的是，如果該端口與時(shí)鐘源外接，則該引腳需懸空。③控制信號(hào)線（四個(gè)）RESET（第9號(hào)引腳），復(fù)位信號(hào)輸入端子，高電平激活。ALE（第30號(hào)引腳），以地址鎖存容許和可編程脈沖輸入端口為主。實(shí)際應(yīng)用時(shí)通常ALE鎖存之后顯示出P0口僅輸出低8位強(qiáng)大的地址和編程脈沖從這里來編程片上EPROM。ALE端輸出通常為間歇性正脈沖:fALEfosc/6。PSEN（第29號(hào)引腳），在該端口對(duì)外部程序存儲(chǔ)器進(jìn)行尋址的情況下，首先要選擇通外部EPROM讀控制端口，（OE）只在低電平時(shí)才有效。EA/VPP（第31號(hào)引腳），該端口用于讀取外部存儲(chǔ)器，并可以用作編程電壓輸入端口。還必須特別注意一點(diǎn)：對(duì)內(nèi)部/外部存儲(chǔ)器的訪問依賴于EA端現(xiàn)在為高電平/低電平。④多功能I/O口引腳有4個(gè)雙向I/O接口(P0,P1,P2,P3)，可分別作為輸入或輸出端口。：P0口（第32號(hào)~39號(hào)引腳）它是8位數(shù)據(jù)復(fù)用口，低的8位地址可被輸出。另外在其重用的情況下是雙向的；而在未重用時(shí)，其仍然為準(zhǔn)雙向端口。P1口（第1號(hào)~8號(hào)引腳）通用I/O口（準(zhǔn)雙向口）P2端口（第21號(hào)~28號(hào)引腳）輸出高8位地址（尋址時(shí)是輸出口；不尋址時(shí)是準(zhǔn)雙向口）當(dāng)P3口（第10號(hào)~17號(hào)引腳）被用作首要功能，和P1口有相同作用。具有特定的第二功能（也就是準(zhǔn)雙向口）其特殊用途見表3.1表3.1第二功能口用特殊用途3.2.2最小系統(tǒng)電路為了保證STC89C52最小系統(tǒng)的正常工作，它還應(yīng)包括以下三個(gè)電路:晶體振蕩器電路、零電路和電路。在這些晶體振蕩器電路中，我們需要將晶體振蕩器和兩個(gè)電容連接到相關(guān)的引腳上。其中晶振參數(shù)我們通常選擇1~12MHz，電容參數(shù)通常選擇容量為5~30pF（兩個(gè)）。進(jìn)行這種設(shè)計(jì)的原因在于晶振所選數(shù)值越大，單片機(jī)的運(yùn)行速度也相應(yīng)地得到了提高，電容的作用就是使晶振運(yùn)行比較平穩(wěn)，起振比較方便。因此，在規(guī)劃電路時(shí)，晶振越接近單片機(jī)，效果越明顯。故本文選擇30pF電容C2,C3及12MHz頻率晶振X1作為研究對(duì)象。復(fù)位電路部分選用10uF極性電容C1,10K電阻R3構(gòu)成。從查閱有關(guān)資料中得知--電容電壓不可能突變的物理特性，大家可以預(yù)料到該系統(tǒng)統(tǒng)一上電后，引腳（RESET）在第九號(hào)就會(huì)馬上出現(xiàn)高電平的現(xiàn)象，且持續(xù)時(shí)間超過2個(gè)機(jī)器周期，其就自動(dòng)復(fù)位。另外，該現(xiàn)象保持時(shí)間是根據(jù)電路中RC值大小來確定。因此，恰當(dāng)選擇RC中各參數(shù)值，我們能夠高效確保單片機(jī)復(fù)位。在電源方面，使用標(biāo)準(zhǔn)USB5V電壓，所以可以直接使用手機(jī)充電器、電腦USB端口和手機(jī)電源。另外，由于STC89C52的P0口為開放式下水道，所以P0口連接10K下水道R1，因此P0口為公共I/O口。在本設(shè)計(jì)中，使用P0端口作為LCD數(shù)據(jù)接口。尤其應(yīng)該指出，對(duì)于第三十一號(hào)引腳（EA），當(dāng)這個(gè)端口接入高電平時(shí)，復(fù)位之后，單片機(jī)會(huì)先在內(nèi)部ROM中啟動(dòng)0000H；反之，在該端口接通低電平后，單片機(jī)復(fù)位后，先工作于外接ROM的0000H處。由于我國程序是儲(chǔ)存在單片機(jī)中，為了保證單片機(jī)首先讀取內(nèi)部程序并執(zhí)行計(jì)算，所以必須將EA引腳連接到高電平。。圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)3.3液晶顯示電路3.3.11602液晶簡介LCD1602液晶顯示器是一種可以顯示線段、字符和漢字的顯示組件。它具有較大的顯示容量和數(shù)字通用接口，體積小，質(zhì)量輕，而且功耗比其他顯示屏幕很低。目前已被大量運(yùn)用于各種便攜類電子產(chǎn)品上。重要的技術(shù)數(shù)據(jù)：◆顯示容量:16×2個(gè)字符◆芯片工作電壓:4.5—5.5V◆工作電流:2.0mA(5.0V)◆模塊最佳工作電壓:5.0V◆字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm3.3.2液晶引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極圖3.3液晶各引腳說明第1腳：接地電源。第2腳：接5V電源正極。第3腳：VL是液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端口，對(duì)比度太高就有拖影，否則就不明顯。對(duì)比度是通過有無連接正負(fù)電源來確定的，對(duì)比強(qiáng)度可通過10k電位器調(diào)節(jié)。第4腳：RS的主要任務(wù)是選擇相應(yīng)的注冊(cè)表類型，即當(dāng)級(jí)別較高時(shí)，選擇數(shù)據(jù)類型注冊(cè)表;否則選擇控件類型注冊(cè)表。第5腳：R/W表示的是讀類型和寫類型的信號(hào)線，和第四號(hào)引腳相似，也就是在電平比較高的情況下，運(yùn)行讀類型，相反地，運(yùn)行寫類型。其中RS與R/W的關(guān)系決定了當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，例如，當(dāng)兩端都為0時(shí)，可以輸入命令并顯示它們的地址。當(dāng)兩端均為1時(shí)，可以讀忙音。RS為1時(shí)，R/W為0時(shí)可輸入數(shù)據(jù)。第6腳：當(dāng)E端口激活，當(dāng)E端口由1變?yōu)?時(shí)，LCD模塊中開始運(yùn)行修改后的命令。7~14足：D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。3.3.3LCD1602液晶顯示模塊電路LCD模塊的原理可見圖3.4。第一個(gè)引腳一定要連接到接地電源，第二個(gè)引腳必須連接到正電源(VCC)。在接下來的第三個(gè)引腳中，必須連接一個(gè)10K電阻電位器，并且頭部必須接地。它的功能主要是用來調(diào)節(jié)液晶顯示器的對(duì)比度強(qiáng)度。第四個(gè)引腳是RS，根據(jù)功能要求與單片機(jī)的13個(gè)引腳相連。引腳5必須連接微控制器引腳4。第六引腳是一個(gè)使能端口，必須連接到微控制器的第五引腳。編號(hào)7-14，引腳連接到微控制器P0口。最后的引腳15和引腳16分別對(duì)應(yīng)背光光源的正極和負(fù)極，因此必須分別連接到單片機(jī)的VCC和and連接器上。圖3.4液晶顯示模塊電路3.4光照強(qiáng)度采集電路3.4.1光敏電阻概述光阻，又稱光控探測(cè)器，由半導(dǎo)體光電效應(yīng)構(gòu)成，特點(diǎn)是光強(qiáng)電阻小;光越弱，電阻越高，這也是它被廣泛應(yīng)用于光電檢測(cè)、光控制和光電轉(zhuǎn)換的原因。光阻通常采用薄板結(jié)構(gòu)，以便能吸收較多光能。同時(shí)，為增強(qiáng)該電阻的敏感程度，通常我們會(huì)將該電阻的電極通過機(jī)械化手段加工成梳狀圖案。3.4.2光敏電阻工作原理光敏電阻器通常由各種金屬化合物制成，如碲化物、硫化物和硒化物。。其工藝方法常用涂敷法，噴涂法和燒結(jié)法，以方便在絕緣特性良好的基底上制作結(jié)構(gòu)輕而薄的光敏電阻體及梳狀電極，另外要求接引線時(shí)將引線包入透光性極好的外殼中，一是能夠較好地接收光照，二是不使引線受潮時(shí)靈敏能力受影響。周圍環(huán)境較暗時(shí)電阻值較大，受光照和輻射能量充足時(shí)價(jià)帶內(nèi)電子可以躍遷至導(dǎo)帶內(nèi)，然而，在價(jià)帶中產(chǎn)生帶正電的空穴，對(duì)應(yīng)的是增加半導(dǎo)體材料的載流子，降低電阻率，降低光阻的電阻。相反，在光照條件消失時(shí)，電子—空穴對(duì)將慢慢地重新復(fù)合在一起，從而阻值的大小將成為初值。3.4.3光敏電阻的分類按照光敏電阻的光譜特性，一般可分為三種光敏電阻器。紫外光敏電阻器：這類電阻器通常對(duì)紫外線有極強(qiáng)的敏感性，可用于制作不同的紫外線探測(cè)類儀器。紅外光敏電阻器等：這種電阻器的用途很廣，往往可以進(jìn)行天文探測(cè)、流行時(shí)體溫槍測(cè)體溫、在科學(xué)研究和其他許多方面都看到了它?？梢姽夤饷綦娮杵鞯龋浩渲幸圆捎煤投喾N光電自動(dòng)控制類型系統(tǒng)最為普遍。生活中就像是馬路邊路燈會(huì)自動(dòng)點(diǎn)亮/熄滅一樣，也有照相機(jī)具有自動(dòng)曝光作用等等。3.4.4光敏電阻的主要參數(shù)光敏電阻中關(guān)鍵的參量有：光電流、暗電流與暗電阻、光譜響應(yīng)及光照，溫度特性等。在其兩端的金屬端電極上加上一個(gè)特定電壓，便可產(chǎn)生電流。若是再給以某一波長的光照射，電流會(huì)隨著光照強(qiáng)度變化而變化，呈正相關(guān)的變化趨勢(shì)，達(dá)到光電轉(zhuǎn)換的目的。3.5ADC0832簡介ADC0832芯片由美國國家半導(dǎo)體公司使用當(dāng)時(shí)非常先進(jìn)的技術(shù)制造，其任務(wù)是通過復(fù)雜的計(jì)算將信號(hào)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。它有四個(gè)數(shù)據(jù)接口，CS、CLK、DO、DI和8位分辨率，最高分辨率可達(dá)256級(jí)。在這之中，DO與DI端口并不同時(shí)被用于通信中，且與單片機(jī)之間的連接方式為雙向連接，因此當(dāng)I/O口比較少時(shí)，我們可把DO端口，DI端口平行于一條數(shù)據(jù)線進(jìn)行使用。此外，該芯片的工作電壓為5V(設(shè)計(jì)范圍為0V~5V)，轉(zhuǎn)換時(shí)間非常短，只有32μS。它還具有雙數(shù)據(jù)輸出功能和主要功能就是能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)降低數(shù)據(jù)誤差。從而具有卓越的穩(wěn)定性，快速轉(zhuǎn)換。我們要選用單通道模擬信號(hào)進(jìn)行輸入也可通過DI端口確定，此時(shí)芯片輸入電壓區(qū)間仍為0V~5V,8位分辨率下其電壓精度是19.53mV。此外，為了可以提升轉(zhuǎn)換寬度，我們還可以從IN+和IN-輸入中，將電壓放在相對(duì)較大一點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，如果IN-大于IN+電壓，轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)值將始終保持00H）由于在該設(shè)計(jì)中具有光控功能，因此需收集光照強(qiáng)度，以調(diào)整窗簾開合。為了實(shí)現(xiàn)該功能，本文選用光敏電阻和ADC0832芯片做出設(shè)計(jì)。運(yùn)用光敏電阻收集光照強(qiáng)度的大小，然后將ADC0832將采集到的光強(qiáng)(當(dāng)前模擬量)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)傳遞給單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算和處理。模塊根據(jù)圖3.5。圖3.5光照強(qiáng)度采集電路3.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊步進(jìn)電機(jī)的原理很簡單，接收到的脈沖信號(hào)可以通過相應(yīng)的計(jì)算轉(zhuǎn)化為角位移和線位移。一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和啟停位置與所接收脈沖信號(hào)的頻率和數(shù)量有關(guān)，不受負(fù)載變化的影響。電機(jī)在接收到脈沖信號(hào)后，按照前面設(shè)定的步驟，引導(dǎo)電機(jī)沿指定方向旋轉(zhuǎn)一定角度。因此，通過調(diào)整脈沖的數(shù)量，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)線位移距離或者角位移距離的控制，從而實(shí)現(xiàn)精確定位的目的。另外，ADC0852的I/O接口很弱，不能直接驅(qū)動(dòng)所選步進(jìn)電機(jī)，所以必須在兩者之間安裝ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片可增加電流和工作電壓，它的正常工作溫度范圍很大。此外，它具有非常強(qiáng)的承載能力，可以應(yīng)用于各種高速、大功率的操作系統(tǒng)。圖3.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖3.7按鍵輸入模塊在本次設(shè)計(jì)的過程中一共使用了4個(gè)按鍵，它們的用處依次是“光控模式/紅外模式的切換”“感光強(qiáng)度的制定”“減”“加”。加減鍵也作為手打控制開關(guān)的按鍵。圖3.7按鍵模塊3.8遙控模塊紅外遙控的優(yōu)點(diǎn)是可靠性能好、抗外界干擾、低能耗、低成本等等。所以家家要用來操縱電視、房屋燈之類的。本次設(shè)計(jì)中使用的紅外遙控器發(fā)射管的紅外波長大概是940nm，晶振為：455KHz，紅外載波頻率是38KHz，遙控距離可大于8m。圖3.8紅外模塊4軟件設(shè)計(jì)4.1開發(fā)環(huán)境與程序流程圖設(shè)計(jì)KeilC51軟件是由美國Keil軟件公司開發(fā)的。它是一個(gè)C語言的軟件開發(fā)產(chǎn)品，但它完全兼容51系列單片機(jī)，另外采用C語言還有很多優(yōu)勢(shì)，例如，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生的目標(biāo)類代碼效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、容易被別人理解。但就其功能，結(jié)構(gòu)，可讀程度和是否便于維修而言，顯然有顯著優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)處理的一般過程（如圖4.1）：首先初始化我們所選擇的液晶屏幕，使其處于循狀態(tài)，再將所采用的當(dāng)前光照強(qiáng)度值呈現(xiàn)在屏幕中。然后執(zhí)行至掃描按鍵這個(gè)步驟，通過不同按鍵按壓相應(yīng)的不同圖案控制窗簾的打開和閉合。其中當(dāng)處于紅外遙控模式時(shí)，通過單片機(jī)判斷是否收到拉/合信號(hào)從而對(duì)窗簾做出相應(yīng)控制。以及手動(dòng)模式狀態(tài)下，需依據(jù)窗簾開/關(guān)按鍵執(zhí)行對(duì)應(yīng)控制。最后一個(gè)光控模式：必須先判斷目前光照強(qiáng)度是超過設(shè)定閾值（40lx），超過了就把窗簾拉開，否則就把窗簾拉開。另外在選擇了對(duì)應(yīng)的圖案之后均存在一定延時(shí)以確保硬件電路層面上的安全性。在上述步驟的基礎(chǔ)上，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作過程循環(huán)。開始開始液晶初始化液晶初始化讀取光照強(qiáng)度并顯示讀取光照強(qiáng)度并顯示按鍵掃描并處理按鍵掃描并處理紅外模式光控模式手動(dòng)模式紅外模式光控模式手動(dòng)模式光線高于設(shè)置的閾值拉開窗簾，否則光線高于設(shè)置的閾值拉開窗簾，否則拉上窗簾。根據(jù)設(shè)置紅外信號(hào)來控制窗簾。按鍵3按下，拉上窗簾；按鍵4按下，拉開窗簾。延時(shí)延時(shí)結(jié)束結(jié)束圖4.1液晶顯示程序設(shè)計(jì)圖4.21602液晶程序設(shè)計(jì)總體過程大致如下（圖4-2）。當(dāng)程序開始運(yùn)行后首先得定位所顯示信息的位置，按照行和列的坐標(biāo)來定位。隨即設(shè)置好坐標(biāo)之后，就開始籌備展示我們想要的東西。這里有關(guān)定位要注意的就是屏幕上顯示內(nèi)容的時(shí)候，我們只要初步定位一次就行了，那么液晶所顯示的東西將顯示在下一個(gè)之前所設(shè)定的地方，無需每一個(gè)字符都被定位。圖4.2液晶顯示流程圖5硬件組裝與調(diào)試5.1元器件的選擇和檢查本設(shè)計(jì)采用的元器件有：STC89C52單片機(jī)、LCD1602液晶顯示器和步進(jìn)電機(jī)、ADC0832模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片、ULN2003轉(zhuǎn)換芯片、電源開關(guān)等。焊接前必須使用萬用表作為電容、電阻等元器件展開相關(guān)檢測(cè)。有些元器件的引腳通常沿用長正短負(fù)的規(guī)律，而其他特殊元器件大家可通過上網(wǎng)查找信息了解正負(fù)極情況。5.2元器件的焊接（1）查看所需元器件有無遺漏。（2）檢查板子焊點(diǎn)有無虛焊現(xiàn)象。如果是的話，需及時(shí)替換。（3）檢查元器件的正負(fù)極接錯(cuò)情況（4）在焊接的全過程中，力求排版的簡明和整潔。（5）全部地線應(yīng)該接在同一點(diǎn)上，以便于后續(xù)的檢查調(diào)試。5.3電路的調(diào)試調(diào)試的方法一般有兩種：一種是：安裝一點(diǎn)鐘后馬上進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)試。完成一部分使用萬用表對(duì)其進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的檢查。二是：在焊接全過程結(jié)束后再進(jìn)行整體性調(diào)試是適用于電路相對(duì)簡單，系統(tǒng)不特別復(fù)雜的組件。5.4調(diào)試步驟通電前檢查在通上電之前，為了保證整個(gè)電路的安全性，我們有必要再檢查一下電路連接引線是否和以前設(shè)計(jì)好的電路圖相同，并將多線（焊接過程中多出的線）盡量排出，少線（焊接過程中遺漏的線），錯(cuò)線（端口間引線焊接不正確可能在一頭或兩頭）。全程檢查引線若使用指針樣式萬用表應(yīng)選擇“Ω×1”檔位；如為式萬用表數(shù)字，選用“Ω”檔蜂鳴器作有關(guān)測(cè)試。通電觀察第一步我們?cè)跈z查完之后需要通電觀察一下，主要觀察整個(gè)電路是否出現(xiàn)異常。例如，有些器件有無發(fā)熱和漏電、短路和開路等。如有上述情況相似立即關(guān)閉電源，并根據(jù)需要由新查全路是否完整。單元電路調(diào)試單元調(diào)試包括靜態(tài)調(diào)和動(dòng)態(tài)調(diào)試兩大模塊。靜態(tài)調(diào)試通常是在無外加信號(hào)情況下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，以檢驗(yàn)電路各點(diǎn)電位是否仍有正常，尤其對(duì)有源器件存在的靜態(tài)工作點(diǎn)更應(yīng)仔細(xì)地進(jìn)行調(diào)試。其優(yōu)點(diǎn)在于：能及時(shí)高效地檢測(cè)出已受損或已工作在臨界狀態(tài)的設(shè)備。所謂動(dòng)態(tài)調(diào)試，通常就是指利用前級(jí)輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，或利用其本身發(fā)射的信號(hào)來測(cè)試單元模塊中的各種指標(biāo)是否符合以往設(shè)計(jì)要求，它包括信號(hào)幅值大小，相位之間關(guān)系，波形形狀，可放大倍數(shù)與頻率。將靜、動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果與設(shè)計(jì)的指標(biāo)做出對(duì)比，隨后進(jìn)行深入解析，可對(duì)電路中不同的參數(shù)給出較合理修正方案并進(jìn)行窮盡性記錄。聯(lián)機(jī)調(diào)試在調(diào)試完全部電路之后，將編寫好的編碼通過相關(guān)軟件送入單片機(jī)中，來驗(yàn)證本設(shè)計(jì)是否達(dá)到預(yù)期目的。如果達(dá)不到期望，就有必要對(duì)代碼邏輯的合理性和正確性進(jìn)行檢驗(yàn)。6總結(jié)本設(shè)計(jì)是基于STC89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能窗簾系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)主要想突出智能這個(gè)主題并且以最簡單的電路設(shè)計(jì)，最低的成本來實(shí)現(xiàn)整體電路設(shè)計(jì)。隨著時(shí)代的發(fā)展，智能化窗簾為代表的智能家居也將大規(guī)模的出現(xiàn)在人們的生活起居，為人們提供極大的便利。本次設(shè)計(jì)有不少困