.6門驅(qū)動電路設(shè)計門驅(qū)動電路采用直流電機(jī)通過繼電器進(jìn)行驅(qū)動控制，直流電機(jī)驅(qū)動原理簡單，按照電機(jī)工作電壓正負(fù)連接后電機(jī)選擇，因為輸出信號太弱導(dǎo)致不能直接驅(qū)動直流電機(jī)，才專用T1三極管實現(xiàn)對直流電機(jī)驅(qū)動，單片機(jī)的P2.0引腳對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，因為直流電機(jī)轉(zhuǎn)速與加在電機(jī)的電壓線性相關(guān)。門驅(qū)動電路如圖3-6所示。圖3-6門驅(qū)動電路3.7雨滴檢測電路設(shè)計雨滴檢測主要由雨滴傳感器完成。雨滴傳感器用來檢查外面是否在下雨，當(dāng)檢測到有水滴落窗戶自動關(guān)閉。雨滴傳感器的主要功能是檢測室外空氣雨滴。雨水落在雨量傳感器上時短路。此時MCU將檢測到電平的變化，并做出了相應(yīng)的動作。當(dāng)導(dǎo)線網(wǎng)上的所有水滴都蒸發(fā)掉后電路恢復(fù)短路狀態(tài)，MCU發(fā)出命令，啟動電機(jī)，使其帶動窗戶向開啟的方向轉(zhuǎn)動，最終將窗戶打開。雨滴傳感器是由雙面材料制成的雨水感應(yīng)板，如果傳感器葉片上有一滴水，Ao模擬輸出并通過89C51檢查IO端口，以確定是否為高電平，以實現(xiàn)對車窗開關(guān)的控制。雨滴檢測電路設(shè)計如圖3-7所示。圖3-7雨滴檢測電路3.8GSM模塊設(shè)計GSM無線電路實現(xiàn)無線報警功能和無線數(shù)據(jù)傳送功能，選擇SIM800C模塊實現(xiàn)無線通信功能，該模塊采用4頻段技術(shù)，實現(xiàn)內(nèi)部即集成有藍(lán)牙技術(shù)，也集成有GRPS和GSM技術(shù)，可以在極低功耗條件下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送。GSM模塊設(shè)計如圖3-8所示。圖3-8GSM模塊設(shè)短信發(fā)送的操作流程圖如圖3-9所示。發(fā)送輸入內(nèi)容結(jié)束符OX1A出現(xiàn)“＞”號輸入短信內(nèi)容輸入對方發(fā)送輸入內(nèi)容結(jié)束符OX1A出現(xiàn)“＞”號輸入短信內(nèi)容輸入對方手機(jī)號碼設(shè)置短信模式為TEXTAT+CMGF=1圖3-9短信發(fā)送流程圖本章小結(jié)本章首先對只能門窗硬件電路進(jìn)行分析，其次繪制硬件電路原理圖，硬件電路主要分為：單片機(jī)最小電路、紅外人體檢測引腳接線電路、按鍵電路設(shè)計、LED指示電路、窗簾驅(qū)動電路、門驅(qū)動電路等幾部分。最后對硬件電路各個部分進(jìn)行分析和介紹。智能門窗控制系統(tǒng)軟件設(shè)計采用C語言在Keil軟件中對程序進(jìn)行編寫，主程序主要是循環(huán)對溫度、以及是否有按鍵按下進(jìn)行掃描，然后執(zhí)行對應(yīng)的功能，主程序是系統(tǒng)的執(zhí)行程序，合理的利用硬件資源，對軟件代碼的合理編寫也顯得十分的關(guān)鍵，通常在嵌入式開發(fā)過程中，我們會遵循一些代碼編寫規(guī)則，使得設(shè)計的軟件代碼更加的合理，4.1智能門窗控制系統(tǒng)主程序設(shè)計采用C語言在KEIL軟件中對程序進(jìn)行編寫，主程序主要是循環(huán)對人體檢測、以及是否有按鍵按下進(jìn)行掃描，然后執(zhí)行對應(yīng)的功能。通常有三種規(guī)則：第一種，模塊化設(shè)計規(guī)則，這種模塊化設(shè)計的思想主要是將一些通用的接口、頭文件之類的封裝起來，單獨的實現(xiàn)某一種或者幾種功能，在需要使用的時候，就直接對這一封裝模塊進(jìn)行調(diào)用，這樣做不僅減少了主程序的冗雜程度，而且對于準(zhǔn)確性的提高是非常有促進(jìn)作用的；第二種和第三種分別是自頂向下以及向后的兼容思想，這兩種設(shè)計規(guī)則的主要目標(biāo)就是提高設(shè)計的兼容性和準(zhǔn)確度，前者主要是采取一種獨立設(shè)計的思想，通過對需要實現(xiàn)的功能進(jìn)行逐個分解實現(xiàn)程序的編寫，然后組合在一起，實現(xiàn)分別的調(diào)用，后者主要是通過對接口進(jìn)行預(yù)留，從而提高程序的擴(kuò)展性和包容性，可以在后期對程序功能進(jìn)行拓和增加?，F(xiàn)在在開發(fā)軟件時，基本上都使用C語言和匯編語言來完成設(shè)計任務(wù)。在使用匯編語言來開發(fā)軟件系統(tǒng)時，其里面所包含的機(jī)器指令主要通過文字助記來表達(dá)，這種表達(dá)也是與機(jī)器碼最接近的一個。它在執(zhí)行程序時有突出的優(yōu)點，使其效率大大提高，并且不會占用多大的存儲空間，但是其也有很多缺點比如其兼容性比較差，不能適用于多種不同的CPU。C語言則比匯編語言所具有的優(yōu)點更多，它不僅融合了匯編語言的優(yōu)勢同時還具備計算機(jī)高級語言的特點，兼容性較高，比較容易讀寫，可以直接控制硬件動作，修改和擴(kuò)充系統(tǒng)功能時也比較方便，更加迎合人們的想法。在程序設(shè)計中主要包括系統(tǒng)運行的控制程序主程序以及調(diào)用的其他子程序，智能門窗上電后，對主程序進(jìn)行運行，實現(xiàn)對引腳，顯示參數(shù)進(jìn)行初始化等功能，一般都會設(shè)計一個無線循環(huán)功能，使得系統(tǒng)保持一直運行。主程序流程圖設(shè)計如圖4-1所示。開始開始系統(tǒng)初始化各個模塊讀取當(dāng)前傳感器值按鍵控制門窗結(jié)束人工模式？根據(jù)設(shè)定值判斷門窗開關(guān)執(zhí)行操作命令YN、圖4-1主程序流程圖4.2智能門窗工作子程序設(shè)計工作子程序主要對按鍵進(jìn)行檢測后根據(jù)按鍵來對門的手動控制和自動控制，手動控制和自動控制功能處理對門的開和關(guān)方式不一樣外，包括防夾功能，限位功能等都一樣，手動模式兩個按鍵來實現(xiàn)對門的開和關(guān)控制，自動模式采用是否有人靠近門來對電機(jī)驅(qū)動進(jìn)行控制，實現(xiàn)自動開門。具體流程圖如圖4-2所示。返回初始化按鍵切換模式返回初始化按鍵切換模式停止關(guān)門手動模式停止關(guān)門打開門窗系統(tǒng)停止門窗關(guān)閉自動模式打開門開始按鍵開啟？檢測是否安全是否紅外檢測檢測是否安全當(dāng)前模式按鍵關(guān)閉YYYYNNNN圖4-2門窗工作子函數(shù)4.3按鍵電路子程序設(shè)計為了準(zhǔn)確判斷按鍵是否正確，采用去抖動模塊實現(xiàn)對按鍵準(zhǔn)確的判斷，然后根據(jù)按鍵值實現(xiàn)對按鍵的功能的確定，實現(xiàn)按鍵子程序的功能。按鍵電路流程圖設(shè)計如圖4-3所示。開始開始有按鍵按下？延時去抖動根據(jù)檢測的按鍵對按鍵賦值按鍵判斷參數(shù)值有按鍵按下？NYNY返回圖4-3按鍵程序執(zhí)行流程圖4.4雨滴檢測子程序設(shè)計雨滴傳感器感應(yīng)板上有水滴，AO模擬輸出，通過89C51對IO端口檢測判斷是否為高電平，實現(xiàn)對窗戶開關(guān)控制。雨滴檢測程序流程圖如圖4-3所示。初始化開始初始化開始發(fā)復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令檢測命令控制窗戶閉合返回是否有雨？檢測命令控制窗戶打開NY圖4-3雨滴檢測子函數(shù)雨滴傳感器檢測到雨滴時，使其總線的電信號拉低18微秒，此時再抬高20-40um，若硬件沒有反應(yīng)，傳感器將出現(xiàn)響應(yīng)。使用該方法，釋放主機(jī)總線，傳感器可檢測到40-50us的低電平和高電平。接著，將一只總線交給DS18B20，此時會輸入40位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，前八位（0-7）可顯示整數(shù)位的濕度數(shù)據(jù)，第二組八位（8-15）可顯示小數(shù)位的濕度數(shù)據(jù)，第三組八位（16-23）可顯示整數(shù)位的雨滴數(shù)據(jù)，第四組八位（24-31）可顯示小數(shù)位的雨滴數(shù)據(jù)，末八位（32-39）可以通過程序?qū)崿F(xiàn)校驗功能。本章小結(jié)本章首先設(shè)計主系統(tǒng)運行的控制程序主程序以及調(diào)用的其他子程序，其次設(shè)計智能門窗的主程序進(jìn)行設(shè)計，最后對門窗的手動和自動運行的子程序進(jìn)行設(shè)計，對按鍵子程序進(jìn)行設(shè)計，對雨滴檢測模塊子程序進(jìn)行設(shè)計。第5章系統(tǒng)調(diào)試當(dāng)在實際操作焊接線路的時候一定要確保排版盡可能的簡明便于連接線路。還要保持一個原則那就是連接線路的時候不準(zhǔn)穿過集成電路芯片，一定要繞開芯片從其四周穿過。連線的時候還要做到美觀不亂穿插重疊線路，遇到電器元件擋住時一定要繞過串接。5.1實物焊接對硬件進(jìn)行焊接，以單元電路的形式對硬件電路進(jìn)行焊接，首先對單片機(jī)進(jìn)行焊接，將其引腳對應(yīng)，雨滴傳感器，GSM模塊等，按鍵電路圖將電氣引腳符號相同的用引線連接在一起，焊接硬件電路。焊接完成后對電路進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試成功的硬件電路如圖所示5-1所示。圖5-1智能門窗控制實物圖一般在電路的裝配時，可以使用焊接的方法和插接的形式，但需要注意一下幾點。（1）所有部件在裝配前應(yīng)進(jìn)行測試，以確保使用的所有部件都是合格的。（2）所有集成電路為了使得焊接不易出錯以及布線清洗，應(yīng)在組裝時采用相同方向。（3）在區(qū)別元件時，應(yīng)仔細(xì)區(qū)分器件的正反方向，標(biāo)記應(yīng)處于相對容易觀察的位置，便于檢查和調(diào)試。比如電解電容、晶體二極管這些具有極性的元件，為了使得實驗成功應(yīng)注意在裝配時的極性問題。從理論上來說，系統(tǒng)的調(diào)試方法主要有如下兩種。第一是在安裝的時候就開始進(jìn)行調(diào)試，此種方法就是將較為復(fù)雜的系統(tǒng)電路分割成好幾個不同的模塊來分別完成安裝和調(diào)試的工作，完成一部分的安裝和調(diào)試的工作后接著就可以繼續(xù)擴(kuò)展此部分所包含的內(nèi)容再進(jìn)行安裝和調(diào)試的工作，一直到完成整個系統(tǒng)的安裝和調(diào)試工作。此種方法最近較為常見。第二種與此不同的方法就是首先完成系統(tǒng)的全部安裝工作然后對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。第二種方法常用在電路不是很復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計上。

（1）通電前檢查當(dāng)我們完成整個系統(tǒng)的安裝工作后切不可馬上通電來進(jìn)行調(diào)試，一定要對照自己所設(shè)計的系統(tǒng)原理圖仔細(xì)核對系統(tǒng)中的每個電器元件每條線路是否連線無誤，一定要防止出現(xiàn)接線錯誤、少接線路或者是多接線路以及短路的現(xiàn)象。而且還要認(rèn)真查看每個電器元件的引腳是否和圖紙上一模一樣。檢查線路時，如果使用的是指針式萬用表盡量將其調(diào)到“Ω×1”，如果采用的是數(shù)字萬用表來輔助檢查線路，則應(yīng)將其檔位調(diào)到“Ω”，如果是用它來直接檢測元件引腳效果更好，因為使用這種接線方法還能幫助我們檢查出來哪些地方出現(xiàn)了接觸不好的現(xiàn)象。（2）通電觀察當(dāng)我們完成通電前檢查這個步驟確保自己接線正確后就可以給系統(tǒng)供電。供電時，最好先不要打開電路的電源開關(guān)等到接入供電源后就可以將其閉合了。需要注意的事，給系統(tǒng)供電后不建議馬上對系統(tǒng)進(jìn)行性能測試，一定要查看在通電后系統(tǒng)電路沒有出現(xiàn)任何不正常的情況，還要逐一查看系統(tǒng)中的電氣元件，檢查它們每個是否能夠正常工作有五損壞的現(xiàn)象，確保它們每一個都不會出現(xiàn)短路、開路以及漏電的情況。一旦發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)測試運行的時候，其中任何元件出現(xiàn)了不正常的情況應(yīng)該第一時間斷開電源開關(guān)，待將故障源移除后方可繼續(xù)進(jìn)行調(diào)試運行。還要運用萬用表去檢測每個元器件兩端的電壓是否符合要求。5.2仿真調(diào)試其最早是由英國的一家公司在上世紀(jì)八十年代末所研發(fā)出來的一款產(chǎn)品，在經(jīng)過了一百多年的發(fā)展后，其功能越來越完善，能夠提供的性能也十分豐富，非常受廣大程序設(shè)計者的歡迎。當(dāng)我們完成對它的安裝后，會看到其有兩個主要的程序那就是ARES和ISIS，這兩個主程序分別對應(yīng)了自動生成線路和人工布置線路，可以在其上完成線路的繪制和仿真工作。系統(tǒng)仿真圖如圖5-2所示。圖5-2智能門窗控制系統(tǒng)仿真圖主要對手動和自動兩個功能進(jìn)行驗證：按下手動按鍵，可以看到手動狀態(tài)指示燈亮，同時按下開按鍵電機(jī)正轉(zhuǎn).限位功能，用紙板作為限位用時，可以看到在手動模式下，即使按開門按鍵，電機(jī)也不旋轉(zhuǎn)，自動控制功能，按鍵自動模式后對應(yīng)狀態(tài)指示燈亮，同時用手感應(yīng)時，自動停止功能，按鍵自動模式后對應(yīng)狀態(tài)指示燈亮，自動關(guān)門途中紅外光電檢測模塊檢測到人體后自動停止關(guān)閉。雨滴傳感器放在適當(dāng)?shù)奈恢?，保證能在剛下雨的時候就能接受到雨滴，檢測到有水滴落在傳感器上，傳感器立即作出反應(yīng)，窗戶關(guān)閉，通過GSM發(fā)出信息。對門的工作不同功能包括手動控制功能，自動控制功能等都進(jìn)行了驗證，對于門的各種功能包括防夾和限位功能都進(jìn)行驗證，符合實際要求。本章小結(jié)本章首先對實物進(jìn)行制作和焊接，主要運用Proteus進(jìn)行仿真驗證，對系統(tǒng)各個部分進(jìn)行仿真設(shè)計對仿真各個部分進(jìn)行驗證，其次對實物的各個部分進(jìn)行調(diào)試和驗證，結(jié)果符智能門窗要求。結(jié)論STC89C51作為整個智能門窗控制系統(tǒng)的核心，同時利用人體紅外傳感器實現(xiàn)對傳感器周圍是否有人靠近門，如果有給單片機(jī)輸出一個控制信號，對電機(jī)驅(qū)動實現(xiàn)開/關(guān)門；同時還加入按鍵，LED狀態(tài)指示燈；對于門的控制自動控制功能外，為了方便還加入了按鍵手動控制的功能。首先分析國內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀，在現(xiàn)有產(chǎn)品實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的總體方案進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計出硬件系統(tǒng)；軟件部分主要結(jié)合以實現(xiàn)的功能需求為主，對主程序和各個控制子程序設(shè)計；對系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試后，對預(yù)期的主要功能進(jìn)行驗證，通過調(diào)試滿足要求。通過在對現(xiàn)有文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，采用多傳感器檢測的方式，結(jié)合當(dāng)前對智能化的需求，開發(fā)一款適合家用的高性價比的智能門窗控系統(tǒng)，居家智能門窗控制系統(tǒng)，通過將多傳感器模塊與單片機(jī)配合推出一款多功能智能門窗控系