毕业设计（论文）基于单片机的窗帘智能控制系统设计

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1、天津工程师范学院本科生毕业设计基于单片机的窗帘智能控制系统设计Design of intelligent control system for the curtain based on singlechip摘 要随着现代电子技术的快速发展，智能家居已逐渐进入人们的生活中。本课题介绍基于单片机控制的智能窗帘系统，它采用了无线遥控技术，实现在室内任何地方，只要轻按遥控器，窗帘就会随心所欲地打开或关闭。为了使智能窗帘系统更加完善，在设计中加入了智能报警系统。当报警系统开启时，只要有入侵者从窗户入内，就会响起相应的报警信号，同时有数码显示那个窗户的报警器在报警。这样可以使用户很容易的了解报警情况。为了

2、实现一机多控的功能，在设计中采用了改变无线模块地址码的方法来实现。一机多控的功能也就是一个遥控器可以控制家中所有的窗帘和报警装置。当白天家中有人在家时，只要用遥控器就可以关闭报警系统的工作。这样可以避免误报，而引起的不必要的麻烦。这也体现出了该系统的人性化设计。关键词：单片机 无线遥控器 智能家居 智能报警 ABSTRACTAs modern electronic technique develops fast, Smart Home has entered peoples daily life gradually. This thesis, aims on introduction of S

3、mart Curtain system on a basis of singlechip control, which adopts wireless technique for remote control, realizes indoor curtain automatically opening and closing, only by pressing lightly robot. To perfect the Smart Curtain system more, Smart Alarm system is added into design. When it starts, it w

4、ill give a signal correspondingly if someone invades the room from window, meantime, it also show which alarm are working, so as to know the instance by user. To carry out the function of multi-control by one machine, I design it by changing wireless address code of mode. This function means one mac

5、hine controlling the whole curtain and alarm devices, which not only avoids misinformation causing unnecessary trouble, but also embodies humanized design of this system.Key Words: Singlechip ； Wireless robot ； Smart Home ； Smart Alarm目 录1 绪论11.1 智能家居控制系统概述及发展11.2 现代防盗系统的现状11.5 本课题的内容和目标22 智能窗帘的硬件设计

6、32.1 智能窗帘系统的硬件设计框图32.2 控制电路32.2.1 凌阳单片机61板的各组成作用42.2.2 61板功能特点62.2.3 SPCE061A芯片特性62.3 无线遥控电路72.3.1 无线发射电路72.3.2 无线接受电路102.3.3 编码芯片PT2262的原理122.3.4 编码芯片PT2272的原理132.3.5 PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改142.4 检测电路152.5 语音报警电路182.6 数码显示电路182.7 电机驱动电路192.8 电源电路203 智能窗帘系统的软件设计213.1 集成开发环境IDE213.2 主程序框图213.3 主程序的中断

7、程序框图213.4 语音程序框图243.5 语音中断程序框图25结 论27参考文献28附录1 SPCE061A管脚图29附录2 系统程序31致 谢34英文原文及中文翻译34天津工程师范学院2007届本科生毕业设计1 绪论 随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。1.1 智能家居控制系统概述及发展智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络

8、为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。 系统通常由系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。 从2000年，智能家居的概念开始在中国出现发展到今天。已有10余家企业相继加入，智能家居行

9、业规模逐渐形成，市场已经开始启动。据统计，近几年智能化电工产品的市场份额逐年快速放大，并最终替代传统的电工产品。从而使智能化产品走进百姓家庭。 在众多控制系统中，电力载波通讯方式。最为方便实用于家庭的电器智能控制。X10是电力载波的国际通讯协议，它是将120KHz的编码信号加载到50Hz的电力线上，由指令发射器将一串X10指令以广播的形式发送给网络，网络中的每个指令接受器可以收到来自电力线上的X10信号，并执行相应的动作，从而实现网络化的控制。1.2 现代防盗系统的现状既然要防范高技术的盗窃犯罪，就需要改变我们过去传统的观念，也就需要使用高技术的防盗方法来保证我们家居和人身的安全。现代智能家居

10、防盗产品的出现，解决了以上问题，并解决了传统防盗系统解决不了的问题，防破坏、防断电，以及遇到突发应急事件时紧急报警，可以现场报警给小偷一震慑力。因此，许多电子报警器应运而生，使用红外线、微电脑等高新技术对家居进行防护，而无线自动系列逐渐成为家居报警器当中的佼佼者。居民住宅的安全防范，以往是在住宅内安装被动红外传感器、磁控开关、紧急按钮等，报警信号通过网络连接到控制中心。当入侵者进入房间作案时，就发出报警信号。其特点是安装在室内，因此在室内无人值守时，其防盗保护财产的作用能够实现。但装在有人居住的家庭中，由于有人员活动，甚至宠物走动都会影响被动红外传感器工作，容易引起误触发报警。因此在安装时考虑

11、的因素很多，对室内人员活动要有限制，对空调、阳光等外部环境要避让等等。总而言之，被动红外传感器在家庭安防使用中有一些缺陷，对安装、运行、维护带来不少麻烦。红外线对射传感器正好弥补了这些缺点，它优势在于它的低误报率，不但长距离瞄准精度高，更有较高稳定和极低误报率，对室外环境工作表现出极强适应性，迅速反应和稳定的信号采集与传输，及时的反馈检测到的信号，尽量减少财产和人身损失。如果入侵者企图使用工具砸碎窗户或撬门进入房间，振动传感器采集振动信号后触发报警器。两者相互协调工作，为家居安全提供了保证。 1.5 本课题的内容和目标 本课题在设计中力求人性化的智能控制，采用单片机作为系统的内部控制中心，利用

12、无线遥控技术来实现系统的外部控制。再加上红外对射报警装置，组成了整个智能控制系统。（1） 适用于各种窗帘的使用（闭合式、卷帘式）（2） 具有防盗报警系统（3） 可实现无线遥控2 智能窗帘的硬件设计2.1 智能窗帘系统的硬件设计框图窗帘智能控制系统的组成如图1-1。智能控制系统是由无线遥控单元、红外报警单元、电机驱动单元、数码显示单元、语音报警单元、单片机等组成。本控制系统是由单片机通过软件程序来实现智能控制。无线遥控单元用于对智能窗帘的运行进行控制。无线报警发射器可实现有入侵者时的无线控制报警。图1-1 控制系统方框图2.2 控制电路所谓单片机是指在一个集成芯片中，集成微处理器(CPU)、存储

13、器、基本的I/0接口以及定时/计数等部件，并具有独立指令系统的智能器件，即在一块芯片上实现一台微型计算机的基本功能。如果是简单控制对象，只需利用单片机作为控制核心，不需另外增加外部设备就能够完成。对于复杂的系统，只需对单片机进行适当扩展即可，十分方便。单片机是随着微型计算机、单板机的发展及其在智能测控系统中的应用而发展起来的。各种型号的单片机基本功能相同，但其电路结构、性能、编程语言却大不相同。目前使用最多的是51系列单片机。这种型号的单片机及其家族是很原始的类型，而本方案控制核心所用到的凌阳单片机则功能强大。“61板”是SPCE061A EMU BOARD V1.0的简称,是以16位单片机S

14、PCE061A为核心的精简开发仿真实验板，大小相当于一页扑克牌，是“凌阳大学计划”专为电子爱好者、课程设计、毕业设计及电子竞赛所设计的。硬件电路包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等，让学生在掌握软件的同时，熟练单片机硬件的设计制作，锻炼动手能力，而且体积小、采用电池供电，方便学生随身携带。2.2.1 凌阳单片机61板的各组成作用如图2-2所示为61板的电路图：图2-2 61板的实物图图2-3 61板各部分功能图(1)输入/输出（I/O）接口：“61板”将SPCE061A的32个I/O口全部引出：IOA0IOA15，IOB0IOB15，对应的引脚为：A口，

15、4148、53、5460；B口，15、6468、7681。而且该I/O口是可编程的，即可以设置为输入或输出：设置为输入时，分为悬浮输入或非悬浮输入，非悬浮输入又可以设置为上拉输入或是下拉输入；在5V情况下，上拉电阻为150K，下拉电阻为110K；设置为输出时，可以选择同相输出或者反相输出。如图2-3所示61板的输入/输出（I/O）接口电路。(2)音频输入/输出接口：正如我们在前面介绍的61板具有强大的语音处理功能，SPY0030是凌阳的芯片，相当于LM386，但是比LM386音质好，它可以工作在2.46.0V范围内，最大输出功率可达700mW（386必须工作在4V以上，而且功率只有100mW）

16、。如图2-3所示61板的音频输入/输出接口电路。(3)电源接口：“61板”的内核SPCE061A电压要求为3.3V，而I/O端口的电压可以选择3.3V也可以选择5V。所以，在板子上具有两种工作电压：5V和3.3V。对应的引脚中7、15和36必须为3.3V，对于I/O端口的电压51、52可以为3.3V也可以是5V，这两种电平的选择通过跳线J5来选择。如图2-3所示61板的电源接口电路。 “61板”的供电电源系统采用用户多种选择方式： DC 5V电池供电用户可以用3节电池来供电，5V直流电压直接通过SPY0029（相当于一般3.3V稳压器）稳压到3.3V，为整个61板提供了4.5V和3.3V两种电

17、平的电压。 DC 5V稳压源供电用户可以直接外接5V的直流稳压源供电，5V电压再通过SPY0029稳压到3.3V。 DC 3V供电用户可以提供直流3.3V电压为实验板进行供电，此时整个板子只有3.3V电压，I/O端口电压此时只有一种选择。(4)在线调试器（PROBE）和EZ-PROBE接口：PROBE的接口，该接口有5pin，其中两个分别是地（VSS）和3.3V电源（VCC），我们就是通过PROBE一端接PC机25针并口，一端连接它来调试、仿真和下载程序的。这样，就不需要再用仿真器和编程器了。只要将其连接好，就可以通过它在PC机上调试程序，并且在线仿真，最后将程序下载到芯片中，即完成了程序的烧

18、写。如图2-3 所示61板的在线调试器（PROBE）接口。EZ-PROBE的接口，凌阳公司提供一根转接线用作EZ-PROBE的下载，一端连接PC机的25pin并口，另外一端接61板的5pin EZ-PROBE接口。如图2-3所示61板的EZ-PROBE接口电路。(5)外部复位：复位是对61板内部的硬件初始化，61板本身具有上电复位功能，即只要一通电就自动复位。另外，还具有外部复位电路，即在引脚6上外加一个低电平就可令其复位。如图2-3 所示61板的外部复位电路。2.2.2 61板功能特点(1)具有DSP功能、语音特色的凌阳十六位单片机开发系统。(2)集开发仿真器和编辑器于一体。只需PC机即可进

19、行产品开发，同时免费提供集成开发环境(3)不需任何外围器件就可以完成语音录、放、识别等功能。(4)所有I/O全部引出，可以和用户的外部电路直接连接。(5)多种电源供电方式，使用户使用更加方便。2.2.3 SPCE061A芯片特性 凌阳十六位单片机的CPU内核采用凌阳公司最新推出的nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器内核（以下简称nSP），而nSP内核是一个通用的核结构。 SPCE061A 是继nSP系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。如图2-4所示为SPCE061A实物图。SPCE061A里内嵌32

20、K的闪存，2K的静态内存；内置十位ADC、DAC，有多达十四个中断源等丰富的片内资源。CPU最高可工作在49MHz的主频下，应用凌阳nSP的精简指令集，再加上较高的处理速度，使nSP能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号。这使得SPCE061A带有DSP特性，且具有灵活的语音处理功能。 因此，与其它类型的单片机相比，以nSP为核心的SPCE061A微控制器是适用于有数字语音功能应用领域产品的一种最经济的选择。 本方案采用凌阳科技16位高性能的微控制器SPCE061A作为主控制器。 SPCE061A单片机的主要性能有：(1)内核采用16位nSP微处理器；(2)CPU工作电压VDD为3.03.6

21、V（CPU），I/O端口高电平VDDH为3.05.5V；(3)CPU时钟频率为0.32049.152MHz ；(4)内置2K字静态内存（SRAM）；(6)内置32K字闪存（FLASH）；(7)具有可编程音频处理功能；(8)低功耗，系统处于备用状态下（时钟处于停止状态）耗电小于2A/3.6V；(9)两个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初值）；(10)两路10位数/模转换（DAC）输出通道；(11)32位通用可编程输入/输出端A口和B口；(11)14个中断源（定时器A、B，时基信号，两个外部时钟源，触键唤醒等）；(12)具有触键唤醒功能；(13)使用凌阳音频编码SACM_S240方式（2.4

22、kb/s），能容纳210秒语音数据；(14)实时时钟频率为32768Hz，由锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；(15)7通道10位电压模/数转换器（ADC）和单通道声音模/数转换器；(16)语音模/数转换器输入通道,内置麦克风放大器和自动增益控制（AGC）电路；(17)具有串行设备通信接口SIO；(18)具有低电压复位（LVR）和低电压监测（LVD）功能；(19)内置看门狗监视器；(20)内置在线仿真（ICE，In-Circuit Emulator）接口；图2-4 SPCE061A实物图2.3 无线遥控电路 本电路由无线发射和无线接收模块电路组成，可实现10米距离之间的无线遥控。2.3.1

23、无线发射电路 1无线发射模块电路原理本课题使用的是F05P-射频无线发射模块。F05P实物如图2-5 所示。图2-5 F05P实物图F05P的引脚功能1 接正电源+3V12V2 接地3 数据信号输出4 外接天线F05P无线发射电路原理如图2-6所示。图2-6F05P无线发射原理图F05P采用SMT工艺，树脂环氧封装，小体积，声表谐振器稳频，内部具有一级调制电路及限流电阻，适合短距离无线遥控报警及单片机短距离无线数据传输。F05P具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，ASK方式调制。F05P不能任意调整发射电流，单片机的数据可直接通过串口进入F05P的数据输入端。在无数据时单片机数据输出口必须设置

24、成低电平状态。F05P需要输入数据才能发射，数据信号停止，发射电流为零。F05P对0.11ms的数据脉冲发射效果较理想，过宽过窄的脉冲会引起调制效率下降，过调制或调制不足使收发距离变近。F05P对直流电平不能发射。如在数据位前加一些乱码可以抑制接受机的零电平燥声干扰。若采用通用编码器PT2262，发射效果比单片机好，因为PT2262的数据无论怎么变但脉宽是不变的，即使出现一点突发性的外界干扰，解码器的宽容性也会解码输出高电平。而单片机则会出现数据错误。所以单片机必须要工作在可靠的收发区域才能保证较低的误码率。F05P有4个功能引脚，因为体积小，功耗低无天线只能满足短距离使用，而天线对距离起着很

25、大作用，天线能否匹配也很关键，匹配良好的天线能增加几倍的距离，匹配不好的天线效果很差甚至会引起频率漂移。天线的长度应取发射频率的1/4波长，可以用一根直径0.51毫米，长度（433M）18厘米；（315M）24厘米的漆包线代替。但天线必须拉直，指向无所谓。短于1/4波长或弯曲的天线效果会很差。F05P对应接收电路根据需求可选用J04V J04T J04P J04E 3400 3100 等同频率接受模块配套使用。2无线发射电路工作原理 本课题设计的无线发射器为四位控制器。在工作中可实现四个地址的选择。当按下SW0按键时编码器PT2262将编出1000的四位码。相应的SW1、SW2、SW3将编出0

26、100、0010、0001四位码。由17脚把编码数据传送到无线发射模块，通过载频把编码数据发射给无线接收模块。四位无线发射器电路原理图如2-7所示。图2-7四位无线发射器电路图2.3.2 无线接受电路 1无线接受模块电路原理 本课题使用的无线接受模块是J04V-射频无线接收模块。J04V实物如图2-8所示。图2-8 J04V实物图J04V引脚的功能1 外接天线2 数据输出端3 数据反向输出端4 工厂测试端5 接地6 正电源+3V3.6VJ04V无线接收电路原理如图2-9所示。图2-9 J04V无线接受电路原理图无线接受电路采有了RX3310A译码器组成。经电路内部译码后，其输出端输出相应的控制

27、信号。RX3310A的、脚外接的是振荡电阻，这样就给RX-3内部提供了一个基准频率。RX3310A内部有两个反相器，可用于输入编码信号的放大和控制信号的反相输出。发射器发射的控制信号经接受电路的滤波调制，再由芯片内部进行放大，电阻R6、R1把RX3310A内部的反向器偏置在放大区域，由C7耦合来的编码信号经反向器放大后送至脚，经译码器后由输出端脚输出控制信号。2 无线接收电路的工作原理 在本课题中无线接收器有着很重要的作用，为了实现一对多的功能，本设计将把J04V无线接收模块与PT2272结合使用。通过对PT2272地址码的设计，将完成多个地址的寻址。由此来实现一对多的接收功能。 无线接收器原

28、理如图2-10 所示。图2-10 无线接收器原理图2.3.3 编码芯片PT2262的原理编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间31

29、5MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。外形图及测试应用图如2-11所示。PT2262特点1 CMOS工艺制造，低功耗 2 外部元器件少 3 RC振荡电阻 4 工作电压范围宽：2.6-15v 5 数据最多可达6位6 地址码最多可达531441种 图2-11 外形图及测试应用图PT2262管脚说明： A0-A11 1-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置“0”“1”“f”(悬空) D0-D5 7-8、10-13 数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉Vcc

30、 18 电源正端（） Vss 9 电源负端（） TE 14 编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效； OSC1 16 振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率； OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端；Dout 17 编码输出端（正常时为低电平） 在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。2.3.4 编码芯片PT2272的原理PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。M表示非锁存输出

31、，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4)，对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6)，对应的地址编码应该是6位。外形图及测试应用图如 2-12 所示。图2-12 外形图及测试应用图PT2272管脚说明A0-A11 1-8、10-13 地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262一致,否则不解码D0-D5 7-8、10-13 地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数

32、据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换Vcc 18 电源正端（） Vss 9 电源负端（） DIN 14 数据信号输入端，来自接收模块输出端 OSC1 16 振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率； OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端；VT 17 解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示，两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”如图2-13所示。图2-13地址码和数据码脉宽图2.3.5 PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改在通常使用中

33、，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第18脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的18脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要

34、也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。2.4 检测电路 本系统的检测电路使用红外线对射传感器。如图2-14为红外线对射传感器原理图。图2-14 红外线对射传感器原理图(1)红外线对射传感器工作原理红外线对射传感器包括红外线脉冲发射器和红外线脉冲接收解码器并将发射头和接收头装配在一个金属机座上。如图2-15所示为红外线对射传感器发射电路。发射器电路是由具有4个2输入的与非门CD4011组

35、成的多谐振荡器，其振荡频率取决于W1C1,此图所对应的频率为115KHz,三极管驱动后发出红外光脉冲信号。图2-15 红外线对射传感器发射器电路如图2-16所示为红外线对射传感器接收电路。接收器电路包括红外光电转换探头放大器译码器及功率开关控制元件等组成。红外接收管JS须与发射管FS配对使用，当红外接收管JS接收到因人体阻挡而反射回的红外脉冲信号后，并经IC2放大器后加至IC3译码器。IC3译码器是采用锁相环音频译码集成电路LM567，它要求输入信号不小于25mv，当调节W1使其接收器中心频率与发射器的高频频率步调一致时，LM567的输出端脚将产生一低电平跃变信号。LM567的中心频率为 （2

36、-1）此图所对应的频率约为112KHz。当红外线对射传感器检测到有入侵信号时，发射器接收到人体阻挡而反射回的红外脉冲信号然后经信号放大后LM567的输出端脚将产生一低电平跃变信号，此时报警电路立即响起语音报警声。图2-16 红外线对射传感器接收电路(2) 红外线对射传感器的滤波环节由于红外线对射传感器一般都工作在室外，为了防止室外自然光或太阳光、汽车灯光的干扰，或防止入侵者以红外光源干扰，每个生产厂家对自己的红外发射源都会加以调制，以不同的调制频率工作，同时在接收端加以解调，只接收该频率段的红外光源，从而防止干扰和恶意入侵。此外，红外对射探头要选择合适的响应时间，太短容易引起不必要的干扰，如小

37、鸟飞过，小动物穿过等；太长会发生漏报。通常以10米/秒的速度来确定最短遮光时间。若人的宽度为20厘米，则最短遮断时间为20毫秒。大于20毫秒报警，小于20毫秒不报警。为了增加红外发射管的寿命，一般红外发射管工作在开关状态，而开关频率可以由用户自己调节。一般的开关频率按照传感器的工作位置特性，参照该工作位置入侵者可能的最大入侵速度而定，如假设安装在墙头，则考虑到入侵者爬行的速度最大为0.5m/s，设定开关时间为20Hz。一般红外线对射传感器都会有四段开关频率（或称为遮断时间）以供用户选择。 为了增加抗衰减能力，一般红外线对射传感器都会有放大电路，即自动增益调节回路（AGC），在室外条件比较恶劣的

38、情况下增加接收端的放大系数，以适应如大雨、浓雾，大雪等较恶劣的天气，特别是南方的大雾天气，有过安装经验的用户都知道，往往传感器误报都发生在此。 (3) 红外线对射传感器核心技术值得一提的是，构成红外线对射传感器的最主要的核心技术有三： 红外发射管：由于红外线对射传感器工作距离一般要求都比较远，所以要求红外发射管的功率都比较大，应该使用大功率的红外发射管。 外罩：由于红外线对射传感器工作在室外，长期受到太阳光和其他光线如汽车灯光等的直接干扰，容易引起传感器接收端的误动作，所以一般优质红外线对射传感器的外罩都添加能过滤外界红外干扰的物质，以减少漏报现象出现。 发射、接收端的镜片：镜片起到两个作用,

39、过滤和聚焦。前者继续过滤干扰红外源，后者主要是将发射端的红外发射管发射的红外线聚焦后成平行状发出，以提高红外线的发射距离和发射效率，而接收端的镜片再将发射过来的平行红外源聚焦到接收二极管上采集红外信号。(4) 主动红外探测器的优势 二十四小时布防警戒：在住宅内部安装报警传感器，当主人在家或晚上睡觉开窗时，报警系统不宜进入布防状态，而且容易造成误报。如果系统确实报警，此时小偷已进入室内，给住户精神或经济上已造成损失，严重的可能会出现各种意想不到的恶性事件。然而在住宅周边安装红外线对射传感器，无论家庭中有人或无人开窗或关窗，均可实行防盗警戒，并可事先发现入侵者，防患于未然。 系统安全可靠：假若一个

40、小区每户平均用四只被动红外传感器及四只磁控开关，如果一幢楼房平均三十六户那么本幢就应有二百八十八个报警地址，如果一个小区有十幢楼房那么本小区就应有二千八百八十个报警地址，这种系统报警地址多，相应的误报率也高。如果以上小区采用本系统，那么一幢楼房一般只需安装二十个左右的红外线对射传感器（报警地址数量由房子的外型决定）。如果小区有十幢楼房，那么报警地址应是二百个左右，相比之下本系统可减少报警地址二千六百八十个，相应的误报率降低93%。由此可见本系统既经济又可靠，而且更便于物业管理。使用方便：住宅内部的安防报警系统，住宅主人必须及时实行布防、撤防，遇到老人或小孩更使人烦恼。而以安装红外线对射传感器布

41、防时，二十四小时警戒，控制中心保安人员统一管理，住宅主人没有任何需要操心的事情。红外线对射传感器已在小区安防系统中的应用，目前在浙江、江苏等地区已经试点并正逐步推广，深受居民、物业管理人员及有关领导、专家的欢迎与好评。2.5 语音报警电路 通过61板上集成的SPY0030功率放大器，驱动喇叭，完成语音播报。图中J3是语音输出接口，一个2pin的插针外接喇叭，由DAC输出引脚21（DAC1）或22（DAC2）经语音集成放大器SPY0030放大，然后语音输出。电路如图2-17所示。图2-17 语音报警电路2.6 数码显示电路为了使系统在报警时,可以直观快速的了解报警情况。在本课题设计中加入了数码显

42、示电路。数码显示是由单片机驱动控制，当某一个报警器发出信号时，单片机内部程序就会作出相应的判断，从而驱动外部数码显示电路工作。在数码显示电路设计中，将采用ULN2003A三级管阵列作为驱动LED数码管的保护前级。其内部为三极管阵列，其IN脚相当于三极管的B极，OUT 较相当于三极管的C极。若 IN脚输入高电平，对应的OUT脚接地。IN脚输入低电平，对应的 OUT 脚截止输出。数码显示电路如图2-18 所示。图 2-18 数码显示电路2.7 电机驱动电路电机驱动电路在整个智能系统中是很重要的一部分。它的正常工作直接影响到了系统的正常工作。在电路中当凌阳61单片机发出相应的驱动信号，触发VT1或V

43、T2就可相应的使K1和K2接触器吸合。以达到驱动电动机运行的目的。电路图如下2-19。换向电路中使用了两个接触器K1和K2的常闭和常开触点。当K1吸合时K1-1吸合导通，K1-2常闭点断开。使电机形成正向旋转运行。当K2吸合时K2-1吸合导通，K2-2常闭点断开，使电机形成反向旋转运行。电路图如下2-20。图2-19 电机驱动电路图2-20 电机换向电路2.8 电源电路本课题采用单相桥式整流电路为整个系统提供可靠、稳定的直流电压。此电源电路是通过单相桥式整流电路和7805、7812，把交流12V电压整流为直流5v和12v电压。如图2-21所示为单相桥式整流电路。图2-21 单相桥式整流电路3

44、智能窗帘系统的软件设计3.1 集成开发环境IDE61板配有凌阳公司自行研发设计的16位单片机开发环境IDE。此工具在Windows环境下操作，支持标准C语言和汇编语言，nSP 集成开发环境集程序的编辑、编译、链接、调试以及仿真等功能为一体。具有友好的交互界面、下拉菜单、快捷键和快速访问命令列表等，使编程、调试工作方便且高效。同时还提供了大量的编程函数。此外，它的软件仿真功能可以在不连接仿真板的情况下模拟硬件的各项功能来调试程序。凌阳十六位单片机集成开发环境采用项目方式进行文件管理。项目（Project）是指为用户调试建立起来的一个开发环境，提供用户程序及资源文档的编辑及管理，并提供各项环境要素

45、的设置途径，最后将通过对用户程序及库的编制（包括编译、汇编以及连接等）提供出一个良好的调试环境。在nSP IDE中，配备硬件声明的头文件和常用函数模块，例如键盘扫描，语音音量调节模块等等。另外还配备各种库文件，包括标准C常用的库函数，凌阳音频库函数等，尤其凌阳音频库函数，只要用户了解这些函数的使用方法，用户就可以轻而易举的完成语音播放、语音录入和语音识别功能。这些均可以大大加快开发者的开发进程 。3.2 主程序框图 如图3-1为主程序框图，此程序先设置I/O口为带下拉电阻的输入口，让I/O口把无线信号和传感器检测到的信号送给单片机，单片机判断I/O口是否为高电平，如有一处为高电平就相应的调用该

46、处的程序，并发出相应的指令驱动电机电路和报警电路。如果1处正在报警，2处有信号进来，则中断1处报警，保存2处报警信号，中断返回，等1处报警信号一段完整播放后，2处报警。3.3 主程序的中断程序框图如图3-2为主程序的中断程序框图。如果1处正在报警，2处有信号进来，则响应外部中断，关中断，保护现场，保存2处报警信号，清中断，等待1处报警信号一段完整播放后，2处报警。图3-1为主程序框图图3-2 主程序的中断程序框图3.4 语音程序框图如图3-3为语音程序框图。首先将播放方式设为自动播放，一边播放一边从语音资源程序中调出语音数据，将数据送入解压缩队列排序等待解压缩，然后按顺序输出到DAC进行数模转

47、换，最后播放语音。图3-3 语音程序框图3.5 语音中断程序框图如图3-4为语音中断程序框图。采用FIQ_TMA(8K)中断实现语音数据队列的填充。图3-4 语音中断程序框图本方案采用软、硬结合的方式，当红外线对射传感器检测到有入侵信号时，把信号通过I/O口传送给单片机，然后分别响起对应的语音报警信号，在通过无线收发电路把报警信号传送给小区的保安中心。传感器检测到有入侵信号时，继电器吸合，使门窗自动关闭。整个系统的主要功能：(1) 检测电路精确地检测来自盗窃者的入侵信号，并且具有较强的稳定性和抗干扰性。(2) 一个报警控制器通过转换电路可以同时接多个传感器，可以同时对多个位置进行布防，防盗能力

48、强，使用及安装简便、灵活。(3) 通过语音报警声，可以确定报警位置和入侵方式，使家庭主人及时地采取措施，减少人身和财产的损失。本文中阐述的报警系统具有如下特点：(1)系统设计合理、维护方便、成本低。(2)系统的扩展性、扩充性和适应性相对较强。(3)系统可全天24小时不间断运行。(4)系统具有快速反应能力，可及时发现案情，提高破案率。(5)系统协助人防担任警戒和报警任务，可节省人力、物力和财力。 结 论科学技术的日新月异，计算机技术的发展普及，使智能小区在人们对美好生活的呼声中迅速崛起，也使得安防产品的发展出现了前所未有的变化。相信在以人为本的理念指导下，各种功能更强大，保卫更安全，信息更随身的

49、新型系统将会应运而生，为人们的日常生活带来便利。传统的门窗报警系统结构简单，报警方式简单，效率低，误报率高，因此有必要改造传统的门窗报警系统。本系统在硬件选型和软件设计都有一定的创新，硬件上使用了红外线对射传感器，使得系统在家庭主人在家时也能进入工作状态，入侵者在家庭主人熟睡时盗窃变得不可能。和无线遥控装置来实现窗帘的无线控制。软件上利用凌阳单片机特有的语音功能加入语音报警程序，使报警声不在单调，能够很清楚得告诉家庭主人是什么地方报警，入侵者以什么方式闯入。通过亲自动手设计、制作、调试本系统基本实现了主要的功能，达到了预期的指标。实际应用中的此系统可由多个检测点综合、有机地构成，层层设防、严密

50、监控、综合管理，让业主生活在无形的防盗网之中，比有形防盗网更安全、更舒适。本设计还有很多需要完善的地方，比如增加火警、煤气报警等等，还可以利用凌阳单片机特有的语音识别功能，在本系统中增加语音识别功能，并且用此功能代替原有的手动复位，这些都是下一步系统进行完善时需要考虑的功能。参考文献1顾牧君智能家居设计与施工同济大学出版社，20032向忠宏智能家居人民邮政出版社，20043陈伯时运动控制系统机械工业出版社，20064何希才现在电子电力技术国防工业出版社，20005赵永建电力晶闸管的驱动与保护国防工业出版社，20016栗书贤晶闸管变流技术机械工业出版社，20027黄智伟无线发射与接收电路设计北京

51、航空航天大学出版社，20048罗亚新凌阳16位单片机应用北京航空航天大学出版社，20059凌阳科技凌阳16位单片机的开发北京航空航天大学出版社，200510沈红卫单片机应用系统设计实例与分析北京航空航天大学出版社，200111丁镇生传感及遥感遥测技术应用北京电子工业出版社，200312杨全胜现代微机原理与接口技术北京电子工业出版社，200213赖福新电机控制系统上海交通大学出版社，199514苏彦明电机拖动系统的微机控制西安交通大学出版社，199515臧英杰电气传动的脉宽调制控制技术北京机械工业出版社，199516黄智伟单片无线收发集成电路原理与应用人民邮政出版社，200517. 肖景和.实用

52、报警电路300例M，第一版，中国电力出版社，200518. 官国骢.智能家居匪警系统设计J,维普数据库，华南理工大学，2004年11月19. 董凯宁.智能报警技术研究J，维普数据库，四川大学，2004年5月20.S.Narendra.IntelligentControl.SystemScienceJ.YaleUniversity.New.Haven.May1990.42-45附录1 SPCE061A管脚图附图1 SPCE061A管脚图管脚名称管脚功能IOA0IOA15 (41-48,53,54-60脚)I/O 口A，共16个IOAB0IOB15（5-1，81-76，68-64脚）I/O 口B，

53、共16个OSCI（13 脚）振荡器输入。在石英晶振模式下，是石英元件的一个输入脚。OSCO（12 脚）振荡器输出。在石英晶振模式下,是石英元件的一个输出脚。RES_B (6 脚) 复位输入。若这个脚输入低电平，会使得控制器被重置复位。ICE_EN（16 脚）ICE使能端,接在线调试器PROBE的使能脚ICE_EN。ICE_SCK （17 脚）ICE时钟脚，接在线调试器PROBE的时钟脚ICE.ICE_SDA（18 脚）ICE数据脚，接在线调试器PROBE的数据脚ICE。PVIN（20 脚）程序保密设定脚PFUSE（29 脚）程序保密设定脚DAC1（21 脚）音频输出通道1DAC2（22 脚）音

54、频输出通道2VREF2（23 脚）2V参考电压输出脚AGC（25 脚）语音输入自动增益控制引脚OPI（26 脚）Microphone的第二运放输入脚。MICOUT（27 脚）Microphone的第一运放输出脚。MICN（28 脚）Microphone负向输入脚。MICP（33 脚）Microphone正向输入脚。VRT（35 脚）A/D 转换外部参考电压输入脚。它决定A/D 转换输入电压上限值。例如该点输入一个2.5V 的参考电压，则A/D 转换电压输入范围为0-2.5V。（外部A/D 最高参考电压小于3.3V）VCM(34 脚)ADC参考电压输出脚。VMIC(37 脚)Microphone

55、 电源。SLEEP（63 脚）睡眠状态指示脚。当CPU进入睡眠状态时，该脚输出一个高电平。VCP (8 脚)锁项环压控振荡器的阻容输入。XROMT 、PVPP 、XTEST(61、69、14 脚)出厂测试用管脚，悬空即可。VDDH（51、52、75 脚）I/O 电平参考。该点输入一个5V 的参考电压，则I/O 输入输出高电平为5V。VDD（7 脚）PLL锁相环电源。VSS（9 脚）锁相环地。VSS（19、24 脚）模拟地。VSS（38 、49、50、62） 数字地。VDD（15 脚、36 脚）数字电源。附录2 系统程序系统主程序#define P_IOA_Data (volatile unsi

56、gned int *)0x7000#define P_IOA_Buffer (volatile unsigned int *)0x7001#define P_IOA_Dir (volatile unsigned int *)0x7002 /定义P_IOA_Dir指针，使其指向0x7002的地址单元 #define P_IOA_Attrib (volatile unsigned int *)0x7003#define P_IOB_Data (volatile unsigned int *)0x7005 /定义P_IOB_Data指针，使其指向0x7005的地址单元#define P_IOB_Bu

57、ffer (volatile unsigned int *)0x7006 /定义P_IOB_Buffer指针，使其指向0x7006的地址单元 #define P_IOB_Dir (volatile unsigned int *)0x7007 /定义P_IOB_Dir指针，使其指向0x7007的地址单元 #define P_IOB_Attrib (volatile unsigned int *)0x7008 /定义P_IOB_Attrib指针，使其指向0x7008的地址单元 #define ClearWatchdog (volatile unsigned int *)0x7012int main

58、()*P_IOA_Data = 0x0000; /设置IOA0IOA15端口为带下拉的低电平输入*P_IOA_Dir = 0x0000; *P_IOA_Attrib = 0x0000; *P_IOB_Data= 0x0000; /设置IOB0IOB15端口为带数据缓存的低电平输出*P_IOB_Dir = 0x01ff; *P_IOB_Attrib = 0x01ff; while(1) if (*P_IOA_Data=0x0008) /IOA0端口输入为高电平时，IOB0IOB15端口输出高电平 *P_IOB_Data = 0x0001; *P_IOB_Dir = 0x0001; *P_IOB_

59、Attrib = 0x0001; if (*P_IOA_Data=0x0020) /IOA0端口输入为低电平时，IOB0IOB15端口输出低电平 *P_IOB_Data = 0x0000; *P_IOB_Dir = 0x01ff; *P_IOB_Attrib = 0x01ff; if (*P_IOA_Data=0x0010) /IOA0端口输入为高电平时，IOB0IOB15端口输出高电平 *P_IOB_Data = 0x0002; *P_IOB_Dir = 0x0002; *P_IOB_Attrib = 0x0002; if (*P_IOA_Data=0x0040) /IOA0端口输入为高电平

60、时，IOB0IOB15端口输出高电平 *P_IOB_Data = 0x0008; *P_IOB_Dir = 0x0008; *P_IOB_Attrib = 0x0008; if (*P_IOA_Data=0x0080) /IOA0端口输入为高电平时，IOB0IOB15端口输出高电平 *P_IOB_Data = 0x0030; *P_IOB_Dir = 0x0030; *P_IOB_Attrib = 0x0030; sheng(); if (*P_IOA_Data=0x0000) *P_IOB_Data = 0x0000; *P_IOB_Dir = 0x01ff; *P_IOB_Attrib = 0x01ff; *ClearWatchdog = 0x0001; /清看门狗 调用程序#include a2000.h#defineDAC11#defineDAC22#defineRamp_UpDn_Off0#defineRamp_UpDn_On3#defineManual0#defineAuto1#defineFull1#defineEmpty2int sheng() int iSpeech_index = 0; int iMode; iMode = Auto; if(iMode = Auto) /采用自动方式播放 SACM_A2000_Initial(iMode);