基于单片机的智能声控窗帘

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "motor.h"
#include "delay.h"
#include "gpio.h"
//合作加V ：Niumajiuhao
// 定义窗帘状态
typedef enum {
    CURTAIN_CLOSED,
    CURTAIN_OPEN,
    CURTAIN_OPENING,
    CURTAIN_CLOSING
} CurtainState;

// 全局变量
CurtainState currentState = CURTAIN_CLOSED;
uint8_t voiceCommand = 0; // 存储语音指令

// 指令定义
#define CMD_OPEN    0x01    // 打开窗帘
#define CMD_CLOSE   0x02    // 关闭窗帘
#define CMD_STOP    0x03    // 停止
#define CMD_HALF    0x04    // 半开

// 函数声明
void System_Init(void);
void CheckVoiceCommand(void);
void UpdateCurtainState(void);

int main(void) {
    // 系统初始化
    System_Init();
    
    // 发送启动信息
    USART_SendString(USART1, "Voice controlled curtain system initialized\r\n");
    
    while (1) {
        // 检查语音指令
        CheckVoiceCommand();
        
        // 更新窗帘状态
        UpdateCurtainState();
        
        // 延时一小段时间
        delay_ms(100);
    }
}

// 系统初始化
void System_Init(void) {
    RCC_Configuration();      // 配置系统时钟
    GPIO_Configuration();     // 配置GPIO
    USART_Configuration();    // 配置串口
    Motor_Init();             // 初始化电机
    Delay_Init();             // 初始化延时函数
    NVIC_Configuration();     // 配置中断向量
}

// 检查语音指令
void CheckVoiceCommand(void) {
    if (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE) != RESET) {
        voiceCommand = USART_ReceiveData(USART1);
        
        // 打印接收到的指令
        USART_SendString(USART1, "Received command: ");
        USART_SendData(USART1, voiceCommand);
        USART_SendString(USART1, "\r\n");
    }
}

// 更新窗帘状态
void UpdateCurtainState(void) {
    // 检测限位开关状态
    uint8_t openLimit = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0);    // 全开限位
    uint8_t closeLimit = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1);   // 全关限位
    
    switch (currentState) {
        case CURTAIN_CLOSED:
            if (voiceCommand == CMD_OPEN) {
                USART_SendString(USART1, "Opening curtain...\r\n");
                Motor_Forward();
                currentState = CURTAIN_OPENING;
                voiceCommand = 0;
            } else if (voiceCommand == CMD_HALF) {
                USART_SendString(USART1, "Opening curtain to half...\r\n");
                Motor_Forward();
                currentState = CURTAIN_OPENING;
                voiceCommand = 0;
                // 设置定时器，半开位置约为全开的一半时间
                // 此处省略定时器设置代码
            }
            break;
            
        case CURTAIN_OPEN:
            if (voiceCommand == CMD_CLOSE) {
                USART_SendString(USART1, "Closing curtain...\r\n");
                Motor_Backward();
                currentState = CURTAIN_CLOSING;
                voiceCommand = 0;
            } else if (voiceCommand == CMD_HALF) {
                USART_SendString(USART1, "Closing curtain to half...\r\n");
                Motor_Backward();
                currentState = CURTAIN_CLOSING;
                voiceCommand = 0;
                // 设置定时器，半开位置约为全关的一半时间
                // 此处省略定时器设置代码
            }
            break;
            
        case CURTAIN_OPENING:
            if (voiceCommand == CMD_STOP) {
                USART_SendString(USART1, "Stopping curtain...\r\n");
                Motor_Stop();
                currentState = (openLimit ? CURTAIN_OPEN : CURTAIN_CLOSED);
                voiceCommand = 0;
            } else if (openLimit) {
                // 达到全开位置
                Motor_Stop();
                USART_SendString(USART1, "Curtain fully opened\r\n");
                currentState = CURTAIN_OPEN;
            }
            // 半开逻辑判断...
            break;
            
        case CURTAIN_CLOSING:
            if (voiceCommand == CMD_STOP) {
                USART_SendString(USART1, "Stopping curtain...\r\n");
                Motor_Stop();
                currentState = (closeLimit ? CURTAIN_CLOSED : CURTAIN_OPEN);
                voiceCommand = 0;
            } else if (closeLimit) {
                // 达到全关位置
                Motor_Stop();
                USART_SendString(USART1, "Curtain fully closed\r\n");
                currentState = CURTAIN_CLOSED;
            }
            // 半开逻辑判断...
            break;
            
        default:
            break;
    }
}

#include "motor.h"
#include "stm32f10x.h"
//合作加V 牛马9号 ：Niumajiuhao
// 步进电机引脚定义
#define MOTOR_PORT    GPIOB
#define IN1_PIN       GPIO_Pin_0
#define IN2_PIN       GPIO_Pin_1
#define IN3_PIN       GPIO_Pin_2
#define IN4_PIN       GPIO_Pin_3

// 步进电机相序表 (四相八拍)
const uint8_t stepTable[8][4] = {
    {1, 0, 0, 0},
    {1, 1, 0, 0},
    {0, 1, 0, 0},
    {0, 1, 1, 0},
    {0, 0, 1, 0},
    {0, 0, 1, 1},
    {0, 0, 0, 1},
    {1, 0, 0, 1}
};

uint8_t currentStep = 0;
uint8_t motorRunning = 0;
uint8_t motorDirection = 1; // 1: 正转(开), 0: 反转(关)

// 初始化电机控制引脚
void Motor_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    
    // 使能GPIOB时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    
    // 配置电机控制引脚为推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = IN1_PIN | IN2_PIN | IN3_PIN | IN4_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(MOTOR_PORT, &GPIO_InitStructure);
    
    // 初始状态全部为低电平
    GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN1_PIN | IN2_PIN | IN3_PIN | IN4_PIN);
    
    // 初始化定时器用于电机脉冲
    Motor_Timer_Init();
}

// 初始化定时器用于控制电机转速
void Motor_Timer_Init(void) {
    TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    // 使能定时器3时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);
    
    // 定时器配置，控制电机转速
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 100; // 周期值，控制转速
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199; // 预分频值
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
    TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
    TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);
    
    // 使能定时器更新中断
    TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);
    
    // 配置中断优先级
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

// 电机正转(打开窗帘)
void Motor_Forward(void) {
    motorDirection = 1;
    motorRunning = 1;
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 启动定时器
}

// 电机反转(关闭窗帘)
void Motor_Backward(void) {
    motorDirection = 0;
    motorRunning = 1;
    TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); // 启动定时器
}

// 停止电机
void Motor_Stop(void) {
    motorRunning = 0;
    TIM_Cmd(TIM3, DISABLE); // 停止定时器
    // 所有引脚置低
    GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN1_PIN | IN2_PIN | IN3_PIN | IN4_PIN);
}

// 定时器3中断服务函数，用于控制电机步进
void TIM3_IRQHandler(void) {
    if (TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) {
        TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update);
        
        if (motorRunning) {
            // 根据方向更新当前步数
            if (motorDirection) {
                currentStep = (currentStep + 1) % 8;
            } else {
                currentStep = (currentStep - 1 + 8) % 8;
            }
            
            // 设置电机引脚状态
            if (stepTable[currentStep][0]) {
                GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN1_PIN);
            } else {
                GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN1_PIN);
            }
            
            if (stepTable[currentStep][1]) {
                GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN2_PIN);
            } else {
                GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN2_PIN);
            }
            
            if (stepTable[currentStep][2]) {
                GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN3_PIN);
            } else {
                GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN3_PIN);
            }
            
            if (stepTable[currentStep][3]) {
                GPIO_SetBits(MOTOR_PORT, IN4_PIN);
            } else {
                GPIO_ResetBits(MOTOR_PORT, IN4_PIN);
            }
        }
    }
}

#include "usart.h"
#include "stm32f10x.h"
#include <stdio.h>
//合作加V ：Niumajiuhao
// 配置USART1用于与SU-03T语音模块通信
void USART_Configuration(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
    
    // 使能USART1和GPIOA时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    // 配置USART1_TX (PA.09)为复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // 配置USART1_RX (PA.10)为浮空输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
    
    // 配置USART1参数
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600; // SU-03T默认波特率
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    
    // 配置USART1中断
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
    NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
    // 使能USART1接收中断
    USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
    
    // 使能USART1
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

// 发送一个字节数据
void USART_SendData(USART_TypeDef* USARTx, uint16_t Data) {
    // 等待发送缓冲区为空
    while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    
    // 发送数据
    USARTx->DR = (Data & (uint16_t)0x01FF);
}

// 发送字符串
void USART_SendString(USART_TypeDef* USARTx, char* str) {
    while (*str) {
        USART_SendData(USARTx, *str++);
        // 等待发送完成
        while (USART_GetFlagStatus(USARTx, USART_FLAG_TC) == RESET);
    }
}

// 重定向fputc函数，支持printf输出到串口
int fputc(int ch, FILE *f) {
    USART_SendData(USART1, (uint8_t)ch);
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);
    return ch;
}

// USART1中断服务函数
void USART1_IRQHandler(void) {
    // 这里可以处理接收到的数据
    if (USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET) {
        // 清除中断标志
        USART_ClearITPendingBit(USART1, USART_IT_RXNE);
        // 读取数据的操作在主函数中处理
    }
}

基于 STM32 单片机与 SU-03T 语音模块的智能声控窗帘系统设计与实现

一、引言

1.1 研究背景与意义

随着科技的飞速发展，智能家居已成为当今社会发展的重要趋势，它旨在为人们提供更便捷、舒适、高效的生活体验。在智能家居体系中，窗帘作为家居环境的重要组成部分，其智能化升级具有重要意义。传统窗帘需要手动操作，在很多场景下带来不便，比如当人们手中持有物品时，或者在寒冷的冬季不想离开温暖的沙发时。

智能声控窗帘通过语音指令实现窗帘的自动开合，极大地提升了操作的便捷性，尤其对于老人、儿童以及行动不便的人群更为友好。此外，智能声控窗帘还能与其他智能家居设备联动，构建更加智能化的家居生态系统。本研究设计的基于 STM32 单片机与 SU-03T 语音模块的智能声控窗帘系统，成本较低、性能稳定，具有较强的市场潜力，对推动智能家居的普及和发展具有积极的推动作用。

1.2 国内外研究现状

国内外在智能窗帘领域已经开展了较多的研究。国外一些知名企业推出的智能窗帘产品，通常采用较为先进的无线通信技术和传感器技术，实现了远程控制、自动感应等功能，但这些产品价格较高，难以在普通家庭中普及。

国内的研究则更注重性价比，许多研究采用单片机作为控制核心，结合各类传感器和执行机构实现智能控制。在语音控制方面，早期多采用简单的语音识别模块，识别率较低，指令集也较为有限。近年来，随着语音识别技术的发展，出现了如 SU-03T 等性能更优、成本更低的语音模块，为智能声控窗帘的研究提供了更好的技术支持。

与现有研究相比，本设计选用 STM32 单片机作为主控制器，其处理能力强、接口丰富，能够满足系统复杂控制的需求；采用 SU-03T 语音模块，提高了语音识别的准确率和响应速度；选用步进电机作为执行机构，能够实现窗帘的精确控制。整体方案在性能和成本之间取得了较好的平衡，具有一定的独特性和实用性。

1.3 研究目标与内容

本研究的目标是设计并实现一个基于 STM32 单片机与 SU-03T 语音模块的智能声控窗帘系统，该系统能够准确识别用户的语音指令（如 "打开窗帘""关闭窗帘""停止""半开" 等），并通过控制步进电机实现窗帘的相应动作，同时具备较高的稳定性和可靠性。

研究内容主要包括以下几个方面：

1. 系统硬件设计：包括 STM32 最小系统的设计、SU-03T 语音模块与 STM32 的接口电路设计、步进电机驱动电路设计以及限位传感器等辅助电路的设计。

1. 系统软件设计：搭建软件开发环境，设计主程序流程，实现语音识别程序、步进电机控制程序以及数据处理与交互程序等。

1. 系统测试与优化：对系统进行功能测试和性能测试，根据测试结果进行分析和优化，确保系统满足设计要求。

二、系统总体设计方案

2.1 需求分析

用户对智能声控窗帘的功能需求主要包括以下几个方面：

1. 语音控制功能：能够通过特定的语音指令控制窗帘的打开、关闭、停止和半开等动作，语音识别应具有较高的准确率，能够在一定的环境噪声下正常工作。

1. 自动定位功能：窗帘在打开和关闭过程中，能够准确到达指定位置，避免过度运动或运动不足。

1. 状态反馈功能：系统能够对窗帘的当前状态（如全开、全关、半开等）进行检测，并在必要时通过语音或其他方式反馈给用户。

1. 手动控制备用：在语音控制出现故障时，能够通过手动方式控制窗帘的运动，提高系统的可靠性。

1. 低功耗设计：系统在待机和工作过程中应尽量降低功耗，延长设备的使用寿命。

基于以上需求，确定系统设计方向为：以 STM32 单片机为核心，结合 SU-03T 语音模块实现语音指令的识别与解析，通过步进电机驱动电路控制步进电机的运动，利用限位传感器实现窗帘的精确定位，同时设计手动控制接口作为备用。

2.2 系统架构设计

系统整体架构主要由 STM32 单片机、SU-03T 语音模块、步进电机及驱动模块、限位传感器和电源模块等组成。

STM32 单片机作为主控制器，负责协调各个模块的工作。它通过串口与 SU-03T 语音模块进行通信，接收语音模块发送的指令；通过 GPIO 接口连接步进电机驱动器，控制步进电机的转动方向和转速；通过 GPIO 接口连接限位开关，检测窗帘的位置状态。

SU-03T 语音模块负责采集用户的语音指令，并对其进行识别和解析，将解析后的指令通过串口发送给 STM32 单片机。

步进电机及驱动模块在 STM32 单片机的控制下，带动窗帘进行开合运动。步进电机能够实现精确的角度控制，保证窗帘运动的准确性。

限位传感器安装在窗帘的全开和全关位置，当窗帘运动到这些位置时，传感器会向 STM32 单片机发送信号，单片机接收到信号后控制电机停止运动，实现窗帘的精确定位。

电源模块为系统中的各个组件提供合适的工作电压，确保系统的稳定运行。

2.3 技术路线选择

1. 单片机选型：选择 STM32 单片机作为主控制器，主要原因是其具有强大的处理能力，能够快速处理各类数据和指令；丰富的外设接口，便于与语音模块、电机驱动器、传感器等进行连接；同时，STM32 系列单片机在市场上应用广泛，技术资料丰富，开发工具成熟，有利于系统的开发和调试。与其他单片机相比，如 51 单片机，STM32 的性能更优，能够满足系统复杂控制的需求；与更高端的处理器相比，STM32 成本较低，性价比更高。

1. 语音模块选型：选用 SU-03T 语音模块，该模块具有识别准确率高、响应速度快、成本低等优点。它支持自定义唤醒词和指令集，能够满足本系统对语音控制的需求。与其他语音模块相比，如 LD3320，SU-03T 的集成度更高，使用更加方便，不需要复杂的外围电路设计。

1. 电机选型：选择步进电机作为执行机构，因为步进电机具有控制精度高、运行稳定、响应速度快等特点，能够精确控制窗帘的运动距离和位置。与直流电机相比，步进电机不需要位置传感器就能实现精确定位，简化了系统设计；与伺服电机相比，步进电机成本较低，适合本系统的成本预算。

三、系统硬件设计

3.1 STM32 最小系统设计

本系统选用 STM32F103 系列单片机作为主控制器。STM32 最小系统主要包括电源电路、时钟电路和复位电路等。

电源电路：STM32 单片机需要 3.3V 的工作电压，系统采用外部 5V 电源供电，通过低压差线性稳压器（LDO）将 5V 电压转换为 3.3V，为单片机及其他需要 3.3V 电压的模块供电。电源电路中还加入了滤波电容，以减少电源噪声对系统的影响。

时钟电路：STM32 单片机具有内部时钟和外部时钟两种时钟源。为了保证系统时钟的准确性和稳定性，本设计采用外部 8MHz 的晶体振荡器作为时钟源，通过锁相环（PLL）倍频后为单片机提供 72MHz 的系统时钟。时钟电路中加入了合适的负载电容，确保振荡器能够稳定起振。

复位电路：采用手动复位和上电复位相结合的方式。上电复位通过电容和电阻组成的 RC 电路实现，当系统上电时，电容充电，产生复位信号；手动复位通过复位按钮实现，当按下按钮时，产生复位信号。复位电路能够确保单片机在系统上电或出现异常时能够正确复位，保证系统的正常工作。

3.2 SU-03T 语音模块电路设计

SU-03T 语音模块是一款集成了语音识别、语音合成和麦克风输入的模块，其工作电压为 3.3V。该模块通过串口与 STM32 单片机进行通信，实现指令的传输。

SU-03T 语音模块的接口电路设计较为简单，主要包括电源接口、串口接口和麦克风接口。电源接口直接连接到系统的 3.3V 电源；串口接口的 TX 引脚连接到 STM32 单片机的 USART_RX 引脚，RX 引脚连接到 STM32 单片机的 USART_TX 引脚，实现双向通信；麦克风接口连接外部麦克风，用于采集用户的语音指令。

在电路设计中，为了保证串口通信的稳定性，在模块的 TX 和 RX 引脚上分别串联了一个小电阻，以减少信号干扰。同时，在模块的电源引脚附近加入了滤波电容，提高模块工作的稳定性。

SU-03T 语音模块的工作原理是：首先通过麦克风采集用户的语音信号，经过内部的语音识别算法对信号进行处理和识别，将识别结果转换为相应的指令代码，然后通过串口将指令代码发送给 STM32 单片机。单片机接收到指令代码后，进行解析并执行相应的操作。

3.3 步进电机驱动电路设计

步进电机的工作特性是需要通过脉冲信号来控制其转动，每个脉冲信号对应电机的一个固定角度转动。本系统选用的步进电机为四相八拍步进电机，步距角为 1.8 度，需要通过驱动电路来控制其工作。

驱动芯片选用 ULN2003，它是一款高电压、大电流的达林顿晶体管阵列，能够为步进电机提供足够的驱动电流。ULN2003 具有 7 个通道的驱动能力，适合驱动四相步进电机。

步进电机驱动电路的设计如下：STM32 单片机的四个 GPIO 引脚分别连接到 ULN2003 的四个输入引脚，ULN2003 的四个输出引脚分别连接到步进电机的四个相绕组。通过单片机输出不同时序的脉冲信号，控制 ULN2003 内部晶体管的导通和截止，从而控制步进电机各相绕组的通电顺序，实现电机的正反转和调速。

在电路设计中，为了保护驱动芯片和步进电机，在电机的各相绕组上分别并联了续流二极管，以吸收电机绕组产生的反向电动势。同时，在 ULN2003 的电源引脚附近加入了滤波电容，减少电源噪声的影响。

电机正反转控制是通过改变各相绕组的通电顺序来实现的。例如，正转时的通电顺序为 A→AB→B→BC→C→CD→D→DA，反转时的通电顺序则为 A→AD→D→DC→C→CB→B→BA。调速则是通过改变脉冲信号的频率来实现的，频率越高，电机转速越快，反之则越慢。

3.4 其他辅助电路设计

为了增强系统的智能化程度和可靠性，本系统还设计了限位传感器电路和手动控制电路等辅助电路。

限位传感器电路：采用机械触点式限位开关作为传感器，分别安装在窗帘的全开和全关位置。限位开关的一端连接到 STM32 单片机的 GPIO 引脚，另一端接地。当窗帘运动到全开或全关位置时，会触发相应的限位开关，使其触点闭合，单片机的 GPIO 引脚检测到低电平信号，从而判断窗帘已到达极限位置，控制电机停止运动。

手动控制电路：设计了两个按钮，分别用于手动控制窗帘的打开和关闭。按钮的一端连接到 STM32 单片机的 GPIO 引脚，另一端接地，同时通过上拉电阻将 GPIO 引脚拉到高电平。当按下按钮时，GPIO 引脚检测到低电平信号，单片机接收到信号后控制电机相应地转动，实现窗帘的手动控制。

这些辅助电路的设计，为系统提供了更全面的功能和更高的可靠性，使得系统在语音控制出现故障时，仍然能够正常工作。

四、系统软件设计

4.1 软件开发环境搭建

本系统的软件开发环境采用 Keil MDK（Microcontroller Development Kit），它是一款针对 ARM 处理器的集成开发环境，支持 STM32 系列单片机的开发。

搭建开发环境的步骤如下：

1. 安装 Keil MDK 软件：从官方网站下载适合的 Keil MDK 版本，按照安装向导进行安装，安装过程中需要输入许可证信息。

1. 安装 STM32 芯片支持包：打开 Keil MDK 软件，通过 Pack Installer 安装 STM32F103 系列芯片的支持包，以便在开发过程中能够正确识别和配置单片机。

1. 配置编译器：在 Keil MDK 的工程设置中，选择合适的编译器，本系统选用 ARMCC 编译器。

1. 配置调试器：根据所使用的调试工具（如 J-Link、ST-Link 等），在工程设置中配置调试器的相关参数，确保能够正常进行程序的下载和调试。

通过以上步骤，完成软件开发环境的搭建，为后续的程序设计和调试做好准备。

4.2 主程序流程设计

主程序是系统的核心，负责协调各个模块的工作，其流程图如下：

系统上电后，首先进行初始化操作，包括 STM32 单片机的初始化（如时钟初始化、GPIO 初始化、USART 初始化等）、SU-03T 语音模块的初始化、步进电机驱动模块的初始化以及限位传感器的初始化等。初始化完成后，系统进入待机状态，等待用户的语音指令或手动控制信号。

当接收到 SU-03T 语音模块发送的指令时，主程序对指令进行解析，判断是 "打开窗帘""关闭窗帘""停止" 还是 "半开" 等指令，然后根据指令控制步进电机进行相应的动作。在电机运动过程中，主程序不断检测限位传感器的信号，如果检测到窗帘已到达极限位置，或者接收到 "停止" 指令，则控制电机停止运动。

当接收到手动控制信号时，主程序根据信号的类型（打开或关闭），控制步进电机进行相应的动作，同时也会检测限位传感器的信号，确保窗帘运动到合适的位置后停止。

主程序在执行过程中，还会不断监测系统的工作状态，如电源电压、模块连接状态等，一旦发现异常，会进行相应的处理，如发出报警信号或进入保护状态。

4.3 语音识别程序设计

SU-03T 语音模块的编程主要通过串口通信来实现。首先需要对 SU-03T 语音模块进行配置，设置唤醒词和指令集。通过官方提供的配置工具，可以将唤醒词设置为 "小窗帘"，指令集设置为 "打开窗帘" 对应指令 0x01、"关闭窗帘" 对应指令 0x02、"停止" 对应指令 0x03、"半开" 对应指令 0x04，并将模块的波特率设置为 9600，与 STM32 单片机的 USART 接口波特率保持一致，同时启用串口输出模式，使得模块在识别成功后能够自动发送对应指令。

在 STM32 单片机的程序中，语音识别程序主要负责通过 USART 接口接收 SU-03T 语音模块发送的指令。当模块识别到用户的语音指令后，会将对应的指令代码通过串口发送给单片机。单片机通过中断方式接收串口数据，将接收到的数据存储在缓冲区中，然后对数据进行解析，判断用户的指令类型。

例如，当接收到指令 0x01 时，判断为 "打开窗帘" 指令，通知主程序控制步进电机正转，带动窗帘打开；当接收到指令 0x02 时，判断为 "关闭窗帘" 指令，通知主程序控制步进电机反转，带动窗帘关闭；当接收到指令 0x03 时，判断为 "停止" 指令，通知主程序控制电机停止运动；当接收到指令 0x04 时，判断为 "半开" 指令，通知主程序控制电机转动到窗帘半开的位置。

为了提高语音识别的可靠性，程序中还加入了指令校验机制，对接收到的指令进行校验，确保指令的正确性。如果接收到的指令无效，则忽略该指令，继续等待下一次指令。

4.4 步进电机控制程序设计

步进电机的控制算法主要包括脉冲分配和调速算法。脉冲分配是根据步进电机的相数和工作方式，生成相应的脉冲序列，控制电机各相绕组的通电顺序，从而实现电机的转动。对于四相八拍步进电机，其脉冲分配序列为正转时 A→AB→B→BC→C→CD→D→DA，反转时 A→AD→D→DC→C→CB→B→BA。

在程序中，通过定义一个数组来存储脉冲分配序列，根据电机的转动方向（正转或反转），从数组中依次取出相应的脉冲信号，通过 GPIO 引脚输出到步进电机驱动器，控制电机转动。

调速算法采用改变脉冲信号频率的方法来实现。脉冲信号的频率越高，电机的转速越快；频率越低，转速越慢。在程序中，通过定时器来生成不同频率的脉冲信号。定时器的定时时间越短，脉冲频率越高。通过设置定时器的比较寄存器值，可以改变定时时间，从而实现电机转速的调节。

例如，当需要电机快速转动时，减小定时器的定时时间，提高脉冲频率；当需要电机慢速转动时，增大定时时间，降低脉冲频率。在窗帘启动和停止阶段，采用较低的转速，以减少冲击；在中间运行阶段，采用较高的转速，以提高运行效率。

此外，程序中还加入了电机步数计数功能，通过记录发送的脉冲数来计算电机的转动角度，从而控制窗帘的运动距离。当窗帘需要运动到指定位置（如半开位置）时，根据预设的步数控制电机转动相应的角度后停止。

4.5 数据处理与交互程序设计

数据处理程序主要负责处理限位传感器采集到