【正文】 調(diào)節(jié)得舒爽怡人……在智能家居之前其實(shí)人們也提出過智能家庭、網(wǎng)絡(luò)家庭等一系列類似的概念，而隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們對居住環(huán)境品質(zhì)要求的提高，現(xiàn)在的智能家居已經(jīng)開始逐漸地集成了安全防范與報(bào)警、電氣自動(dòng)化控制、網(wǎng)絡(luò)接入等功能，其目的就是讓使用者能更加安全愜意地置身其中。圍繞著共同的目標(biāo)，一些傳統(tǒng)的IT廠商提出了以電腦為核心來建立智能家居的方案，它的優(yōu)勢是可以借助電腦強(qiáng)大的處理能力來完成更為復(fù)雜的任務(wù)，但存在著各種電器之間的連接標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，電腦怎么和冰箱、空調(diào)建立聯(lián)系哪?當(dāng)然不能用我們習(xí)慣的USB口來連接，而目前在國內(nèi)還沒有形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟來規(guī)范和制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家推出的整體解決方案各不相同，缺乏互換性。而由一些諸如奇勝電器等傳統(tǒng)電氣和工控企業(yè)推出的方案非常重視電氣自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，對家居的控制主要由感應(yīng)器和供電控制中心來完成，具有更為成熟穩(wěn)定的運(yùn)行品質(zhì)，但給人的感覺還是不夠聰明，比如對一盞燈的控制大多是關(guān)閉和打開兩種方式，而無法實(shí)現(xiàn)根據(jù)自然光和作息時(shí)間的不同來真正智能調(diào)節(jié)。智能家居前景隨著人們生活水平的不斷提高，人們不斷的對居住環(huán)境提出更高的要求，越來越注重家庭生活中每個(gè)成員的舒適、安全與便利，因此從市場需求的角度看，智能家居必然是前景廣闊。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年電工行業(yè)年銷售額4060億元人民幣，其中高檔產(chǎn)品銷售額近20億元。從市場發(fā)展的角度看，以智能網(wǎng)絡(luò)開關(guān)為代表的新型電工產(chǎn)品的市場份額會(huì)逐年地快速放大，并最終替代傳統(tǒng)的電工產(chǎn)品，這里孕育著巨大的商機(jī)。目前，全國房地產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，小區(qū)智能化已成為一項(xiàng)基本要求，再配上智能家居，“全智能”的概念必然給房地產(chǎn)業(yè)帶來新的賣點(diǎn)和活力，因此“全智能”是二十一世紀(jì)房產(chǎn)開發(fā)商力推的主題。從市場的成長環(huán)境看，現(xiàn)在我國每年的數(shù)字化家園建設(shè)比例已經(jīng)占到了新建住宅總量的30%左右，如果根據(jù)國家制定的“到2010年，中國大中城市60%的住宅要實(shí)現(xiàn)智能化”的數(shù)字化家園這個(gè)發(fā)展目標(biāo)，我們認(rèn)為，中國數(shù)字化家園的開發(fā)與建設(shè)要以年均6%的速度遞增。據(jù)調(diào)查，13億人口的中國目前擁有1億多智能家居家庭客戶，這個(gè)群體相當(dāng)于大半個(gè)歐洲，構(gòu)成了一個(gè)巨大的、時(shí)尚的市場。在這個(gè)市場中，平均每家每年花費(fèi)1000元，就有1000億元的市場。事實(shí)上，市場調(diào)查數(shù)據(jù)表明，屬于感性和持繼性消費(fèi)群體，每年在家居方面的支出人均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止1000元。因此，如何在這個(gè)市場中站好位置，占住有利地形，關(guān)系到能否把握住一個(gè)長期的、一勞永逸的商機(jī)?！　≈悄芗揖邮侨藗冏非蟾咂焚|(zhì)生活的體現(xiàn)，是舒適人生、簡單人生的代言，它的存在勢必掀起一場人們生活習(xí)慣。第2章 設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 單片機(jī)的簡介、原理及引腳功能隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的CPU 、RAM 、 ROM 、定時(shí)/數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計(jì)算機(jī)，因此單片機(jī)早期的含義稱為單片微型計(jì)算機(jī)，直譯為單片機(jī) 。一、單片機(jī)的特點(diǎn) ：（1）小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。能利用它方便地組裝成各種智能式測控設(shè)備及各種智能儀器儀表，很容易滿足儀器設(shè)備既智能又微型化的要求。（2）可靠性高、適用的溫度范圍寬。單片機(jī)芯片一般是按工業(yè)測控要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。這一點(diǎn)是其他機(jī)種無法比擬的。（3） 易擴(kuò)展、控制能力強(qiáng)。通過單片機(jī)本身或擴(kuò)展可以方便地構(gòu)成各種規(guī)模地應(yīng)用系統(tǒng)及多機(jī)和分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。（4） 指令系統(tǒng)相對簡單，較易掌握，且指令中又較豐富地邏輯控制功能指令，能較方便地直接操作外部輸入輸出設(shè)備。由于單片機(jī)具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性好和價(jià)格便宜等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，已成為傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)改造和新產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想機(jī)種，具有廣泛的發(fā)展前景。單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使得許多領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度大大提高，可以說，當(dāng)今世界正面臨著一場以單片機(jī)（微電腦）技術(shù)為標(biāo)志的新技術(shù)革命。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展已明顯地朝三個(gè)方向發(fā)展；這三個(gè)方向就是：巨型化，單片化，網(wǎng)絡(luò)化。以解決復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算和高速數(shù)據(jù)處理的仍然是巨型機(jī)在起作用，故而，巨型機(jī)在目前在朝高速及處理能力的方向努力。單片機(jī)在出現(xiàn)時(shí)，Intel公司就給其單片機(jī)取名為嵌入式微控制器（embedded microcontroller）。單片機(jī)的最明顯的優(yōu)勢，就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中。這一點(diǎn)是巨型機(jī)和網(wǎng)絡(luò)不可能做到的。 在本文，介紹單片機(jī)的最新技術(shù)進(jìn)步，包括數(shù)字單片機(jī)的工藝及技術(shù)，模糊單片機(jī)的工藝及技術(shù)，單片機(jī)的可靠性技術(shù)，以及以單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)。 二、單片機(jī)的應(yīng)用 ：1 、在智能儀器儀表中的應(yīng)用：在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動(dòng)化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。2 、在機(jī)電一體化中的應(yīng)用：機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集機(jī)械、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一本，具有智能化特征的電子產(chǎn)品。3 、在實(shí)時(shí)過程控制中的應(yīng)用：用單片機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，使系統(tǒng)保持最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。4 、在人類生活中的應(yīng)用：目前國外各種家用電器已普通采用單片機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路。5 、在其它方面的應(yīng)用：單片機(jī)除以上各方面的應(yīng)用，它還廣泛應(yīng)用于辦公自動(dòng)化領(lǐng)域、商業(yè)營銷領(lǐng)域、汽車及通信、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、模糊控制等各領(lǐng)域中。三、單片機(jī)的基本組成 ：它由 CPU 、存儲(chǔ)器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定時(shí) / 計(jì)數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過內(nèi)部總線相互連接起來?！　≥斎?/ 輸出引腳 P0 、 P1 、 P2 、 P3 的功能 ：~P0 。 7 ： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)作低 8 位地址和 8 位雙向數(shù)據(jù)總線用。在EPROM 編程時(shí)，由 P0 輸入指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證程序時(shí)，要求外接上拉電阻。 P0 能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL 負(fù)載。下面是MCS51的結(jié)構(gòu)框圖 P1. 0 ~P1. 7 （ 1~8 腳）： P1 是一上帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在 EPROM 編程和驗(yàn)證程序時(shí)，由它輸入低 8 位地址。 P1 能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載?！　≡?8032/8052 中， P1. 0 還相當(dāng)于專用功能端 T2 ，即定時(shí)器的計(jì)數(shù)觸發(fā)輸入端； P1. 1 還相當(dāng)于專用功能端T2EX ，即定時(shí)器 T2 的外部控制端。~ （ 21~28 腳）： P2 也是一上帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，由它輸出高 8 位地址。在對 EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，由它輸入高 8 位地址。 P2 可以驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。P3. 0 ~P3. 7 （ 10~17 腳）： P3 也是一上帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口。在 MCS51 中，這 8 個(gè)引腳還用于專門的第二功能。 P3 能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。P3. 0 RXD （串行口輸入）P3. 1 TXD （串行口輸出）P3. 2 INT0 （外部中斷 0 輸入）P3. 3 INT1 （外部中斷 1 輸入）P3. 4 T0 （定時(shí)器 0 的外部輸入）P3. 5 T1 （定時(shí)器 1 的外部輸入）P3. 6 WR （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3. 7 RD （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）四、MCS51 的尋址方式：1 、立即尋址 如： MOV A ， 40H2 、直接尋址 如： MOV A ， 3AH3 、寄存器尋址 如： MOV A ， Rn4 、寄存器間接尋址 如： MOV A ， @Rn5 、基址加變址尋址 如： MOVC A ， @A+DPTR6 、相對尋址 如： SJMP 08H7 、位尋址 MOV 20H ， C五、指令：MOV ： 片內(nèi) RAM 傳送MOVX ： 片外 RAM 傳送MOVC ： ROM 傳送XCH ： 交換（和 A 交換）SWAP ： A 內(nèi)半字節(jié)交換ADD ：不帶進(jìn)位加ADDC ：帶進(jìn)位加SUBB ：帶進(jìn)位減INC ：加 1DEC ：減 1MUL ：乘法DIV ：除法DAA ：調(diào)整六、計(jì)數(shù)初值的計(jì)算定時(shí)或計(jì)數(shù)方式下計(jì)數(shù)初值如何確定，定時(shí)器選擇不同的工作方式，不同的操作模式其計(jì)數(shù)值均不相同。若設(shè)最大計(jì)數(shù)值為 M ，各操作模式下的 M 值為：模式 0 ： M=2 13 =8192模式 1 ： M=2 16 =65536模式 2 ： M=2 8 =256模式 3 ： M=256 ，定時(shí)器 T0 分成 2 個(gè)獨(dú)立的 8 位計(jì)數(shù)器，所以 TH0 、 TL0 的 M 均為 256 。因?yàn)?MCS51 的兩個(gè)定時(shí)器均為加 1 計(jì)數(shù)器，當(dāng)初到最大值（ 00H 或 0000H ）時(shí)產(chǎn)生溢出，將 TF 位置 1 ，可發(fā)出溢出中斷，因此計(jì)數(shù)器初值 X 的計(jì)算式為： X=M 計(jì)數(shù)值式中的 M 由操作模式確定，不同的操作模式計(jì)數(shù)器的長不相同，故M值也不相同。而式中的計(jì)數(shù)值與定時(shí)器的工作方式有關(guān)。 1 、計(jì)數(shù)工作方式時(shí)計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖由外部引入，是對外部沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，因此計(jì)數(shù)值根據(jù)要求確定。其計(jì)數(shù)初值： X=M 計(jì)數(shù)值例如：某工序要求對外部脈沖信號計(jì) 100 次， X=M100 2 、定時(shí)工作方式時(shí)　定時(shí)工作方式時(shí)，因?yàn)橛?jì)數(shù)脈沖由內(nèi)部供給，是對機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)，故計(jì)數(shù)脈沖頻率為 f cont =f osc 1/12 、計(jì)數(shù)周期 T=1/f cont =12/f osc 定時(shí)工作方式的計(jì)數(shù)初值 X 等于：X=M 計(jì)數(shù)值 =Mt/T=M （ f osc t ） /12式中： f osc 為振蕩器的振蕩頻率， t 為要求定時(shí)的時(shí)間。定時(shí)器有兩種工作方式 ：即定時(shí)和計(jì)數(shù)工作方式。由 TMOD 的 D6 位和 D2 位選擇，其中 D6 位選擇 T1 的工作方式， D2 位選擇 T0 的工作方式。 =0 工作在定時(shí)方式， =1 工作在計(jì)數(shù)方式。并有四種操作模式：1 、模式 0 ： 13 位計(jì)數(shù)器， TLi 只用低 5 位。2 、模式 1 ： 16 位計(jì)數(shù)器。3 、模式 2 ： 8 位自動(dòng)重裝計(jì)數(shù)器， THi 的值在計(jì)數(shù)中不變， TLi 溢出時(shí)， THi 中的值自動(dòng)裝入 TLi 中。4 、模式 3 ： T0 分成 2 個(gè)獨(dú)立的 8 位計(jì)數(shù)器， T1 停止計(jì)數(shù)?！　CS51 有 5 個(gè)中斷源，可分為 2 個(gè)中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，中斷自然優(yōu)先級：外部中斷 0 ；定時(shí)器 0 中斷； 外部中斷 1 ；定時(shí)器 1 中斷 ；串行口中斷 ；定時(shí)器 2 中斷　?。?1 ）同級或高優(yōu)先級的中斷正在進(jìn)行中；（ 2 ）現(xiàn)在的機(jī)器周期還不是執(zhí)行指令的最后一上機(jī)器周期，即正在執(zhí)行的指令還沒完成前不響應(yīng)任何中斷；（ 3 ）正在執(zhí)行的是中斷返回指令 RET1 或是訪問專用寄存器 IE 或 IP 的指令，換而言之，在 RETI 或者讀寫 IE 或 IP 之后，不會(huì)馬上響應(yīng)中斷請求，至少要在執(zhí)行其它一要指令之扣才會(huì)響應(yīng)。（一）中斷響應(yīng)條件CPU 響應(yīng)中斷的條件有：（ 1 ）有中斷源發(fā)出中斷請求；（ 2 ）中斷總允許位 EA=1 ，即 CPU 開中斷；（ 3 ）申請中斷的中斷源的中斷允許位為 1 ，即沒有被屏蔽。七、串行口工作方式及幀格式MCS51 單片機(jī)串行口可以通過軟件設(shè)置四種工作方式：方式 0 ：這種工作方式比較特殊，與常見的微型計(jì)算機(jī)的串行口不同，它又叫同步移位寄存器輸出方式。在這種方式下，數(shù)據(jù)從 RXD 端串行輸出或輸入，同步信號從 TXD 端輸出，波特率固定不變，為振蕩率的 1/12 。該方式是以 8 位數(shù)據(jù)為一幀，沒有起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位。方式 2 ：采用這種方式可接收或發(fā)送 11 位數(shù)據(jù)，以 11 位為一幀，比方式 1 增加了一個(gè)數(shù)據(jù)位，其余相同。第 9 個(gè)數(shù)據(jù)即 D8 位具有特別的用途，可以通過軟件摟控制它，再加特殊功能寄存器 SCON 中的 SM2 位的配合，可使 MCS51 單片機(jī)串行口適用于多機(jī)通信。方式 2 的波特率固定，只有兩種選擇，為振蕩率的 1/64 或 1/32 ，可由 PCON 的最高位選擇。方式 3 ：方式 3 與方式 2 完全類似，唯一的區(qū)別是方式 3 的小組特率是可變的。而幀格式與方式 2 樣為 11 位一幀。所以方式 3 也適合于多機(jī)通信。89s52引腳功能：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口作為AT89C51的一些特殊功能口 單片機(jī)的現(xiàn)狀數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說明了數(shù)字單片機(jī)的水平。在目前，用戶對單片機(jī)的需要越來越多，但是，要求也越來越高。下面分別就這四個(gè)方面說明單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步狀況。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)步 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時(shí)器，比較器，A/D轉(zhuǎn)換器，D /A轉(zhuǎn)換器，串行通信接口，Watchdog電路，LCD控制器等。有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。例如，Infineon公司的C 505C，C515C，C167CR，C167CS32FM，81C90；Motorola公司的68HC08AZ 系列等。特別是在單片機(jī)C167CS32FM中，內(nèi)部還含有2個(gè)CAN。因此，這類單片機(jī)十分容易構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。 為了能在變頻控制中方便使用單片機(jī)，形成最具經(jīng)濟(jì)效益的嵌入式控制系統(tǒng)。有的單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機(jī)有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR1MR24等。