【正文】 ...................................................................... 8 74HC138 ............................................................................................................. 9 74HC595 ........................................................................................................... 10 系統(tǒng)各個模塊硬件電路介紹 ......................................................................................11 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 .......................................................................................11 DS12C887 時鐘電路設(shè)計 ................................................................................ 12 點陣顯示電路設(shè)計 .......................................................................................... 13 4 智能家居控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 ....................................................................................... 17 主程序設(shè)計 ................................................................................................................. 17 顯示程序的設(shè)計 ......................................................................................................... 18 DS18B20 程序流程圖 ................................................................................................. 22 DS12C887 程序流程圖 ............................................................................................... 23 步進電機 控制程序 ..................................................................................................... 23 V 5 智能家居控制系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................. 25 軟件調(diào)試 ..................................................................................................................... 25 硬件調(diào)試 ..................................................................................................................... 26 短路與虛焊檢測 .............................................................................................. 26 上電測試 .......................................................................................................... 27 6 結(jié)論 ...................................................................................................................................... 29 參考文獻 ................................................................................................................................. 30 致謝 ........................................................................................................................................... 31 附錄 ........................................................................................................................................... 32 附錄 A 電路 原理圖 .......................................................................................................... 32 附錄 B 設(shè)計源程序 .......................................................................................................... 34 1 1 引 言 智能家居概念的起源很早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到 1984 年美國聯(lián)合科技公司將建筑設(shè)備信息化、整合化 概念應(yīng)用于美國康乃迪克州哈特佛市的CityPlaceBuilding時，才出現(xiàn)了首棟的 “智能型建筑 ”，從此揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕。 研究背景 智能家居又稱智慧家居 /智能住宅，在國外常用 Smart Home 表示。與智能家居含義近似的有家庭自動化、電子家庭、數(shù)字家園、家庭網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)家居、智能家庭 /建筑，在中國香港和臺灣等地區(qū)，還有數(shù)碼家庭、數(shù)碼家居等稱法。 智能家居是時代發(fā)展的產(chǎn)物，是住戶想享受快速網(wǎng)沖浪、便捷實時的通訊、安全防范、豐富娛樂生活、便捷的生活家居管理 ,優(yōu)質(zhì)物業(yè)管理等智能化 住宅所特有的生活方式，使忙碌一天的人們真正體會到智慧家?guī)淼纳顦啡ぁ? 研究的目的與意義 20 世紀 70 年代，發(fā)達國家就開始對智能家居進行研究。 1984 年，美國第一棟智能建筑落成，從此以后歐美國家也相繼提出了各種智能家居方案，并且廣泛進行推廣。目前，發(fā)達國家的智能家居已經(jīng)獲得長足發(fā)展。如美國的 x10,CEBus 和 Lonwork，日本的HBS，歐洲的 EIB和 EHS，在國際上都比較有影響 [1]。 國外研究情況 1983 年，美國電子工業(yè)協(xié)會組織專門機構(gòu)開始制定家庭電氣設(shè)計標準，并于 1988年 編制了第一個適用于家庭住宅的電氣設(shè)計標準 《家庭自動系統(tǒng)與通信標準》。 1998 年5 月，在 “98 亞洲家庭電器與電子消費品國際博覽會 ”上，新加坡首次推出了新加坡模式的智能家居系統(tǒng)，并現(xiàn)場模擬 “未來之家 ”，其系統(tǒng)功能強大，包括三表抄送、電話接入、智能布線箱、安防報警、監(jiān)控中心、有線電視接入、住宅信息留言、可視對講、家庭智能控制面板、家電控制、寬帶網(wǎng)介入和系統(tǒng)軟件配置等功能。目前美國則有近 4 萬戶家庭安裝了這類系統(tǒng)，在新加坡有近 30 個社區(qū)的約 5000 戶家庭采用了這種家庭智能化系統(tǒng) [2]。 2 國內(nèi)研究情況 與國外相比，我國對智能家居和家庭網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)產(chǎn)品的研制起步較晚，但是政府部門在政策和標準等方面，不斷加大扶持力度，指導(dǎo)行業(yè)發(fā)展。目前，建設(shè)部批準建立 7個普及型網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，北京市已經(jīng)計劃建設(shè) 30 個網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，總戶數(shù)達 3 萬戶。我國將住宅小區(qū)智能化定義為：利用 4C（計算機、通信與網(wǎng)絡(luò)、自控、 IC 卡）技術(shù)，通過有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多元信息服務(wù)與管理、物業(yè)管理與安防、住宅智能化系統(tǒng)集成，為住宅小區(qū)的服務(wù)與管理提供高技術(shù)的智能化手段，以期實現(xiàn)快捷高效的超值服務(wù)與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境。 本課題研究的主要內(nèi)容和研究 方案 以 STC89C52RC 單片機為核心，設(shè)計數(shù)字時鐘和智能窗簾：通過光敏電阻檢測光線強弱，當(dāng)光線強度達到一定的程度時，通過單片機控制電機將窗簾拉上，否則打開窗簾。窗簾有手動和自動兩種模式。另外用點陣顯示時間，由于下午十點后基本屬于睡眠時間，故忽略光線強度，拉上窗簾并自動切換到手動模式，以節(jié)約電能，待第二天起床再將其切換至自動模式。 研究方案： （ 1） 利用光敏電阻采集室外的光線強度。 （ 2） 利用單片機來分析光敏電阻采集的信號，然后輸出控制信號。 （ 3） 通過單片機控制電機來調(diào)節(jié)窗簾的起閉。 （ 4） 利用 DS12C887 時鐘芯片制作數(shù)字 時鐘，并通過點陣顯示。 （ 5） 利用溫度傳感器檢測室內(nèi)溫度，并通過點陣顯示。 3 2 智能家居控制系統(tǒng)總體介紹 系統(tǒng)總體方案 本設(shè)計以 STC89C52RC 單片機為核心，通過光敏電阻檢測光線強弱，然后通過 步進電機 控制窗簾的張合程度。用溫度傳感器 DS18B20 檢測當(dāng)前室內(nèi)溫度， DS12C887 時鐘芯片制作數(shù)字時鐘并用點陣顯示時間和溫度。 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計有一下功能： （ 1） 通過檢測光線的強弱控制窗簾是否打開。 （ 2） 通過溫度傳感器 DS18B20 檢測當(dāng)前室內(nèi)溫度。 （ 3） 通過時鐘芯片 DS12C887 時鐘芯片 制作數(shù)字時鐘。 （ 4） 通過點陣顯示年月日，時分秒，星期，溫度。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 該系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu) 控制器 STC89C52RC 光敏電阻 溫度傳感器 步進電機 點陣模塊 時鐘電路 4 3 智能家居控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)主要芯片介紹 STC89C52RC STC89C52RC 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器 。 STC89C52RC 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改 進使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52RC 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門狗定時器 ，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路， 3 個 16 位 定時器 /計數(shù)器， 4 個外部中斷，一個 7 向量 4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工 串行口 。另外 STC89C52RC可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種 軟件 可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、 定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機 一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35MHz， 6T/12T可選 [3]。 參數(shù)： （ 1） 增強型 8051單片機 ， 6時鐘 /機器 周期 和 12時鐘 /機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 （ 2） 工作電壓： ～ （ 5V 單片機 ） /～ （ 3V 單片機 ） 。 （ 3） 工作頻率 范圍： 0～ 40MHz， 相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻 率可達 48MHz。 （ 4） 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 。 （ 5） 片上集成 512字節(jié) RAM。 （ 6） 通用 I/O 口（ 32個），復(fù)位后為： P0/P1/P2/P3是 準雙向口 /弱上拉， P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻 [4]。 （ 7） ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（ 在應(yīng)用可編程）， 無需專用 編程器 ， 無需專用 仿真器 ，可通過串 口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶 程序