【正文】 程如圖26所示，當總線空閑是其狀態(tài)為高電平，主機要與DHT11通信則需要主機將總線拉低至少18毫秒以上,再拉高20~40us，保證DHT11傳感器能檢測到開始信號。當DHT11檢測到主機的握手開始信號后，會等待主機開始信號的結束,然后發(fā)送80us低電平的響應信號。主機發(fā)送開始信號結束后, 接收DHT11的響應信號,當主機發(fā)送開始信號后,就可以由輸出模式切換到輸入模式，開始接收DHT11測量出來的溫濕度數(shù)據(jù)。圖26 主機與DHT11的握手過程DHT11發(fā)送80us低電平的響應信號后，再把總線拉高80us，準備發(fā)送測量出來的溫濕度數(shù)據(jù)，每1bit的數(shù)據(jù)都以50us的低電平時隙開始，高電平的長短決定了該數(shù)據(jù)位是1還是0，格式分別如圖27和圖28所示。如果主機讀取DHT11的響應信號為高電平，則是DHT11沒有響應，溫濕度數(shù)據(jù)測量失敗。當最后1bit溫濕度數(shù)據(jù)傳送完后，DHT11將總線拉低50us，接著總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。圖27 數(shù)字0信號的表示圖28 數(shù)字1信號的表示 溫濕度液晶顯示模塊LCD1602液晶顯示屏LCD1602是一種專門用來顯示符號、數(shù)字、字母等的點陣型液晶顯示模塊，它由32個5*11或5*7等的點陣字符位組成，分兩行顯示，每行16個字符位。每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每兩個字符位間都有一個點距的間隔，兩行間也有一定的間隔，起到了字間距和行間距的作用。1602是指顯示的內容為16*2，即可以顯示兩行，每行顯示16個字符（顯示字符和數(shù)字）。 LCD1602的管腳說明LCD1602的管教功能說明如表23所示表23 LCD1602的管教說明引腳名稱引腳說明1VSS電 源 地2VDD5 V 電 源 正 極 3V0液晶顯示器對比度 調 整端可以通過一個電位器調整對比度4RS寄存器選擇，高電平1時選 擇 數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器5RW讀寫信號端，高電平1時進行讀操作，低電平0時進行寫操作6E使能(Enable)端,高電平時讀取數(shù)據(jù)，負跳變時執(zhí)行指令。7~14D0~D7雙向數(shù)據(jù)傳輸端，用于傳輸數(shù)據(jù)15BLA背光源正極16BLK背光源負極 LCD1602的特性(1) ，對比度可調；(2) 內含復位電路；(3) 提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能；(4) 有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM；(5) 內建有192個5*7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM；(6) 8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM。 LCD1602的基本指令LCD1602的顯示控制模式可以自己設定，通過指定的指令碼輸入LCD1602中就能得到想要的顯示模式。指令的寫入需要寄存器選擇功能，即當RS為低電平，RW為低電平時為指令寄存器(IR)的寫入；當RS為高電平，RW為低電平時為數(shù)據(jù)寄存器(DR)的寫入；當RS為低電平，RW為高電平時為忙標志和地址計數(shù)器的讀出；當RS為高電平，RW為高電平時為數(shù)據(jù)寄存器的讀出。LCD1602的基本指令如表24所示。表24 LCD1602的基本指令表指令碼功 能指令RSRWD7D6D5D4D3D2D1D0清除顯示0000000001數(shù)據(jù)指針及所有顯示清零顯示 模式設置0011100000設置16x2顯示，5x7點陣，8位數(shù)據(jù)口顯示開關及 光標設置0000001DCBD=1：開顯示；D=0：關顯示；C=1：顯示光標；C=0：不顯 示 光標；B=1：光標閃 爍 ； B=0：光標不閃爍進入點設定00000001NS指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時，設定游標的移動方向及指定顯示的移位設定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0設定DDRAM 地址（顯示位址）第一行：80H－87H第二行：90H－97H讀取忙標志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0讀取忙標志(BF)可以確認內部動作是否完成，同時可以讀出地址計數(shù)器(AC)的值寫數(shù)據(jù)到RAM10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)D7～D0寫入到RAM讀RAM的值11數(shù)據(jù)從內部RAM讀取數(shù)據(jù)D7～D0 收放窗簾模塊步進電機28BJY48 步進電機的工作原理步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執(zhí)行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度（及步進角）。通過控制脈沖個數(shù)可以控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率可以控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機28BYJ48是四相八拍型電機，工作電壓為直流5V~12V。當對步進電機的四相輸入一系列連續(xù)不斷的控制 脈 沖時，步進電機就可連續(xù)不斷地轉 動 。每個控制脈沖信號對應步進電機的某一相 或 兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，對應轉子轉過一個步距角。當通電狀態(tài)的改變 完 成一個循環(huán)時，轉子轉過一個齒距。四相步進電機有兩種運行方式：四相四拍、四相八拍。其中拍數(shù)、步距角及轉速的計算為：(1) 拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)，或指電機轉過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相步進電機為例，四相四拍運行方式為ABBCCDDAAB，四相八 拍 運行方式為AABBBCCCDDDAA.；(2) 步距角：對應一個控制脈沖信號，步進電機轉子轉過的角位移用 θ表示。θ=360度（轉子齒數(shù)J*運行拍數(shù)），以常見的四相、轉子齒為50齒的電機為例。四拍運行時 步 距角為θ=360度/（50*4）=（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=（俗稱半步）。(3)步進電機轉速的計算：176。的步進電機為例（現(xiàn)在市場上常規(guī)的二、176。），四相八拍運行方式下，每接收一個脈沖信號，176。，如果每秒鐘接收400個脈沖，176。=360176。，相當與每秒鐘轉一圈，每分鐘60轉。 步進電機的引腳接線紅線接電源5V，橙色電線接GPIOC_Pin_0口，黃色電線接GPIOC_Pin_1口，粉色電線接GPIOC_Pin_2口，藍色接GPIOC_Pin_3口。由于stm32主機接口信號不夠大需要通過ULN2003放大再連接到相應的電機接口，電機正反轉時各接口輸出情況如表25所示。正反轉的順序剛好相反，所以可以定義旋轉相序：unsigned char F_Rotation[4]={0x03,0x06,0x0C,0x09}。//正轉表格unsigned char B_Rotation[4]={0x09,0x0C,0x06,0x03}。//反轉表格步進電機的正反轉控制脈沖輸入情況如表25所示。表25 步進電機正反轉脈沖控制轉向橙黃粉藍十六制（GPIOC端口）正轉00110x0301100x0611000x0C01100x09反轉10010x0911000x0C01100x0600110x03 本章小結本章主要對智能家居的整個硬件系統(tǒng)所用到的模塊進行了介紹，主控模塊STM32F103VET無線收發(fā)GPRS模塊、溫濕度測量傳感器DHT1液晶顯示屏LCD160步進電機28BYJ48。GPRS模塊用來發(fā)送報警短信、溫濕度測量值的短信以及接收特定短信以控制其他模塊的工作；溫濕度測量傳感器DHT11用來測量家里的溫濕度情況，對家里是否有火災危險情況進行監(jiān)視，當溫濕度超出閾值時會通過GPRS發(fā)送報警短信；液晶顯示屏LCD1602用來顯示DHT11測量出來的溫濕度數(shù)值；步進電機28BYJ48用來模擬家里窗簾收合控制。本章介紹了這些模塊的工作原理、引腳說明以及接線等。11第3章 整個硬件系統(tǒng)的設計第3章 硬件系統(tǒng)的設計 直流穩(wěn)壓電源的設計 直流穩(wěn)壓電源用來給主機及各個模塊供電，其工作原理可分為四個部分，電路接線圖如圖31所示。圖31 直流電源電路(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路。(2)整流濾波電路：整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。本文采用橋式整流濾波。(3)濾波電路：將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。(4)穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。本文采用固定式集成三端穩(wěn)壓器78L05，輸出為5V直流電壓。 STM32最小系統(tǒng)的設計 STM32的最小系統(tǒng)由主芯片STM32F103VET6及其供電電源、晶振電路、復位電路、串口驅動電路等構成。(1) 電路由穩(wěn)定的電源VDD供電，VDD管腳為I/O管腳和內部調壓器的供電。(2) VSSA，VDDA =～：為ADC、復位模塊、RC振蕩器和PLL的模擬部分提供供電。使用ADC時。VDDA和VSSA必須分別連接到VDD和VSS。(3) VBAT =～：當關閉VDD時，（通過內部電源切換器）為RTC、外部32kHz振蕩器和后備寄存器供電。(4) VREF+引腳可以連接到VDDA外部電源。如果在VREF+上使用單獨的外部參考電壓，必須在這個引腳上連接一個10nF和一個1μF的電容。在所有情況下，VREF+。 (5) VREF+連接到VDDA或VREF+。 晶振電路STM32上電復位后默認使用內部[精度8MHz左右]晶振，如果外部接了8MHz的晶振，可以切換使用外部的8MHz晶振，并最終PLL倍頻到72MHz。外部晶振電路及RTC晶振電路如圖32和圖33所示。圖32 外部晶振電路圖圖33 RTC晶振電路 復位電路STM32的外部硬件復位電路如圖34所示，按下按鈕S1，將RST腳的電平拉低即能實現(xiàn)stm32的外部硬件復位。圖34 復位電路 串口驅動電路MAX232芯片是用來做電平轉換的,標準的RS232電平很高。相互連接的話，必須進行電平轉換！由于電腦串口輸出電壓高達12V，直接與單片機連接會燒壞芯片。所以用MAX232來進行電平轉換。MAX232芯片采用單+5V電源供電，僅需幾個外接電容即可完成從TTL到RS232電平的轉換，共兩路。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DP9插頭；DP9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。具體電路連接如圖35所示。圖35 STM32串口驅動電路 步進電機、繼電器驅動電路設計 由于STM32主機的輸出信號較小不足以使步進電機、繼電器正常工作，所以需要接上一個ULN2003功率放大stm32輸出的信號。蜂鳴器通過一個三極管驅動，按主機輸出的高低電平控制蜂鳴器的響與不響；步進電機的運轉通過ABCD四相輸入一系列連續(xù)不斷的脈沖信號來控制；繼電器的控制相當于開關控制，與蜂鳴器一樣通過一個三極管的飽和導通情況來控制繼電器的吸合。具體電路連接如圖36所示。圖36 步進電機等驅動電路 本章小結本章主要介紹了部分硬件系統(tǒng)模塊的電路設計。主要有直流穩(wěn)壓電源的設計、STM32最小系統(tǒng)的設計、步進電機驅動電路的設計，其中STM32最小系統(tǒng)的設計介紹了外部晶振電路、復位電路和串口驅動電路。；STM32是主控模塊，要正常工作必須保證其自身最小系統(tǒng)的完整，供電方案、外部晶振電路、串口驅動電路等的存在能使STM32與其外圍設備正常工作；步進電機的驅動電路的設計是由于STM32輸出的電壓信號較小不足以驅動步進電機的正常工作，需要加上一個功率放大ULN2003來驅動步進電機的正常工作。5第4章 軟件程序的設計第4章 軟件程序的設計 主函數(shù)及TIM2中斷服務函數(shù)設計 主函數(shù)開始先初始化所用到的GPIO端口、配置時鐘、配置中斷等，并先測量一次溫濕度顯示在LCD液晶屏上，接著進入循環(huán)等待各個模塊的中斷到來，在循環(huán)中判斷測量出來的溫濕度數(shù)值是否超出設定的閾值，若超出，則發(fā)送報警短信到目標手機上。TIM2定時器用來實現(xiàn)每10s進行測量一次溫濕度，并將測量出來的數(shù)據(jù)分析處理后通過LCD1602顯示出來。具體過程如流程圖所示。 主函數(shù)及TIM2中斷服務函數(shù)程序代碼void main(){ //初始化 LCD_GPIO_Configuration()。 Time2_GPIO_cfg()。 Time2_NVIC_cfg()。 Time2_Configuration()。 RCC_cfg()。 GPIO_cfg()。 NVIC_cfg()。 EXTI_cfg()。 Rx_USART_Configuration()。 Del_Mesg()。 //刪除SIM卡里的短信 LCD_Init()。 //LCD1602初始化 if(Start_DHT11()==1)//檢測是否有響應，結果有響應往下執(zhí)行 { while(!DHT11_Get_Data())。 //從DHT11取數(shù)據(jù) Display_WSD()。 //顯示溫濕度 } Send_Mesg_Sign=0。 //用于防止重復發(fā)送