【正文】 45H 的數(shù)據(jù)格式 另外一個字符應(yīng)包括以下信息： （ 1） 起始位：對應(yīng)邏輯 0（ space）狀態(tài)。這兩種通信方式的區(qū)別在于發(fā)送設(shè)備時鐘與接收設(shè)備時鐘是否嚴(yán)格一致。 51 核心板（以STC12C5A60S2 為核心） PC 機(jī) LED USB 轉(zhuǎn)串口 蜂鳴器 步進(jìn)電機(jī) 火災(zāi)報警 LCD 光敏傳感器 熱敏傳感器 4 圖 3 主板供電系統(tǒng)原理圖 串口模塊 ? 串行通訊基本概念 計算機(jī)與外界的信息交換稱為通信 [7]。 本系統(tǒng)硬件原理圖如圖 2所示： 圖 2 硬件系統(tǒng)圖 硬件系統(tǒng)的功能模塊 電源模塊 電源部分是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這部分的穩(wěn)定工作對整個單片機(jī)硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定工作起著至關(guān)重要的作用，單片機(jī)帶有先 進(jìn)的系統(tǒng)控制及電源管理 模塊 [6]。系統(tǒng)的整體 框圖如圖 1所示。 2 整體設(shè)計 總體介紹 本系統(tǒng)以 STC12C5A60S2 芯片為控制核心，溫度，濕度等傳感器為環(huán)境信息采集源，以串口通信控制為輔助，模擬了一個小型的智能家居系統(tǒng)。 系統(tǒng)的主要功能 本 系統(tǒng)以 STC12C5A60S2 芯片為核心，利用單片機(jī)的外圍設(shè)備及串口通信開發(fā)、實(shí)現(xiàn)了以下幾個功能模塊： （ 1） 花樣燈的控制，利用單片機(jī)上的二極管模擬電燈，根據(jù)不同的指令，按照預(yù)先設(shè)計好的程序，變換出不同的花樣。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成員的舒適、安全與便利。系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，其中硬件系統(tǒng)是以 STC12C5A60S2 芯片為核心的單片機(jī)開發(fā)板以及單片機(jī)外圍發(fā)光二極管、數(shù)碼管、蜂鳴器等功能模塊。 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 : 基于單片機(jī)的小型智能家居系統(tǒng)的 設(shè)計與實(shí)現(xiàn) 姓 名 : 常盼盼 學(xué) 院 : 理 學(xué) 院 專 業(yè) : 網(wǎng)絡(luò)工程 班 級 : 2020 級（ 2）班 學(xué) 號 : 1887090202 指 導(dǎo)教師 : 趙艷紅 職稱 : 講師 2020 年 5 月 10 日 安徽科技學(xué)院教務(wù)處制 1 目 錄 摘要 ........................................................................ 1 關(guān)鍵詞 ...................................................................... 1 1 引言 ..................................................................... 1 課題研究背景 ............................................................ 1 系統(tǒng)的主要功能 .......................................................... 1 2 整體設(shè)計 .................................................................. 2 總體介紹 ................................................................ 2 系統(tǒng)設(shè)計方案 ............................................................ 2 3 硬 件系統(tǒng)設(shè)計 .............................................................. 3 硬件系統(tǒng)概述 ............................................................ 3 硬件系統(tǒng)的功能模塊 ...................................................... 3 電源模塊 .............................................................. 3 串口模塊 .............................................................. 4 核心板模塊 ............................................................ 8 LED 模塊 ............................................................... 9 蜂鳴器模塊 ........................................................... 10 步進(jìn)電機(jī)模塊 ......................................................... 11 LCD 模塊 .............................................................. 12 熱敏 amp。以 Keil uVision2 為軟件開發(fā)平臺，通過串口實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)之間的通訊，從而達(dá)到PC 機(jī)控制單片機(jī)的目的。 智能家居是利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù) ， 依照人體工程學(xué)原理，融合個性需求，將與家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng) ， 如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯(lián)動、地板采暖等有機(jī)地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實(shí)現(xiàn) “ 以人為本 ” 的全新家居生活體驗 [1]。 （ 2） 音樂播放，利用單片機(jī)上的蜂鳴器模擬音箱，根據(jù)指令，按照預(yù)先設(shè)計好的程序，播放音樂。在原有的機(jī)械式按鍵開關(guān)的基礎(chǔ)上，采用串口通信，來控制 各 功能模塊，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離實(shí)時控制。 圖 1 系統(tǒng)整體框 圖 控制界面 串口 核心控制設(shè)備（以STC12C5A60S2 為核心） 返 回用戶輸入信息 設(shè)備狀態(tài)信息 火災(zāi)報警（溫度，濕度） LCD 顯示 溫度，濕度信息 用戶輸入信息 用戶控制信息 環(huán)境信息 音樂播放（蜂鳴器） 窗簾（步進(jìn)電機(jī)） 花樣燈（ LED 顯示） 3 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 硬件系統(tǒng)概述 小型智能家居系統(tǒng)的核心是單片機(jī)的主芯片，因此首先要確定單片機(jī)及所用主芯片的類型。單片機(jī) 開發(fā)板支持以下兩種供電方式： （ 1） 通過 PC機(jī)的 USB 口提供的 +5V 電源，如圖 3所示，即為通過 USB 為系 統(tǒng)供電。常用通信方式有兩種：并行通信與串行通信，簡稱并行傳送和串行傳送。同步通信中，在數(shù)據(jù)傳送開始時先用同步字符來指示（常約定 12 個），并由同時傳送的時鐘信號來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步，即檢測到規(guī)定的同步字符后，接著就連續(xù)按順序傳送數(shù)據(jù)。發(fā)送器通過發(fā)送起始位開始一幀字符的傳送。 （ 3） 奇偶校驗位：奇偶校驗位實(shí)際上是傳送的附加位，若該位用于奇偶校驗，可校檢串行 傳送的正確性。停止位可以是 或 2 位。 MCS51 的串行數(shù)據(jù)傳輸很簡單，只要向發(fā)送緩沖器寫入數(shù)據(jù)即可發(fā)送數(shù)據(jù) ， 而從接收緩沖器讀出數(shù)據(jù)即可接 收數(shù)據(jù)。 RS485 的接口電平比 RS232 電平降低了。 ? RS232 硬件電路 51 單片機(jī)有一個以上全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和計算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。 電路如圖 8所示。 （ 4） 提供 ISP 下載接口，為 AT89S5X 系列單片機(jī)編程。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向 P 區(qū)，在 P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是 LED 發(fā)光的原理。工作電流是 2mA30mA。 10 蜂鳴器模塊 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電話機(jī)等電子產(chǎn)品中 ， 作發(fā)聲器件。因此，我們可以通過程序控制 INPUT 的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。 單片機(jī) 上設(shè)計的步進(jìn)電機(jī)是減速比 1/64 的 5線 4 相電機(jī)，采用單極性直流電源供電。 當(dāng)開關(guān) SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時，由于 C 相繞組的磁力線和 4 號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動， 4號齒和 C相繞組的磁極對齊。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖 18 中 a、 b、 c所示： 圖 18 步進(jìn)電機(jī)工作時序波形圖 12 圖 19 步進(jìn)電機(jī)電路原理圖 LCD 模塊 LED 數(shù)碼管顯示器內(nèi)部由七個條形發(fā)光二極管和一個小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，每個發(fā)光二極管稱為一個字段，因而它的控制原理和發(fā)光二極管的控制原理是相同的。 圖 20 共陽極 電路圖 圖 21 共陰極 電路圖 13 圖 22 字形碼表 圖 23 LCD 電路原理圖 原理圖 23 中用到兩片 74HC573，一片用于位選，選擇 8 位共陰數(shù)碼管中的某位或 某 幾位，另一片 74HC573 用于段選，輸入以上表格中的編碼來控制要顯示的內(nèi)容。熱敏電阻器的典型特點(diǎn)是對溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。線性化處理雖然能改善熱敏電阻的特性曲線，但比較復(fù)雜。數(shù)字式電阻溫度計設(shè)計工作的主要內(nèi)容就是把熱敏電阻兩端的電壓值經(jīng) A/D（模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量）轉(zhuǎn)換 為數(shù)字量，然后通過軟件方法計算得到溫度值，再進(jìn)行顯示等處理。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。上面圖26中的 R38 即為光敏電阻， AD 轉(zhuǎn)換器采集 DT 處的電壓值，再通過軟件處理得到光強(qiáng)度。 KEILC51標(biāo)準(zhǔn) C編譯器 為 8051 微控制器的 軟件開發(fā) 提供了 C語言環(huán)境 ,同時保留了 匯編 代碼高效 ,快速的特點(diǎn)。 打開以后界面如下： 圖 27 Keil 軟件打開界面 （ 2） 先新建一個工程文件 。如下圖 ： 圖 36 將 C51 文件添加到工程 （ 11） 選擇要加入的文件 。 打開燒寫軟件 ， 界面如下 ： 21 圖 42 燒寫軟件 界面 燒寫、 下載程序過程分 為 以下幾個步驟： 步驟 （ 1） 選擇單片機(jī) 的 型號。 步驟 （ 3） 選擇串 口 號、 設(shè)置最高波特率。 其中， PC 機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)程序的編寫以及顯示通信界面， 51 單片機(jī)通過其自帶的外圍設(shè)備將系統(tǒng)所要求的各個模塊模擬表現(xiàn)出來，而 USB 轉(zhuǎn)串口線 則負(fù)責(zé)將 PC 機(jī)與單片機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)之間的串口通信。 （ 2） 花樣燈模塊的硬件連接 用 8 位杜邦線將 J9 與 J6 連接，用 8位排線將 J8 與 J13 連接。 6 系統(tǒng) 功能介紹 整體功能介紹 將整個單片機(jī)開發(fā)板按照系統(tǒng)要求連接起來，如圖 44 所示， 再 將單片機(jī)通過 USB 轉(zhuǎn)串口線與 PC 機(jī)相連，這樣，硬件連接完成。當(dāng)發(fā)送數(shù)字 59 時，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，據(jù)不同的數(shù)字，改變轉(zhuǎn)動的方向與轉(zhuǎn)速，同時將數(shù)字 59返回在界面上顯示出來。程序 中改變單片機(jī)的輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)。 本系統(tǒng)中，采用上述方法，用蜂鳴器模擬音箱， 通過控制蜂鳴器震動頻率的大小、震動時間的長短，模擬出不同的音調(diào)。i25。jLong。k++)。k++)。 //延時 } 只要將不同歌曲的曲譜，以 SOUNDTONE[i]、 SOUNDLONG[i]數(shù)組表示出來，再賦值給 Tone、Long，這樣當(dāng)調(diào)用 Music 函數(shù)時，便會播放不同的歌曲。 本系統(tǒng)中，花樣燈模塊，即利用單片機(jī)上的二極管模擬電燈，根據(jù)不同的指令，按照預(yù)先設(shè)計好的程序，變換出不同的花樣。break。 } } 當(dāng) PC 機(jī)上發(fā)出的指令，通過串口到達(dá)單片機(jī)主板時，單片機(jī)便會根據(jù)該段代碼，對不同的指令給出不同的實(shí)驗結(jié)果。 窗簾模塊 正是 利用步進(jìn)電機(jī) 適合于單片機(jī)控制 ，且 步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，電機(jī)的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定 ，易于模擬實(shí)現(xiàn)窗簾的開、關(guān) 這些特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的， 主要代碼如下： stepmotorHandle(uchar i) { switch(i)