基于單片機的智能家居系統(tǒng)本科畢業(yè)論文-wenkub
2023-07-03 18:21:53 本頁面
【正文】 芯片為核心，利用單片機的外圍設(shè)備及串口通信開發(fā)、實現(xiàn)了以下幾個功能模塊：（1）花樣燈的控制，利用單片機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開發(fā)板以及單片機外圍發(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: 基于單片機的小型智能家居系統(tǒng)的 設(shè)計與實現(xiàn) 姓 名: 常盼盼 學(xué) 院: 理 學(xué) 院 專 業(yè): 網(wǎng)絡(luò)工程 班 級: 2009級（2）班 學(xué) 號: 1887090202 指導(dǎo)教師: 趙艷紅 職稱: 講師 2013 年 5 月 10 日安徽科技學(xué)院教務(wù)處制 目 錄1摘要 1關(guān)鍵詞 11 引言 1 課題研究背景 1 系統(tǒng)的主要功能 12 整體設(shè)計 2 總體介紹 2 系統(tǒng)設(shè)計方案 23 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 步進電機模塊 11 LCD模塊 12 熱敏amp。以Keil uVision2為軟件開發(fā)平臺，通過串口實現(xiàn)PC機與單片機之間的通訊，從而達到PC機控制單片機的目的。智能家居是利用先進的計算機技術(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、地板采暖等有機地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實現(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，實現(xiàn)了遠距離實時控制。環(huán)境信息用戶輸入信息設(shè)備狀態(tài)信息控制界面返回用戶輸入信息用戶控制信息串口窗簾（步進電機）核心控制設(shè)備（以STC12C5A60S2為核心）音樂播放（蜂鳴器）花樣燈（LED顯示）溫度，濕度信息LCD顯示火災(zāi)報警（溫度，濕度）圖1 系統(tǒng)整體框圖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)的核心是單片機的主芯片，因此首先要確定單片機及所用主芯片的類型。單片機開發(fā)板支持以下兩種供電方式： （1） 通過PC機的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。u RS232硬件電路51單片機有一個以上全雙工的串行通訊口，所以單片機和計算機之間可以方便地進行串口通訊。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。蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜震動發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它。 程序中改變單片機的輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)。只要對步進電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進電機步進轉(zhuǎn)動。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，5號齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。根據(jù)各管的接線形式，它可分為兩種，一是共陽極（發(fā)光二極管的陽極都接在一個公共點上），如圖20，另一是共陰極（發(fā)光二極管的陰極都接在一個公共點上），如圖21。舉個例子，如果我們要使數(shù)碼管的最低位顯示“A”，那么，首先通過控制DS1，選中位選控制的74HC573，控制DSD7為“0”（共陰，如果是共陽的數(shù)碼管就置“1”），然后通過控制 DS2，選中段選選控制的74HC573，在DSD0~DSD7輸入0x77，即可實現(xiàn)“A”在第3位顯示。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。因此，在要求不高的應(yīng)用系統(tǒng)中，在一定的溫度范圍內(nèi)，常常把溫度與阻值看成是線性的關(guān)系，以簡計算和系統(tǒng)設(shè)計。圖26 熱敏amp。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達1~10M歐,在強光條件（100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。4 軟件系統(tǒng)設(shè)計 keil uVision2簡介 keil uVision2是德國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)C語言的語法來開發(fā)。C51編譯器的功能不斷增強， 使用戶可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。點擊“ProjectNew Project…”菜單，如下圖：圖28 新建工程頁面 （3）選擇工程文件要存放的路徑，輸入工程文件名，如LED, 最后單擊保存：圖29 保存工程頁面 （4）在彈出的對話框中選擇CPU 廠商及型號：圖30 CPU型號選擇頁面 （5）選擇好選擇CPU 廠商及型號，如Atmel公司的89c51，之后，單擊確定：圖31 選定CPU型號 （6）接著彈除一個對話框，問“將標(biāo)準的8051啟動代碼復(fù)制到項目文件夾并將文件添加到項目中？”，選擇“是”：圖32 詢問頁面 （7）新建一個C51文件。單擊Add，然后單擊Close：圖37 （12）在編輯框里輸入所需代碼，至此完成了工程項目的建立以及文件加入工程，現(xiàn)在開始編譯工程。 本系統(tǒng)所用的單片機型號是STC12C5A60S2。 打開PC機的設(shè)備管理器，確定生成的串口號（若為COM2，則在上圖COM下拉中選擇COM2）。 系統(tǒng)硬件連接 PC機與單片機的連接 通過USB轉(zhuǎn)串口線將PC機的USB接口與單片機板上的串口1連接起來即可。 （3）音樂播放模塊的硬件連接 用1位杜邦線將J10_0與J18_bz連接。打開串口通信控制界面，如圖45所示，通過串口通信控制界面，向單片機發(fā)送指令。而火災(zāi)報警模塊，通過熱敏amp。另外，改變IO 口輸出電平的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小。將一首歌相對應(yīng)的震動頻率的大小、震動時間的長短數(shù)字化，以這種方式等價成兩個數(shù)組，再將數(shù)組賦給相應(yīng)的歌曲處理函數(shù)，當(dāng)主板接收到相應(yīng)指令后，調(diào)用歌曲處理函數(shù)，將歌曲演奏出來，主要代碼容下： void Play_music() { uint Tone,Long。i++) //生日快樂的25種音調(diào) { Tone=SOUNDTONE[i]。j++) //輸出不同節(jié)拍 { BZ=0。 //利用Tone的不同來區(qū)分7種音調(diào) BZ=1。 //利用Tone的不同來區(qū)分7種音調(diào) } }}void Music() //音樂播放函數(shù){ Play_music()。由于將曲譜轉(zhuǎn)換成數(shù)組比較麻煩，故在此只給出了一首歌曲作為范例。主要代碼容下
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