【正文】 the characteristics of the NUT / OS realtime op erating system and design also introduces intelligent terminal system based on 51 micro controller, how to collect the indoor environmental parameters, The design of the terminal system schematic diagram and description of how the data will be collected through the serial port to transfer data to the AVR micro controller, then the user through the IE browser queries. In the offline state, the design MCU of 51 and KingView munication protocols, and MCU in King view munication formats and munication settings. Practice has proved that the system canmeet the detection and control of indoor environments, such as indoor temperature, light inte nsity and the rotation angle of the blinds. The circuit design method is simple and low cost, and the module has good scalability. Inter of Things in the design of control systems and equipment to be worked connectivity, remote realtime manipulation of equipment and collect data through the micro controller, transmit to the local puter and the browser will be illustra ted display, so you can easily get the experimental data, to achieve the sharing of hardware devi ces,can also be significant savings in manpower and resources. 【 Keywords】 Inter of Things,NUT/OS,Kingview 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院 基于 AVR 單片機(jī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 第一章 緒論 選題背景 隨著科技的發(fā)展 ， 計(jì)算機(jī)電子 技術(shù)迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為生活中不可缺少的部分。在離線狀態(tài)時(shí)，本設(shè)計(jì)介紹了 51 單片機(jī)與組態(tài)王KingView 的通信協(xié)議，以及單片機(jī)在組態(tài)王中的通訊格式及通訊設(shè)置。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù) 據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。通過實(shí)踐證明，系統(tǒng)能夠滿足對(duì)室內(nèi)環(huán)境的檢測(cè)和控制，如室內(nèi)溫度、光強(qiáng)以及百葉窗的旋轉(zhuǎn)角度等。目前人們絕大多數(shù)都是 采用 PC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送，但由于成本高，限制了應(yīng)用的范圍。其英文名稱是“ The Inter of things”。 在物聯(lián)網(wǎng)中部署了大量的多種傳感器，每個(gè)傳感器都能從外界采集信息，不同類的傳感器捕獲的信息 不同。 還有， 物聯(lián)網(wǎng) 本身也具有 一種 智能處理的能力， 能夠 智能控制 物體 。 把單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)和Inter 連接也已經(jīng)是一種趨勢(shì)。 在多方面已經(jīng)開始應(yīng)用，如遠(yuǎn)程抄表，電力行業(yè)，視頻監(jiān)控等等。有幾個(gè)方面可以表現(xiàn)出來：核心技術(shù)與國外差 距較大，集成服務(wù)能力不夠，缺乏骨干企業(yè)，應(yīng)用水平不高，信息安全存在隱患。以及用組態(tài)王軟件作為上位機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括用步進(jìn)電機(jī)控制百葉窗的開合角，測(cè)量室內(nèi)的光強(qiáng)，以及用采光系統(tǒng)來控制窗簾等等。對(duì)于 AVR 而言，重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，此時(shí)需要編寫或者調(diào)用 RTL8019 的驅(qū)動(dòng)程序。這個(gè)這是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。 選用的 AVR 單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用于 工業(yè)、軍事、智能玩具 、便攜式智能儀表和機(jī)器人制作等領(lǐng)域，使產(chǎn)品功能、精度和質(zhì)量大幅度提升，且電路簡(jiǎn)單，故障率低，可靠性高，成本低廉。當(dāng)不在線的 時(shí)候，可以用組態(tài)王進(jìn)行控制，以及現(xiàn)場(chǎng)可以用紅外控制等等。通過控制步進(jìn)電機(jī)來達(dá)到控制窗葉旋轉(zhuǎn)的角度。涉及到傳感器與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及 AD轉(zhuǎn)換等等。其中，單片機(jī)中不僅要嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，還要完成對(duì)和以太網(wǎng)接口芯片的控制。設(shè)計(jì)與調(diào)試主要分為以下幾個(gè)方面： RTL8019的選擇 WEB頁設(shè)計(jì) 4,服務(wù)程序設(shè)計(jì) 數(shù)字式溫度傳感器 STC89C52 光強(qiáng)采集傳 感器 AD 轉(zhuǎn)換 紅外遙控器 紅外接收頭 LCD 數(shù)據(jù)顯示 串口 PC 機(jī)/AVR 步進(jìn)電機(jī) 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院 基于 AVR 單片機(jī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 系統(tǒng)框圖如圖 22所示。 在組態(tài)王軟件中除了要放置各種控件之外，還要 對(duì)各個(gè)控件的地址進(jìn)行設(shè)置，并且與單片機(jī)中的地址相對(duì)應(yīng)， 單片機(jī)的數(shù)據(jù)地址就是指對(duì)應(yīng)的單片機(jī)程序中定義的變量 。設(shè)計(jì)好的組態(tài)畫面可以做成安裝包，倘若電腦中沒有安裝組態(tài)軟件，則可以直接對(duì)安裝包進(jìn)行安裝，則可使用。可分別在不同的控制狀態(tài)對(duì)智能終端進(jìn)行控制來對(duì)室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，避免了在一種狀態(tài)失效就對(duì)數(shù)據(jù)的無法采集的狀態(tài)。 圖 32 模擬量 數(shù)字量轉(zhuǎn)換過程框圖 本設(shè)計(jì)中選取逐次比較型單片集成 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0804。 ADC0804 引腳分布圖如圖 33所示。 DGND：數(shù)字信號(hào) 接 地。 WR：寫信號(hào)輸入，低電平啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換。 VCC：芯片電源 5V輸入。 ULN20xx 采用 DIP— 16 或 SOP— 16 塑料封裝。比如 1 腳輸入， 16 腳輸出，你的負(fù)載接在 VCC 與 16 腳之間 ， 不用 9 腳。 引腳 8：接地。 引腳 10~16：脈沖信號(hào)輸出端，對(duì)應(yīng) 7~1腳信號(hào) 輸入端。 第二部分是由 1 1 1 14 腳 組成雙 數(shù)據(jù)通道。 主要特點(diǎn) : 1． 符合所有的 RS232C 標(biāo)準(zhǔn) 2． 只需要單一 的 +5V 電源 提供電壓 3． 功耗低，典型供電電流 5mA 4． 內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 驅(qū)動(dòng)器 5． 高集成度，片外最低只需 4 個(gè) 電容即可工作 引腳如圖 35所示。 圖 37 紅外一體接收管 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院 基于 AVR 單片機(jī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 溫度傳感器的選擇 在本設(shè)計(jì)中采用 DS18B20 作為溫度傳感器。 DS18B20 的 引腳 如圖 38。 于是角位移量 就可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制。常見的通電方式 有單（單相繞組通電）四拍（ ABCDA。繞組通電方式如表 31所示。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运?能顯示圖形 。再送入液晶顯示或者經(jīng)串口發(fā)送。引腳如圖 312所示。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。 端口 D(PD7..PD0) 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 端口 E(PE7..PE0) 端口 E 為 8 位雙向 I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 端口 F(PF7..PF0) 端口 F 為 ADC 的模擬輸入引腳。 端口 G(PG4..PG0) 端口 G 為 5 位雙向 I/O 口。 AVCC AVCC： 為端口 F以及 ADC轉(zhuǎn)換器的電源。 RTL8019AS采用 100腳 PQFP封裝，其主要引腳功能 如下 ： 引腳 1－ 4,97－ 100：中斷控制 INT07 引腳 33： 復(fù)位控制 引腳 34： 使能控制角 AEN,低電平有效 引腳 6,17,70,89：數(shù)字電源， +5V 引腳 14,28,83,86：數(shù)字地 GND 引腳 47,57：模擬電源： +5V 引腳 44,52： 模擬地 引腳 5,7－ 13,15,16,18－ 27： ISA地址總線 引腳 36－ 43,87,88,90－ 95： ISA數(shù)據(jù)總線 引腳 31： ROM讀操作控制 引腳 32： ROM寫操作控制 引腳 62： RX接收數(shù)據(jù) 引腳 63： TX發(fā)送數(shù)據(jù) 引腳 58,59： 接收數(shù)據(jù) 引腳 45,46： 發(fā)送數(shù)據(jù) 引腳 50,51： 外接晶體 引腳 29： ISA I/O讀使能 引腳 30： ISA I/O寫使能 引腳 77： 9346連續(xù)數(shù)據(jù)輸出 引腳 78： 9346連續(xù)數(shù)據(jù)輸入 引腳 79： 9346連續(xù)數(shù)據(jù)時(shí)鐘 如圖 313所示： 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院 基于 AVR 單片機(jī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 圖 313 RTL8019AS 鎖存器的選擇 這里選擇鎖存器的作用是擴(kuò)展 PA口，使其 8個(gè)引腳既可以作為數(shù)據(jù)線使用也可以用作地址線使用。 當(dāng)鎖存使能端為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。 表 35 74HC573 引腳分配情況 引腳號(hào) 符號(hào) 名稱及功能 1 OE 三態(tài)輸出使能輸入（低電平） 9 D0D7 數(shù)據(jù)輸入 1 1 1 1 1 1 1 19 QOQ7 三態(tài)鎖存輸出 11 LE 鎖存使能輸入 10 GND 接地（ 0V） 20 VCC 電源電壓 存儲(chǔ)器的選擇 NUT/OS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通常都被使用在需要?jiǎng)?chuàng)建嵌入式以太網(wǎng)或一些復(fù)雜且實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合，一般需要擴(kuò)展 32k的 SRAM，所以這里選擇 62256。 表 36 62256引腳說明 引腳號(hào) 引腳說明 A0A14 地址總線 D0D7 輸入 /輸出口 CS 端口選擇 WE 輸入使能 OE 輸出使能 VCC 電源使能 VSS 接地 管腳圖如圖 315所示。石英晶體為一敏感元件，與電容構(gòu)成振蕩回路，為片內(nèi)放大器提供正反饋和振蕩所需的相移條件，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。復(fù)位電路的好壞直接影響單片機(jī)系統(tǒng)工作的可靠性。加電復(fù)位是基本的、任何單片機(jī)系統(tǒng)都具有的功能。這時(shí)，手動(dòng)復(fù)位所完成的是一次重 新啟動(dòng)操作。 ADC0804 的 D0 至 D7 腳于單片機(jī) AT89S52 的 P1 口相接。 MAX232 的第 7 腳 T2OUT 接單片機(jī) TXD 端 發(fā)送數(shù)據(jù)，第 8 腳 R2IN 接單片機(jī) RXD 端 接收數(shù)據(jù)。 圖 44 串口通信電路 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院 基于 AVR 單片機(jī)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 在 Proteus 中，選擇 motorstepper，這是四相步進(jìn)電機(jī)，六個(gè)端子，其中兩個(gè)公共端與 ULN20xxA 的 COM 端相連接，并且一同連接到 +5V 電源上， ULN20xx 的 ABCD 四相與 P2口相連接。其紅外電路如圖47 所示。 RTL8019AS 地址總線 SA0～ SA4與 74HC573