智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(文件)
【正文】 LED 數(shù)碼管亮度高，醒目，但是其電路復(fù)雜，占用資源較多，顯示信息量較小。LCD1602一般15元左右，LCD12864一般50~70元。 圖12 Nokia5110液晶 圖13 矩陣鍵盤 鍵盤模塊本次設(shè)計(jì)選用的是矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤，其具有四行四列（4*4）[12]，需要8個(gè)IO口，我們可以讓行線所接單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口作為輸入端。矩陣鍵盤原理仿真圖如圖13，具體掃描過(guò)程如下：1）確定是否有按鍵按下，初始化所有行y0y3為低水平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。在確定一個(gè)線的位置為低電平后，然后檢測(cè)每行的電平狀態(tài)。圖14是四相步進(jìn)電機(jī)工作原理圖：圖14 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)原理圖初識(shí)時(shí)，單刀開(kāi)關(guān)SB連通電源，而SA、SC、SD斷開(kāi)，B相電磁和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒輪相對(duì)齊，此時(shí)，轉(zhuǎn)子的4號(hào)齒輪則會(huì)與C、D相繞組的電磁極產(chǎn)生錯(cuò)位，5號(hào)齒輪則會(huì)與D、A相繞組的電磁極產(chǎn)生錯(cuò)位。四相步進(jìn)電機(jī)一般有三種工作模式：?jiǎn)嗡呐?、雙四拍、八拍三種，它們是根據(jù)電流時(shí)序的不同來(lái)劃分的。在工作電壓為5V時(shí)，可直接與TTL和CMOS電路連接，即可直接驅(qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。Altium Designer 6是完全一體化的電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)下的一個(gè)版本。由于Altium Designer 6在繼承先前Protel軟件功能的基礎(chǔ)上，綜合了FPGA設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)功能，Altium Designer 6對(duì)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)需求比先前的版本要高一些。下圖為ICCAVR編譯環(huán)境界面：圖19 ICCAVR編譯環(huán)境 Progisp ISP下載軟件：Progisp ISP具有以下特性：1）支持所有的AVR芯片的編程，支持AT89S51,AT89S52；2）自定義串口的下載編程器的支持；3）USBASP下載器的支持；4）自定義編程熔絲信息的支持；5）支持高壓下載器；6）支持脫機(jī)下載器實(shí)現(xiàn)脫機(jī)下載；7）支持命令行模式，可以直接嵌入其他IDE中使用；綠色軟件，無(wú)需安裝，占用資源少；8）支持自定義漢化信息提示；9）支持工程管理可以將所有的配置數(shù)據(jù)與編程數(shù)據(jù)打包為單一文件。在這些傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)下，完成了我們的整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使主控芯片能夠得到快速且準(zhǔn)確的外界信息。且在安防模式中，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)家居環(huán)境，如有異常，且會(huì)報(bào)警提醒。通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作，是我對(duì)單片機(jī)的控制掌握的更加深刻，并且深化了課堂上學(xué)到的知識(shí)，培養(yǎng)了運(yùn)用能力，強(qiáng)化了解決問(wèn)題的能力。不僅使我掌握了基本的科學(xué)研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理，這將非常有利于我今后的學(xué)習(xí)和工作。通過(guò)設(shè)計(jì)也讓我對(duì)電子更加感興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的興趣。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)任何一個(gè)畢業(yè)生來(lái)說(shuō)都應(yīng)該是非常重要的，因?yàn)檫@需要通過(guò)自己所學(xué)到的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際的問(wèn)題，是對(duì)自己綜合能力的一個(gè)考驗(yàn)。圖22 液晶顯示界面圖23 傳感器模塊本次設(shè)計(jì)為了模擬顯示的窗簾，此次選擇細(xì)線上掛幾個(gè)物體來(lái)?yè)?dān)當(dāng)窗簾的角色，用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制窗簾的收縮。整個(gè)設(shè)計(jì)都在液晶5510下顯示，如圖22。圖17 ATmega16原理圖 圖18 ATmega16 PCB圖 程序編譯環(huán)境 ICCAVR軟件ICCAVR軟件是一種符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)MCU（單片機(jī)）程序的一個(gè)工具，功能合適、使用方便、技術(shù)支持好，它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（IDE）；，文檔的編輯和工程的構(gòu)造都是在項(xiàng)目工程中完成的，編譯的錯(cuò)誤會(huì)在在狀態(tài)窗口中顯示，且當(dāng)你點(diǎn)擊一個(gè)編譯錯(cuò)誤時(shí)，光標(biāo)則會(huì)自動(dòng)跳到該行的錯(cuò)誤；（大多數(shù)編程器都支持HEX格式的文件，可以直接下載到芯片中使用）和符合 AVRStudio的調(diào)試文件(COFF格式)[17]。Altium Designer 6除了全面繼承包括Protel 99SE、Protel DXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。需要注意的是，在使用ULN2003時(shí)，為了讓這個(gè)二極管起到續(xù)流作用，必須將COM引腳（pin9）接在負(fù)載的供電電源上，只有這樣才能夠形成續(xù)流回路，這是因?yàn)閁LN2003是集電極開(kāi)路輸出。單四拍、雙四拍與八拍工作模式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖15所示：圖15 電機(jī)工作時(shí)序與波形 電機(jī)驅(qū)動(dòng)本設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用ULN2003，ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)[15],適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。但0、3號(hào)齒輪與A、B相繞組電磁極就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)位，5號(hào)齒輪就與A、D相繞組的電磁極產(chǎn)生錯(cuò)位。 步進(jìn)電機(jī)模塊本窗簾電機(jī)采用四相步進(jìn)電機(jī)，其使用單極性直流電源供電[13]。如果所有的列線都沒(méi)有低電平，則鍵盤上無(wú)按鍵按下。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，則輸入線就會(huì)被拉低。3)速度快，是LCD12864的20倍，是LCD1602的40倍。LCD有明顯的優(yōu)點(diǎn)：微功耗、尺寸小，超薄輕巧、顯示信息量大、字跡清晰、美觀、視覺(jué)舒適；可以用中文LCD液晶進(jìn)行菜單顯示，使整個(gè)控制系統(tǒng)更加人性化。如下圖所示：圖11 177。12V電源，由220V的交流電經(jīng)交流變壓器T降壓，變成12V交流電，低壓交流電再經(jīng)過(guò)全橋整流變成脈動(dòng)直流17V左右為三端穩(wěn)壓提供電源，送到穩(wěn)壓塊輸入端，進(jìn)行穩(wěn)壓，然后由三端穩(wěn)壓輸出端輸出177。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我們選用了穩(wěn)壓芯片LM2576完成12V向5V的轉(zhuǎn)變,并讓其對(duì)ATmega16控制核心和其他5V單元的供電。若檢測(cè)到有異常人員進(jìn)入，則會(huì)通過(guò)蜂鳴器報(bào)警。本次設(shè)計(jì)通過(guò)火焰?zhèn)鞲衅鳎ㄈ鐖D7）檢測(cè)室內(nèi)是否有異常明火，若檢測(cè)到有異常明火，則通過(guò)蜂鳴器報(bào)警且控制噴射閥工作。本次設(shè)計(jì)通過(guò)聲音傳感器（如圖6）檢測(cè)當(dāng)前是否有語(yǔ)音命令，來(lái)控制窗簾、臺(tái)燈、音響的開(kāi)關(guān)等，從而達(dá)到聲控的效果。 圖4 溫度傳感器DS18B20
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