【正文】 5V電源的獲得方式如下：首先220V交流電經(jīng)過一個變壓比約為1：24的小型變壓器變?yōu)?V交流電壓，然后通過4個二極管組成的橋式整流器進行整流，濾去大部分紋波電壓，輸出信號通過電容再次進行濾波，防止產(chǎn)生自激振蕩。內(nèi)部結構如下圖所示：圖32 DS18B20內(nèi)部原理圖 DS18B20工作原理：DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由2s 減為750ms。數(shù)據(jù)總線可以對其進行供電，但完成溫度測量時間較長，為使其達到迅速測溫的要求，采用外部供電。2).任何工作都按時間順序。DS1302內(nèi)部有一個318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。RST是復位、片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。時鐘電路通過晶振提供32768Hz提供一秒一個脈沖信號，保證單片機外部的時鐘計時，并通過單片機連接到LCD顯示屏進行顯示。因此，液晶顯示器既不會閃爍，又保證了畫質(zhì)高。 第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。顯示模式設置：顯示開關及光標設置：(初始化)N=1(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加1當寫一個字符后，整屏顯示不移動01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。寫指令38H寫指令38H交叉線表示狀態(tài)的高低變化點，可以是高變低，也可以是低變高，也可以不變。 第五步，使用信號下降，下降時間Tf還是小于25ns。兩個開關所在電路均為通路，ADE1鍵表示增加，DEC1鍵盤表示遞減，通過按下不同的開關，來調(diào)整顯示在LCD1602上的數(shù)據(jù)，修改完成后，再按一次MEU1鍵，退出寫數(shù)據(jù)階段，完成LCD顯示器上的數(shù)據(jù)修改。 若實現(xiàn)聲光報警，那么發(fā)光二極管和蜂鳴器自然缺一不可。首先介紹ULN2003A： ULN2003A是一個7路反向器電路，即當輸入端為高電平時，ULN2003A輸出端為低電平，當輸入端為低電平時，ULN2003A輸出端為高電平。電流200mA，飽和壓降VCE步進電機可分為反應式步進電機（簡稱VR）、永磁式步進電機（簡稱PM）和混合式步進電機（簡稱HB）。因此，步進電機選用兩相四拍式步進電機。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）。ULN2003A能驅(qū)動步進電機，但需要將單片機輸出的TTL信號放到可以驅(qū)動步進電機馬達轉(zhuǎn)動的電流強度才行，而這個放大倍數(shù)不好控制，而L298N是內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以直接用單片機的I/O提供信號，而且電路簡單，使用方便。其中，ENA，ENB接控制使能端，控制電機的停轉(zhuǎn)。其原理就是開關在一個周期內(nèi)的導通時間為t，周期為T，則電機兩端的平均電壓U=Vcc*（t/T）=αVcc。而圖中二極管的作用是：在電機的換向和停止時，電機還在轉(zhuǎn)動，內(nèi)部線圈產(chǎn)生了感生電流，二極管用來續(xù)流。它的空中接口采用時分多址技術。該器件符合TIA/EIA232F標準，每一個接收器將TIA/EIA232F電平轉(zhuǎn)換成5V的TTL/CMOS電平。由6腳和4只電容構成。15腳GND、16腳VCC（+5v）。它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無校驗位，波特率在300bps~115kbps之間可選，默認9600。338可以直接接駐極體話筒來采集聲音（37是話筒正端，39是話筒負端）。第四章 軟件系統(tǒng)設計 前文中詳細闡述了硬件電路的模塊化設計及最終電路總圖的整合，這些而能夠控制這個家居系統(tǒng)“軀干”的“大腦思維”就是我們接下來會介紹的家居系統(tǒng)另一個重要環(huán)節(jié)的設計，智能家居軟件系統(tǒng)的設計。Keil C51是美國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)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有著無與倫比的優(yōu)越性，而且易學易用，非常適合系統(tǒng)的軟件編程。用函數(shù)作為程序的模塊單位，便于實現(xiàn)程序的模塊化。在不做修改的前提下幾乎能移植到各種操作系統(tǒng)及不同型號的主控部件。隨著科技的發(fā)展，基于單片機的智能控制空能也會不斷擴大，各項性能也將不斷提高。當然，在設計過程中，也暴露了自己的很多問題，諸如對課堂上學過的理論知識掌握不牢，缺乏綜合知識及靈活運用的能力，這也是我以后努力的方向。雖然自己在專業(yè)課的表現(xiàn)上差強人意，是各位老師和同學給我上了人生的重要一課——凡事只有用心付出就會有收獲！感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝他們給了我一片天，讓我可以盡情飛翔！感謝機電汽車工程學院在我四年的大學生活當中對我的教育和培養(yǎng)，感謝各位老師的辛勤勞動，讓我掌握了越來越多的專業(yè)知識，為自己將來走向?qū)I(yè)化的崗位奠定了良好的基礎。在整個設計過程中，陳老師對我嚴格要求，引導我不斷開闊思路，為我答疑解惑，使我在臨近畢業(yè)的這一段寶貴時光中，真正的學有所用，增長了知識。在剛接到設計課題時感覺無從下手，多虧了陳老師布置了詳細的任務及工作流程，讓我們提前準備，以防止前松后緊的情況出現(xiàn)。在畢業(yè)設計開題到最終基本完成整個畢業(yè)設計的過程中，我得到了我的導師陳老師的大力幫助，也得到了很多同學的熱情幫忙。5） 、C語言可以對物理地址直接的進行訪問，能進行位操作。2） 、運算符豐富。這樣，不僅有利于程序代碼的優(yōu)化，而且便于編程、調(diào)試、維護和協(xié)作。本系統(tǒng)采用前者，如上圖所示。 TC35i的第32腳SYNC引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示TC35i的工作狀態(tài)，可用AT命令AT+SYNC進行切換，本模塊使用的是后一種。112為充電引腳，可以外接鋰電池，13為對外輸出電壓(共外電路使用)，14為ACCUTEMP接負溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護控制。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。標準單元。而單片機使用TTL電平，與EIA電平不能直接通用，所以要在單片機和GSM Modem之間連接實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的電路，一般用芯片MAX232來實現(xiàn)EIA和TTL電平之間的轉(zhuǎn)換。而這也就實現(xiàn)了真正意義上的智能家居。PWM配合橋式驅(qū)動電路L298N，實現(xiàn)步進電機的調(diào)速，非常簡單，由于窗簾的開合對電機速度的要求不是很高，因此，對PWM步進電機調(diào)速的要求也就沒那么嚴格了。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。需要特別注意的是，L298N需要從外部接兩個電壓，一個是L298N芯片的，另一個是給電機的。靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。u 步進電機重要參數(shù)：拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即ABBCCDDAAB，四相八拍運行方式即調(diào)整單片機發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進電機進行調(diào)速控制。圖316 最大集電極電流與占空比圖317 電壓傳播延時波形圖318 相關器件應對電路 ULN200A帶動的繼電器應對電路工作原理：當單片機接到主人的短信提醒時，根據(jù)內(nèi)部程序處理，從單片機輸出高電平，經(jīng)過ULN2003A反向后，繼電器1所在電路形成通路，繼電器1中的線圈開始有電流流入，根據(jù)繼電器的特性，使得電飯鍋所在電路形成通路，電飯鍋開始工作，完成做飯。圖315 ULN2003A邏輯圖u 基本參數(shù)模塊配置7 NPN 電壓, Vceo:50V集電極直流電流:500mA 直流電流增益hFE:1000工作溫度范圍:20176?？紤]到一般發(fā)光二極管最大允許電流為20mA，限壓值為2~，則二極管電阻約為2/=100Ω，所以二極管所串電阻應約為100Ω。紅外對射管的本質(zhì)是一條線，只有當碰觸這條線時才會監(jiān)測到，而熱釋電紅外傳感器是設防的一個區(qū)域，而不僅僅是一條線。圖310 LCD液晶顯示模塊電路 液晶顯示電路工作原理：液晶顯示器LCD1602通過7~14管腳的數(shù)據(jù)總線與單片機進行數(shù)據(jù)傳送，單片機通過輸出高地電平來控制液晶顯示器LCD1602的4~6管腳配合傳送的數(shù)據(jù)決定讀/寫數(shù)據(jù)，并通過LCD顯示屏顯示出來。時間最小是40ns，意思就是說第二步的操作，數(shù)據(jù)信號在總線上生效之后至少要等40ns，才可以給第三步是使能信號E。通常推薦的初始化過程：數(shù)據(jù)首地址為80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+地址碼(027H，4067H)(當寫一個字符后，整屏顯示左移)N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針減1[0x38]1602通過D0~D7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖1054所示：圖38 LCD1602尺寸圖LCD1602采用標準的16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如下：表31 LCD1602的引腳定義引腳號引腳號電平輸入/輸出作用1Vss電源地2Vcc電源（+5V）3Vee對比調(diào)整電壓4RS0/1輸入0=輸入指令1=輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入0=向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)1=從LCD讀取數(shù)據(jù)6E1，1→0輸入使能信號，1時讀取在信息1→0（下降沿）執(zhí)行指令7DB00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line0（最低位）8DB10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line19DB20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line210DB30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line311DB40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line412DB50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line513DB60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line614DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line7(最高位)15A+VccLCD背光電源正極16K接地LCD背光電源負極u 特殊說明：第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。綜合價格因素和實際應用的需要，選用LCD1602為改家居系統(tǒng)的顯示器。上電運行時，在Vcc，RST必須保持低電平。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。DS1302是DALLAS公司生產(chǎn)的的一種具有涓細電流充電能力的電路，它是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。利用這一特性，我們把光敏電阻接入電路實現(xiàn)亮度檢測。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度。智能家居的一個主要控制對象就是住戶室內(nèi)溫度，適宜的溫度為主人提供良好的家居環(huán)境，這樣一來，溫度檢測與控制模塊就成了首先應該實現(xiàn)的功能。系統(tǒng)的主控和核心單元STC12C5A60S2的工作電壓為5V直流，而常用家居電源電壓均為220V交流，因此若要整個家居系統(tǒng)正常工作，必須提供合理的電源電壓，所以需要進行必要的電壓轉(zhuǎn)換。 此單片機是國內(nèi)STC公司生產(chǎn)的1T運算速率的增強型新一代51單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051，運算速度快了812倍。用戶在進行程序下載時，可以對使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶振時鐘自行選擇，在常溫狀態(tài)下，5V單片機的內(nèi)部R/C振蕩器頻率11MHz～，～12MHz；如果對時鐘電路的要求精度不是太高，可以考慮使用內(nèi)部自帶時鐘，但由于制造誤差和溫漂等客觀因素的影響，所以應該以實際為準；：其中，由2路PCA模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器的功能，另外兩個與傳統(tǒng)的51單片機相同，即16位定時器T0和T1，和做串行通訊的波特率發(fā)生器。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。 LCD液晶顯示模塊 聲光報警模塊 人員闖入檢測相關用電器工作狀態(tài) GSM通信模塊溫度檢測，亮度檢測 單片機 圖21 系統(tǒng)總體框圖 首先將所需器件羅列，根據(jù)與單片機相連的各器件，確定整個系統(tǒng)所需與單片機連接的管腳數(shù)，通過查資料，由于檢測人員的有無模塊采用了接熱釋電人體紅外傳感器的方法，在不采用擴展的情況下，選取了STC12C5A60S2這個單片機。 本文研究的目的就是設計一個簡捷有效智能家居控制系統(tǒng)，從溫度、光線信號的采集，到LCD實時顯示，并根據(jù)采集的信號不通采取相應的應對機制，以及在異常情況下實現(xiàn)聲光報警和遠程通知家主報警，從而實現(xiàn)基本的智能家居功能。3） 一體化既然作為智能家居系統(tǒng)，各模塊功能的協(xié)調(diào)配合而成的一體化，自然成了又一重要發(fā)展方向。同時檢查空氣成分，提高空氣質(zhì)量；調(diào)節(jié)音響，電視等娛樂設