【正文】 ificant 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。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(kù)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。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(guò)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(guò)的材料。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。通過(guò)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。其英文名稱是“ The Inter of things”。 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 。 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。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。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。 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。通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)達(dá)到控制窗葉旋轉(zhuǎn)的角度。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。 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 ?？煞謩e在不同的控制狀態(tài)對(duì)智能終端進(jìn)行控制來(lái)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(wú)法采集的狀態(tài)。 ADC0804 引腳分布圖如圖 33所示。 WR：寫信號(hào)輸入，低電平啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換。 ULN20xx 采用 DIP— 16 或 SOP— 16 塑料封裝。 引腳 8：接地。 第二部分是由 1 1 1 14 腳 組成雙 數(shù)據(jù)通道。 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。 于是角位移量 就可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制。繞組通電方式如表 31所示。再送入液晶顯示或者經(jīng)串口發(fā)送。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 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 G(PG4..PG0) 端口 G 為 5 位雙向 I/O 口。 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。 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。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。加電復(fù)位是基本的、任何單片機(jī)系統(tǒng)都具有的功能。 ADC0804 的 D0 至 D7 腳于單片機(jī) AT89S52 的 P1 口相接。 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。 RTL8019AS 地址總線 SA0～ SA4與 74HC573 鎖存后的 51 單片機(jī)地址總線低 5 位 A0～ A4 相連， SA5～ SA7 接地， SA8～ SA9接高電平， SAl0～ SAl9 接地， RTL8019AS 的 I/O地址為 300H。 電路如圖 49所示。另外一頭直接插在麥克的輸入端。 //紅 外波形去抖動(dòng) TR0=1。 //將標(biāo)志位置 1 return。amp。一般情況下，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換前應(yīng)該復(fù)位這個(gè)信號(hào)，以等待新的轉(zhuǎn)換完成后ADC0804 發(fā)出新的信號(hào)，這樣才可以讀到新的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 //將取到的 0或 1按位存放在數(shù)組中 n++。 if(sign==1) //找到啟始碼 { Tc=Tc+20。 //提取中斷時(shí)間間隔時(shí)長(zhǎng) TH0=0。 圖 52 紅外遙控碼波形 得到紅外遙控碼波形之后，需要對(duì)其進(jìn)行解碼，也就是“ 0”，“ 1”的判別，具體的判別方式如圖 53。經(jīng)過(guò) proteus 仿真后運(yùn)行良好，為下一步的電路焊接做好基礎(chǔ)。因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線由 PA口提供，標(biāo)號(hào)為 D0D7，系統(tǒng)的地址總線由 PC口和鎖存器的輸出 O007提供，標(biāo)號(hào)為 A0A15。 圖 45 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 液晶驅(qū)動(dòng)電路 液晶顯示電路主要有 YJD1602A1 組成，其中 D0D7 連接至單片機(jī)的 P1 口，其中命令選擇端 RS 連接到 ,讀寫選擇端連接至 ，使能端連接到 ，具體的液晶驅(qū)動(dòng)電路如圖 46 所示。如圖 43 光 強(qiáng)采集電路 。在單片機(jī)系統(tǒng)中，手動(dòng)復(fù)位是必須具有的功能。 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) 19 圖 41 晶振電路 復(fù)位電路用于產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)， 是單片機(jī)系統(tǒng)中有一不可或缺的部分。該芯片共有地址線 15根，可提供 32k的字節(jié)空間。 74HC573 跟 LS/AL573 的管腳一樣，如圖 314。 XTAL1： 片內(nèi)時(shí)鐘 和反向振蕩器放大器 輸入。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口 C 為三態(tài)。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口 A 為三態(tài)。 圖 311 光敏電阻外形 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)硬件的選擇 單片機(jī)的選擇 在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)選擇 Atmega128，因?yàn)樵诒敬卧O(shè)計(jì)中，要在單片機(jī) 里面 嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) 。（ 16列 2 行 ）。同時(shí)又可以通過(guò) 調(diào)整脈沖頻率 ，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 的主要特性 1） 單線接口：僅需一根接口線與 MCU 連接； 2） 無(wú)需外圍元件； 3） 可由接口線提供能量，也可由 5V電源供電； 4） 溫 范圍－ 55℃ ～ +125℃ ，在 10～ +85℃ 時(shí)精度為 177。 7 腳 、 8 腳、 9腳 、 10 腳 構(gòu)成 第二 個(gè) 數(shù)據(jù)通道。用于感性負(fù)載時(shí)，該腳接負(fù)載電源正極，實(shí)現(xiàn)續(xù)流作用。它是雙列16 腳封裝 ,NPN 晶體管 矩陣 ,最大驅(qū)動(dòng)電壓 =50V,電流 =500mA,輸入電壓 =5V,適用于 TTL COMS。 INTR： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，低電平表示本次轉(zhuǎn)換已完成。 DB7DB0:數(shù)字信號(hào)輸出 端 。 輸入 /輸出口線 ： P0口 8位雙向口線 ： P1口 8位雙 向口線 ： P2口 8位雙向口線 ： P3口 8位雙向口線 ALE：地址鎖存控制信號(hào) ALE PSEN：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào) EA：訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào) RST：復(fù)位信號(hào) XTAL1和 XTAL2外接晶體引線端 Vss：地線 Vcc： +5V電源 STC89C52RC單片機(jī) 有如下特點(diǎn) : 4K字節(jié) EEPROM存儲(chǔ)空間 EEPROM存儲(chǔ)空間 圖 31 STC89C52引腳圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇 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) 9 在 A/D轉(zhuǎn)換器中， 是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)， 一般的 A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程 通過(guò)采樣保持、量化和編碼這三個(gè)步驟完成的， 即首先對(duì)輸入的模擬電壓信號(hào)采樣，采樣結(jié)束后進(jìn)入保持時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)將采樣的電壓量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并按一定的編碼形式給出轉(zhuǎn)換結(jié)果，然后開始下次采樣。組態(tài)王在和單片機(jī)進(jìn)行通信時(shí)要遵循通信協(xié)議。 本設(shè)計(jì)是基于 應(yīng)用案例進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)中的 WEB頁(yè)，通過(guò)瀏覽器來(lái)對(duì)智能終端采集的信號(hào)進(jìn)行顯示和對(duì)智能終端進(jìn)行控制。 智能終端的設(shè)計(jì)分為硬件和軟件兩部分組成。 里面添加了用組態(tài)王來(lái)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅可以查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以查看歷史數(shù)據(jù)。進(jìn)行 服務(wù)程序設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)頁(yè)面的返回，單片機(jī)程序?qū)?shù)連接的處理，對(duì)所傳送過(guò)來(lái)的 表單數(shù)據(jù)的處理，從而可以控制設(shè)備的狀態(tài)和設(shè)備做如何運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)了解 RTL8019AS 的工作模式，尋址方式，與 AVR 之間的接口電路以及周圍電路等，以及智能終端的設(shè)計(jì)和終端與 AVR 之間的接口電路等。除此之外在環(huán)境監(jiān)控，樓宇節(jié)能，食品等方面也開展了廣泛應(yīng)用 。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 物聯(lián)網(wǎng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上的。這有兩層意思：第一， 物聯(lián)網(wǎng)是建立在互聯(lián)網(wǎng)之上的，是互聯(lián)網(wǎng)的拓展和延伸 ；第二，其用戶端 擴(kuò)展 和 延伸到了 物品與物品之間，進(jìn)行信息 通信 和 交換 。設(shè)計(jì)中的物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)與需要聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備連接，可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)操縱設(shè)備，并通過(guò)單片機(jī)采集數(shù)據(jù)，傳輸?shù)奖镜赜?jì)算機(jī)，并且用瀏覽器將信息圖文并茂的顯示，這樣可以方便的得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備的共享，也可以大大節(jié)省人力物力。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。目 錄 目 錄 ............................