【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系 溫度 /℃ 二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出 十六進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出 +125 00000000 11111010 00FAH +25 00000000 00110010 0032H + 00000000 00000001 0001H 14 當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，要循環(huán)的對溫度數(shù)據(jù)采集、顯示和判定。對溫度值的讀取由 DS18B20 來完成。 DS18B20 是一線式的器件，數(shù)據(jù)的讀寫都通過一個(gè)數(shù)據(jù)端口來完成。所以對 DS18B20 的控制時(shí)序就要求比較高。 讀取和寫入數(shù)據(jù)的過程中無法被中斷，所以在 DS18B20 的讀寫的情況下關(guān)閉中斷。 DS18B20 的控制是典型的控制類程序。共享 4 個(gè)函數(shù)來完成。初始化、讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)和得到溫度 4 個(gè)函數(shù)。 DS18B20 控制程序的流程圖如圖 37 所示。 11111111 11111111 FFFFH 25 11111111 11001110 FFCEH 55 11111111 10010010 FF92H 初始化 ds18b20 寫溫度轉(zhuǎn)換命令 等待溫度轉(zhuǎn)換命令 讀取溫度值 溫度程序 15 圖 35 DS18B20 流程圖 中斷程序 在 DS18B20 的程序中，當(dāng)啟動(dòng) DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換之后，需要等待 750MS以上，才能從 DS18B20 端口上讀到當(dāng)前的溫度值。而紅外的數(shù)據(jù)什么時(shí)候到來是不確定的，為了平衡二者的關(guān)系。使用定時(shí)器中斷，來產(chǎn)生 5MS的中斷。沒當(dāng)中斷到來讀取紅外的端口，當(dāng)紅外有輸出時(shí)，打開內(nèi)部計(jì)數(shù)器來記錄紅外被遮擋的時(shí)間。通過定時(shí)器中斷不僅滿足的 DS18B20 的讀取問題，也兼顧了紅外數(shù)據(jù)的讀取和顯示的問題 。定時(shí)器中斷流程圖如圖 39 所示。 16 進(jìn)入中斷、定時(shí) 存數(shù)據(jù) 保護(hù)現(xiàn)場 取數(shù)據(jù) 指向下一地址 請標(biāo)志位 開始 退出現(xiàn)場 結(jié)束 17 圖 36 定時(shí)器中斷子程序流程圖 光線檢測與步進(jìn)電機(jī)控制子程序 根據(jù)本設(shè)計(jì) 的模擬量轉(zhuǎn)換 要求，系統(tǒng)采用的 ADC083 是 8 位分辨率 的 A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級， 轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32ΜS ，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)， 完全可以達(dá)到要求 。 因其內(nèi)部參考電壓的復(fù)用與電源的輸入，使得芯片的模擬電壓輸入保持在 0~5V 之間 ，達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài) 。 芯片還具 有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)， 能夠有效地 減少數(shù)據(jù)誤差。 選用獨(dú)立的芯片使 能輸入 ， 通過數(shù)據(jù)輸入，我們可以很容易地實(shí)現(xiàn)信道選擇功能。 光線檢測主要是通過 ADC0832 來完成的。通過讀取 ADC0832 的值，并與上一個(gè)讀取的值相比較，來判斷光線是變暗了還是變亮了。根據(jù)本次讀取的值和上次讀取的值取差值，用差值來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度。光線檢測與步進(jìn)電機(jī)控制子程序的流程圖如圖 310 所示。 18 圖 37 光線檢測與步進(jìn)電機(jī)控制程序流程圖 報(bào)警條件子程序 報(bào)警條件說明 :(1)密碼輸入：當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)報(bào)警，密碼輸入 正確則進(jìn)行下一步操作； (2)紅外傳感器：紅外被遮擋 5 秒以上為達(dá)到報(bào)警條件，以初始化 DS18B20 開始 讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換值 保存檢測值， 計(jì)算初始值或上一值的差值 取反轉(zhuǎn)程序及轉(zhuǎn)動(dòng)幅度 判斷差值的大小 取正轉(zhuǎn)程序及轉(zhuǎn)動(dòng)幅度 結(jié)束 小于 0 大于 0 等于 0 19 下為未達(dá)到報(bào)警條件。 因?yàn)樗O(jiān)測的傳感器主要是溫度傳感器和紅外傳感器，任何一個(gè)傳感器如果達(dá)到報(bào)警條件，都可以發(fā)出報(bào)警信號。在硬件設(shè)計(jì)方面已經(jīng)對每個(gè)傳感器的報(bào)警條件進(jìn)行了設(shè)置。程序流程圖如圖 311 所示。 讀取密碼值 初始化 進(jìn)入報(bào)警狀態(tài) 讀取紅外值 判斷密碼是否正確 紅外值是否達(dá)到閥值 報(bào)警是否解除 開始 結(jié)束 Y N N Y 20 圖 38 報(bào)警條件子程序流程圖 21 4 智能家居控制系統(tǒng)軟件調(diào)試環(huán)境與分析結(jié)果 本次系 統(tǒng)調(diào)試，是以硬件模塊為準(zhǔn)，先模塊后整合的方式進(jìn)行的。當(dāng)然，單片機(jī)的基本時(shí)鐘和引腳設(shè)置必不可少。在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時(shí)，出現(xiàn)了許多實(shí)際問題?，F(xiàn)將主要方面闡述如下。 開發(fā)環(huán)境簡介 編程軟件介紹 在本設(shè)計(jì)中，由于用的是 C 語言編程，所以我選用的 軟件開發(fā)環(huán)境 是 美國 Keil SOFTWARE 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī)。 KEIL ΜVISION 可以方便的使用并且利用其強(qiáng)大的仿真功能進(jìn)行軟硬件的調(diào)試工作 。 目前 最新版的KEIL 系統(tǒng)提供了包括于 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等 在內(nèi)的一整套完善的開發(fā)方案，并可以通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ UVISION）將這些部分嚴(yán)密的組合在一起共同工作。 WIN9 NT、 WIN202WINXP 等操作系統(tǒng)都可以有效的運(yùn)行 KEIL 軟件進(jìn)行編程。 實(shí)際使用 KEIL 51 時(shí)，干集成環(huán)境既可用于 C 語言開發(fā)也可用于匯編語言開發(fā)。它內(nèi)部集成了文件編輯、項(xiàng)目管理、編譯鏈接和仿真調(diào)試等多種功能。用戶可以在這里用文件編輯器編寫自己的程序，用多種方法來調(diào)試和修改程序。編譯程序也能幫助用戶檢查錯(cuò)誤，提示用戶修改錯(cuò)誤，直至程序無誤。 為了使軟件編程環(huán)境更加 靈活多樣，所以在 2021 年 2 月發(fā)布了引入靈活的窗口管理系統(tǒng)的 UVISION4 編程環(huán)境，能夠使用更多的監(jiān)視器，視覺上可以對窗口位置的任何地方進(jìn)行完全控制 是本次軟件更新的最大亮點(diǎn)，并且充分利用屏幕空間和更有效地組織多個(gè)窗口是新的用戶界面顯著地特點(diǎn)，它為我 22 們提供一個(gè)整潔的、高效的環(huán)境來開發(fā)應(yīng)用程序 以 提高工作效果。 程序的工程建立 （ 1）先建立一個(gè)名為“ hyx”的空文件夾，把工程文件放到里面，防止和其它文件相混。開始工作并啟動(dòng) KEIL UVISION4 軟件。 （ 2） 點(diǎn)擊 “PROJECT NEW UVISION PROJECT” 新建一個(gè)系統(tǒng)工程。 （ 3）在彈出的對話框中，選擇剛剛建立的“ HYX”的文件夾，保存該項(xiàng)目的名稱，不需要填寫， 默認(rèn)的工程后綴與 UVISION3 及 UVISION2 版本不同了，為 UVPORJ。 （ 4） 彈出一個(gè)對話框 后 ， 就可以根據(jù)設(shè)計(jì)中所需要的單片機(jī)。可以在 找到并選中 “HYX” 下的 AT89C52，用于 開始編譯 程序。 （ 5） 編程完畢 之后 ，開始建立一個(gè)源程序文本： （ 6）找一個(gè)空白的文檔開始寫入源程序 。 （ 7） 輸入源程序文件名名稱，因?yàn)槭?C 語言，則是 “” 然后保存。 （ 8）在項(xiàng)目設(shè)置中，可以編譯、鏈接，選擇菜單項(xiàng)目 建立目標(biāo)，連接到單一的工程項(xiàng)目，生成代碼。 如下圖 33 所示： 23 圖 41 基于 Keil 的編程說明圖 程序的調(diào)試 在對工程成功的進(jìn)行匯編、連接后，要 進(jìn)入 軟件 調(diào)試狀態(tài) ，只要選擇菜單中的 DEBUGSTART/STOP DEBUG SESSION 即可 ，并 建立了一個(gè)仿真 CPU 用來模擬執(zhí)行 該 程序 。 主程序的調(diào)試 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中采用的模塊較多所以系統(tǒng)采用了實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)，實(shí)行逐個(gè)分任務(wù)進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)逐個(gè)子 程序調(diào)試好以后，再觀察各個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行時(shí)操作系統(tǒng)中有沒有錯(cuò)誤。等調(diào)試全部完成后，為了調(diào)試效果應(yīng)反復(fù)運(yùn)行多次，其中如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)部分程序作了適當(dāng)修正后系統(tǒng)才能夠正常運(yùn)行 。利用單步運(yùn)行的的性質(zhì)，可以對一些多次循環(huán)重復(fù)的程序進(jìn)行檢查。而這樣的調(diào)試可以選用 KEIL ΜVISION 開發(fā)環(huán)境來進(jìn)行調(diào)試，既方便又快捷。從中找到程序 24 出錯(cuò)的環(huán)節(jié)及故障點(diǎn)進(jìn)行修改，直到程序完全正常。 如下圖 34 所示 : 圖 42 Keil 程序的調(diào)試 軟件抗干擾措施 當(dāng)單片機(jī)受到干擾，不再按照一定的規(guī)律執(zhí)行，被改變了的程序指針（ PC）的值后，使程序而跑飛到其它非程序區(qū)，此后它不僅執(zhí)行了一系列毫無意義的指令，而且還可能破壞數(shù)據(jù)存儲器的內(nèi)容，造成難以預(yù)料的后果。激活看門狗 的程序 其工作指令如下程序： SFR WDTRST = 0XA6 25 _NOP_()。 WDTRST = 0X1E 。先送 1E WDTRST = 0XE1 。后送 E1 調(diào)試結(jié)果展示 設(shè)計(jì)中的要求基本完成，如下 圖 41 和 42 所示： （ 1） 開機(jī)畫面，需輸入正確密碼 （ 2） 密碼正確后，會(huì)顯示當(dāng)前室內(nèi)溫度 （ 3）紅外，光敏，步進(jìn)電機(jī)都能實(shí)現(xiàn)且運(yùn)行良好 圖 43 開機(jī)畫面 26 圖 44 溫度及其他顯示畫面 5 結(jié)論及展望 智能家居控制系統(tǒng)的核心任務(wù)是數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和處理，對于實(shí)際物理量的采集必須要有傳感器。傳感器是一種檢測裝置，它能夠直接將物理量轉(zhuǎn)換為電信號的量，現(xiàn)今的傳感器還能直接將物理量轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以接收的數(shù)字量。傳感器的工作指標(biāo)與運(yùn)行性能是能否圓滿完成檢測和控制的重要環(huán)節(jié)，如果沒有對原始物 理量精確可靠的反應(yīng)，那么就無法進(jìn)行最佳檢測和控制。 27 本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)是基于 STC89C52 單片機(jī)為核心，進(jìn)行必要的計(jì)算技術(shù)，以軟件代替很多傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的硬件，多種功能完美的將多種系統(tǒng)功能集于一身。 用本文設(shè)計(jì)的智能家居控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： （ 1） 通過矩陣鍵盤輸入密碼，當(dāng)密碼正確電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 （ 2） 系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測紅外傳感器的值，可以對非法進(jìn)入的情況進(jìn)行報(bào)警。 （ 3）實(shí)時(shí)采集溫度值，將室內(nèi)的溫度值實(shí)時(shí)的顯示出來。 （ 4）實(shí)時(shí)采集光線強(qiáng)度值，通過光線強(qiáng)度值來控制窗簾的開合 ，來保持室內(nèi)光線的穩(wěn)定。 （ 5）單片機(jī)及接口電路的設(shè)計(jì)使 I/O 接口線利用率高。電路簡單、成本降低、外接器件少、性能可靠。 展望，家居環(huán)境的實(shí)際情況比較復(fù)雜，需要測量的參數(shù)一般都比較多，本設(shè)計(jì)主要采集了溫度參數(shù)，紅外參數(shù)以及光線強(qiáng)度參數(shù)等。溫度是家庭室內(nèi)舒適度的一個(gè)重要參數(shù)。為了防止人員的非法進(jìn)入紅外參數(shù)也是一個(gè)比較重要的參數(shù)，為了能夠控制室內(nèi)的光線強(qiáng)度，對光線強(qiáng)度的檢測和對窗簾電機(jī)的控制也是必不可少的。為了提高一些設(shè)備使用的安全性，進(jìn)行簡單的密碼認(rèn)證也是很必要的。本課題所設(shè)計(jì)的智能家居控制系統(tǒng) 可以用來檢測非法進(jìn)入、溫度值、光線強(qiáng)度以及密碼認(rèn)證。 本設(shè)計(jì)也有許多不足之處，最明顯的是所涉及的家居家電太少，以及智能化的操作行不高，如果有可能我會(huì)在原方案上加入以下的系統(tǒng)： （ 1）在原模塊上加上萬年歷以及煙霧報(bào)警系統(tǒng)。 （ 2）在原來的設(shè)計(jì)上加入遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（ GSM），是整個(gè)設(shè)計(jì)更加體現(xiàn)智 28 能化家具的價(jià)值。 現(xiàn)在基于各種因素限制，所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)只能做到這樣 。 附錄一 程序清單 include include include define time_length 10000//us define inf_length 5//s define temp_max 40//度 define L1602_DB P0 sbit L1602_RS=P2^7。 29 sbit L1602_RW=P2^6。 sbit L1602_E=P2^5。 sbit ds18b20_bit = P1^0。 sbit Inf_bit = P3^2。 sbit KEY_LA = P1^1。 sbit KEY_LB = P1^2。 sbit KEY_LC = P1^3。 sbit KEY_LD = P1^4。 sbit KEY_L1 = P1^5。 sbit KEY_L2 = P1^6。 sbit KEY_L3 = P1^7。 sbit ADC0832_CS = P2^0。 sbit ADC0832_CLK = P2^1。 sbit ADC0832_DI = P2^3。 sbit ADC0832_DO = P2^2。 sbit SETP_