【正文】 阻,具體設(shè)計如圖 34 所示。圖 34 晶振電路（3）下載接口電路JLink 是 SEGGER 公司為支持仿真 ARM 內(nèi)核芯片推出的 JTAG 仿真器。配19 / 49合 IAR EWAR、ADS、KEIL、WINARM、RealView 等集成開發(fā)環(huán)境支持所有ARM7/ARM9/ARM11,Cortex M0/M1/M3/M4, Cortex A4/A8/A9 等內(nèi)核芯片的仿真，與 IAR,Keil 等編譯環(huán)境無縫連接，操作方便、連接方便、簡單易學(xué)，是學(xué)習(xí)開發(fā)ARM 最好最實用的開發(fā)工具。用于給控制器升級程序非常方便。圖 35 是 Jlink的下載接口。圖 35 Jlink 復(fù)位電路（4）復(fù)位電路正常狀態(tài)下將主芯片的 RESET 引腳拉高，當按下復(fù)位按鈕時將 RESET 引腳拉低，用于在控制器出現(xiàn)故障時復(fù)位控制器。圖 36 復(fù)位電路（5）啟動模式選擇電路一般 STM32 系列的處理器管腳上面 ,都有配有兩只 PIN 腳 BOOTO 和 B00T1,這兩只 PIN 腳的復(fù)位電平?jīng)Q定了最先程序運行的空間位置,如下:BOOT0 = 0、B00T1 =X: 芯片內(nèi)部的 Flash 啟動,該方式是正常運行模式 。BOOTO=B00T1 =0: 系統(tǒng)從存儲器里啟動 。BOOTO = B00T1 = 1:調(diào)試模式 ,從 SRAM 里啟動。圖 37 啟動選擇電路（6）網(wǎng)絡(luò)通信電路設(shè)計ENC28J60 是帶有行業(yè)標準串行外設(shè)接口（S erial Peripheral Interface，SPI）的 獨 立 以 太 網(wǎng) 控 制 器 。 它 可 作 為 任 何 配 備 有 SPI 的 控 制 器 的 以 太 網(wǎng) 接 口 。ENC28J60 符合 的 全 部 規(guī) 范 ， 采 用 了 一 系 列包過濾機制以對傳入數(shù)據(jù)包進行限制。它還提供了一個 內(nèi) 部 DMA 模 塊 ， 以 實 現(xiàn) 快 速 數(shù) 據(jù) 吞 吐 和 硬 件支 持 的 IP 校 驗 和 計 算 。 與 主 控 制 器 的 通 信 通 過 兩 個 中 斷 引 腳 和 SPI 實 現(xiàn) ，數(shù) 據(jù) 傳 輸 速 率 高 達 10Mb/s。 兩 個 專 用 的 引 腳用于連接 LED，進行網(wǎng)絡(luò)活動狀態(tài)指示。其與主控制器的連接如圖 38 所示。21 / 49圖 38 網(wǎng)絡(luò)通信電路圖 外部硬件連接設(shè)計主控制器結(jié)合各種傳感器和執(zhí)行器才能完成相應(yīng)的功能，本系統(tǒng)的外部連接如圖 3310 所示。圖 39 輸入電路圖 310 輸出電路系統(tǒng)輸入采用光耦隔離，在光電耦合器輸入端加電信號使發(fā)光源發(fā)光，光的強度取決于激勵電流的大小，此光照射到封裝在一起的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換。本文23 / 49輸入電路采用 EL817 線性光耦隔離輸入，線性光耦是一種用于模擬信號隔離的光耦器件，和普通光耦一樣，線性光耦真正隔離的是電流。線性光耦能夠保護被測試對象和測試電路，并減小環(huán)境干擾對測試電路的影響。系統(tǒng)設(shè)計采用 PA5 連接溫度檢測傳感器，傳感器傳遞模擬信號，經(jīng)光耦隔離后傳遞至主控芯片。PA6 連接火災(zāi)傳感器，PA7 連接可燃氣體傳感器以及 PC4 用來連接紅外探測器，在檢測到有異常的情況時將輸出數(shù)字信號反饋至主控器，主控制器便會控制 PD0 輸出高電平觸發(fā)光耦隔離器導(dǎo)通，進而控制繼電器啟動報警系統(tǒng)報警。輸出電路同樣采用光耦隔離輸出，利用引腳輸出的 控制光耦的導(dǎo)通，使用 DC12V 電壓驅(qū)動繼電器控制外部電路的通斷。主控制器的 PC12 引腳連接外部的照明系統(tǒng)；PC11 引腳控制窗簾的開合； PC10 引腳控制著門禁系統(tǒng)。當主芯片收到上位機發(fā)來的控制請求時，便會判斷其指令，然后控制相應(yīng)的繼電器動作，從而實現(xiàn)控制的功能。第 4 章 軟件設(shè)計 軟件介紹 STM32 編程工具Keil 是美國 Keil Software 公司出品的兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。運行 Keil 軟件需要 WIN9NT、 WIN202WINXP 等操作系統(tǒng)。Keil 公司 2022 年由 ARM 公司收購，而后 ARM Keil 推出基于 μVision界面，用于調(diào)試 ARM7，ARM9 ， CortexM 內(nèi)核的 MDKARM 開發(fā)工具，用于為控制領(lǐng)域的開發(fā)。在中國，Keil 軟件被中國 80%的硬件工程師使用，利用其生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。與匯編相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 VC++編程工具MFC(MicrosoftFoundationClasses)是微軟基礎(chǔ)類庫的簡稱，是微軟公司實現(xiàn)的一個 c++類庫，主要封裝了大部分的 windows API 函數(shù)，vc++是微軟公司開發(fā)的c/c++的集成開發(fā)環(huán)境，集成開發(fā)環(huán)境就是利用它可以編輯、編譯、調(diào)試，而不是使用多種工具輪換操作，靈活性較大。MFC 除了是一個類庫以外，還是一個框架，在 vc++里新建一個 MFC 的工程，開發(fā)環(huán)境會自動幫你產(chǎn)生許多文件，同時它使用了 。xx 是版本，它封裝了 mfc 內(nèi)核，所以在代碼看不到原本的 SDK編程中的消息循環(huán)等等東西，因為這些都由 MFC 框架封裝好了，這樣用戶就可以專心的考慮程序的邏輯，而不是這些每次編程都要重復(fù)的東西，但是由于是通用框架，沒有最好的針對性，當然也就喪失了一些靈活性和效率但是 MFC 的封裝很淺，所以效率上損失不大。 Altium Desinger 軟件Altium Designer 是原 Protel 軟件開發(fā)商 Altium 公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在 Windows 操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿25 / 49真、PCB 繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進行設(shè)計，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高。Altium Designer 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)點外，還增加了許多改進和很多高端功能。該平臺拓寬了板級設(shè)計的傳統(tǒng)界面，全面集成了 FPGA 設(shè)計功能和 SOPC 設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計人員能將系統(tǒng)設(shè)計中的 FPGA 與 PCB 設(shè)計及嵌入式設(shè)計集成在一起。 由于 Altium Designer 在繼承先前 Protel 軟件功能的基礎(chǔ)上，綜合了 FPGA 設(shè)計和嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計功能，Altium Designer 對計算機的系統(tǒng)需求比先前的版本要高一些。 程序設(shè)計 主控制器程序設(shè)計主控制器通過 LWIP 協(xié)議與上位機進行通信。首先，進行系統(tǒng)的初始化，在初始化完成之后嘗試連接服務(wù)器，如果連接成功標記連接狀態(tài)后開始進行偵聽上位機的命令，如果上位機有信號則進行處理，否則讀取各傳感器的值，如果上位機嘗試連接失敗，則直接跳至此步驟。如果檢測到都異常情況發(fā)生，則觸發(fā)報警裝置，如果此時連接依然存在則將檢測到的數(shù)據(jù)打包發(fā)送至上位機，如果連接不存在則返回上一級嘗試連接服務(wù)器。如圖 41 是本程序的流暢圖。初始化連接服務(wù)器開始連接成功Y連接標記置1 幀聽上位機上位機是否有信號Y處理上位機命令讀取傳感器值檢測到危險輸出報警連接標記是否為 1 ？打包傳感器信息并發(fā)送至上位機YYNNNN圖 41 主控制器程序流程圖27 / 49 VC++程序設(shè)計利用 MFC 設(shè)計上位機軟件，上位機為服務(wù)器。首先是登錄界面，用戶需輸入正確的用戶名和密碼才能進入主控界面，在進入主控界面后服務(wù)器功能將會啟動，此時允許客戶端進行連接，同時登記當前接入服務(wù)器個數(shù)，并顯示在窗口上。圖42 為上位機程序?qū)崿F(xiàn)流程圖。系統(tǒng)登錄程序啟動登錄成功Y開啟服務(wù)器功能進入主界面進行操作是否退出程序關(guān)閉服務(wù)器YNN退出程序結(jié)束圖 42 上位機程序流程圖 Altium Designer 電路板設(shè)計利用 Altium Designer 設(shè)計主控制器電路板，包括電源電路、最小系統(tǒng)電路、光耦隔離輸入電路、光耦隔離繼電器輸出電路、ENC28J60 —RJ45 以太網(wǎng)通訊電路。圖 43 為主控制器電路板 PCB 圖。圖 43 主控制器 PCB 圖29 / 49第 5 章 總結(jié)和展望在信息高度發(fā)展的今日社會，人們對生活環(huán)境的要求比過去有了大幅度的提高，期望能夠擁有智能化的家庭生活。安全高效、舒適便捷的智能家居系統(tǒng)滿足了人們在家居生活上的希冀。本文先介紹了智能家居在國內(nèi)外的發(fā)展狀況、目前存在的問題和未來的發(fā)展方向。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了整體架構(gòu)，并最終完成家居環(huán)境檢測和家電控制控制系統(tǒng)。其中主控制器的實際面積為 。經(jīng)過實際測試，主控制器能夠準確地測量環(huán)境變量，實現(xiàn)對家電進行控制。uIP 協(xié)議在成功移植之后，也可以實現(xiàn) TCP 通信。由于在設(shè)計初期專業(yè)技能知識不夠全面，以及時間和個人能力的限制，系統(tǒng)在整體上依然存在一些不盡如人意的地方，有些問題需要進一步改進：（1）豐富系統(tǒng)功能。視頻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，目前的視頻監(jiān)控主要由單獨的監(jiān)控系統(tǒng)完成。如果把它與智能家居結(jié)合起來，將安防融入到家居設(shè)置中，使得系統(tǒng)功能更全面。也可增加家庭娛樂部分，如背景音樂等，使人們的家居生活更加舒適。 （2）增強交互能力。在城市中大部分人們居住在小區(qū)中，若在系統(tǒng)與物業(yè)管理之間建立聯(lián)系，將給人們帶來更多便捷和安全，如無人在家時發(fā)生緊急狀況便向管理中心報警等。 （3）結(jié)合環(huán)保概念。對家用電器進行能耗管理，在不需要的時候調(diào)整為待機狀態(tài)，有利于節(jié)約家庭能耗。 以上是本篇論文所要介紹的全部內(nèi)容，存在不足之處希望老師能不吝賜教，予以指正。參考文獻[1] 張文灼．單片機應(yīng)用技術(shù)[M]．機械工業(yè)出版社，2022．[2] 李先允. 電力電子技術(shù)[J] .中國電力出版社， 2022.[3] 譚建成. 電機控制專用集成電路[J] .機械工業(yè)出版社，1998.[4] 譚浩強. 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