【導讀】）；工程技術(shù)實驗研究型（）；理論研究型（）；計算機軟件型（）；綜合型（）。題目來源科研課題（）生產(chǎn)實際（）自選題目（?1查詢ARM嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)資料，閱讀消化理解工作原理。2熟悉智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對象和具體要求。3設計硬件控制系統(tǒng)和軟件控制程序。4給出全部設計參數(shù)和圖紙。萬字以上，要求有不超過300字的中、英文摘要；居是現(xiàn)代化科技的體現(xiàn)，智能家居也正是在應人們需求下而產(chǎn)生的。室內(nèi)各種燈)、繼電器。正反轉(zhuǎn)、讀取當前室內(nèi)的溫濕度并發(fā)送回手機上，實現(xiàn)遠程監(jiān)控的。

　　

【正文】 。本章介紹了這些模塊的工作原理、引腳說明以及接線等。 HJFJHKGKJ GJ GK GKJGK GJKGJKGJG JGJGKGJGJ HGJKGKGK KJHKJGJG HGHJGJGLGGGH GJHFHFJHGHFGHFJ 第 3 章 硬件系統(tǒng)的設計 直流穩(wěn)壓電源的設計 直流穩(wěn)壓電源用來給主機及各個模塊供電，其工作原理可分為四個部分 ， 電路接線圖如圖 31 所示 。 圖 31 直流電源電路 132VVGNDINOUTU478L05D1C14C15E22200uF1 FUSED2D3D4~220VE3 100u5VVOVIGU10AMS1117C16 104uC18 104uC17 10uC19 10uT1HJFJHKGKJ GJ GK GKJGK GJKGJKGJG JGJGKGJGJ HGJKGKGK KJHKJGJG HGHJGJGLGGGH GJHFHFJHGHFGHFJ (1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng) 220V 交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路。 (2)整流濾波電路：整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。本文采用橋式整流濾波。 (3)濾波電路：將整流電路輸出 電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓 。 (4)穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。 本文采用 固定式 集成 三端穩(wěn)壓器 78L05，輸出為 5V 直流電壓 ， 再 經(jīng)過一個穩(wěn)壓器件 AMS1117 輸出直流電壓 。 STM32 最小系統(tǒng)的設計 STM32 的最小系統(tǒng)由主芯片 STM32F103VET6 及其供電電源、晶振電路、復位電路 、串口驅(qū)動電路等構(gòu)成。 電源的供電方案 (1) 電路由穩(wěn)定的電源 VDD供電，本設計使用的是 ， VDD管腳為 I/O 管腳和內(nèi)部調(diào)壓器的供電。 (2) VSSA， VDDA =～ ：為 ADC、復位模塊、 RC 振蕩器和 PLL的模擬部分提供供電。使用 ADC 時， VDD 不得小于 。 VDDA 和 VSSA必須分別連接到 VDD 和 VSS。 (3) VBAT =～ ：當關(guān)閉 VDD 時，（通過內(nèi)部電源切換器）為RTC、外部 32kHz 振蕩器和后備寄存器供電 。 (4) VREF+引腳可以連接到 VDDA 外部電源。如果在 VREF+上使用單獨的外部參考電壓，必須在這個引腳上連接一個 10nF 和一個 1μF 的電容。在所有 情況下， VREF+必須在 和 VDDA 之間。 (5) VREF+連接到 VDDA 或 VREF+。 晶振電路 STM32 上電復位后默認使用內(nèi)部 [精度 8MHz 左右 ]晶振，如果外部接了8MHz的晶振，可以切換使用外部的 8MHz晶振，并最終 PLL倍頻到 72MHz。HJFJHKGKJ GJ GK GKJGK GJKGJKGJG JGJGKGJGJ HGJKGKGK KJHKJGJG HGHJGJGLGGGH GJHFHFJHGHFGHFJ 外部晶振電路 及 RTC 晶振電路 如圖 32 和圖 33 所示 。 CY28MC1 20PFC2 20PFR110MOSC_INOSC_OUT 圖 32 外部晶振電路圖 CY1C3 6PFC4 6PFCSC32_INOSC32_OUT 圖 33 RTC晶振電路 復位電路 STM32 的 外部硬件 復位電路如圖 34 所示 ，按下按鈕 S1，將 RST 腳的電平拉低即能實現(xiàn) stm32 的外部硬 件復位。 S1E1R210KRST 圖 34 復位電路 串口驅(qū)動電 路 MAX232芯片是用來做電平轉(zhuǎn)換的 ,標準的 RS232電平很高，達正負 15V.常用的 TTL 電平最高 5V。相互連接的話，必須進行電平轉(zhuǎn)換！由于電腦串HJFJHKGKJ GJ GK GKJGK GJKGJKGJG JGJGKGJGJ HGJKGKGK KJHKJGJG HGHJGJGLGGGH GJHFHFJHGHFGHFJ 口輸出電壓高達 12V，直接與單片機連接會燒壞芯片。所以用 MAX232 來進行電平轉(zhuǎn)換。 MAX232 芯片采用單 +5V 電源供電，僅需幾個外接電容即可完成從 TTL 到 RS232 電平的轉(zhuǎn)換，共兩路。其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8 腳（ R2IN）、9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦DP9 插頭； DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。具體電路連接如圖 35 所示。 162738495J1_COMDB9C1+1V+2C13C2+4C25V6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U13MAX3232C37VCCC39C38C36VCCC40RXDTXDC35C341 23 4R1OUT PA10PA9T1INR1INT1OUT 圖 35 STM32 串口驅(qū)動電路 步進電機、繼電器驅(qū)動電路設計 由于 STM32 主機的輸出信號較小不足以使步進電機、繼電器正常工作，所以需要接上一個 ULN2020 功率放大 stm32 輸出的信號。蜂鳴器通過一個 三極管驅(qū)動，按主機輸出的高低電平控制蜂鳴器的響與不響；步進電機的運轉(zhuǎn)通過 ABCD 四相輸入一系列連續(xù)不斷的脈沖信號來控制；繼電器的控制相當于開關(guān)控制，與蜂鳴器一樣通過一個三極管的飽和導通情況來控制繼電HJFJHKGKJ GJ GK GKJGK GJKGJKGJG JGJGKGJGJ HGJKGKGK KJHKJGJG HGHJGJGLGGGH GJHFHFJHGHFGHFJ 器的吸合。具體電路連接如圖 36 所示。 Q1SPEAKERVCCR512VD5S2SWSPDTQ2R4Res2VCCKMOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7CLAMPIN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7COMMONU11ULN2020VCCC35VCCABCD28BYJ48U1228BYJ48VCCPC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6 圖 36 步進電機等驅(qū)動電路 本章小結(jié) 本章主要介紹了部分硬件系統(tǒng)模塊的電路設計。 主要有直流穩(wěn)壓電源的設計、 STM32 最小系統(tǒng)的設計、步進電機驅(qū)動電路的設計，其中 STM32 最小系統(tǒng)的設計介紹了外部晶振電路、復位電路和串口驅(qū)動電路 。直流穩(wěn)壓電源電路輸入交流 220V經(jīng)過變壓整流濾波穩(wěn)壓輸出 5V直流電壓和 直流電壓為整個系統(tǒng)的各個模塊供電； STM32 是主控模塊，要正常工作必須保證其自身最小系統(tǒng)的完整，供電方案、外部晶振電路、串口驅(qū)動電路等的存在能使 STM32 與其外圍設備正常工作；步進電機的驅(qū)動電路的設計是由于STM32 輸出的電壓信號較小不足以驅(qū)動步進電機的正常工作，需要加上一個功率放大 ULN2020 來驅(qū)動步進電機的正常工作。 HJFJHKGKJ GJ GK GKJGK GJKGJKGJG JGJGKGJGJ HGJKGKGK KJHKJGJG HGHJGJGLGGGH GJHFHFJHGHFGHFJ 第 4 章 軟件程序 的設計 主函數(shù) 及 TIM2 中斷服務函數(shù) 設計 主函數(shù)開始先初始化所用到的 GPIO 端 口、配置時鐘、配置中斷等，并先測量一次 溫濕度顯示在 LCD 液晶屏上，接著進入循環(huán) 等待各個模塊的中斷到來，在循環(huán)中判斷測量出來的溫濕度數(shù)值是否超出設定的閾值，若超出，則發(fā)送報警短信到目標手機上。 TIM2 定時器用來實現(xiàn)每 10s 進行測量一次溫濕度，并將測量出來的數(shù)據(jù)分析處理后通過 LCD1602 顯示出來。具體過程如流程圖所示。 主函數(shù)及 TIM2 中斷服務函數(shù)程序代碼 void main() { //初始化 LCD_GPIO_Configuration()。 Time2_GPIO_cfg()。 Time2_NVIC_cfg()。 Time2_Configuration()。 RCC_cfg()。 GPIO_cfg()。 NVIC_cfg()。 EXTI_cfg()。 Rx_USART_Configuration()。 Del_Mesg()。 //刪除 SIM 卡里的短信 LCD_Init()。 //LCD1602 初始化 if(Start_DHT11()==1)//檢測是否有響應，結(jié)果有響應往下執(zhí)行 { while(!DHT11_Get_Data())。 //從 DHT11 取數(shù)據(jù) Display_WSD()。 //顯示溫濕度 } HJFJHKGKJ GJ GK GKJGK GJKGJKGJG JGJGKGJGJ HGJKGKGK KJHKJGJG HGHJGJGLGGGH GJHFHFJHGHFGHFJ Send_Mesg_Sign=0。 //用于防止重復發(fā)送報警短信 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE)。//開啟 TIM2 時鐘， 10s 讀取一次溫濕度值 while(1) { if((Table_Data[2]26)) { Send_Mesg_Sign=0。 GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5)。 } if(((Table_Data[2]26)||(Table_Data[0]65)))//溫濕度超過設定值則發(fā)送報警短信 { GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5)。 if(Send_Mesg_Sign==0) Send_Mesg()。//發(fā)送報警短信 } } } /************************************************************************ 函數(shù)名稱： TIM2_IRQHandler(void) 功能： TIM2 的中斷處理 *************************************************************************/ void TIM2_IRQHandler(void) { TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_FLAG_Update)。 //清中斷 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7)。 Start_DHT11()。 DHT11_Get_Data()。 Display_WSD()。//從 DHT11 取數(shù)據(jù) } HJFJHKGKJ GJ GK GKJGK GJKGJKGJG JGJGKGJGJ HGJKGKGK KJHKJGJG HGHJGJGLGGGH GJHFHFJHGHFGHFJ 主函數(shù)及 TIM2 中斷服務函數(shù)程序流程圖 開 始配 置 各 個 模 塊 用 到 的 G P I O 端 口配 置 R C C 時 鐘 參 數(shù) 、 T I M 2 參 數(shù) 、 N V I C 中 斷 參 數(shù)刪 除 S I M 卡 里 所 有 的 短 信L C D 1 6 0 2 初 始 化換 起 D H T 1 1讀 取 D H T 1 1 測 量 發(fā) 送 出 來 的 數(shù) 據(jù)分 析 數(shù) 據(jù) 并 發(fā) 送 到 L C D 顯 示 溫 濕 度 值打 開 T I M 2 時 鐘 開 始 計 時溫 濕 度 是 否 超 過 閾 值 ？發(fā) 送 報 警 短 信是否清 除 T I M 2 中 斷 標 志 位喚 起 D H T 1 1讀 取 D H T 1 1 測 量 并 發(fā)送 出 來 的 數(shù) 據(jù)將 接 收 的 數(shù) 據(jù)分 析 處 理通 過 L C D 1 6 0 2顯 示 出 來主 函 數(shù) 流 程 圖T I M 2 定 時 器 中 斷 處 理 流 程 圖 圖 41 主函數(shù)與 TIM2 中斷服務函數(shù)流程圖 HJFJHKGKJ GJ GK GKJGK GJKGJKGJG JGJGKGJGJ HGJKGKGK KJHKJGJG HGHJGJGLGGGH GJHFHFJHGHFGHFJ