【導(dǎo)讀】隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，人們對生活的質(zhì)量、效率的要求圖越來越高。全，方便的生活環(huán)境。本次設(shè)計(jì)的智能家居控制系統(tǒng)，目標(biāo)群體定位在普通人群，產(chǎn)品功能以實(shí)用。用的、低成本的控制系統(tǒng)。

　　

【正文】 計(jì) NRF24L01 是一款工作于 頻段下的無線收發(fā)芯片，該芯片通過 SPI協(xié)議與單片機(jī)進(jìn)行通訊。單片機(jī)通過六根線與該芯片相連其中三根是用于 SPI 通訊的數(shù)據(jù)總線，一根片選信號線，一根使能信號線，一根狀態(tài)信號線。 SPI 通訊中SCK 信號線用于傳輸時(shí)鐘信號， MOSI 信號線是主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，從機(jī)接收數(shù)據(jù)； MISO信號線是主機(jī)接收數(shù)據(jù)從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。 單片機(jī)通過對 NRF24L01 寄存器的寫操作來控制 NRF24L01 的工作模式，通過 對 NRF24L01 的讀操作來獲取模塊的狀態(tài)和收到的數(shù)據(jù)。與本設(shè)計(jì)相關(guān)的該芯片 開始 BH1750 上電 BH1750 復(fù)位 設(shè)置工作模式 讀取數(shù)值 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 結(jié)束 圖 32 光強(qiáng)檢測流程圖 27 的主要指令 和寄存器如下： 指令 1： 000AAAAA:讀取 AAAAA 寄存器的值； 指令 2： 001AAAAA:對 AAAAA 寄存器進(jìn)行寫操作； 指令 3： 01100001：讀取接收道德有效數(shù)據(jù) ； 指令 4： 10100000：寫要發(fā)射的數(shù)據(jù)； 指令 5： 11100001：清除發(fā)射緩沖寄存器數(shù)據(jù)； 開始 單片機(jī)發(fā)送起始信號 DHT11 應(yīng)答 DHT11 輸出數(shù)據(jù) 單片機(jī)讀取數(shù)據(jù) 達(dá)到 5 字節(jié) 單片機(jī)校驗(yàn)并處理數(shù)據(jù) 結(jié)束 是 否 圖 33 溫濕度采集流程圖 28 指令 6： 11100010：清除接受緩沖寄存器數(shù)據(jù)； 指令 7： 11111111:空操作，用于讀取狀態(tài)寄存器； 寄存器 CONFIG:地址 0x00,用于配置該芯片的工作模式； 寄存器 EN_RXADDR:地址 0x02，用于開關(guān)接收數(shù)據(jù)通道； 寄存器 RF_CH，地址 0x05，用于設(shè)置芯片的工作頻率； 寄存器 STATUS： 地址 0x07，用于讀取和控制模塊狀態(tài)； 該模塊初始化時(shí)設(shè)置基本參數(shù)，包括功率、信道、自動(dòng)應(yīng)答、重發(fā)次數(shù)、數(shù)據(jù)發(fā)射速率、接收通道地址、發(fā)射通道地址等，然后設(shè)置芯片工作模式為接收模式。當(dāng)單片機(jī)采集一次數(shù)據(jù)后，便驅(qū)動(dòng)該芯片進(jìn)入發(fā)射模式，數(shù)據(jù)發(fā)射完成后繼續(xù)停留在接受模式等待接受數(shù)據(jù)。 無線信息傳輸流程圖 如 圖 34所示。 TFTLCD 程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)通過 16 位數(shù)據(jù)接口與 主控為 ILI9325 的 TFTLCD 相連，另外接 其他 5跟信號線 : CS:顯示屏的片選信號線； WR:向顯示屏寫入數(shù)據(jù)； RD:向顯示屏讀取數(shù)據(jù)； RST:復(fù)位信號線； RS:命令 /數(shù)據(jù)標(biāo)志； ILI9325 控制器自帶顯存，當(dāng)我們把要顯示的數(shù)據(jù)寫入到顯存里面時(shí)，屏幕上便顯示出相應(yīng)的內(nèi)容。 ILI9326 控制器的顯存大小為 320*240*18/8，即該控制器驅(qū)動(dòng)的 TFT 像素為 240*320，每個(gè)像素的顏色用十八位表示，紅色 R占 8位，綠色 G占 8位，藍(lán)色 B 占 8 位，也就是十八位模式。但是我們十六跟數(shù)據(jù)線上電 初始化芯片 收到數(shù)據(jù)？ 發(fā)射采集到的數(shù)據(jù) 進(jìn)入接收模式 讀取數(shù)據(jù) 進(jìn)入發(fā)射模式 是 否 圖 34 無線信息傳輸流程圖 29 DB1DB8,DB10DB17 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 即 565 模式。 ILI9325 的操作時(shí)序與 SRAM 的操作時(shí)序十分類似，所以本設(shè)計(jì)使用 STM32 的 FMSC 來驅(qū)動(dòng) TFTLCD。 FMSC 是 STM32F103ZET6 上的 片上外設(shè)，用來驅(qū)動(dòng) SRAM,NAND FLASH,NOR FLAS等 硬件。控制 FMSC 工作的參數(shù)和步驟較多，下面只介紹本設(shè)計(jì)重點(diǎn)使用的內(nèi)容。 本設(shè)計(jì)實(shí)用 FMSC 的異步突發(fā)訪問模式 A,即 SRAM 的選通時(shí)序控制 TFT。 本設(shè)計(jì)把 TFT 的 RS 信號線接 FMSC 的 A10,當(dāng) FMSC 寫不同的地址控制 A10的電平的高低，對于 TFT 來說就是不同的讀、寫命令。要使用 FMSC 控制 TFT，需要根據(jù) TFT的相關(guān)參數(shù)計(jì)算得到 FMSC 的初始化參數(shù)。本設(shè)計(jì)中將 FMSC 初始化為配置存儲器類型為 SRAM、用存儲塊 1區(qū) 4號、 16 位數(shù)據(jù)寬度、寫使能、 讀寫不同時(shí)序使能等。配置完成 FMSC 后，就需要對 TFT 的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 :寬度、高度、橫豎屏、設(shè)置寫 GRAM 指令、設(shè)置坐標(biāo)指令等。單片機(jī)通過調(diào)用各種驅(qū)動(dòng)函數(shù)來使 TFT 顯示不同的顏色、字符。 TFT 的工作流程如 圖 35所示 ： TFT 復(fù)位 初始化 等待命令 收到命令？ 執(zhí)行命令 是 否 圖 35 彩屏信息顯示流程圖 30 第五章 硬件測試 系統(tǒng)的軟件與硬件設(shè)計(jì)完成后，需要對系統(tǒng)的功能進(jìn)行測試，以確定系統(tǒng)上硬件或軟件是否有缺陷。本次搭建了一個(gè)上位機(jī)、 WEB 平臺手持設(shè)備的測試平臺， 包含一臺電腦、一個(gè)仿真器、一塊面包板、以及前面設(shè)計(jì)制作好的硬件。下面主要對手持設(shè)備的信息顯示、上位機(jī)信息顯示和控制、 WEB 信息顯示和控制進(jìn)行測試。 手持設(shè)備信息顯示測試 硬件系統(tǒng)上電，人為的改變周圍的環(huán)境，觀察 TFT顯示的各種信息是否與實(shí)際環(huán)境一致。 左圖中環(huán)境溫度 29℃，光照強(qiáng)度 210 拉克絲，上位機(jī)控制空調(diào)開啟，觀察到 TFT 顯示信息與環(huán)境信息基本一致。然后改變 環(huán)境溫度到 23℃ ，濕度 34%，光照強(qiáng)度 60拉克絲， TFT顯示的信息如右圖所示，與環(huán)境改編后的信息一致，說明傳感器工作在正常狀態(tài)，系統(tǒng)工作正常。 圖 36 手持設(shè)備效果測試 上位機(jī)軟件測試 首先在計(jì)算機(jī)上安裝可執(zhí)行程序“智能家居控制系統(tǒng)”，安裝完成后，雙擊快捷方式打開應(yīng)用程序，點(diǎn)擊“登陸”開關(guān)，彈出登錄系統(tǒng)對話框，開始驗(yàn)證用戶口令。當(dāng)用戶輸入錯(cuò)誤的口令時(shí)，不能登陸系統(tǒng)并彈出錯(cuò)誤提示，如 圖 36所示。戶口令校驗(yàn)正確時(shí)，系統(tǒng)才能開始正常工作。 圖 37為上位機(jī)用戶登錄成功時(shí)，在溫度 24℃ ，濕度 35%時(shí)運(yùn)行的界面。 31 圖 36 登陸錯(cuò)誤 圖 37 上位機(jī)運(yùn)行測試 本上位機(jī)的運(yùn)行需要 NI VISA 驅(qū)動(dòng)支持。安裝完 VISA 驅(qū)動(dòng)后打開本軟件，點(diǎn)擊登陸，輸入用戶名和密碼校驗(yàn)無誤后進(jìn)入系統(tǒng) ，開始對硬件進(jìn)行監(jiān)控。改變周圍環(huán)境，上位機(jī)應(yīng)顯示不同的數(shù)據(jù)。當(dāng)上位機(jī)發(fā)送控制命令后，系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)有相應(yīng)的改變。 WEB 控制系統(tǒng)測試 在瀏覽器中輸入指定網(wǎng)址，出現(xiàn)程序的控制界面，主界面可以顯示傳感器的信息。發(fā)送控制命令后，硬件狀態(tài)出現(xiàn)相應(yīng)改變。 WEB界面和上位機(jī)界面和功能上保持一致。 32 圖 38 WEB控制端 33 結(jié)束語 經(jīng)過這一階段的努力，本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候有很多的問題，然后又不停地去思考問題、解決問題。本人覺得，做設(shè)計(jì)的過程，同時(shí)也是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程。通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我認(rèn)識到了自己的某些方面的知識比較欠缺，在一些方面過于自信，眼高手低；在接受新的知識方面不要存在畏懼感，要積極的分析問題，從實(shí)際應(yīng)用中學(xué)習(xí)新的知識。 本次基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要功能都已實(shí)現(xiàn)， 由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境限制以及時(shí)間等因素，在實(shí)際上并未完全實(shí)現(xiàn) 。鑒于人們對生活水平的要求，未來遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程對講甚至人工智能都可 以在智能家居系統(tǒng)中應(yīng)用 。 34 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的幫助下完成的。 由于經(jīng)驗(yàn)不足，難免有許多考慮不到的地方。 在老師的要嚴(yán)格要求與合理的時(shí)間安排下， 同時(shí)在各位同學(xué)的積極幫助下， 使本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 克服種種困難，解決很多技術(shù)上的問題 。 指導(dǎo)老師在有授課任務(wù)，工作繁忙的情況下，主動(dòng)聯(lián)系我審查畢業(yè)設(shè)計(jì)，從論文的字體、格式、到語言的規(guī)范，電路圖的排版都細(xì)心的指導(dǎo)， 衷心感謝 指導(dǎo) 老師對我的幫助。 同學(xué)在自身設(shè)計(jì)任務(wù)繁忙的情況下，積極利用自身專場幫助我解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題，再此對幫助我的同學(xué)們衷心的致謝。在大家的共同幫助下，本設(shè)計(jì)得以圓滿結(jié)束。再次感謝大家！ 35 參考文獻(xiàn) [1]馮凱 .董世華，智能家居的由來及其發(fā)展趨勢 [J1]，中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2021 [2]黃智偉 , 王兵 , 朱衛(wèi)華 . ARM 微控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)與實(shí)踐 [M]. 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021. 12 [3]王佳 . 基于 STM32 的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā) [D]. 長安大學(xué) :王佳 , 2021. 3145 阮奇楨 . 我和 LabVIEW[M]. 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021. [4]康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]. 5. 北京 :高等教育出版社 , 2021. [5]邱關(guān)源，羅先覺 . 電路 [M].北京：高等教育出版社， 2021. [6]徐光憲 , 趙常松 . ARM 嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用教程 [M]. 北京 :航空航天大學(xué)出版社 , 2021. [7]劉平 . 深入淺出玩轉(zhuǎn) 51 單片機(jī) [M]. 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 , 2021. 36 附錄 附錄 1 智能家居控制系統(tǒng)原理圖： 37 38 39 40 附錄 2 智能家居控制系統(tǒng) PCB圖： 21212121212 1212121212121212121212 1122 121211 2121212212223242526272829303132333435363738394020191817161514131211109876543211 23 4876554321432121 3412341212