【正文】 在此，我向他們致以最誠(chéng)摯的謝意。在這里非常感謝費(fèi)凌老師在設(shè)計(jì)中給我的建議、支持和幫助，誠(chéng)摯感謝費(fèi)凌老師在我設(shè)計(jì)期間對(duì)我的引導(dǎo)和啟發(fā)。我相信通過(guò)我自身的努力，在不到一年的時(shí)間后，在我正式走進(jìn)社會(huì)踏上工作崗位時(shí)，將是一個(gè)自身更完善，更符合新時(shí)代要求的合格大學(xué)畢業(yè)生。針對(duì)這些問(wèn)題，首先是自己獨(dú)立思考與解決，再次是通過(guò)其它手段來(lái)解決，如：查閱書刊、上網(wǎng)搜索。對(duì)于每一位同學(xué)來(lái)說(shuō)都是相當(dāng)重要的，因?yàn)槲覀兊膶W(xué)習(xí)是在不斷總結(jié)和更新中進(jìn)行的。 仿真結(jié)果結(jié)果如圖52所示。 D．進(jìn)行電路仿真?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52系列、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多種外圍芯片。開始 鍵盤矩陣輸出線掃描N有鍵按下？清鍵解讀標(biāo)志位=0N鍵解讀標(biāo)志位=0？N消抖動(dòng)延時(shí)？掃描哪個(gè)口線輸出？NN輸入哪個(gè)口線有變？各對(duì)應(yīng)鍵具體處理置鍵解讀標(biāo)志位=1返回圖46 掃描法的流程圖5 系統(tǒng)典型部分仿真 仿真軟件proteusProteus 是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。下面就溫度顯示作簡(jiǎn)單介紹：由于1602是顯示兩行各16個(gè)字符的液晶顯示器，所以當(dāng)需要顯示當(dāng)前的溫度時(shí)，首先顯示不變的字符如第一行的“temperature ：”和第二行的“ 。最后把前后兩個(gè)數(shù)合并為一個(gè)字節(jié)。但是PDU數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)字節(jié)長(zhǎng)度部分仍然是實(shí)際字符長(zhǎng)度。必須以回車符作為該條指令的結(jié)束，例如單片機(jī)向手機(jī)發(fā)送“AT+CMGF=0”這條指令，其ASCII編碼序列為“41H、54H、2BH、42H、4DH、47H、46H、3DH、30H、0DH”，最后一個(gè)字節(jié)0DH就是回車符，表示該條指令結(jié)束，如果沒(méi)有這個(gè)回車符，手機(jī)將不識(shí)別這條指令。AT+CMGL=n為列出TC35i模塊內(nèi)的短消息，n=0是未讀的短消息，n=l位已讀的短消息，n=2位未發(fā)送的短消息，n=3為已發(fā)送的短消息n=4為所有短消息。在主程序中設(shè)置工作的狀態(tài)，包括系統(tǒng)是否布防，撤防等，中斷子程序中根據(jù)系統(tǒng)工作狀態(tài)及報(bào)警信息進(jìn)行報(bào)警。主從機(jī)均以中斷方式進(jìn)行通信, 程序流程如圖3 所示。主從式多機(jī)通信協(xié)議中, , 使所有從機(jī)的SM2 位置1, 處于只接收地址幀監(jiān)聽狀態(tài)。主機(jī)處于發(fā)送狀態(tài)“ 說(shuō)”時(shí), 從機(jī)總是出于“ 聽”狀態(tài)。設(shè)置開機(jī)自檢、自診斷程序, 機(jī)器不能帶病工作。－485構(gòu)成的多機(jī)通訊原理框圖（二）通信協(xié)議設(shè)計(jì)為保證通信進(jìn)行, 首先做到單片機(jī)的串行口與主控機(jī)串行口的設(shè)置保持一致, 即數(shù)據(jù)格式一致、通信波特率相同。匹配電阻的取值應(yīng)該與總線的特性阻抗相當(dāng)。 圖 電源電路的硬件電路圖注意事項(xiàng)：(1) 有極性的電解電容正負(fù)不要顛倒,引腳長(zhǎng)的哪個(gè)為正極；(2) 三端穩(wěn)壓7805不要裝反,可以參照?qǐng)D片位置畫圖；(3) LED極性不要顛反,引腳長(zhǎng)的哪個(gè)為正極；最后用萬(wàn)用表測(cè)量＋12V和＋5V輸出是否正常。本設(shè)計(jì)中采用了按鍵復(fù)位的電路畫法，起硬件電路圖如下圖322所示。最簡(jiǎn)單的上電復(fù)位電路如下圖319所示。 復(fù)位電路（1）復(fù)位后各寄存器的狀態(tài)復(fù)位是完成單片機(jī)內(nèi)電路的初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始工作。機(jī)器周期:1個(gè)機(jī)器周期含6個(gè)狀態(tài)周期，用SSSS4……S6表示，共有12個(gè)時(shí)鐘周期組成。 圖316 內(nèi)部振蕩方式 圖317 外部振蕩方式圖 圖 （2）單片機(jī)的時(shí)序單位單片機(jī)的時(shí)序單位如圖3 所示。內(nèi)部振蕩方式得到的時(shí)鐘信號(hào)比較溫度，應(yīng)用較多。圖 其它部件的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路(1)晶振電路51系列單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常采用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。89C51 單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入中斷服務(wù)程序,保存數(shù)據(jù)到DS12887 的RAM中,然后進(jìn)入掉電工作方式。8)看門狗信號(hào)輸出端（）：正常工作時(shí)輸出保持高電平，看門狗輸出時(shí)，該端輸出信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖健?)電源故障輸出端（)：電源正常時(shí)，保持高電平，電源電壓變低或掉電時(shí)輸出由高電平變?yōu)榈碗娖健ＥcTTL/CMOS兼容。MAX813L 還具有看門狗的功能,確保單片機(jī)系統(tǒng)受干擾后程序亦能自動(dòng)恢復(fù)正常。 除了具備手工復(fù)位功能外,還能夠在上電、掉電以及降壓情況下提供復(fù)位信號(hào)。當(dāng)電源電壓還沒(méi)有降到危及系統(tǒng)正常工作的電壓以前就及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，單片機(jī)系統(tǒng)在收到此信號(hào)后，立即轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)的保護(hù)和備用電源的切換工作，待干擾脈沖或系統(tǒng)重新上電后恢復(fù)被保護(hù)的數(shù)據(jù)。當(dāng)單片機(jī)的一個(gè)I/O口從低變?yōu)楦邥r(shí)，發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管斷開，Q3斷開，繼電器失電，電器電路斷開，這就達(dá)到了關(guān)電器的功能。DS18B20的硬件電路接線圖如圖3 所示?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以1Wire的數(shù)字方式傳輸。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)RS485總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。(1)硬件設(shè)計(jì)模塊主要完成溫度的檢測(cè)，然后將溫度信息通過(guò)RS485總線傳輸給上位機(jī)，通過(guò)GSM無(wú)線通信模塊發(fā)送到用戶手機(jī)，用戶通過(guò)手機(jī)短信掌控家居的溫度情況。報(bào)警信息通過(guò)室內(nèi)傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到下位機(jī)的89C52，確認(rèn)報(bào)警后通過(guò)RS485總線發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)89C52，控制MC35i通知用戶。這個(gè)設(shè)計(jì)很有必要，因?yàn)橹魅穗x開自治的布防區(qū)時(shí)需要一段時(shí)間，如果沒(méi)有這個(gè)延遲，則可能引起誤報(bào)。圖3 （5）布防和撤防狀態(tài)下的切換由于系統(tǒng)在家中無(wú)人監(jiān)控的工作，所以系統(tǒng)布防和撤防狀態(tài)轉(zhuǎn)換很有必要。VCC為電源,一般接+5V.GND為電源地。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束端,向外部輸出。 圖3 引腳說(shuō)明：AIN0AIN10為模擬輸入端。每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端：片選(CS)、輸入/輸出時(shí)鐘（I/O CLK）及地址數(shù)據(jù)輸入端（DATA INPUT）。在本系統(tǒng)中，采用德州儀器公司（TI）的新型模數(shù)轉(zhuǎn)換器TLC2543，作為A/D轉(zhuǎn)換器。 AD623的使用特點(diǎn)是：使用一只外接電阻設(shè)置增益G，其中G可達(dá)1000，從而給用戶帶來(lái)極大方便，計(jì)算公式為G=1+1000KΩ/Rti。氣體傳感器輸出的信號(hào)幅度很小，存在著不同程度的電磁干擾，因此在本設(shè)計(jì)中，放大電路采用儀表放大器AD623，對(duì)來(lái)自傳感器的信號(hào)進(jìn)行精密放大，同時(shí)抑制共模成分提高信號(hào)質(zhì)量。當(dāng)存在檢知對(duì)象氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中氣體濃度增加而增大。系統(tǒng)的報(bào)警控制盤對(duì)探測(cè)器內(nèi)部這種電流和電壓的微小變化過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視，直至達(dá)到一定程度后就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。探測(cè)器內(nèi)部有一個(gè)印刷電路板，電路板上的一側(cè)安裝有一個(gè)離子腔，其中有Am241的輻射源，電路板上的另一側(cè)安裝有地址截獲、信號(hào)處理和系統(tǒng)通信的電路。2) 窗戶反射式傳感器：將紅外線反射型傳感器安裝在門窗的兩側(cè)或通道的位置，當(dāng)有人進(jìn)入時(shí)紅外線反射型傳感器就會(huì)檢測(cè)出來(lái)，給單片機(jī)送去高電平，啟動(dòng)防盜報(bào)警系統(tǒng)工作。當(dāng)有人非法入侵，或家里煤氣泄漏，設(shè)備及線路產(chǎn)生大量煙霧時(shí)將會(huì)觸發(fā)相應(yīng)的探測(cè)器，家庭報(bào)警主機(jī)會(huì)立即將報(bào)警信號(hào)以手機(jī)短信的形式發(fā)送到用戶手機(jī)上，以便用戶及時(shí)了解和處理緊急事情。圖311 TC35i與單片機(jī)的硬件接口電路 下位機(jī) 安防模塊安全問(wèn)題是全社會(huì)共同關(guān)注的一件大事，因此安防是各行業(yè)，尤其是具有潛在危險(xiǎn)的高風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)所必需重視的一項(xiàng)工作。J中設(shè)定采用UCS2編碼，這里是中英文的Unicode字符。J：數(shù)據(jù)編碼方案，2位十六進(jìn)制數(shù)。F：被叫號(hào)碼長(zhǎng)度，2位十六進(jìn)制數(shù)。A：短信息中心地址長(zhǎng)度，2位十六進(jìn)制數(shù)(1字節(jié))B：短信息中心號(hào)碼類型，2位十六進(jìn)制數(shù)。使用Text模式收發(fā)短信代碼簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)十分容易，但最大的缺點(diǎn)是不能收發(fā)中文短信：而PDU模式不僅支持中文短信，也能發(fā)送英文短信。提供了一種移動(dòng)平臺(tái)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通用接口：GSM07．05對(duì)短消息作了詳細(xì)的規(guī)定。TC35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合RS232接口電路標(biāo)準(zhǔn)。mA的充電電源。30引腳為RTC back up；31引腳為掉電控制；32引腳為SYNC，16～23引腳為數(shù)據(jù)輸入／輸出端。這些引腳可劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入／輸出、SIM卡、音頻接口和控制。TC35i與GSM 2／2+兼容，雙頻(GSM900/GSMl800)工作，帶有RS232數(shù)據(jù)口。所以本設(shè)計(jì)選用的是西門子TC35系列的TC35i。PC在編譯時(shí)就把“A”先轉(zhuǎn)為41H代碼了。表32中的字符代碼與我們PC中的字符代碼是基本一致的。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。I/O端線分為行線和列線，按鍵跨接在行線和列線上，按鍵按下時(shí)，行線與列線發(fā)生短路。(2)行列式鍵盤。 下面介紹兩種常見的鍵盤電路及其程序。也就是說(shuō),即使B點(diǎn)的電壓波形是抖動(dòng)的,但經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后,其輸出為正規(guī)的矩形波。圖36 RS觸發(fā)器消抖圖中兩個(gè)“與非”門構(gòu)成一個(gè)RS觸發(fā)器。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)讀取鍵的狀態(tài),并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。按鍵抖動(dòng)的波形圖如圖35所示。操作員通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)目錄，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話。因此通常會(huì)在傳輸線的末端接120Ω的電阻，進(jìn)行阻抗匹配。 MAX487引腳功能引腳名稱功能1RO接受器輸出端，AB200mV,RO=1,AB200mV,RO=02接收器使能端，為“1”時(shí)輸出被禁止，為“0”時(shí)，允許接收器輸出。標(biāo)準(zhǔn)的RS485接收器的輸入阻抗是12KΩ，總線上最多可以接32個(gè)收發(fā)器。MAX1487是專門為RS485通信的半雙工應(yīng)用設(shè)計(jì)的小功率收發(fā)器,它含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。如圖33所示，此為RS485總線的接口示意圖。 2個(gè)讀寫中斷口線 2個(gè)串行中斷 32個(gè)雙向I/O口 其PDIP封裝形式如圖如圖32所示。選用STC89C52單片機(jī)的理由：高可靠、超低價(jià)、低功耗、無(wú)法解密、程序下載簡(jiǎn)單。3 單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)基于公用電話網(wǎng)絡(luò)的本地控制和遠(yuǎn)程控制功能，其整體框圖如下圖31所示。具有不受外界電磁場(chǎng)的影響，無(wú)限制的帶寬等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)每秒幾十兆位的數(shù)據(jù)傳送，尺寸小、重量輕，數(shù)據(jù)可傳送幾百千米，但價(jià)格昂貴。同軸電纜由繞在同一軸線上的兩個(gè)導(dǎo)體組成。雙絞線簡(jiǎn)稱TP，由兩根絕緣導(dǎo)線相互纏繞而成，將一對(duì)或多對(duì)雙絞線放置在一個(gè)保護(hù)套便成了雙絞線電纜。由于RS485總線的最高速率可以達(dá)到10M/s，所以作為智能家居系統(tǒng)，RS485總線由于可靠性高、性價(jià)比高，是通信可靠性最高、實(shí)時(shí)性和靈活性最好的通信方式。它采用ISO/OSI模型的全部７層通訊協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過(guò)設(shè)置優(yōu)先級(jí)來(lái)避免沖突，通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達(dá)40M /1Mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。2）CAN（ControllerAreaNetwork 控制器局域網(wǎng)）。RS485總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)。由于傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，所以又極強(qiáng)的抗共模干擾的能力，總線收發(fā)器靈敏度很高，可以檢測(cè)到低至200mV電壓?，F(xiàn)場(chǎng)總線作為一種先進(jìn)的工業(yè)控制技術(shù)，將當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)通信與管理的觀念帶入工業(yè)控制領(lǐng)域?；贗nternet網(wǎng)進(jìn)行控制和基于電力線進(jìn)行控制的遠(yuǎn)程控制方案，都是組網(wǎng)成本較高、技術(shù)難度大，對(duì)維護(hù)者的技術(shù)水平要求也比較高，它適用于新建的中高檔住宅。(2) 通過(guò)電力線進(jìn)行控制。 遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信主要是指用戶在外地通過(guò)某種通信方式控制整個(gè)智能家居系統(tǒng)。國(guó)際上逐漸采用MCU(MicroControllerUnit”)來(lái)代替，形成了單片機(jī)界公認(rèn)的、統(tǒng)一的名詞。由于計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生是應(yīng)數(shù)值計(jì)算而產(chǎn)生的，因此長(zhǎng)期以來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)都是沿著滿足大量高速數(shù)值計(jì)算而發(fā)展的，直到20世紀(jì)70年代，電子計(jì)算機(jī)在數(shù)字邏輯運(yùn)算、推理、自動(dòng)控制等方面顯露出非凡的功能后，在各種控制領(lǐng)域開始對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展提出了與傳統(tǒng)大量高速計(jì)算完全不同的要求。 電器控制電器控制主要是控制家用電器的電路通斷，將家用電器的開關(guān)換成繼電器，再由控制中心發(fā)送指令控制繼電器的啟閉，從而達(dá)到控制電器的目的。圖21 設(shè)計(jì)模型圖 溫度檢測(cè)控制通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)，得到實(shí)際溫度與設(shè)定溫度比較值：當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季關(guān)空調(diào)，在冬季開暖氣；當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季開空調(diào)，在冬季關(guān)暖氣。技術(shù)指標(biāo)：(1)采用總線式連接；(2)能實(shí)現(xiàn)本地按鍵控制和遠(yuǎn)程控制。而在我國(guó)現(xiàn)今的生活環(huán)境下，普通百姓