【正文】 ESP8266強(qiáng)大的片上處理和儲(chǔ)存能力，使其可通過(guò)GPIO口集成傳感器及其他應(yīng)用的特定設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了最低前期的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行中最少地占用系統(tǒng)資源。相應(yīng)的啟動(dòng)模式可通過(guò)BOOT[1:0]引腳選擇3種不同的啟動(dòng)模式。USB 。(10)、最多多達(dá)13個(gè)通信接口：2個(gè)IIC接口（SMBus/PMBus）。2個(gè)16位的6通道高級(jí)控制定時(shí)器：最多6個(gè)通道可用于PWM輸出。片上集成一個(gè)溫度傳感器。(5)、DMA：12通道DMA控制器。帶校準(zhǔn)用于RTC的32kHz的晶振。416MHz的晶振。(2)、存儲(chǔ)器：片上集成32512KB的Flash存儲(chǔ)器。二、目前已完成任務(wù)情況 在現(xiàn)階段已經(jīng)基本完成硬件電路的設(shè)計(jì)，包括單片機(jī)的控制系統(tǒng)，報(bào)警模塊電路、傳感器模塊電路、WiFi模塊電路、繼電器模塊電路的設(shè)計(jì)。本階段的任務(wù)要求：、使用Altium Designer 09軟件完成智能家居控制系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計(jì)。第9～12周，進(jìn)入程序設(shè)計(jì)與調(diào)試階段，進(jìn)行中期檢查。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下的智能家居將更加具有發(fā)展?jié)摿ΑｋS著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)相繼進(jìn)入智能家居行業(yè)，眾廠商也各自形成了自己的特色產(chǎn)品，價(jià)格也逐步向平民化的趨勢(shì)邁進(jìn)。先是去年的物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃的發(fā)布，提出了國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展和扶持的九大物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，其中就包括智能家居。隨后的9月份歐洲建筑智能化組織建造了一座集環(huán)保、節(jié)能、智能控制和低價(jià)格特點(diǎn)為一身的樣板別墅，該控制系統(tǒng)采用分級(jí)方式提供集成控制，控制住宅的溫度、照明、暖房的排風(fēng)等。自1984年第一幢智能建筑在美國(guó)康涅狄格州市政府大樓建成，智能家居的多種設(shè)計(jì)方案也相繼產(chǎn)生了，如在“98亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國(guó)際展覽會(huì)”上，人們推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安防報(bào)警功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能等。第17～18周，完成研究任務(wù)，整理論文，撰寫(xiě)論文，論文答辯準(zhǔn)備，論文答辯。四、研究工作進(jìn)度第1～4周，查閱文獻(xiàn)，準(zhǔn)備資料，理解課題的內(nèi)涵，整體設(shè)計(jì),完成開(kāi)題報(bào)告。 開(kāi)版，焊電子元件。擬解決的主要問(wèn)題： 智能家居的硬件設(shè)計(jì) 家居的組網(wǎng) 控制中心上位機(jī)的設(shè)計(jì)三、研究步驟、方法及措施分析智能家居的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，研究意義。隨著信息化進(jìn)程的快速發(fā)展，人們生活條件的改善，智能家居也將會(huì)做到實(shí)用、易用、人性化，最終目的都是為滿足人們對(duì)安全、舒適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的需求，真正提高人們的生活品質(zhì)，營(yíng)造更加舒適的家居生活。國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)的房地產(chǎn)、自動(dòng)化技術(shù)等起步較晚，對(duì)智能住宅的研究也剛剛起步，但當(dāng)引入智能家居的概念之后，智能家居行業(yè)得到了較快的發(fā)展，已經(jīng)借助智能家居的概念和技術(shù)開(kāi)始推行智能化住宅小區(qū)建設(shè)了，智能家居系統(tǒng)正逐步步入普通百姓家庭。通常做法是利用電腦、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過(guò)信息管理平臺(tái)將與家居生活有關(guān)的各種獨(dú)立系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，通過(guò)一定手段實(shí)施對(duì)家居生活要素的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制，其目的是營(yíng)造高效、舒適、安全、便捷的家居環(huán)境，因智能家居具備集中管理、低成本、易操作等優(yōu)點(diǎn)，還適用于在環(huán)境監(jiān)測(cè)、防盜報(bào)警、家電控制等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。蘇明老師也給予我很大的幫助，記得我在做硬件調(diào)試的時(shí)候，缺少一些必要的元件，蘇明老師給以無(wú)私的幫助，讓我順利通過(guò)了硬件的調(diào)試，在論文格式方面，蘇明老師姐給以細(xì)心的指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)83 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 童曉渝，房秉毅，張?jiān)朴? ， 2010(5):16~202 戚振興. 淺議我國(guó)智能家居發(fā)展. 廣西輕工業(yè)，2009(10):63~64.3 李福彬. 淺析智能家居. IB 智能建筑與城市信息, 2004.4 Jiang home research. Proceedings of 2004 International Conference on Machinelearning and Cybernetics,2004.5 陳志遠(yuǎn)，朱葉承. 一種基于STM32的智能家居控制系統(tǒng). 電子技術(shù)應(yīng) 用，2012, 38(9):20~256 孫修善. . 2003, 27(10):54~577 楊士元. 智能家庭技術(shù)在中國(guó). 2003, 02A:56~584 8 Al Mehairi,Barada H,Al Qutayri M. Integration of Technologies for Smart :241~246.9 2014年12月燃?xì)獍踩鹿式y(tǒng)計(jì)分析 10 煤氣中毒九成為洗澡時(shí)一氧化碳中毒 11 Ramamritam K,Arya K. System support for embedded applications. VLSI Design, 16thInternationl Confererce,2003:57~6712 Joseph Yiu著，宋巖譯. ARM CortexM3 權(quán)威指南. 北京：北京航 空航天出版社，2009, 513 意法半導(dǎo)體. STM32F10xxx參考手冊(cè)，2009 14 德州儀器. LM7805數(shù)據(jù)手冊(cè)15 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體. LM1117低壓差線性調(diào)壓器數(shù)據(jù)手冊(cè)16 劉軍. 例說(shuō)STM32. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，201117 谷樹(shù)忠, 倪虹霞, 張磊編. Altium Designer教程:原理圖、PCB設(shè)計(jì)與 仿真. 北京:電子工業(yè)出版社,2014致 謝致 謝致 謝光陰荏苒，歲月如梭。對(duì)于系統(tǒng)的硬件部分主要介紹了控制芯片電路的設(shè)計(jì)其中包括啟動(dòng)模式選擇電路、復(fù)位電路、CPU時(shí)鐘電路和RTC時(shí)鐘電路、濾波電路，還有穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)、一氧化碳傳感器電路的設(shè)計(jì)、WiFi模塊電路的設(shè)計(jì)、單片機(jī)與PC機(jī)通信電路的設(shè)計(jì)。了解以上的注意事項(xiàng)之后我們就可以對(duì)電路板進(jìn)行焊接了，焊接好的實(shí)物圖如下：圖55 智能家居系統(tǒng)控制板實(shí)物圖 系統(tǒng)運(yùn)行效果圖圖56 系統(tǒng)運(yùn)行效果圖 本章小結(jié)本章主要介紹了硬件電路的制作與調(diào)試，介紹了PCB制作軟件Altium Designer，用Altium Designer軟件繪制出控制系統(tǒng)電路的原理圖、PCB圖，并制作出了實(shí)物硬件電路，經(jīng)過(guò)測(cè)試，電路運(yùn)行狀態(tài)良好。(2) 電烙鐵要選擇好合適的瓦數(shù)，焊接元器件前要先對(duì)電路接線圖，原理圖有一定的了解之后再進(jìn)行焊接，不要貿(mào)然行動(dòng)以免出現(xiàn)錯(cuò)誤。圖52系統(tǒng)控制電路的PCB圖在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)部分的PCB在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用了大面積敷銅接地技術(shù)，所謂敷銅，就是將PCB上閑置的空間作為基準(zhǔn)面，然后用固體銅填充，這些銅區(qū)又稱為灌銅。此外，還有一些EDA軟件專用的選項(xiàng)，如仿真，轉(zhuǎn)換以及工具等。軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結(jié)合的方式，具有一般Windows應(yīng)用軟件的界面風(fēng)格，用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣和熟悉程度自如使用。主要功能有：(1) 原理圖設(shè)計(jì)。這套軟件通過(guò)把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計(jì)者提供了全新的設(shè)計(jì)解決方案，使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率大大提高。選好封裝，將原理圖導(dǎo)成PCB并對(duì)元器件進(jìn)行布局布線，由于電路比較復(fù)雜，且制作雙層板，因此需要手動(dòng)布線。以MQ7一氧化碳傳感器監(jiān)測(cè)一氧化碳濃度為例，先對(duì)ESP8266模塊、LCD160MQ7進(jìn)行初始化，然后MQ7進(jìn)行工作，對(duì)一氧化碳的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，LCD1602實(shí)時(shí)顯示一氧化碳的濃度，當(dāng)一氧化碳濃度達(dá)到危險(xiǎn)值是蜂鳴器工作進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)通過(guò)ESP8266模塊向智能家居控制中心發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)添加用到官方的外設(shè)函數(shù)時(shí)，需要對(duì)該文件中對(duì)應(yīng)的外設(shè)的頭文件取消注釋。新建“User”，,stm32f10x_it,放在該文件下。Libraries：包含STM32的系統(tǒng)文件、外設(shè)的頭文件和源文件。下載程序的時(shí)候需要根據(jù)使用的下載器對(duì)“Debug”和“Utilities”復(fù)選框進(jìn)行設(shè)置。選擇你要保存的路徑，輸入工程文件的名字“xx”，然后點(diǎn)擊“保存”。目前的C語(yǔ)言編譯器編譯效率很高，軟件采用模塊化程序設(shè)計(jì)，利于程序的調(diào)試和維護(hù)，C語(yǔ)言在這些方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，因此選用C語(yǔ)言。第4章 智能家居系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)第4章 智能家居系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì) 程序語(yǔ)言的選擇本系統(tǒng)涉及的計(jì)算、處理工作很多。(9) 內(nèi)涵512字節(jié)接收緩沖器和512字節(jié)發(fā)送緩沖器。(5) 。特性：(1) 內(nèi)含USB收發(fā)器，無(wú)需外界電路器。電路原理圖中的C1C1C17均為參考芯片手冊(cè)建議電路加入的濾波電容。內(nèi)置的高速緩沖儲(chǔ)存器有利于提高系統(tǒng)性能，并減少內(nèi)村需求。因?yàn)樯舷露伎梢杂?，?nèi)部就是個(gè)電阻，不分正負(fù)。特點(diǎn)為：(1) 對(duì)一氧化碳?xì)怏w有良好的靈敏度。 圖39 一氧化碳傳感器電路MQ7氣體傳感器所使用的氣敏材料是清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫()。 LM1117典型應(yīng)用電路 圖38 LM1117典型應(yīng)用電路(1) 引腳是電壓的輸入引腳，輸入電壓的極限值為20V，工作電壓是15V。電路包含一個(gè)齊納調(diào)節(jié)的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在正負(fù)百分之一以內(nèi)。它與國(guó)家半導(dǎo)體工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件LM317有相同的管腳排列。 LM7805典型應(yīng)用電路(1) 引腳為電壓的輸入引腳，電壓的極限輸入值為35V，輸入和輸出的電壓差為2V，短路電流為230mA，[14]。如果能夠提供足夠的散熱片。用78系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 5V穩(wěn)壓芯片7805簡(jiǎn)介 穩(wěn)壓芯片分為兩種類型，一種為線性穩(wěn)壓，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)壓后的電源諧波少，價(jià)格低廉；缺點(diǎn)是壓差大，散熱大，能源利用率低。2 32768 Hz = 215 即分頻15次后為1Hz，周期 = 1s。而一般的計(jì)數(shù)器都是16位的。它可以用于產(chǎn)生秒、分、時(shí)、日等信息。圖34 復(fù)位電路 (4) CPU時(shí)鐘電路和RTC時(shí)鐘電路圖35 CPU時(shí)鐘電路和RTC時(shí)鐘電路晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，晶振是石英振蕩器的簡(jiǎn)稱，英文名為Crystal是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。圖32 STM32F103VET6(2) 啟動(dòng)模式選擇電路STM32F103微控制器不僅可以從Flash存儲(chǔ)器或系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)，還可以從內(nèi)置SRAM啟動(dòng)。第3章 智能家居系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)第3章 智能家居系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)本章主要介紹了智能家居系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)，其中控制芯片電路的設(shè)計(jì)包括啟動(dòng)模式選擇電路、復(fù)位電路、CPU時(shí)鐘電路和RTC時(shí)鐘電路、濾波電路。在中央對(duì)齊模式，計(jì)數(shù)器從0開(kāi)始計(jì)數(shù)到自動(dòng)加載的值1，產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)器溢出事件，然后向下計(jì)數(shù)到1并且產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)器下溢事件，然后再?gòu)?開(kāi)始重新計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘可以由內(nèi)部時(shí)鐘提供或者由外部引腳輸入[13]。它是一個(gè)16位寄存器控制的16位的計(jì)數(shù)器。自動(dòng)轉(zhuǎn)載寄存器是預(yù)先裝載的，寫(xiě)或讀自動(dòng)重裝載寄存器將訪問(wèn)預(yù)裝載寄存器。這個(gè)計(jì)數(shù)器可以向上、向下或者向上向下雙向計(jì)數(shù)。4個(gè)獨(dú)立通道：輸入捕獲，輸出比較，PWM生成，單脈沖模式輸出。它可以測(cè)量輸入信號(hào)的脈沖長(zhǎng)度或者產(chǎn)生輸出波形(輸出比較和PWM)。在校準(zhǔn)期間，在每個(gè)電容上都會(huì)計(jì)算出一個(gè)誤差修正碼，這個(gè)碼用于消除在隨后的轉(zhuǎn)換中的誤差。注入通道和它的轉(zhuǎn)換順序在ADC_JSQR寄存器中選擇。例如，可以如下順序完成通道通道通道2等。ADC的輸入時(shí)鐘不得超過(guò)14MHz，它是由PCLK2經(jīng)分頻產(chǎn)生。 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)12位ADC是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。通過(guò)下面的過(guò)程來(lái)配置20個(gè)線路作為中斷源：配置20個(gè)中斷線的屏蔽位(EXTI_IMR)，配置所選中斷線的觸發(fā)選擇位(EXTI_RTSR/EXTI_FTSR)。在外部中斷線上發(fā)生了期待的邊沿時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求。NVIC特性：16個(gè)可編程的優(yōu)先級(jí)(使用了4位中斷優(yōu)先級(jí))。弱上拉和下拉電阻被禁止在每個(gè)APB2時(shí)鐘周期，出現(xiàn)在IO腳上的數(shù)據(jù)被采樣到輸入數(shù)據(jù)寄存器。在推挽模式時(shí)，對(duì)輸出數(shù)據(jù)寄存器的讀訪問(wèn)得到最后一次寫(xiě)的值。施密特觸發(fā)輸入被激活。根據(jù)輸入配置的不同，弱上拉和下拉電阻被連接。這可以通過(guò)軟件配置相應(yīng)位的寄存器來(lái)完成。對(duì)于復(fù)用輸出功能，端口必須配置成復(fù)用功能輸出模式。每個(gè)IO端口可以自由編程，然而IO端口寄存器必須按32位字被訪問(wèn)。RTC用于從停機(jī)/待機(jī)模式下自動(dòng)喚醒系統(tǒng)。但是RC振蕩 器將少許增加電源消耗。(1) (LSE)。在運(yùn)行模式，可以通過(guò)以下的方式降低功耗：降低系統(tǒng)時(shí)鐘，關(guān)APB和AHB總線上未被使用的外設(shè)時(shí)鐘。當(dāng)CPU不需繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，可以利用多種低功耗i模式來(lái)節(jié)省功耗。(2) 停止模式：，以保存寄存器和SRAM的內(nèi)容。如果應(yīng)用中沒(méi)有使用外部電池必須連接到引腳上。為了提高轉(zhuǎn)換的精確度，ADC使用一個(gè)獨(dú)立的電源供電，過(guò)濾和屏蔽來(lái)自印刷電路板的毛刺干擾。為多個(gè)任務(wù)許以不同數(shù)目的時(shí)間片，確保沒(méi)有一個(gè)任務(wù)能霸占系統(tǒng)，或者把每個(gè)定時(shí)器周期的某個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)賜予特定的任務(wù)等，還有操作系統(tǒng)提供的各種定時(shí)功能，需要一個(gè)定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生周期性的中斷以維持操作系統(tǒng)“心跳”的節(jié)律[13]。因?yàn)橄蛄勘砜赡芤呀?jīng)重定位了，保險(xiǎn)起見(jiàn)需要先讀取向量表偏移量寄存器的值，再根據(jù)該中斷在表中的位置，計(jì)算出服務(wù)例程入口地址應(yīng)寫(xiě)入表。在缺省的情況下使用組0(7位搶占優(yōu)先級(jí)，1位亞優(yōu)先級(jí))，STM32中只是用了低四位。此時(shí)中斷被懸起。CM3可以由2240對(duì)使能位/除能位，每個(gè)中斷有一對(duì)。搶占優(yōu)先級(jí)決定了搶占行為：當(dāng)系統(tǒng)正