【正文】 = ~0xa2； // 設(shè)置 為輸入方式 asm(NOP)；asm(NOP)； /* Clear ADC interrupt flag */ ADCIF = 0； ADCCON3 = (0x80 | HAL_ADC_DEC_064 | HAL_ADC_CHANNEL_7)； /* Wait for the conversion to finish */ while ( !ADCIF )； asm(NOP)；asm(NOP)； /* Get the result */ value = ADCH； return value；}附 錄 2 5537 光敏電阻程序設(shè)計(jì)uint8 myApp_ReadLightLevel( void ){ uint8 value； //P01 設(shè)為輸入 // P0DIR amp。.39。amp。+39。：39。(1m)) //寫(xiě)數(shù)據(jù)，從低位開(kāi)始 { SET_DQ； } else { CL_DQ；天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）36 } Delay_nus(40)； //15~60us SET_DQ； } SET_DQ； } UINT8 read_1820(void) { UINT8 temp，k，n； temp=0； for(n=0；n8；n++) { CL_DQ； SET_DQ； SET_IN； k=IN_DQ； //讀數(shù)據(jù)，從低位開(kāi)始 if(k) temp|=(1n)； else tempamp。相信不久的未來(lái)，路由器會(huì)成為智能家居系統(tǒng)的一個(gè)重要控制中心。相對(duì)于傳統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)融合了互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，無(wú)需 PC 長(zhǎng)時(shí)間在線工作，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)，用戶可以通過(guò)外網(wǎng)遠(yuǎn)程對(duì)智能家居系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和開(kāi)關(guān)控制。7）確定 STM32 和 ZigBee 協(xié)調(diào)器的串口傳輸都無(wú)誤后，將 STM32 和 ZigBee協(xié)調(diào)器的串口 RxD 和 TxD 交叉相接。2）使用串口大師，測(cè)試 STM32 串口接收和發(fā)送的協(xié)議是否有誤。天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31 DSUN 人體感應(yīng)模塊軟件設(shè)計(jì)人體紅外感應(yīng)模塊是一種數(shù)字型傳感器模塊，輸出信號(hào)為電平信號(hào)。 MQ2 氣體傳感器軟件設(shè)計(jì)如圖 所示，MQ2 氣體傳感器可輸出數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，因此直接用 CC2530 芯片讀取電平信號(hào)和用 A/D 轉(zhuǎn)換讀取模擬信號(hào)即可。圖 DS18B20 的讀時(shí)序天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）30DS18B20 的寫(xiě)時(shí)序同樣也分為寫(xiě) 0 和寫(xiě) 1 兩個(gè)時(shí)序過(guò)程。圖 DS18B20 的復(fù)位時(shí)序DS18B20 的讀時(shí)序分為讀 0 和讀 1 兩種時(shí)序過(guò)程。在這些時(shí)序中，MCU 作為主機(jī)設(shè)備，DS18B20 作為從機(jī)設(shè)備。因此，我們將使用軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)單總線的協(xié)議的讀寫(xiě)時(shí)序，完成對(duì) DS18B20 的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)收發(fā)。 格式：起始符+命令字節(jié)+節(jié)點(diǎn)編號(hào)+溫度高位+溫度低位 +氣體數(shù)據(jù)+光強(qiáng)+燈狀態(tài)+ 報(bào)警狀態(tài) +校驗(yàn)標(biāo)志 +結(jié)束符(1)。例：EF C5 01 00 C6 FE （關(guān)閉節(jié)點(diǎn) 1 的繼電器） 下位機(jī)的應(yīng)答命令與數(shù)據(jù)格式表 為下位機(jī)應(yīng)答命令與數(shù)據(jù)格式。命令（CMD）：（1）上傳 ZigBee 所有數(shù)據(jù)命令（0xC0） 說(shuō)明：ARM 上位機(jī)向 ZigBee 下位機(jī)發(fā)送上傳 ZigBee 所有數(shù)據(jù)命令，下位機(jī)校驗(yàn)接收正確后，返回各路由器的所有傳感器數(shù)據(jù)。本協(xié)議采用 UART 通訊方式，波特率為 38400bps ，其中有 8bit 數(shù)據(jù)位和 1bit 停止位，無(wú)校驗(yàn)位。ZigBee 路由器軟件流程如圖 所示。定時(shí)程序是讓路由器定時(shí)地采集傳感器數(shù)據(jù)并向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)包，若發(fā)送成功，協(xié)調(diào)器返回一個(gè)地址，系統(tǒng)繼續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和發(fā)送；若發(fā)送失敗，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)檢測(cè)該網(wǎng)絡(luò)是否添加成功，嘗試重新加入網(wǎng)絡(luò)。各路由器在上電后首先進(jìn)行初始化，初始化完畢后路由器向協(xié)調(diào)器發(fā)送加入網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，協(xié)調(diào)器確認(rèn)無(wú)誤后允許路由器加入網(wǎng)絡(luò)。在處理 ZigBee 協(xié)調(diào)器與上位機(jī)之間的通信時(shí)，協(xié)調(diào)器接收到上位機(jī)的數(shù)據(jù)請(qǐng)求后，通過(guò)串口通信發(fā)給上位機(jī)；當(dāng)上位機(jī)判斷該請(qǐng)求正確無(wú)誤以后，將返回?cái)?shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過(guò)無(wú)線的方式發(fā)送到各路由器。這樣的系統(tǒng)構(gòu)架合理地平衡了功耗和響應(yīng)速度的關(guān)系，大大降低了功耗。TI 公司提供的 ZigBee 協(xié)議棧部分用庫(kù)的形式進(jìn)行封裝，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了、移植方便、層次分明，能快速響應(yīng)多任務(wù)環(huán)境中的數(shù)據(jù)請(qǐng)求。CC2530 下載器采用的是 TI 公司的 Flash Programmer 軟件進(jìn)行下載。它還可以支持 8 位、16 位以及 32 位的處理器的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，為不同微處理器提供同一直觀的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)界面。本設(shè)計(jì)所采用的人體紅外感應(yīng)模塊是 DSUN PIR，其主要電氣參數(shù)：（1）工作電壓范圍：直流電壓 ~20V（2）靜態(tài)電流：50μA（3）輸出電平：高：：0V（4）觸發(fā)方式：重復(fù)觸發(fā)（5）延時(shí)時(shí)間：~200s（6）封鎖時(shí)間：幾秒到幾十秒其原理圖電路如圖 。光敏電阻器常用于光強(qiáng)的測(cè)量和光電轉(zhuǎn)換的一種測(cè)量控制器。它主要由微型氧化鋁陶瓷管、二氧化錫敏感層，測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成，加熱器的作用是提高溫度讓氣敏元件達(dá)到工作條件。2 DQ 該引腳負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸入輸出。（6）可設(shè)置內(nèi)部的上、下限溫度。（2）每個(gè) DS18B20 都有唯一的 S/N 號(hào)。 DS18B20 溫度傳感器DS18B20 溫度傳感器是 DALLAS 公司的“一線”元器件， “一線”即僅使用單總線。該芯片擁有高性能的射頻收發(fā)器，引進(jìn)了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型 8051 內(nèi)核，內(nèi)置了可編程 Flash，8KB RAM 和其它強(qiáng)大的功能。（5）總線接口：解析 SPI 接口所接收的數(shù)據(jù)和命令。ENC28J60 由七個(gè)主要功能模塊組成：（1）SPI 接口：是 MCU 和以太網(wǎng)控制器的數(shù)據(jù)通信通道。STM32 開(kāi)發(fā)板Web 服務(wù)器數(shù)據(jù)處理程序ZigBee 協(xié)調(diào)器UART請(qǐng)求消息 上傳消息ZigBee 無(wú)線傳感網(wǎng)天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16本設(shè)計(jì)的 STM32 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示：圖 STM32 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ENC28J60 以太網(wǎng)控制器ENC28J60 是帶有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)接口（ Serial Peripheral Interface，SPI）的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器。（3）內(nèi)置 NVIC，最多可以處理 43 個(gè)可屏蔽和 16 個(gè)優(yōu)先級(jí)中斷通道。瀏覽器廣域網(wǎng)手機(jī) 臺(tái)式機(jī)平板 筆記本煙霧、溫度、紅外、光強(qiáng)等傳感器模塊煙霧、溫度、紅外、光強(qiáng)等傳感器模塊煙霧、溫度、紅外、光強(qiáng)等傳感器模塊煙霧、溫度、紅外、光強(qiáng)等傳感器模塊ZigBee路由器 2ZigBee路由器 1ZigBee路由器 3ZigBee路由器 4請(qǐng)求 HTML天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15圖 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 STM32 單片機(jī) STM32F103RBT6STM32F103RBT6 采用了 ARM 最新的 CortexM3 內(nèi)核，是 32 位的 RISC處理器，提高了代碼的運(yùn)行效率。天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）14第 3 章 硬件系統(tǒng)詳述 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。星型系統(tǒng)有著成本低、耗電量少和組網(wǎng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在著網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍窄以及可靠性低的缺點(diǎn)，當(dāng)中心設(shè)備出現(xiàn)了故障，與中心設(shè)備通信的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將無(wú)法正常工作。個(gè)人區(qū)域網(wǎng)設(shè)備負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的核心控制任務(wù)。圖 ZigBee 的三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13星型網(wǎng)絡(luò)由一個(gè) ZigBee 協(xié)調(diào)器設(shè)備作為中心節(jié)點(diǎn)，ZigBee 協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的初始化和允許其他路由器設(shè)備的加入。ZigBee 網(wǎng)絡(luò)層提供三類(lèi)通信的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括星型、網(wǎng)狀以及樹(shù)叢狀 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。與 相同，LLC 子層主要完成數(shù)據(jù)包分段和重組工作，提高數(shù)據(jù)包順序傳輸?shù)目煽啃?。? ZigBee 協(xié)議棧組成應(yīng)用層應(yīng)用匯聚層網(wǎng)絡(luò)層LLC數(shù)據(jù)鏈路層MAC物理層ZigBee 協(xié)議棧由多層規(guī)范接口構(gòu)成，從高層向底層提供數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)由數(shù)據(jù)實(shí)體提供，而其他相關(guān)服務(wù)由管理實(shí)體提供，ZigBee 協(xié)議棧各層的功能如下：1）應(yīng)用層：作為協(xié)議棧的最頂層接口，其具有各類(lèi)型的應(yīng)用服務(wù)。（9）有效范圍廣：一般有效范圍為 10~75m，若通過(guò)功放可組建 1000m 以上的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。（5）保密性高：采用 64 位出廠代號(hào)，通過(guò) AES128 加密，難以解密。（2）時(shí)延短：優(yōu)化需要響應(yīng)速度的應(yīng)用，從休眠狀態(tài)到工作狀態(tài)的時(shí)延非常短。ZigBee 除了采用 IEEE 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，還有自身的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)這標(biāo)準(zhǔn)，幾千多個(gè)微型傳感器就能實(shí)現(xiàn)安全可靠的無(wú)線通信。這些開(kāi)發(fā)軟件包提供的免費(fèi)驅(qū)動(dòng)涵蓋了GPIO、 CAN、SPI、和 USART 等全部標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)驅(qū)動(dòng)。該系列MCU 具有以下幾個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：1）CortexM3 為該 MCU 的內(nèi)核，它采用哈佛結(jié)構(gòu)，內(nèi)置了響應(yīng)速度快的中斷系統(tǒng)，相比于 ARM7 運(yùn)行速度可快 35%，且代碼占用空間可節(jié)省 45%。該系列的微控制器工作溫度在40℃到+105℃之間，工作電壓在 到 之間，內(nèi)部具有省電模式，能保證微控制器低功耗工作。 STM32 微控制器系列的簡(jiǎn)介STM32F103 增強(qiáng)型系列采用的是高性能的 CortexM3 內(nèi)核。天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）8圖 系 統(tǒng) 框 圖 STM32 微控制器系列STM32 系列微控制器是 32 位閃存 MCU，它采用了源自 ARM 公司最具突破性的 CortexM3 內(nèi)核。第 6 章（總結(jié)）基于當(dāng)前智能家居系統(tǒng)的發(fā)展趨向，總結(jié)本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。第 2 章（系統(tǒng)方案介紹）主要介紹本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方案，包括硬件的實(shí)現(xiàn)框圖、上位機(jī)微控制器以及無(wú)線通信技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)無(wú)線傳感網(wǎng)采用了 ZigBee 技術(shù)進(jìn)行無(wú)線傳感網(wǎng)的通信，該無(wú)線傳感網(wǎng)布置四個(gè) ZigBee 模塊，各模塊都能采集溫度、光強(qiáng)、紅外感應(yīng)等功能。(2)過(guò)于依賴個(gè)人電腦的管理，傳統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)大部分要通過(guò)個(gè)人電腦的管理才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如果智能家居系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，要修復(fù)和維護(hù)都十分不方便。如今，無(wú)線通信技術(shù)飛速發(fā)展，越來(lái)越多的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用無(wú)線通信技術(shù)組網(wǎng)。由于市面上各種產(chǎn)品所設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都不統(tǒng)一，產(chǎn)品的相互兼容性存在著許多的問(wèn)題。在所有智能家居的發(fā)展，三星的發(fā)展更為迅速。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，我國(guó)不斷對(duì)住宅產(chǎn)業(yè)格局進(jìn)行改善，智能家居系統(tǒng)在我國(guó)早已顯現(xiàn)出風(fēng)雨來(lái)襲的前兆。我國(guó)在上世紀(jì) 90 年代末才開(kāi)始接觸智能家居，卻得到了騰飛的發(fā)展。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過(guò)規(guī)定的協(xié)議，把所有物品通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)相連接在一起，形成一個(gè)可進(jìn)行信息交換和溝通，智能化識(shí)別和監(jiān)控物品的一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。這種現(xiàn)象也反映了在某種程度上，當(dāng)今社會(huì)“三化”的一種新型發(fā)展趨勢(shì)。本課題研究的對(duì)象是基于 ARM 與 ZigBee 的智能家居控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的智能家居，無(wú)需個(gè)人電腦（PC ）長(zhǎng)時(shí)間工作去維持服務(wù)器運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)基于 ARM 的嵌入式服務(wù)器，大大降低了系統(tǒng)能耗。不僅如此，用戶除了通過(guò)局域網(wǎng)對(duì)家居環(huán)境監(jiān)測(cè)，還可以通過(guò)外網(wǎng)接入實(shí)現(xiàn)。 物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)的概念最早于 1999 年提出，其英文全稱是 INTERNET OF THINGS，也有人稱作 WEB OF THINGS。天津理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4 智能家居的概念在 21 世紀(jì)，隨著信息科學(xué)技術(shù)和眾多開(kāi)放式應(yīng)用不斷發(fā)展，智能家居系統(tǒng)成為一個(gè)熱門(mén)的研究。因?yàn)槲覈?guó)與許多發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)情不同，國(guó)外的住房以獨(dú)立別墅為主，而國(guó)內(nèi)的住房則以密集的樓宇小區(qū)為主，因此國(guó)內(nèi)智能家居的發(fā)展?fàn)顩r與國(guó)外有較大區(qū)別。智能家居在國(guó)外已得到了長(zhǎng)足發(fā)展，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、歐洲、加拿大以及澳大利亞等地區(qū)先后提出了各種各樣的智能家居設(shè)計(jì)方案。三星早已在中國(guó)和韓兩國(guó)同時(shí)推出自家設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和電視機(jī)頂盒，將家庭自動(dòng)化，家電信息化，娛樂(lè)信息化和設(shè)備安全化匯聚成一個(gè)智能的家庭控制網(wǎng)絡(luò)。在當(dāng)今的信息時(shí)代，較為完善的有線組網(wǎng)技術(shù)的主要代表有電話線、Ether、電力線等等技術(shù)。隨