【正文】 附錄 附錄 2 附錄 3 。 結(jié)論： 經(jīng)過我們的測試，系統(tǒng)的各項功能都能實現(xiàn)。 第四步：測試房間人數(shù)統(tǒng)計功能，在家中有相應(yīng)的檢測器可以檢測進入房間的人數(shù)，并且觸發(fā)家中的主控 MCU 向遠程服務(wù)器發(fā)送實時人數(shù)。 第三步：測試用戶在網(wǎng)頁上遠程控制家里電器的功能，其中包括兩點首先：點擊網(wǎng)頁上的不同電器控制按鈕，以便測試系統(tǒng)實時、遠程控制家里的電器的功能是否正常；然后：是MCU 網(wǎng)絡(luò)模塊 無線模塊 模擬電器部分 大廳人數(shù)統(tǒng)計模塊 保險柜防盜模塊 溫濕度傳感器 中斷觸發(fā) 中斷觸發(fā) 中斷觸發(fā) 中斷觸發(fā) 中斷觸發(fā) MCU 控制 MCU 控制 MCU 控制 設(shè)置網(wǎng)頁上的定時開關(guān)電器的時間以便 測試遠程計劃任務(wù)功能是否正常。 6. 評測與結(jié)論 系統(tǒng)測試步驟： 第一步：打開遠程服務(wù)器，客戶機發(fā)向服務(wù)器發(fā)送連接請求進而建立連接。同時利用互聯(lián)網(wǎng)功能，在家中有異常情況發(fā)生時，還可以向戶主及時發(fā)送郵件 提醒通知。所以低功耗也是其特點。 二：本系統(tǒng)中客戶機（即家中的 MCU 采用 TI 公司的 MSP430F2616），平時都是處于低功耗模式，其待機功耗可忽略不計。 // MCLK = XT2 、 SMCLK = XT2 } 客戶機程序模塊圖： 圖 43 5. 系統(tǒng) 創(chuàng)新 一：本系統(tǒng)的設(shè)計是來源于對日常生活的思考，能夠提供給人們更加智能化的家庭居條件。 OFIFG))。 i)。 // Clear OSCFault flag for (i = 0x47FF。 // 16MHz crystal or resonato // Wait for xtal to stabilize do { IFG1 amp。= ~XT2OFF。 MCU 時鐘模塊初始化程序如下： void MCLK_INIT() { unsigned int i。所以為了降低功耗就得讓中斷服務(wù)程序以最快的速度執(zhí)行完畢，所以我們的主時鐘系統(tǒng)和子系統(tǒng)時鐘都是采用了 16M 的高頻晶振作為時鐘源。在低功耗模式下，只有當服務(wù)器向客戶端發(fā)送控制命令或者有其它模塊的中斷申請到來的時候， MCU 才會從低功耗模 式被喚醒。服務(wù)器判斷數(shù)據(jù)庫是否更新，如果更新則說明業(yè)主通過 web 對燈發(fā)出了操作指令，那么先判斷是否到了預(yù)設(shè)開關(guān)燈的 時間，如果到了，那么發(fā)送相應(yīng)的操作給客戶端，如果沒有到，那么發(fā)送當前的燈狀態(tài)給客戶端，之后，發(fā)送數(shù)據(jù)的線程再次判斷數(shù)據(jù)庫是否更新。之后再次等待 ip 數(shù)據(jù)。 接收數(shù)據(jù)的線程首先判斷是否接收到 ip 數(shù)據(jù)包，如果沒有接收到包則繼續(xù)等待 ip 數(shù)據(jù)包，如果接收到，那么通過程序分析包中的標志位，根據(jù)標志位判斷 ip 包發(fā)來的數(shù)據(jù)是什么數(shù)據(jù)， T 那么接收到的是室外溫度， H 那么接收到的是室外濕度，如圖所示。其工作方式如圖，服務(wù)器主動打開等待連接，接受到連接后和客戶端通信并且存儲信息，當用戶通過 web 改動設(shè)備的狀態(tài)，例如關(guān)閉一盞燈，服務(wù)器主動發(fā)送關(guān)燈命令給客戶端，客戶端接受到命令執(zhí)行關(guān)燈操作，然后再把燈的狀態(tài)發(fā)送到服務(wù)器端，服務(wù)器再更新數(shù)據(jù)庫，再更新到 web 頁面，到此完成一次操作。 本服務(wù)器使用了 socket 編程， tcpip 編程。在 Inter 上的主機一般運行了多個服務(wù)軟件，同時提供幾種服務(wù)。而 IP 是給因特網(wǎng)的每一臺電腦規(guī)定一個地址。協(xié)議采用了 4 層的層級結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求。 下面是各個模塊電路圖。只有當人先后經(jīng)過 2 個傳感器時， MCU 才會向服務(wù)器發(fā)送指令。 MCU 將采集的信號進行處理后，通過 w5100 發(fā)送到 web 服務(wù)器中。 人數(shù)統(tǒng)計子系統(tǒng) 采用 2 組紅外傳感器進行檢測。 MSP430 的 檢測到上升沿進入中斷向 web 服務(wù)器發(fā)送指令。其輸出高電平時間 T= *R*C。 防盜模塊子系統(tǒng)采用 555 芯片的單穩(wěn)態(tài)電路，當 2 沒有輸入時， 3 腳輸出低電平，電路處于穩(wěn)態(tài)。所有燈均熄滅。另外用 MSP430 的 P1作為外部中斷入口，檢測 4 個開關(guān)的狀態(tài)。 對人體的輻射更小。所以非常適合用在智能家居系統(tǒng)中。我們選擇了購買市場現(xiàn)有的模塊電路直接使用。本系統(tǒng)采用 TI公司的 CC1101無線通信芯片做的模塊。用 JTAG 進行在線調(diào)試。其目的就是降低系統(tǒng)功耗。s ； 16 位 RISC 架構(gòu)， 指令周期時間 ； 三通道內(nèi)部 DMA； 具備內(nèi)部參考（ Internal Reference） ； 采樣與保持以及自動掃描特性的 12 位模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換器 、 兩個帶同步功能的 12 位數(shù)模（ D/A）轉(zhuǎn)換器 、 帶三個捕捉 /比較寄存器的 16 位定時器 _A 、 具備七個捕捉 /影子比較寄存器（ CompareWithShadow Register）的16 定時器 _B 、 片上比較器 、 四個通用串行通信接口（ USCI） 、 USCI_A0 以及 USCI_A1 、支持自動波特率檢測的增強型 UART 、 IrDA 編碼器和解碼器 、 同步 SPI 、 USCI_B0 以及USCI_B1 I2C? 同步 SPI 具備可編程電平檢測功能的電源電壓監(jiān)管器 /監(jiān)控器欠壓檢測器 。A ； 關(guān)機模式（ RAM 保存）： 181。下圖是 W5100 與MSp430 連接示意圖： 圖 31 單片機模塊 MSP430F2616 具有 92K 閃存、 4KB RAM； 低 電壓供電 至 ； 低功耗： 活動模式 ： 1 MHz、 V 時 365 181。另外 RJ485 接口有一個電源指示燈和一個數(shù)據(jù)傳輸指示燈一直工作。也有效的降低了系統(tǒng)功耗。為了降低功耗，沒有接 LED。 MISO 、 MOSI、 SCLK、 CS、 SPI_EN、 INT 分別接。并行總線模式需要占用大量的 IO 口，為了 MCU 可以掛更多的外設(shè)，提高系統(tǒng)的應(yīng)用功能。 W5100 內(nèi)部集成有 16K 存儲器用于數(shù)據(jù)傳輸，使用 W5100 不需要考慮以太網(wǎng)的控制，只需要進行簡單的端口（ Socket）編程。使用 W5100 可以實現(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的 Inter 連接，兼容 10BASET 和 100BASETX。由于 SPI 接口定義的靈活性，同時也導(dǎo)致了各個廠商生產(chǎn)的具有 SPI 接口的芯片在工作時序上并不是一致的，所以使用時需要注意工作時序的差別。故我們選用方案二。方案二成本低，電路設(shè)計空間大。 方案二： 自己設(shè)計電路、組裝調(diào)試。故我們選用方案二。 方案選擇： 方案一通信距離短、功耗相對較大、不易調(diào)試。 高抗干擾能力和低誤碼率，基于 FSK的調(diào)制方式，采用高效前向糾錯和信道交織編碼技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)抗隨機干擾和突發(fā)干擾的能力 。 方案二： 采用串口無線通信模塊。通信距離開闊地 100 米左右。 無線通信模塊 方案一： XL24L01PD01 是采用挪威 NORDIC 公司的 nrf24L01p 無線收發(fā) IC 設(shè)計的一款高性能 無線收發(fā)模塊，采用 GFSK 調(diào)制，工作在 24002483M的國際通用 ISM 頻段，最高調(diào)制速率可達 2MBPS。并且可以更具實際需要更加靈活的設(shè)計應(yīng)用電路。 方案二：自己購買溫濕度傳感器 DHT11 和 TI 公司溫度傳感器 TMP121。店家會給相關(guān)資料及一些技術(shù)支持。LPC2103 價格高功耗大， MSP430 不僅功能多、價格 合適而且有低功耗模式完全符合系統(tǒng)設(shè)計需要，故我們選用 MSP430 作為控制器。其低功耗特點非常適合用在對功耗要求非常嚴格的環(huán)境。但是， RAM7 系列單片機在內(nèi)部資源相同的條件下價格昂貴，適 合于在高端行業(yè)中使用。工作電壓為 5V，沒有省電模式，功耗高等缺點 。 單片機模塊 方案一： 采用應(yīng)用最廣泛、最傳統(tǒng)的 8 位 C51 系列單片機， C51 系列單片機從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器， 它 的處理對象不是字或字節(jié)而是位 。只需要進行上位機的 Socket 編程。W5100 是一款多功能的單片網(wǎng)絡(luò)接口芯片，內(nèi)部集成有 10/100 以太網(wǎng)控制器 。 方案選擇： ENC28J60 需要用 等轉(zhuǎn)用于微處理器的傳輸協(xié)議，該協(xié)議不是標準的TCP/IP 協(xié)議，刪減了一些不常用的功能。 W5100 提供 3 種接口：直接并行總線、間接并行總線和 SPI總線。 W5100 內(nèi)部還集成有 16KB 存儲器用于數(shù)據(jù)傳輸。 W5100 內(nèi)部集成了全硬件的、且經(jīng) 過多年市場驗證的 TCP/IP 協(xié)議棧、以太網(wǎng)介質(zhì)傳輸層（ MAC）和物理層（ PHY）。使用 W5100 可以實現(xiàn)沒有操作系統(tǒng)的 Inter 連接。 方案二： 采用 SPI 轉(zhuǎn)以太網(wǎng)控制器 W5100。 l0bps SPI 接口。具有可編程過濾功能。 系統(tǒng)設(shè)計方案用框圖如下所示： 圖 21 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計 方案論證及選擇 SPI 轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊 方案一： 采用獨立的以太網(wǎng)控制器 ENC28J60， ENC28J60 采用業(yè)界標準串行外設(shè)接 (SPI)的以太網(wǎng)控制器 ENC28J60 具有以下主要特征：符合 IEEE 802． 3 協(xié)議。 2. 系統(tǒng)方案 控制部分和傳輸部分均用 TI公司 MSP430F2616 主控芯片控制，傳輸部分由該單片機與W5100 以太網(wǎng)模塊完成網(wǎng)絡(luò)連接。本系統(tǒng)基于這種思想，提供了一種具體的實現(xiàn)方案，以四個 LED 為例，四個 LED 由控制終端控制，通過傳輸部分傳輸?shù)?PC機服務(wù)器端，通過其它互聯(lián)網(wǎng)端能登陸網(wǎng)頁，并能操作控制端，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 其基本思想是以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，實現(xiàn)遠程監(jiān)督、控制。 20212021 德州儀器 C2021 及 MCU 創(chuàng)新設(shè)計大賽 項目報告 題 目： 智能家居管理系統(tǒng) 學(xué)校： 成都信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 楊明欣 組別： 本科