【正文】 在大家的共同幫助下，本設(shè)計(jì)得以圓滿(mǎn)結(jié)束。 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(yǔ)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(duì)我的幫助。 由于經(jīng)驗(yàn)不足，難免有許多考慮不到的地方。鑒于人們對(duì)生活水平的要求，未來(lái)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程對(duì)講甚至人工智能都可 以在智能家居系統(tǒng)中應(yīng)用 。通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我認(rèn)識(shí)到了自己的某些方面的知識(shí)比較欠缺，在一些方面過(guò)于自信，眼高手低；在接受新的知識(shí)方面不要存在畏懼感，要積極的分析問(wèn)題，從實(shí)際應(yīng)用中學(xué)習(xí)新的知識(shí)。在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候有很多的問(wèn)題，然后又不停地去思考問(wèn)題、解決問(wèn)題。 WEB 界面和上位機(jī)界面和功能上保持一致。 WEB 控制系統(tǒng)測(cè)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。改變周?chē)h(huán)境，上位機(jī)應(yīng)顯示不同的數(shù)據(jù)。 28 圖 36 登陸錯(cuò)誤 圖 37 上位機(jī)運(yùn)行測(cè)試 本上位機(jī)的運(yùn)行需要 NI VISA 驅(qū)動(dòng)支持。戶(hù)口令校驗(yàn)正確時(shí)，系統(tǒng)才能開(kāi)始正常工作。 圖 36 手持設(shè)備效果測(cè)試 上位機(jī)軟件測(cè)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(kāi)應(yīng)用程序，點(diǎn)擊“登陸”開(kāi)關(guān)，彈出登錄系統(tǒng)對(duì)話(huà)框，開(kāi)始驗(yàn)證用戶(hù)口令。 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(kāi)啟，觀察到 TFT 顯示信息與環(huán)境信息基本一致。下面主要對(duì)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(cè)試。 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 27 第五章 硬件測(cè)試 系統(tǒng)的軟件與硬件設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行測(cè)試，以確定系統(tǒng)上硬件或軟件是否有缺陷。配置完成 FMSC 后，就需要對(duì) TFT 的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 :寬度、高度、橫豎屏、設(shè)置寫(xiě) GRAM 指令、設(shè)置坐標(biāo)指令等。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)實(shí)用 FMSC 的異步突發(fā)訪(fǎng)問(wèn)模式 A,即 SRAM 的選通時(shí)序控制 TFT。 FMSC 是 STM32F103ZET6 上的片上外設(shè)，用來(lái)驅(qū)動(dòng) SRAM,NAND FLASH,NOR FLAS等 硬件。但是我們十六跟數(shù)據(jù)線(xiàn)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(wú)線(xiàn)信息傳輸流程圖 26 DB1DB8,DB10DB17 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 即 565模式。 TFTLCD 程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)通過(guò) 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(hào)線(xiàn) : CS:顯示屏的片選信號(hào)線(xiàn)； WR:向顯示屏寫(xiě)入數(shù)據(jù)； RD:向顯示屏讀取數(shù)據(jù)； RST:復(fù)位信號(hào)線(xiàn)； 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(xiě)入到顯存里面時(shí)，屏幕上便顯示出相應(yīng)的內(nèi)容。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)。 單片機(jī)通過(guò)對(duì) NRF24L01 寄存器的寫(xiě)操作來(lái)控制 NRF24L01 的工作模式，通過(guò) 對(duì) NRF24L01 的讀操作來(lái)獲取模塊的狀態(tài)和收到的數(shù)據(jù)。單片機(jī)通過(guò)六根線(xiàn)與該芯片相連其中三根是用于 SPI 通訊的數(shù)據(jù)總線(xiàn)，一根片選信號(hào)線(xiàn)，一根使能信號(hào)線(xiàn)，一根狀態(tài)信號(hào)線(xiàn)。 DHT11 程序設(shè)計(jì)流程圖如 圖 33所示 。當(dāng)主機(jī)需要讀取器件的數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要進(jìn)入讀時(shí)序：主機(jī) 首先 拉低 單 總線(xiàn) 1us 以上后釋放總線(xiàn)，延時(shí)12us 后讀取 到的 狀態(tài)值， 就是元件輸出的信號(hào)。單總線(xiàn)協(xié)議開(kāi)始時(shí)主機(jī)先輸出一個(gè)一個(gè)低電平并保持 480us 以上，作為復(fù)位脈沖；緊接著主機(jī)釋放總線(xiàn)，延時(shí) 40us，進(jìn)入接 收模式，從器件拉低總線(xiàn) 100us，作為應(yīng)答信號(hào)，數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始。數(shù)據(jù)通訊完成后，主機(jī)發(fā)送停止信號(hào)停止 通訊。 為了使單片機(jī)能夠穩(wěn)定、搞笑的運(yùn)行，程序設(shè)計(jì)本著一下的原則： 可讀性：函數(shù)名稱(chēng)、數(shù)組名稱(chēng)、各個(gè)文件名稱(chēng)要與實(shí)際功能相對(duì)應(yīng)，按照統(tǒng)一規(guī)則進(jìn)行命名； 便于調(diào)試：程序中在容易出錯(cuò)的地方加入有提示功能的代碼，如利用串口輸出數(shù)據(jù)、設(shè)置指示變量等； 可維護(hù)性：程序中有詳細(xì)的注釋說(shuō)明程序的功能，所占用的資源； 模塊化：用來(lái)驅(qū)動(dòng)不同硬件的函數(shù)進(jìn)行獨(dú)立封裝成一個(gè)文件，這樣也提高的程序的可移植性； 光照強(qiáng)度傳感器 BHV1750 程序設(shè)計(jì) BH1750 使用 IIC 總線(xiàn)協(xié)議進(jìn)行通訊。 系統(tǒng)上電或復(fù)位后，嵌入式控制器首先進(jìn)行初始化工作：初始化系統(tǒng)時(shí)鐘、設(shè)置堆棧地址、初始化中斷向量表、初始化 GPIO 管腳等，然后根據(jù)主程序?qū)σ恍┩庠O(shè)進(jìn)行初始化操作，如串口、 SPI、定時(shí)器、 IIC 等。本設(shè)計(jì)使用 MDKARM作為嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。 圖 31 利用 STM32CubeMX配置時(shí)鐘 MDK 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 目前支持 ARM CORTEX 芯片的開(kāi)發(fā)環(huán)境較多，其中 MDKARM 和 IAR FOR ARM使用的人群較為廣泛。 在所有的外設(shè)配置完成后，點(diǎn)擊“生成用戶(hù)指定的程序按鈕”，便可以在指定目錄生成 MDK 或 IAR的工程文件。 圖 30 STM32CubeMX的 GPIO配置 時(shí)鐘配置：選擇系統(tǒng)的時(shí)鐘源，配置系統(tǒng)各個(gè)硬件模塊的時(shí)鐘來(lái)源，選擇倍頻器和分頻器的分頻系數(shù)，可以直接的觀測(cè)到各個(gè)硬件模塊的工作頻率，如 圖 31所示。該軟件主要包括四個(gè)部分，如 圖 29所示。 嵌入式系統(tǒng)開(kāi)軟件開(kāi)發(fā) STM32CubeMX 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹 STM32CubeMX 是意法半導(dǎo)體公司開(kāi)發(fā)的一款可視化編程軟件，該軟件提供了非常直接的硬件配置方式，使使用者只通過(guò)鼠標(biāo)的操作即可完成芯片的所有的硬件初始化設(shè)置。利用 Labview 的 web 發(fā)布工具生成的網(wǎng)頁(yè)視圖與前面板樣式保持一致，控制方式也與軟件的控制方式相同。 圖 27 自定義的布爾開(kāi)關(guān)和布爾指示燈 前面板設(shè)計(jì)完成后的界面如 圖 28所示。以美化一個(gè)按鈕為例： 20 右鍵單擊前面板空白區(qū)域，選擇：新式 布爾 按鈕開(kāi)關(guān)，將此按鈕放置到前面板； 圖 26 寫(xiě)控制命令到串口 右鍵單擊該按鈕，選擇“制作自定義類(lèi)型”，再次右鍵單擊該按鈕，選擇“制作自定義類(lèi)型”，彈出一個(gè)單獨(dú)的編輯窗口； 單擊“切換至自定義模式”，將按鈕的各狀態(tài)的圖標(biāo)用自己制作好的圖標(biāo)替換，保存； 這樣，一個(gè)自定義的按鈕便完成了。 前面板 設(shè)計(jì) 利用 labview 自定義控件的功能可以制作出很多漂亮的控件。程序圖如 圖 25所示。程序圖如 圖 24所示。 程序圖如 圖 23所示。 圖 22 登陸系統(tǒng)程序圖 （ 2） 初始化串口 :：利用 labview 控件選項(xiàng)卡中的 VISA 資源名控件來(lái)制定進(jìn)行通訊的串口號(hào)，利用函數(shù)選項(xiàng)卡中的儀器 IO/VISA 配置串口函數(shù)來(lái)設(shè)置串口的波特率、數(shù)據(jù)比特、奇偶校驗(yàn)、停止位和流控制。當(dāng)上位機(jī)發(fā)送控制命令時(shí)，程序便向串口緩沖區(qū)寫(xiě)入指定的數(shù)據(jù)發(fā)給單片機(jī)。當(dāng)應(yīng)用程序結(jié)束時(shí)需要調(diào)用這個(gè)函數(shù)，否則會(huì)造成計(jì)算機(jī)串口工作不正常。 VISA 讀取串口緩沖區(qū)：讀取串口接收到的數(shù)據(jù)。 VISA 寫(xiě)入串口緩沖區(qū)：將制定的數(shù)據(jù)寫(xiě)入串口緩沖區(qū)。串口函數(shù)主要有以下幾個(gè) ，如 圖 20所示 ： 圖 20 VISA函數(shù) VISA 配置串口：用于 配置串口的波特率、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、停止位、奇偶校驗(yàn)、流控制等。利用輸出端輸出的結(jié) VISA 串口函數(shù)： VISA 串口函數(shù)用于控制串口。對(duì)于不同功能的函數(shù)其輸入端的個(gè)數(shù)也不同。 圖 19 數(shù)值函數(shù) 布爾函數(shù)：布爾類(lèi)型的數(shù)據(jù)在編程中有著重要的地位，它經(jīng)常被用來(lái)指示一個(gè)狀態(tài)或用來(lái)控制開(kāi)關(guān)量。本設(shè)計(jì)中使用了多個(gè)數(shù)組函數(shù)，用于處理傳感器的數(shù)據(jù)以及上位機(jī)發(fā)送控制數(shù)據(jù)。通過(guò)控制與該點(diǎn)相連的值的真假來(lái)決定循環(huán)是否進(jìn)行。 編程結(jié)構(gòu)函數(shù)：和 C 語(yǔ)言一樣， LabVIEW 中也有循環(huán)結(jié)構(gòu) 、條件結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)等、甚至還有延時(shí)函數(shù) 如 圖 17所示 。但是無(wú)論是圖形化編程還是高級(jí)語(yǔ)言編程，都必須了解硬件的參數(shù)。 圖 16 數(shù)組控件 LabVIEW 的基本函數(shù)介紹 LabVIEW 雖然編程上沒(méi)有 像 使用高級(jí)語(yǔ)言那么靈活，但是其豐富的函數(shù)足以滿(mǎn)足自動(dòng)控制需要。 本設(shè)計(jì)中主要使用了 數(shù)組控件。 字符串輸入控件用于用戶(hù)輸如字符串，字符串顯示控件則用于顯示指定的字符串。 圖 14 數(shù)值控件 LabVIEW 的字符串控件包括字符串顯示控件、字符串輸入控件、文件路徑控件等，如 圖 15所示。 圖 13 布爾控件 LabVIWE 的數(shù)值輸入控件用來(lái)輸入指定精度的數(shù)值?？丶庑我?jiàn) 圖 13。下面對(duì)本設(shè)計(jì)所用到的部分控件作簡(jiǎn)要介紹。 在此設(shè)計(jì)中使用串行口將數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)， LabVIEW 接收到串口發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析處理，顯示。軟件內(nèi)置豐富的圖形控件，包括多種多樣的數(shù)學(xué)函數(shù)，并且支持多種操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和嵌入式設(shè)備。 14 第四章 軟件開(kāi)發(fā) LabVIEW 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) LabVIEW 是美國(guó)國(guó)家儀器公司開(kāi)發(fā)一款圖形化編程軟件 。 將該模塊配置為接受模式的初始化過(guò)程： (1)寫(xiě)接收端的節(jié)點(diǎn)地址； (2)寫(xiě)發(fā)送端的節(jié)點(diǎn)地址； (3)使能芯片的自動(dòng)應(yīng)答功能； (4)配置芯片的自動(dòng)重發(fā)次數(shù)； (5)設(shè)置芯片的通信頻率； (6)配置發(fā)射參數(shù)； (7)配置接收通道 0 有效數(shù)據(jù)寬度； (8)切換芯片的工作模式； 配置完成后，芯片將工作在接受模式下。該芯片與單片機(jī)的接口電路如 圖 11。該芯片一次可以發(fā)送最大 32 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 NRF24L01 是挪威設(shè)計(jì)的一款工作于 頻段下的短距離無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片。模塊接收到結(jié)束符后，把短信發(fā)送到指定號(hào)碼。確認(rèn)模塊得到應(yīng)答之后，則可輸入短信內(nèi)容。若該模塊就緒，則該模塊收到指令后應(yīng)答“ OK” 。 單片機(jī)只需用一組串口與之相連，通過(guò)發(fā)送簡(jiǎn)單的 AT 指令便可以實(shí)現(xiàn)短信的收發(fā)。具有音頻接口，并通過(guò) RS232 接口提供控制功能。 11 圖 9 紅外熱釋電電路