【正文】 由于我的學(xué)術(shù)水平和理論知識(shí)有限，所做設(shè)計(jì)及論文描述中難免有不足之處，感謝各位老師和學(xué)友的批評(píng)和指正！最后，向各位不辭辛苦審閱本論文的各位老師表示衷心的感謝。也感謝劉曉坤、王仲軻同學(xué)的大力幫忙，在電路圖設(shè)計(jì)和程序調(diào)試過(guò)程中給了我很多幫助，也感謝班內(nèi)同學(xué)互相幫助，讓我能克服一個(gè)又一個(gè)的困難，解明疑惑，直至整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)順利完成，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意。陳老師用她淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和她敏捷的思維，深深影響著我，也鞭策著我向優(yōu)秀靠近，感謝她為我們營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無(wú)私幫助。所以，在此衷心感謝我的設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師——陳素老師，她對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫我進(jìn)行設(shè)計(jì)的糾錯(cuò)和改進(jìn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)示著我大學(xué)生活的結(jié)束，但是卻意味著我走向工作崗位的全新開(kāi)始！加油！致 謝 行文至此，歷時(shí)三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文也接近尾聲，歲月如梭，我四年的大學(xué)時(shí)光也即將敲響結(jié)束的警鐘。通過(guò)這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，自己也基本掌握了電路繪圖軟件Altium Designer的各種功能，能自行的完成很多電路圖的繪制，也為自己增加了一個(gè)技能。在這期間，陳老師多次在百忙之中抽出時(shí)間指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，并不斷提出新的要求和改進(jìn)方案，幫我克服了很多重要難題。在硬件電路設(shè)計(jì)和關(guān)鍵芯片元器件的選擇上，涉及到了電力電子技術(shù)、低壓步進(jìn)電機(jī)工作原理，模擬電子技術(shù)等多方面的知識(shí)，不僅鞏固了我大學(xué)所學(xué)專業(yè)的知識(shí)，更讓我對(duì)智能控制有了較為系統(tǒng)的概念和體會(huì)。 因?yàn)橹霸诖髮W(xué)理論課上對(duì)單片機(jī)的相關(guān)知識(shí)了解甚淺，而且沒(méi)有系統(tǒng)的概念和思路，所以在設(shè)計(jì)中約到了很多阻礙，也走了不少?gòu)澛贰? 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)基于單片機(jī)的智能控制有了更多的了解和掌握，在科技飛速發(fā)展的今天，科技意味著第一生產(chǎn)力，機(jī)器智能正在越來(lái)越多的方面取代人工操作，作為智能控制在工業(yè)應(yīng)用的代表性成果，它結(jié)合了程序調(diào)控，提供了定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制以及數(shù)據(jù)處理等多種功能，具有人工作業(yè)無(wú)法比擬的優(yōu)越性和精確性。在本次持續(xù)一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我受益匪淺。 按鍵開(kāi)關(guān)電路使用定時(shí)器T0中斷，整個(gè)過(guò)程中，如果LCD顯示的時(shí)間值不準(zhǔn)確，通過(guò)MEU1按鈕進(jìn)入按鍵開(kāi)關(guān)電路執(zhí)行模塊，ADE1鍵為加鍵，DEC1鍵為減鍵，通過(guò)兩個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，調(diào)時(shí)完成后退出該模塊，流程圖如下：T0中斷入口時(shí)間慢？ N按DEC1鍵調(diào)整到準(zhǔn)確值 關(guān)總中斷 Y按ADE1鍵調(diào)整到準(zhǔn)確值 讀鍵盤(pán)功能時(shí)間值正確？暫時(shí)存儲(chǔ) NLCD正確顯示 Y退出鍵盤(pán)功能開(kāi)總中斷中斷返回圖41 時(shí)鐘模塊在LCD實(shí)時(shí)顯示控制流程圖 LCD液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì) 子程序入口 延時(shí) 選通LCD 設(shè)定光標(biāo)移動(dòng)方向 功能設(shè)定 光標(biāo)歸位 取消選定 延時(shí) 開(kāi)啟顯示狀態(tài)開(kāi)關(guān) 子程序返回圖42 液晶顯示模塊初始化流程圖 T1中斷入口將溫度值寫(xiě)入液晶寄存器并顯示 關(guān)總中斷設(shè)置定時(shí)器T1初始值 設(shè)置時(shí)間顯示位置開(kāi)總中斷將時(shí)間值寫(xiě)入液晶寄存器并顯示中斷返回設(shè)置溫度顯示位置圖43 液晶顯示設(shè)置流程圖第五章 總結(jié) 眾所周知，大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)始也就意味著大學(xué)生活即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)生活的最后一站，它不僅是對(duì)我們大學(xué)所學(xué)知識(shí)整合及熟練運(yùn)用的一次考驗(yàn)，同樣是對(duì)我們即將走向社會(huì)參加實(shí)際工作及自學(xué)能力的一次鍛煉。由于C語(yǔ)言多功能的特點(diǎn)，使C語(yǔ)言的應(yīng)用面非常廣。7） 、用C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序可移植性特別高。6） 、生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。為了使程序更加靈活，C語(yǔ)言在語(yǔ)法的檢查上放寬了限制，使程序員更加自由的運(yùn)用C語(yǔ)言。C語(yǔ)言是完全模塊化和結(jié)構(gòu)化的語(yǔ)言。3） 、具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句。C語(yǔ)言的運(yùn)算符包含的范圍非常廣，運(yùn)算符種類達(dá)到34種。C語(yǔ)言程序比其他許多高級(jí)語(yǔ)言簡(jiǎn)練，源程序短，因此輸入程序時(shí)工作量明顯減輕。C語(yǔ)言與其它語(yǔ)言相比，有很多無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：1） 、語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊，使用方便靈活。雖然它不是一種大語(yǔ)言，不是為任何特殊應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的，但它的限制比較少，這也就從一定程度上方便了完成不同的軟件任務(wù)，并進(jìn)行有效的編程。 C語(yǔ)言簡(jiǎn)介 在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主要采用單片機(jī)的C語(yǔ)言編程，使用Keil uVision2作為單片機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的編輯、編譯和調(diào)試。而且，在此次設(shè)計(jì)中，軟件結(jié)構(gòu)仿效硬件電路的設(shè)計(jì)理念，采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)功能程序分別編寫(xiě)并調(diào)試，在各模塊調(diào)試成功后，再將所有模塊連接整合，構(gòu)成總系統(tǒng)的軟件。軟件系統(tǒng)是系統(tǒng)控制的靈魂，有極大的靈活性，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求和功能而變化，在硬件結(jié)構(gòu)一定的情況下，智能性幾乎完全靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，硬件整體電路構(gòu)成了家居系統(tǒng)的“軀干”，所有的執(zhí)行和配合都需要對(duì)硬件電路作出精確控制，而控制部分就是軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 至此為止，智能家居系統(tǒng)的硬件電路已經(jīng)分模塊設(shè)計(jì)完成，把所有的硬件模塊進(jìn)行整合，就完成了智能家居系統(tǒng)的整體硬件電路設(shè)計(jì)。這2個(gè)信號(hào)可用軟件設(shè)置或者由硬件產(chǎn)生（即直接把DTR、RTS接到正電壓）。圖325 串口通信模塊電路圖 串口通訊模塊工作原理：GSM Modem采用的RS232串口與單片機(jī)通信時(shí)的兩問(wèn)兩答的握手信號(hào)：DTR數(shù)據(jù)終端就緒，DSR數(shù)據(jù)設(shè)備就緒好，RTS請(qǐng)求發(fā)送，CTS清除發(fā)送，它們依次有效（1為有效）RS232串口才能收發(fā)數(shù)據(jù)。 35～38為語(yǔ)音接口，336接揚(yáng)聲器放音。當(dāng)LED熄滅時(shí),表明TC35i處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當(dāng)LED為600 ms亮/600ms滅時(shí)，表明SIM卡沒(méi)有插入或TC35i正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄；當(dāng)LED為75 ms亮/3s熄時(shí)，表明TC35i已登錄進(jìn)網(wǎng)絡(luò)，處于待機(jī)狀態(tài)。 TC35i使用外接式SIM卡, 24～29為SIM卡引腳，SIM卡同TC35i是這樣連接的:SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通過(guò)SIM卡閱讀器與TC35i的同名端直接相連，ZIF連接座的CCIN引腳用來(lái)檢測(cè)SIM卡是否插好，如果連接正確，則CCIN引腳輸出高電平，否則為低電平。硬件握手信號(hào)用RTS0/CTS0，軟件流量控制用XON/XOFF，CMOS電平，支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令集。tc35i模塊的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合ITUT RS232接口標(biāo)準(zhǔn)。 15腳是啟動(dòng)腳IGT，系統(tǒng)加電后為使TC35i進(jìn)入工作狀態(tài),必須給IGT加一個(gè)大于100ms的低脈沖,電平下降持續(xù)時(shí)間不可超過(guò)1ms。圖324 TC35i實(shí)物圖u TC35i的管腳功能： 1～，第6～10引腳是電源地。 GSM模塊電路設(shè)計(jì) GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。 第三部分是供電。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。由11114腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。功能是產(chǎn)生+12v和12v兩個(gè)電源，提供給RS232串口電平的需要。圖323 MAX232的引腳配置圖u 引腳功能： 第一部分是電荷泵電路。元件庫(kù)中得到每一個(gè)發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F電平。一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是TTL電平0~+5V，MAX232就是用來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含2驅(qū)動(dòng)器、2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA232F電平。 MAX232芯片簡(jiǎn)介 MAX232芯片是美信（MAXIM）公司專為RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電。表34 與SMS相關(guān)的AT指令A(yù)T指令功能AT+CMGC發(fā)出一條短消息命令A(yù)T+CMGD刪除SIM卡內(nèi)存的短消息AT+CMGF選擇短消息信息格式：0PDU；1文本AT+CMGR讀取短消息AT+CMGS發(fā)送短消息AT+CMGW向SIM內(nèi)存中寫(xiě)入待發(fā)的短消息AT+CMSS從SIM內(nèi)存中發(fā)送短消息AT+CNMI顯示新收到的短消息 由于GSM Modem提供的接口是標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，采用ELA電平。隨著GSM技術(shù)的迅速發(fā)展以及GSM網(wǎng)絡(luò)的普遍性的提升，加之其集高效、快速、準(zhǔn)確于一身的優(yōu)點(diǎn)，GSM Modem與單片機(jī)的串口通訊是核心部分。 GSM簡(jiǎn)介 GSM是Global System For Mobile Communications的縮寫(xiě)，由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織ETSI制訂的一個(gè)數(shù)字移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，GSM是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(Global System for Mobile munications) 的簡(jiǎn)稱。而系統(tǒng)給家居主人發(fā)送報(bào)警短信的這一功能，則是智能家居的核心構(gòu)成部分，信息通信模塊電路的設(shè)計(jì)也就成為不能忽視的問(wèn)題。 智能家居的一個(gè)重要特點(diǎn)就是一體化，即主人可以控制各部分家居系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)，也能隨時(shí)清楚家居系統(tǒng)的工作狀態(tài)，比如，如果人員闖入室內(nèi)，報(bào)警監(jiān)測(cè)模塊會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，與此同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)智能的給主人發(fā)送一條短信通知主人?，F(xiàn)在介紹步進(jìn)電機(jī)的工作過(guò)程，比如，當(dāng)與L298N的4個(gè)輸入口連接的單片機(jī)四個(gè)端口輸入1011時(shí)，經(jīng)過(guò)L298N的OUT1~OUT4口的輸出則變?yōu)?100，此時(shí)，與L298N的OUT1和OUT2接口相連的繞組A就導(dǎo)通了，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)步距腳，下一個(gè)脈沖過(guò)來(lái)時(shí)，變成了1101，同樣，經(jīng)過(guò)L298N后，就變成了0010，此時(shí)OUT1和OUT2所在的A繞組不工作，OUT3和OUT4所在的B繞組導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)再轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距腳，就這樣依次循環(huán)，完成了步進(jìn)電機(jī)的連續(xù)正轉(zhuǎn)。如上圖所示，IN1~IN4分別接到單片機(jī)的4個(gè)端口，ENA和ENB兩個(gè)使能端也接入單片機(jī)的另外兩個(gè)端口，使能端高電平時(shí)有效，電機(jī)通過(guò)L298N得到的高低電平，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。圖322 L298N與步進(jìn)電機(jī)電路接線圖 L298N驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作原理：在圖中，5V電源給L298N芯片供電，12V電源給步進(jìn)電機(jī)供電，但是兩個(gè)電源都應(yīng)接在L298N芯片上。在硬件電路的連接上，~~IN4上，~，進(jìn)而控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，~。其中，α=t/T（占空比），Vcc是電源電壓。 對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，我們采用PWM調(diào)速的方法。OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)。輸出電流可達(dá)2A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。ENA控制IN1和IN2腳，ENB控制IN3和IN4，使能端ENA和ENB兩路控制電路，TTL電平輸入，高電平時(shí)有效。L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接4．5～7V電壓。圖321 L298N管腳圖 L298N是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見(jiàn)的是15腳的Multiwatt封裝，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。介紹完步進(jìn)電機(jī)，接下來(lái)介紹一下L298N芯片： L298N是SGS公司的產(chǎn)品,其內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路,即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器,接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào),可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的電機(jī)。因此，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路也是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。此力矩是衡量電機(jī)體積（幾何尺寸）的標(biāo)準(zhǔn)，與驅(qū)動(dòng)電壓及驅(qū)動(dòng)電源等無(wú)關(guān)。θ=360度（轉(zhuǎn)子齒數(shù)J*運(yùn)行拍數(shù)），以常規(guī)二、四相，轉(zhuǎn)子齒為50齒電機(jī)為例。AABBBCCCDDDAA。則反轉(zhuǎn)的通電順序?yàn)椋築’A’BA依次循環(huán)。表33 兩相四拍步進(jìn)電機(jī)工作模式時(shí)序表步進(jìn)電機(jī)信號(hào)輸入第一步第二步第三步第四步返回第一步正轉(zhuǎn)IN10111返回IN21011返回IN31101返回IN41110返回反轉(zhuǎn)IN11110返回IN21101返回IN31011返回IN40111返回 如果給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正傳，如果按照反序換相通電，則步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。而且對(duì)窗簾的開(kāi)合控制沒(méi)必要那樣精確，因此本設(shè)計(jì)采用兩相四線，控制四個(gè)繞組。但應(yīng)注意的是：如果脈沖頻率的速度大于了步進(jìn)電機(jī)的反應(yīng)速度，那么步進(jìn)電機(jī)就會(huì)出現(xiàn)失步現(xiàn)象。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)的越快。而直流電機(jī)雖然控制簡(jiǎn)單，但是定位精度不高，由于只要達(dá)到馬達(dá)電流就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且轉(zhuǎn)速和圈數(shù)都難以精確控制，因此綜合各方面因素，選用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字式控制電機(jī)，它將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角