【正文】 動(dòng)化、智能化，使家居變得更加舒適、安全和有效，從而提高人們的生活質(zhì)量[4]。智能家居是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)，依照人體工程學(xué)原理，融合個(gè)性需求，將與家居生活有關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)，如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)、地板采暖等有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實(shí)現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗(yàn)[1]。關(guān)鍵詞：智能家居；Keil uVision2；單片機(jī)；STC12C5A60S2；串口通信1 引言 課題研究背景進(jìn)入21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)力水平進(jìn)入加速發(fā)展階段，隨之而來(lái)的是人類物質(zhì)文化生活的極大提高。以Keil uVision2為軟件開發(fā)平臺(tái)，通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間的通訊，從而達(dá)到PC機(jī)控制單片機(jī)的目的?；趩纹瑱C(jī)的小型智能家居系統(tǒng)是以STC12C5A60S2芯片為控制核心，用單片機(jī)上不同的器件及PC機(jī)與單片機(jī)之間的通訊，將智能家居中的相應(yīng)模塊模擬展示出來(lái)。 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目: 基于單片機(jī)的小型智能家居系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 姓 名: 常盼盼 學(xué) 院: 理 學(xué) 院 專 業(yè): 網(wǎng)絡(luò)工程 班 級(jí): 2009級(jí)（2）班 學(xué) 號(hào): 1887090202 指導(dǎo)教師: 趙艷紅 職稱: 講師 2013 年 5 月 10 日安徽科技學(xué)院教務(wù)處制目 錄1摘要 1關(guān)鍵詞 11 引言 1 課題研究背景 1 系統(tǒng)的主要功能 12 整體設(shè)計(jì) 2 總體介紹 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 23 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 硬件系統(tǒng)概述 3 硬件系統(tǒng)的功能模塊 3 電源模塊 3 串口模塊 4 核心板模塊 8 LED模塊 9 蜂鳴器模塊 10 步進(jìn)電機(jī)模塊 11 LCD模塊 12 熱敏amp。光敏傳感器模塊 144 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 keil uVision2簡(jiǎn)介 15 keil uVision2新建項(xiàng)目、編輯、編譯以及調(diào)試運(yùn)行 15 205 系統(tǒng)平臺(tái)搭建 22 系統(tǒng)組成 22 系統(tǒng)硬件連接 22 PC機(jī)與單片機(jī)的連接 22 226 系統(tǒng)功能介紹 22 整體功能介紹 22 詳細(xì)功能介紹 24 音樂(lè)播放 24 花樣燈 25 窗簾 26 火災(zāi)報(bào)警 27 串口通信模塊 277 系統(tǒng)測(cè)試 28 系統(tǒng)基本性能驗(yàn)證 28 整體驗(yàn)證 288 總結(jié)與展望 29 總結(jié) 29 展望 29致謝 29參考文獻(xiàn) 2931基于單片機(jī)的小型智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)工程 常盼盼指導(dǎo)教師 趙艷紅摘要：智能家居是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線、網(wǎng)絡(luò)通信、音視頻等技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的家庭日程事務(wù)管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，其中硬件系統(tǒng)是以STC12C5A60S2芯片為核心的單片機(jī)開發(fā)板以及單片機(jī)外圍發(fā)光二極管、數(shù)碼管、蜂鳴器等功能模塊。論文詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的開發(fā)及實(shí)現(xiàn)過(guò)程。隨著人們生活水平的不斷提高，人們不斷的對(duì)居住環(huán)境提出更高的要求，越來(lái)越注重家庭生活中每個(gè)成員的舒適、安全與便利。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間，還將原來(lái)被動(dòng)靜止的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具[2]，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金[3]。 系統(tǒng)的主要功能本系統(tǒng)以STC12C5A60S2芯片為核心，利用單片機(jī)的外圍設(shè)備及串口通信開發(fā)、實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)功能模塊：（1）花樣燈的控制，利用單片機(jī)上的二極管模擬電燈，根據(jù)不同的指令，按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序，變換出不同的花樣。（3）電機(jī)模擬窗簾，利用單片機(jī)上的步進(jìn)電機(jī)模擬窗簾的開關(guān)，根據(jù)指令，按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序，步進(jìn)電機(jī)模擬完成窗簾的拉開、關(guān)閉。2 整體設(shè)計(jì) 總體介紹本系統(tǒng)以STC12C5A60S2芯片為控制核心，溫度，濕度等傳感器為環(huán)境信息采集源，以串口通信控制為輔助，模擬了一個(gè)小型的智能家居系統(tǒng)。此外在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了多種傳感器相結(jié)合，根據(jù)各傳感器采集的數(shù)值進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警自動(dòng)化控制。系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。單片機(jī)具有高集成度、體積小、高可靠性、控制功能強(qiáng)、低功耗、易擴(kuò)展、優(yōu)異的性價(jià)比等特點(diǎn)，在機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)過(guò)程控制、辦公自動(dòng)化設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信、航空航天系統(tǒng)和國(guó)防軍事、尖端武器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[5]。本系統(tǒng)硬件原理圖如圖2所示：LED51核心板（以STC12C5A60S2為核心）蜂鳴器USB轉(zhuǎn)串口PC機(jī)步進(jìn)電機(jī)LCD火災(zāi)報(bào)警熱敏傳感器光敏傳感器圖2 硬件系統(tǒng)圖 硬件系統(tǒng)的功能模塊 電源模塊 電源部分是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這部分的穩(wěn)定工作對(duì)整個(gè)單片機(jī)硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定工作起著至關(guān)重要的作用，單片機(jī)帶有先進(jìn)的系統(tǒng)控制及電源管理模塊[6]。 （2） 外部712V（最好使用9V）直流穩(wěn)壓電源適配器供電，通過(guò)電源接口JP1輸入電源。圖3 主板供電系統(tǒng)原理圖 串口模塊u 串行通訊基本概念計(jì)算機(jī)與外界的信息交換稱為通信[7]。并行傳送具有傳送速度快，效率高等優(yōu)點(diǎn)，但傳送多少數(shù)據(jù)位就需要多少根數(shù)據(jù)線，傳送成本高；串行傳送是按位順序進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，最少僅需要一根傳輸線即可完成，傳送距離遠(yuǎn)，但傳送速度慢[8]。這兩種通信方式的區(qū)別在于發(fā)送設(shè)備時(shí)鐘與接收設(shè)備時(shí)鐘是否嚴(yán)格一致。這種傳送方式對(duì)硬件結(jié)構(gòu)要求較高。圖4 串口通信傳輸45H的數(shù)據(jù)格式 另外一個(gè)字符應(yīng)包括以下信息： （1） 起始位：對(duì)應(yīng)邏輯0（space）狀態(tài)。 （2） 數(shù)據(jù)位：起始位之后傳送數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位可以是8位。奇偶校驗(yàn)位的設(shè)置與否及校驗(yàn)方式（奇校驗(yàn)還是偶校驗(yàn)）由用戶需要確定。停止位標(biāo)志一個(gè)字符傳送的結(jié)束。u MCS51單片機(jī)的串行接口MCS51單片機(jī)串行口寄存器結(jié)構(gòu)如5圖所示。但這兩個(gè)寄存器具有同一地址（99H）。圖5 MCS51單片機(jī)串行口寄存器結(jié)構(gòu)圖u 串行通信標(biāo)準(zhǔn)RS232和RS485是兩種典型的串行通信標(biāo)準(zhǔn)，兩種標(biāo)準(zhǔn)的主要區(qū)別有： （1）傳輸距離。 （2）接口電平。 （3）傳輸速率。圖6 RS485原理及實(shí)物圖對(duì)于軟件編程方面， RS485和RS232完全一致，但是由于485數(shù)據(jù)傳輸為差分方式，需要同樣具有485接口的硬件，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)，所以在本系統(tǒng)中選用操作起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單的RS232。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿足一定的條件，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，本系統(tǒng)采用了專用芯片MAX3232進(jìn)行轉(zhuǎn)換。主要特點(diǎn)有：（1）符合所有的RS232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（2）只需要單一 +5V電源供電 （3）片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和10V電壓V+、V （4）功耗低，典型供電電流5mA （5）內(nèi)部集成2個(gè)RS232C驅(qū)動(dòng)器 （6）內(nèi)部集成2個(gè)RS232C接收器[9]圖7 MAX3232的原理圖本系統(tǒng)采用了三線制連接串口，也就是說(shuō)計(jì)算機(jī)的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD，這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了。圖8 串口原理圖圖9 串口模塊實(shí)物圖 核心板模塊圖10 核心板結(jié)構(gòu)圖u 功能描述：（1）51核心板支持DIP40封裝的STC系列單片機(jī)、AT89S5X系列單片機(jī)。 （3）通過(guò)P0口的“5V”管腳供電（作為主板的核心板使用時(shí)），無(wú)需重復(fù)在核心板上對(duì)USB供電。圖11 核心板電路原理圖 LED模塊 LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“PN結(jié)”。而光