【正文】 、通用DMA1和通用DMA2；4個被動單元：內(nèi)部閃存存儲器Flash、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器SRAM、FSMC和AHB到APB的橋。1第2章 各個硬件模塊的說明第2章 各個硬件模塊的說明第2章 各個硬件模塊的說明 主控模塊本設計整個系統(tǒng)的主控芯片選擇的具有ARM內(nèi)核CortexM3的STM32F103VET6。第四章主要介紹了控制系統(tǒng)軟件程序的設計，主要有主函數(shù)及TIM2中斷處理函數(shù)的程序設計，GPRS來信中斷處理函數(shù)的設計以及GPRS的AT指令的PDU編碼過程。 本文各章主要安排本文第二章主要介紹了智能家居控制系統(tǒng)中用到的各個硬件模塊，有主控模塊STM32F103VETGPRS短信收發(fā)模塊GTM900B、溫濕度測量傳感器DHT1液晶顯示屏LCD160步進電機28BYJ48。我國的智能家居建設相對于國外起步比較晚， 尚未形成一定的國家標準。隨著信息化技術日益普，國家經(jīng)貿(mào)委領頭成立了家庭信息網(wǎng)絡技術委員會，同時信息網(wǎng)絡技術體系研究及產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)被列為了國家技術創(chuàng)新的重點專項計劃。在1997年香港回歸時，上海的中皇廣場在建設部“97跨世紀住宅小區(qū)案競賽活動”中被建設部科技委員會評為全國首家“智能住宅示范工程”，從此揭開了我國智能家居住宅小區(qū)發(fā)展的序幕。 國內(nèi)的發(fā)展動態(tài)1990年后，我國的智能家居化住宅小區(qū)日益興起。比如:摩托羅拉公司開發(fā)出來的“居所之門”、微軟公司開發(fā)出來的“夢幻之家”、IBM公司開發(fā)出來的“家庭主任”等都以日趨成穩(wěn)的技術霸占家居市場。在家居智能化系統(tǒng)研發(fā)方面，美國及一些西方國家一直處于領先地位。目前，在國外的家庭智能化系統(tǒng)技術己經(jīng)越來越成熟，預計今后，越來越多的新房將會安裝具有一定的“智能家居化”功能的系統(tǒng)。它只是采用計算機系統(tǒng)對大樓的照明、空調(diào)、電梯等設備進行監(jiān)控，并提供情報資料、語音通信、電子郵件等方面的信息服務。在科學技術日新月異的今天，智能家居產(chǎn)品也在不斷發(fā)展尋求突破，用智能的方式緩和、解決社會矛盾，這是本課題的目的及意義所在。而且在現(xiàn)在這個注重綠色環(huán)保的世界里，智能的為住戶控制好空氣的濕度、溫度等，檢查分析空氣成分，讓住戶安心入住。目錄基于ARM的嵌入式智能家居遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計畢業(yè)論文目 錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 1 國內(nèi)的發(fā)展動態(tài) 2 本文各章主要安排 2第2章 各個硬件模塊的說明 3 主控模塊 3 STM32的系統(tǒng)架構 3 STM32F103VET6的內(nèi)部資源 4 7 8 DHT11的引腳說明 8 DHT11的工作原理 9 溫濕度液晶顯示模塊LCD1602 11 LCD1602的管腳說明 12 LCD1602的特性 12 LCD1602的基本指令 12 收放窗簾模塊步進電機28BJY48 14 步進電機的工作原理 14 步進電機的引腳接線 14 本章小結(jié) 15第3章 硬件系統(tǒng)的設計 16 直流穩(wěn)壓電源的設計 16 STM32最小系統(tǒng)的設計 17 17 晶振電路 17 復位電路 18 串口驅(qū)動電路 18 步進電機、繼電器驅(qū)動電路設計 19 本章小結(jié) 20第4章 軟件程序的設計 21 主函數(shù)及TIM2中斷服務函數(shù)設計 21 主函數(shù)及TIM2中斷服務函數(shù)程序代碼 21 主函數(shù)及TIM2中斷服務函數(shù)程序流程圖 23 GPRS來信中斷處理函數(shù)設計 24 GPRS來信中斷處理函數(shù)程序代碼 24 GPRS來信中斷處理流程圖 26 GPRS的AT指令 27 本設計中用到的AT指令 27 PDU編碼 27 AT指令的使用程序設計 29 31結(jié)論 32參考文獻 33致謝 35附錄一 整個硬件系統(tǒng)電路圖 36附錄二 開題報告說明 37附錄三 文獻綜述 38附錄四 中期報告 39附錄五 外文文獻及其翻譯 40附錄六 完整的程序代碼 41I第1章 緒論第1章 緒論 課題背景隨著科技的提高，經(jīng)濟的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平的提高，對家居環(huán)境的要求也越來越高，作為家居智能化的核心部分——智能家居控制系統(tǒng)也越發(fā)顯得重要。智能家居控制器可以為系統(tǒng)提供智能控制方案，使住戶的控制更便捷，更高效，更能為家庭的日?；顒庸?jié)約不必要的能耗[1]。家居智能化控制的開發(fā)和建設是未來國家、經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢。1984年，世界上第一座智能建筑在美國的康涅迪格州建成，這座意義不一般的智能建筑是對一座舊式大樓在一定程度上的改造而完成的。2000年，新加坡大約有5000戶家庭采用了這種家庭智能家居化系統(tǒng)，而與此同時，美國采用這種智能家居化系統(tǒng)的用戶已高達4萬戶。于此同時，由于科學技術的發(fā)展日益標準化，這些新型智能家居系統(tǒng)將會比世界首富比爾. 蓋茨耗資六千萬美元的高端智能家居別墅便宜得多。近年來，以摩托羅拉公司及美國微軟公司等為首的一些國外知名企業(yè)，先后加入到智能家居系統(tǒng)的研發(fā)中。此外，亞洲國家日本、韓國、新加坡等國的領頭大企業(yè)也紛紛致力于家居智能化的研發(fā)，對家居市場更是躍躍欲試。我國的智能家居化住宅建筑最早起于廣州、深圳和上海等沿海發(fā)達城市，并慢慢地向內(nèi)陸發(fā)展。1999年，建設部住宅產(chǎn)業(yè)化辦公室、建設部勘察設計司聯(lián)合組織實施了全國住宅小區(qū)智能化技術示范工程，這也標志著我國的智能家居進入了一個新階段。根據(jù)建設部的要求，截止今年，大中城市中50%的住宅要實現(xiàn)智能化[2]。國內(nèi)各大硬、軟件企業(yè)機構正在積極的研發(fā)更為符合市場的智能家居化產(chǎn)品，以解決我國當前智能化設備使用復雜、產(chǎn)品價格昂貴及實用性差等缺點，而技術創(chuàng)新能力也逐漸向國際先進水平靠攏，這樣智能家居的未來值得我們期待[34]。第三章主要介紹了硬件系統(tǒng)的設計，重點描述各個功能模塊電路圖的設計及其功能。其中給出了主要程序代碼及其程序流程圖。該芯片屬于增強型的32位高性能微控制器，具有100引腳和高達512K字節(jié)的閃存存儲器。這些單元都是通過一個多級的AHB總線構架相互連接的，如圖21所示。指令預取在此總線上完成。系統(tǒng)總線: 此總線連接CortexM3內(nèi)核的系統(tǒng)總線到總線矩陣，總線矩陣協(xié)調(diào)著DMA與內(nèi)核之間的訪問?？偩€矩陣: 該矩陣協(xié)調(diào)DMA主控總線與內(nèi)核系統(tǒng)總線間的訪問與仲裁，仲裁采用輪換算法。 AHB外設通過總線矩陣與系統(tǒng)總線相連，允許DMA訪問。APB1操作速度限于36MHz，APB2操作于全速(最高72MHz)。在每一次復位以后，所有除SRAM和FLITF以外的外設都被關閉，在使用一個外設之前，必須設置寄存器RCC_AHBENR來打開該外設的時鐘圖21 STM32系統(tǒng)架構 STM32F103VET6的內(nèi)部資源STM32F103VET6的引腳圖如圖22所示。CortexM3采用了哈佛結(jié)構，擁有獨立的Dcode總線和Icode總線，可以讓數(shù)據(jù)訪問和取指并行不悖，這樣數(shù)據(jù)訪問就不再占用Icode總線，從而提升了工作性能。圖22 STM32F103VET6引腳圖(2) 存儲器：512KB的閃存程序存儲器；64K字節(jié)的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器SRAM，它可以以字節(jié)、半字(16位)或全字(32位)訪問。(b) STM32的工作電壓(VDD)～，；(c) 獨立的A/D轉(zhuǎn)換器供電和參考電壓；(d) 一個完整的上電復位(POR)和掉電復位(PDR)電路；(e) 可有3種不同工作模式的電壓調(diào)節(jié)器；(f) 可編程電壓監(jiān)測器(PVD)。(5) DMA控制器：支持定時器、ADC、SPI、IIC和USART等外設。(7) 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)：12位的ADC是一種逐次逼近型模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它有多達18個通道，可測量16個外部和2個內(nèi)部信號源。(9) 通用異步收發(fā)器(USART)：全雙工的，異步通信RZ標準格式；發(fā)送和接收共用的可編程波特率，；智能卡模擬功能。華為GTM900B無線模塊是一款兩頻段GSM/GPRS 無線模塊。GTM900B 模代表支持PPP 協(xié)議的模塊，主要兼容西門子C35 模塊還有數(shù)據(jù)傳送的AT 命令，適用于小數(shù)據(jù)量傳送的場合，用戶無需實現(xiàn)PPP 協(xié)議也可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。鍵盤、液晶顯示LCD等外部設備由外部CPU 進行控制。圖23 GTM900引腳圖表21 GTM900引腳功能說明序號名稱I/O功能1～5VBATI供電6～10GND工作地14ADCI模擬數(shù)字采樣15PWONI開關控制信號17RIOO振鈴指示18RXD0OGTM900模塊AT命令串口發(fā)送信號（對端設備接收）19TXD0IGTM900 模塊AT命令串口接收信號（對端設備發(fā)送）20CTS0O清除發(fā)送21RTS0I請求發(fā)送22DTR0I數(shù)據(jù)設備準備就緒23DCD0O載波檢測24～29SIM_xSIM卡的信號31RSTI復位信號32LPGO指示燈狀態(tài)控制信號溫濕度的測量選擇溫濕度傳感器DHT11，數(shù)字溫濕度傳感器DHT11是一種具有已校準數(shù)字信號輸出的溫度與濕度復合的傳感器。 DHT11的引腳說明數(shù)字溫濕度傳感器DHT11中具有一個NTC測溫元件和一個電阻式感濕元件，并與一個高性能的8位單片機相連接。每個溫濕度傳感器DHT11產(chǎn)品都在極為精確的溫濕度校驗室中進行了校準。其引腳接線圖如圖24所示，引腳說明如表22所示。傳感器上電后，要等待1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)，在此期間無需發(fā)送任何指令。(1) 數(shù)據(jù)的格式進行一次溫濕度采集得到完整的數(shù)據(jù)為40bit，高位數(shù)據(jù)先出。采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸正確時，其校驗和等于“8bit濕度整數(shù)+8bit濕度小數(shù)+8bi溫度整數(shù)+8bit溫度小數(shù)”所得結(jié)果的末8位數(shù)據(jù)。若沒有接收到主機發(fā)送開始信號，DHT11就不會響應主機的信號也就不會主動進行溫濕度采集。圖25 DHT11與主機通信過程如圖26所示，當總線空閑是其狀態(tài)為高電平，主機要與DHT11通信則需要主機將總線拉低至少18毫秒以上,再拉高20~40us，保證DHT11傳感器能檢測到開始信號。主機發(fā)送開始信號結(jié)束后, 接收DHT11的響應信號,當主機發(fā)送開始信號后,就可以由輸出模式切換到輸入模式，開始接收DHT11測量出來的溫濕度數(shù)據(jù)。如果主機讀取DHT11的響應信號為高電平，則是DHT11沒有響應，溫濕度數(shù)據(jù)測量失敗。圖27 數(shù)字0信號的表示圖28 數(shù)字1信號的表示 溫濕度液晶顯示模塊LCD1602液晶顯示屏LCD1602是一種專門用來顯示符號、數(shù)字、字母等的點陣型液晶顯示模塊，它由32個5*11或5*7等的點陣字符位組成，分兩行顯示，每行16個字符位。1602是指顯示的內(nèi)容為16*2，即可以顯示兩行，每行顯示16個字符（顯示字符和數(shù)字）。7~14D0~D7雙向數(shù)據(jù)傳輸端，用于傳輸數(shù)據(jù)15BLA背光源正極16BLK背光源負極 LCD1602的特性(1) ，對比度可調(diào)；(2) 內(nèi)含復位電路；(3) 提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能；(4) 有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM；(5) 內(nèi)建有192個5*7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM；(6) 8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM。指令的寫入需要寄存器選擇功能，即當RS為低電平，RW為低電平時為指令寄存器(IR)的寫入；當RS為高電平，RW為低電平時為數(shù)據(jù)寄存器(DR)的寫入；當RS為低電平，RW為高電平時為忙標志和地址計數(shù)器的讀出；當RS為高電平，RW為高電平時為數(shù)據(jù)寄存器的讀出。表24 LCD1602的基本指令表指令碼功 能指令RSRWD7D6D5D4D3D2D1D0清除顯示0000000001數(shù)據(jù)指針及所有顯示清零顯示 模式設置0011100000設置16x2顯示，5x7點陣，8位數(shù)據(jù)口顯示開關及 光標設置0000001DCBD=1：開顯示；D=0：關顯示；C=1：顯示光標；C=0：不顯 示 光標；B=1：光標閃 爍 ； B=0：光標不閃爍進入點設定00000001NS指定在數(shù)據(jù)的讀取與寫入時，設定游標的移動方向及指定顯示的移位設定DDRAM地址0010AC5AC4AC3AC2AC1AC0設定DDRAM 地址（顯示位址）第一行：80H－87H第二行：90H－97H讀取忙標志和地址01BFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0讀取忙標志(BF)可以確認內(nèi)部動作是否完成，同時可以讀出地址計數(shù)器(AC)的值寫數(shù)據(jù)到RAM10數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)D7～D0寫入到RAM讀RAM的值11數(shù)據(jù)從內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù)D7～D0 收放窗簾模塊步進電機28BJY48 步進電機的工作原理步進電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構。通過控制脈沖個數(shù)可以控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率可以控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。當對步進電機的四相輸入一系列連續(xù)不斷的控制 脈 沖時，步進電機就可連續(xù)不斷地轉(zhuǎn) 動 。當通電狀態(tài)的改變 完 成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距。其中拍數(shù)、步距角及轉(zhuǎn)速的計算為：(1) 拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相步進電機為例，四相四拍運行方式為ABBCCDDAAB，四相八 拍 運行方式為AABBBCCCD