陳斌強(qiáng)《智能家居系統(tǒng)》V2畢業(yè)論文

1、0 - 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書書 課題名稱 智能家居系統(tǒng) 課題來源 生產(chǎn)、社會(huì)實(shí)際 系 別 電子信息工程系 專 業(yè) 應(yīng) 用 電 子 班 級(jí) 電 子 0732 姓 名 陳 斌 強(qiáng) 學(xué) 號(hào) 0706063204 指導(dǎo)教師 王芳 陳沉 起訖時(shí)間：2009 年 10 月 30 日2010 年 1 月 22 日（共 8 周） 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 1 - 摘要摘要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，智能家居正逐步走進(jìn)人們的生 活。一個(gè)典型的現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)提供安防、家電控制、遠(yuǎn)程抄表和信息服務(wù)等功能。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了其中的智能家電控制系統(tǒng)。

2、討論了基于 Windows CE 5.0 嵌入式操作 系統(tǒng)，以使用 PXA270 為控制核心的 XSBase270 嵌入式平臺(tái)為硬件基礎(chǔ)，以 Visual Studio 2005 和 Platform Builder 為軟件開發(fā)平臺(tái)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通 過詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，開發(fā)了相應(yīng)的軟件程序，包括嵌入式操作系統(tǒng) Windows CE 5.0 的定制、應(yīng)用程序的界面設(shè)計(jì)、程序開發(fā)和單片機(jī)系統(tǒng)的底層編程，本設(shè)計(jì)融合了 嵌入式系統(tǒng)、通訊、單片機(jī)、軟件開發(fā)等學(xué)科的知識(shí)。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)設(shè) 計(jì)基本滿足要求，并有一定的功能擴(kuò)展空間。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：智能家居；嵌入式系統(tǒng)；Windows

3、 CE 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 2 - Abstract With computer technology, communication technology and embedded system development, intelligent home is getting into peoples lives. A typical modern smart home security systems, home appliance control, remote meter reading and information services

4、functions. This article is designed and implemented one of the intelligent home appliance control system. Discussed based on Windows CE 5.0 embedded operating system to use the PXA270 core XSBase270 to control the embedded platform for hardware-based, Visual Studio 2005 and Platform Builder software

5、 development platform for intelligent home system design and implementation. Through the detailed system design process, develop the corresponding software programs, including Windows CE 5.0 embedded operating system, custom, application interface design, program development, and SCM systems level p

6、rogramming，the design of integrated embedded systems, communications, SCM, software development and other disciplines of knowledge. System test results show that the system design can basically meet the requirements and have a certain function of room for expansion. Keywords: Smart Home ;Embedded ;W

7、indows CE 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 3 - 目目 錄錄 摘要 .1 ABSTRACT .2 第一章 緒論 .4 1.1 智能家居及其發(fā)展趨勢(shì).4 1.2 嵌入式系統(tǒng)與智能家居.4 1.3 智能家居控制系統(tǒng)功能.6 1.3.1 家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控 .6 1.3.2 家庭安全防范 .6 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù) .7 2.1 硬件部分.7 2.2 軟件部分.7 第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 .8 3.1 開發(fā)平臺(tái)硬件資源.8 3.1.1CPU：PXA270.8 3.2 硬件總體設(shè)計(jì)框圖.9 3.2.1 家電控制板 .10 3.2.2 家電控制電路 .10

8、 3.2.3 傳感器接口電路 .11 3.2.4 串行端口電路 .12 第四章 軟件設(shè)計(jì) .13 4.1 WINDOWS CE 操作系統(tǒng)介紹 .13 4.2 操作系統(tǒng)的定制 .13 4.2.1BSP 的安裝 .13 4.2.2 添加平臺(tái)特征和配置平臺(tái) .14 4.3 應(yīng)用程序編寫環(huán)境 .16 4.4 串口通信協(xié)議.16 4.5 打開串口與配置串口.17 第五章 系統(tǒng)測(cè)試 .20 5.1 測(cè)試環(huán)境.20 5.2 測(cè)試步驟.20 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 4 - 第六章 總結(jié) .23 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)： .24 致謝致謝 .25 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)

9、設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 5 - 第一章第一章 緒論緒論 1.11.1 智能家居及其發(fā)展趨勢(shì)智能家居及其發(fā)展趨勢(shì) 隨著電子技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的廣泛應(yīng)用，人們?cè)絹碓礁惺艿诫娮赢a(chǎn)品為生活所帶 來的各種便利，特別是在 20 世紀(jì) 80 年代，智能家居的出現(xiàn)更為人們享受生活提供了 一個(gè)廣闊的平臺(tái)。 智能家居是一個(gè)系統(tǒng)，也是一個(gè)過程。它是利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、電力自動(dòng) 化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線電技術(shù)，將與居家生活有關(guān)的各種設(shè)備有機(jī)地結(jié)合在一起， 通過網(wǎng)絡(luò)化的綜合管理，讓居家生活更輕松。智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，而 且不再是被動(dòng)的，是具有能動(dòng)性智能化的工具，提供全方位的信息交換功

10、能，優(yōu)化我 們的生活方式和居住環(huán)境你 ，幫助我們有效地安排時(shí)間，節(jié)約各種能源，提供優(yōu)質(zhì)、 高效、舒適、安全的生活空間 智能家居的原型最早起源于美國。時(shí)至今日，智能家居在美國已走過了將近 30 個(gè) 年頭。目前，美國有全球最大的智能化住宅群，其占地 3359 公頃，由約 8000 棟小別 墅組成。此外，在歐美、日本、新加坡和韓國等地，智能家居也日漸興起。 自動(dòng)化的家居不再是一幢被動(dòng)的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時(shí)間的工具， 使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。網(wǎng)絡(luò)化智能家居系統(tǒng)可為您提供遙控、家電 （空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報(bào)警、電話遠(yuǎn)程 控制、可編程定時(shí)控制及

11、計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安 全。 隨著家庭智能化在世界范圍內(nèi)的日漸普及，智能家居在上個(gè)世紀(jì)末悄然走進(jìn)了中 國市場(chǎng)。 1.21.2 嵌入式系統(tǒng)與智能家居嵌入式系統(tǒng)與智能家居 智能家居，或稱智能住宅，在英文中常用 Smart Home。智能家居是以住宅為平臺(tái)， 兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的 高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能家居可以定義為一個(gè)過程或者一個(gè) 系統(tǒng)。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)、將與家居生活有關(guān)的 各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。 智能家居不

12、僅提供了全方位的信息交換功能，還優(yōu)化了人們的生活方式和居住環(huán)境， 幫助人們有效地安排時(shí)間、節(jié)約各種能源，實(shí)現(xiàn)了家電控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、 窗簾自控、防盜報(bào)警、計(jì)算機(jī)控制、定時(shí)控制以及電話遠(yuǎn)程遙控等功能。 嵌入式系統(tǒng)一般指非 PC 系統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處 理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和 I/O 端口等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（OS） （要求實(shí)時(shí) 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 6 - 和多任務(wù)操作）和應(yīng)用程序編程。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控 制著資源調(diào)度及與硬件的交互作用。 我們可以通過各項(xiàng)比較發(fā)現(xiàn)，嵌入式比較

13、有發(fā)展 潛力。 嵌入式的智能家居使系統(tǒng)的處理能力大大增強(qiáng)，可以帶來更加逼真的圖像以及更 加真實(shí)的語音等。根據(jù)系統(tǒng)定制的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)不僅可以最大限度的利用硬件資源而 且還避免了過于龐大的系統(tǒng)造成的系統(tǒng)冗余。一般只有一顆主處理芯片，系統(tǒng)架構(gòu)更 加清晰簡(jiǎn)捷。軟件采用分層設(shè)計(jì)，方便維護(hù)和升級(jí)，大大提高了代碼利用率，縮短開 發(fā)周期。因?yàn)榍度胧郊夹g(shù)是伴隨著 Internet 而生的，所以它具有更加卓越的網(wǎng)絡(luò)性能， 可以增加更多的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，很顯然嵌入式類智能家居產(chǎn)品在應(yīng)用方面具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)， 應(yīng)該是未來中國家庭智能化技術(shù)主流發(fā)展方向。 隨著 Internet 向普通家庭生活不斷擴(kuò)展，消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、通訊一

14、體化趨勢(shì)日 趨明顯，現(xiàn)代智能家居由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特點(diǎn)在 21 世紀(jì)將成 為現(xiàn)代社會(huì)和家庭的新時(shí)尚。當(dāng)家庭智能網(wǎng)關(guān)將家庭中各種各樣的家電通過家庭總線 技術(shù)連接在一起時(shí)，就構(gòu)成了功能強(qiáng)大、高度智能化的現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)。隨著嵌入 式技術(shù)更加廣泛的應(yīng)用，隨著成本的逐步降低，中國的智能家居最終將走向嵌入式。 圖 1-1 智能家居控制系統(tǒng)示意圖 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 7 - 1.31.3 智能家居控制系統(tǒng)功能智能家居控制系統(tǒng)功能 智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范二個(gè)方面。 .1 家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)

15、控家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控 家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、遙控、遠(yuǎn)距離異地(通過電話或 Internet)的 監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。 (1)家用電器的監(jiān)視和控制，按照預(yù)先所設(shè)定程序的要求對(duì)熱水器、微波爐、視像 音響等家用電器進(jìn)行監(jiān)視和控制。 (2) 熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的?shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理 的要求所設(shè)置數(shù)據(jù)采集程序，通過傳感器對(duì)熱能表、燃?xì)獗怼⑺?、電度表的用量進(jìn) 行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、計(jì)量，并將采集結(jié)果遠(yuǎn)程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。 (3)空調(diào)機(jī)的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制，按照預(yù)先所設(shè)定的程序，根據(jù)時(shí)間、溫度、濕度 等參數(shù)對(duì)空調(diào)機(jī)進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。 (4)照明設(shè)備的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控

16、制按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，分別對(duì)各個(gè)房間照明 設(shè)備的開、關(guān)進(jìn)行控制，并可自動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)房間的照度。 (5)窗簾的控制，按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，對(duì)窗簾的開啟/關(guān)閉進(jìn)行控制。 .2 家庭安全防范家庭安全防范 家庭安全防范主要包括多火災(zāi)報(bào)警、可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警、防盜報(bào)警、緊急求救、 多防區(qū)的設(shè)置、訪客對(duì)講等。家庭控制器內(nèi)按等級(jí)預(yù)先設(shè)置若干個(gè)報(bào)警電話號(hào)碼(如家 人單位電話號(hào)碼、手機(jī)電話號(hào)碼、尋呼機(jī)電話號(hào)碼和小區(qū)物業(yè)管理安全保衛(wèi)部門電話 號(hào)碼等)，在有報(bào)警發(fā)生時(shí)，按等級(jí)的次序依次不停地?fù)芡ㄉ鲜鲭娫掃M(jìn)行報(bào)警(可報(bào)出 家中是哪個(gè)系統(tǒng)報(bào)警了)。同時(shí)，各種報(bào)警信號(hào)通過控制網(wǎng)絡(luò)傳送至小區(qū)物業(yè)管理中心，

17、 并可與其它功能模塊實(shí)現(xiàn)可編程的聯(lián)動(dòng)(如可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警后，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤艿郎?的電磁閥)。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 8 - 第二章第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù) 本設(shè)計(jì)利用 XSBase270 嵌入式平臺(tái)，C8051F 系列單片機(jī)、MAX232 及各類家居傳感 器設(shè)計(jì)制作一款智能家居控制系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試和控制軟 件的編寫與調(diào)試。 2.12.1 硬件部分硬件部分 智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由以下幾大部分構(gòu)成，即控制單元、傳感器數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)、接口和電源部分?？刂茊卧M成控制部分功能；傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 完成報(bào)

18、警等信號(hào)的處理和發(fā)送；電源部分則為各個(gè)部分提供工作電源。傳感器采用溫 度傳感器、煙霧傳感器、壓力傳感器、光照傳感器，采用的型號(hào)分別為 DS18B20、MQ- 2、BF350-3AA 型電阻應(yīng)變片、On9658。本系統(tǒng)利用各種傳感器來探測(cè)、感受外界的信 號(hào)，并通過已設(shè)定的程序來完成預(yù)定的動(dòng)作，并最終實(shí)現(xiàn)智能化。 2.22.2 軟件部分軟件部分 軟件設(shè)計(jì)部分主要由以下幾大部分構(gòu)成：即數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分及分析控制 部分。數(shù)據(jù)采集部分是對(duì)傳感器的信號(hào)進(jìn)行采集，分析控制部分則是根據(jù)采集的信息 進(jìn)行分時(shí)操作有利于提高系統(tǒng)效率。其他軟件部分具體還包括 Windows CE 的定制，串 口通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，

19、家電控制板程序的編寫。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 9 - 第三章第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3.13.1 開發(fā)平臺(tái)硬件資源開發(fā)平臺(tái)硬件資源 XSBase270 配置了 32M FLASH ROM，64M SDRAM，并配備了觸摸屏、以太網(wǎng)、USB、 串口、CF/MMC、PCMCIA 等接口。滿足了智能家居系統(tǒng)控制中心的硬件要求。在較小的 體積中整合了決大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)常用功能。XSBase270 開發(fā)平臺(tái)內(nèi)置了 GPS 模塊，可 以直接在 XSBase270 平臺(tái)上驗(yàn)證和開發(fā)導(dǎo)航應(yīng)用或從事 GPS 方面的研究。XSBase270 平 臺(tái)接口如圖

20、 4-1 所示。 圖 4-1 XSBase270 平臺(tái)接口示意圖 .1 CPUCPU：PXA270PXA270 芯片 PXA270 是 Intel 開發(fā)的基 ARM10 為核心的高度集成的片上系統(tǒng)微處理器，該 處理器被加入了 Wireless MXX 技術(shù)，大大的提高了多媒體處理能力，同時(shí)還加入了 Intel SpeedStep 動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)，在保證 CPU 性能的前提下，最大限度的降低設(shè)備 功耗。具體型號(hào)采用 NHPXA270CS，最高主頻可達(dá) 624MHz，承擔(dān)著程序運(yùn)行、資源調(diào)配、 內(nèi)存管理、中斷處理等任務(wù)，控制著整套系統(tǒng)的運(yùn)行。芯片外圍電路如圖 4-2 所示。 浙江

21、機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 10 - 圖 4-2 PXA 外圍電路圖 3.23.2 硬件總體設(shè)計(jì)框圖硬件總體設(shè)計(jì)框圖 根據(jù)上文的功能需要，設(shè)計(jì)出由 ARM10 為控制核心，單片機(jī)控制的家電控制模塊 和傳感器報(bào)警模塊，并且包含 GSM 通信模塊的智能家居系統(tǒng)，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 4-3 所示。 ARM 10 RS232RS232RS232 冰箱、空 調(diào)、洗衣 機(jī)、微波 爐、電視 門禁、煤氣 泄漏報(bào)警、 紅外防盜報(bào) 警 煤氣表、電 表、水表 家電控制安防系統(tǒng)抄表系統(tǒng) 智 能 家 居 控 制 器 控 制 終 端 Internent GPRS通訊 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)

22、院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 11 - 圖 4-3 硬件設(shè)計(jì)框圖 .1 家電控制板家電控制板 家電控制板采用 C8051F 系列單片機(jī)為控制核心。電路圖如圖 4-4 所示，利用 4 種 傳感器控制四種終端設(shè)備（分別用 4 盞 LED 燈模擬） 。其中四盞 LED 分別連接單片機(jī)的 P1.0、P1.1、P1.2、P1.3；四個(gè)傳感器連接光電耦合器分別連接 P2.0、P2.1、P2.2、P2.3。 VDD 31 VDD 40 VDD 62 DGND 30 DGND 41 DGND 61 AV+ 16 AV+ 17 AGND 5 AGND 15 TCK 22 T

23、MS 21 TDI 28 TDO 29 XTAL1 18 XTAL2 19 RST 20 VREF 6 CP0+ 4 CP0- 3 CP1+ 2 CP1- 1 DAC0 64 DAC1 63 AIN0 7 AIN1 8 AIN2 9 AIN3 10 AIN4 11 AIN5 12 AIN6 13 AIN7 14 P0.0 39 P0.1 42 P0.2 47 P0.3 48 P0.4 49 P0.5 50 P0.6 55 P0.7 56 P1.0 38 P1.1 37 P1.2 36 P1.3 35 P1.4 34 P1.5 32 P1.6 60 P1.7 59 P2.0 33 P2.1 27

24、 P2.2 54 P2.3 52 P2.4 52 P2.5 51 P2.6 44 P2.7 43 P3.0 26 P3.1 25 P3.2 24 P3.3 23 P3.4 58 P3.5 57 P3.6 46 P3.7 45 U6 C8051F000 1 2 J4 1 2 J3 D2 C70.1u U1 K2 Q2 PNP VCC D3 C90.1u K3 Q3 PNP VCC D4 C120.1u K4 Q4 PNP VCC D1 C60.1u K1 Q1 PNP VCC 1 2 J5 1 2 J6 1 2 J2 R9 R11 R13 R16 DD1 DD2 DD3 DD4 R10 R12

25、R14 R17 VCC P10 P11 P12 P13 P10 P11 P12 P13 P10 P11 P12 P13 12 Y1 C8 22p C10 22p VCC C11 22p R15 S1 VDDDGND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 10 J1 C1+ 1 VDD 2 C1- 3 C2+ 4 C2- 5 VEE 6 T2OUT 7 R2IN 8 R2OUT 9 T2IN 10 T1IN 11 R1OUT 12 R1IN 13 T1OUT 14 GND 15 VCC 16 U2 MAX232 C30.1u C40.1u C50.1u C2 0.1u VCC C1 0.1u

26、 U3 U4 U5 R1 R2 R3 R4 R5R6R7R8 P20 P21 P22 P23 VCC GND GND GND GND JP0 JP1 JP2 JP3 P20 P21 P22 P23 圖 4-4 家電控制板 .2 家電控制電路家電控制電路 家用電器控制的接口電路如圖 4-5 所示，K1K4 為繼電器，分別控制四路家電的 閉合和斷開，Q1Q4 為繼電器線圈電流驅(qū)動(dòng)，電路由單片機(jī)的 P1 口進(jìn)行控制， DD1DD4 發(fā)光二極管用于顯示某路控制電路的工作情況，主要為了調(diào)試電路而設(shè)置。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 12 - 1 2

27、 J4 1 2 J3 D2 C70.1u K2 Q2 PNP VCC D3 C90.1u K3 Q3 PNP VCC D4 C120.1u K4 Q4 PNP VCC D1 C60.1u K1 Q1 PNP VCC 1 2 J5 1 2 J6 1 2 J2 R9 R11 R13 R16 DD1 DD2 DD3 DD4 R10 R12 R14 R17 VCC P10 P11 P12 P13 P10 P11 P12 P13 圖 4-5 家電控制電路 .3 傳感器接口電路傳感器接口電路 煙霧、光照、壓力、溫度等這些傳感器的報(bào)警信號(hào)通過光電耦合接入單片機(jī)的 P2 口，如圖 4-6 所示

28、，在傳感器沒有報(bào)警信號(hào)時(shí)，光電耦合芯片處于截止?fàn)顟B(tài)，與之相 接的單片機(jī)端口為低電平；當(dāng)傳感器有報(bào)警，傳感器輸出高電平，此時(shí)光電耦合芯片 導(dǎo)通，與之相接的單片機(jī)端口為高電平，由單片機(jī)對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行采集并做出相應(yīng)處 理。 U1 U3 U4 U5 R1 R2 R3 R4 R5R6R7R8 P20 P21 P22 P23 VCC GND GND GND GND JP0 JP1 JP2 JP3 圖 4-6 傳感器接口電路圖 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 13 - .4 串行端口電路串行端口電路 家電控制板采用串口與 XSBase270 平臺(tái)采用 R

29、S-485 串行通信，本設(shè)計(jì)利用 RS-232 轉(zhuǎn) RS-485 模塊來實(shí)現(xiàn)。電路的連接如圖 4-7 所示： 圖 4-7 RS-232 轉(zhuǎn) RS-485 電路圖 RS232-485 轉(zhuǎn)換器主要包括了電源、232 電平轉(zhuǎn)換、485 電路三部分。本電路的 232 電平轉(zhuǎn)換電路采用了 NIH232 或者也可以直接使用 MAX232 集成電路，485 電路采用 了 MAX485 集成電路。為了使用方便，電源部分設(shè)計(jì)成無源方式，整個(gè)電路的供電直接 由 PC 機(jī)的 RS232 接口中的 DTR（4 腳）和 RTS（7 腳）提供。PC 串口每根線可以提供大 約 9mA 的電流，因此兩根線提供的電流足夠供給這

30、個(gè)電路使用了。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，本電路只 使用其中一條線也能夠正常工作。使用本電路需注意 PC 程序必須使串口的 DTR 和 RTS 輸出高電平，經(jīng)過 D3 穩(wěn)壓后得到 VCC，經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，VCC 電壓大約在 4.7V 左右。因 此，電路中要說 D3 起的作用是穩(wěn)壓還不如說是限壓功能。 MAX485 是通過兩個(gè)引腳 RE（2 腳）和 DE（3 腳）來控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出。當(dāng) RE 為低電平時(shí)，MAX485 數(shù)據(jù)輸入有效；當(dāng) DE 為高電平時(shí)，MAX485 數(shù)據(jù)輸出有效。在半 雙工使用中，通常可以將這兩個(gè)腳直接相連，然后由 PC 或者單片機(jī)輸出的高低電平就 可以讓 MAX485 在接收和發(fā)送狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換

31、了。由于本電路 DTR 和 RTS 都用于了電路供 電，因此使用 TX 線和 HIN232 的另外一個(gè)通道及 Q1 來控制 MAX485 的狀態(tài)切換。平時(shí) NIH232 的 9 腳輸出高電平，經(jīng) Q1 倒相后，使 MAX485 的 RE 和 DE 為低電平而處于數(shù)據(jù) 接收狀態(tài)。當(dāng) PC 機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，NIH232 的 9 腳輸出低電平，經(jīng) Q1 倒相后，使 MAX485 的 RE 和 DE 為高電平而處于數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)。 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 14 - 第四章第四章 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 4.14.1 WindowsWindows CECE 操作系統(tǒng)介

32、紹操作系統(tǒng)介紹 Windows CE 是微軟公司在嵌入式操作系統(tǒng)市場(chǎng)上的一個(gè)重要產(chǎn)品。它的第一版于 1996 年發(fā)布，但是最初并不是很成功，2001 年 1 月，微軟發(fā)布了 Windows CE，它的平 臺(tái)制定工具 Platform Builder 和應(yīng)用軟件開發(fā)工具 Visual Studio 2005 都是非常實(shí) 用的開發(fā)工具。 Windows CE 是一個(gè) 32 位、多線程、多任務(wù)的操作系統(tǒng)，而且是模塊化的操作系統(tǒng)， 這意味著可選擇、組合和配置 Windows CE 的模塊和組件來創(chuàng)建用戶版的操作系統(tǒng)。 4.24.2 操作系統(tǒng)的定制操作系統(tǒng)的定制 Windows CE 5.0 嵌入式操作

33、系統(tǒng)的定制依靠 Platform Builder5.0 完成。 Platform Builder 是微軟公司設(shè)計(jì)的用于嵌入式操作平臺(tái)定制與驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)的工 具。推出它的目的之一就是讓用戶可以更好的將嵌入式操作系統(tǒng)移植到特定的目標(biāo)平 臺(tái)上。 .1 BSPBSP 的安裝的安裝 （1）在配套光盤中找到 XSBASE270-S.msi 安裝文件 雙擊 XSBASE270-S.msi 文件進(jìn)行安裝(如圖 5-1 所示)。 圖 5-1 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 15 - （2）開始安裝(如圖 5-2 所示)。 圖 5-2 當(dāng)安裝完成，將在 WI

34、NCE500PLATFORM目錄下面生成 xsbase270_s 文件夾，并且 BSP 安裝在 Platform Builder 中的 Catalog 欄目中的 Third Party 中(如圖 5-3 所示)。 圖 5-3 .2 添加平臺(tái)特征和配置平臺(tái)添加平臺(tái)特征和配置平臺(tái) 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 16 - （1）從 File-Recent Workspace 中打開實(shí)驗(yàn) 1 的 Training 工程。 （2）從 Catalog-Core OS-Windows CE Devices-Core OS Services-USB Ho

35、st Support 中分別添加支持 USB 的鍵盤和鼠標(biāo)特性組件：USB Human Input Device(HID) Class Driver 和支持 U 盤的特性組件：USB Storage Class Driver.從 Catalog-Core OS-Windows CE Devices-File Systems and Data Store-Storage Manager 中添加 FAT 文件系統(tǒng)特性組件：FAT File System. （3） 從 Catalog-Device Drivers-USB Function-USB Function Clients 中 添加 USB

36、Slave 的特性組件：Serial. (4)從 Catalog-Core OS-Windows CE Devices-Graphics and Multimedia Technologies-Media-Windows Media Player 中添加多媒體播放器：Windows Media Player. (5) 從 Catalog-Third Party-BSPs-Emdoor Systems XSBase2700G:ARVV4I- Device Drivers 中的把所有特性組件都添加到工程中。 (6)從 Platform-Settings 中打開編譯選項(xiàng)。 (7)在 Locales

37、中選中“中文（中國） ”(如圖 5-4 所示)。 (8)再點(diǎn)擊“OK” 。 圖 5-4 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 17 - (9) 在 Default language 中選擇“中文（中國） ” 。 (10)在 Build Option 列表中，只選擇 Enable Eboot Space in Memory(IMGEBOOT=1)和 Write Run-time Image to Flash Memory(IMGFLASH=1)兩項(xiàng)。 再點(diǎn)擊“OK” 。如圖 5-5 所示。 圖 5-5 (11)從 Build OS 選擇“Sysgen”開始編譯工程

38、。 4.34.3 應(yīng)用程序編寫環(huán)境應(yīng)用程序編寫環(huán)境 開發(fā)環(huán)境：Microsoft Visual Studio 2005 開發(fā)語言：Microsoft Visual C+ 2005 軟件開發(fā)包：XSBase270 SDK 智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用程序采用 Visual Studio 2005 進(jìn)行開發(fā)。Visual Studio 是 微軟公司開發(fā)的 Windows 平臺(tái)上的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境。Visual Studio 可以創(chuàng)建 Windows 下的 Windows 應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，也可以用來創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、智能設(shè) 備應(yīng)用程序和 Office 插件。Visual Studio 2005 面向.ne

39、t 框架（2.0 版本） ，同時(shí)可 以開發(fā)跨平臺(tái)的應(yīng)用程序。 4.44.4 串口通信協(xié)議串口通信協(xié)議 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 18 - 串口通信協(xié)議采用 AABB 類實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)此類的成員函數(shù)的調(diào)用，完成對(duì)串口的初 始化、讀寫操作等。 異步半雙工，1 位起始位8 位數(shù)據(jù)位1 位停止位 波特率：19200 發(fā)送數(shù)據(jù)格式： 命令頭 長(zhǎng)度字 命令字 數(shù)據(jù)域 校驗(yàn)字 命令頭：0 xAA 0 xBB，若后續(xù)數(shù)據(jù)中包含 0 xAA 則隨后補(bǔ)充一字節(jié) 0 x00 以區(qū)分 命令頭但長(zhǎng)度字不增加 長(zhǎng)度字：指明從長(zhǎng)度字到數(shù)據(jù)域最后一字節(jié)的字節(jié)數(shù) 命令字：本條命令的含義

40、 數(shù)據(jù)域：此項(xiàng)可以為空 校驗(yàn)字：從長(zhǎng)度字到數(shù)據(jù)域最后一字節(jié)的逐字節(jié)異或值 返回?cái)?shù)據(jù)格式： 成功：命令頭 長(zhǎng)度字 接收到的命令字 數(shù)據(jù)域 校驗(yàn)字 失?。好铑^ 長(zhǎng)度字 接收到的命令字取反 校驗(yàn)字 4.54.5 打開串口與配置串口打開串口與配置串口 在 Windows CE 中，驅(qū)動(dòng)程序分為本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)和流設(shè)備驅(qū)動(dòng)兩種。本地設(shè)備如鍵 盤、觸摸屏等，一般在設(shè)備生產(chǎn)后是不會(huì)再更換的，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)這些設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序 也是必需的。而流接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以由第三方提供，支持另外添加到系統(tǒng)中的設(shè) 備。而串口就屬于流接口設(shè)備之一。 流設(shè)備驅(qū)動(dòng)在系統(tǒng)中是以三位字符串后跟一位數(shù)字表示的，對(duì)于串口而言，這三 位字符是“

41、COM” （不包括引號(hào)） 。當(dāng)引用一個(gè)流接口驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，除了三位字符后跟一 位數(shù)字以外，還要緊跟一個(gè)冒號(hào)“:” （英文半角冒號(hào)） ，冒號(hào)是必需的，是為了區(qū)別桌 面 Windows 的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的命名規(guī)則。 該函數(shù)的流程圖如圖 5-6 所示： 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 19 - 圖 5-6 OpenPort 函數(shù)流程圖 （1）串口的打開所有的流驅(qū)動(dòng)程序都將采用 CreateFile 函數(shù)打開串口設(shè)備。 在 Windows CE 下，系統(tǒng)不支持設(shè)備的重疊 I/O，所以不能在參數(shù) dwFlagsAndAttributes 中傳遞 FILE_FLAG_OV

42、ERLAPPED 標(biāo)志，返回的句柄要么是已打開 的串口端口的句柄，或者是 INVAILID_HANDLE_VALUE。CreateFile 與大多數(shù) Windows 函數(shù)不一樣，打開失敗時(shí)，不返回 0。 CreateFile 函數(shù)的原型如下： HANDLE CreateFile（ LPCTSTR lpFileName, / 對(duì)象路徑名 DWORD dwDesiredAccess, /控制模式 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 20 - DWORD dwShareMode, / 共享模式 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttr

43、ibutes, /安全屬性(也即銷毀方式) DWORD dwCreationDisposition, / 創(chuàng)建的方式 DWORD dwFlagsAndAttributes, / 對(duì)象屬性 HANDLE hTemplateFile / 一個(gè)文件模板句柄 ） ； （2）串口的設(shè)置 打開串口后，還必須對(duì)端口配置好正確的波特率、字符長(zhǎng)度、停止位等等。在 OpenPort 函數(shù)中，使用兩個(gè)函數(shù) GetCommState 和 SetCommState 來配置串口。 函數(shù)原型如下： BOOL SetCommState(HANDLE hRle, LPDCB lpDCB); BOOL GetCommState(

44、HANDLE hFile, LPDCB lpDCB); （3）串口超時(shí)設(shè)置 設(shè)置好串口驅(qū)動(dòng)操作的配置后，一個(gè)必要的步驟是，設(shè)置端口的超時(shí)值。所謂超 時(shí)，是指 Windows CE.net 在讀串口和寫串口的自動(dòng)返回前等待讀或?qū)懖僮鞯臅r(shí)間長(zhǎng)度。 在程序中，用以下兩個(gè)函數(shù)控制串行超時(shí)。 BOOL GetCommTimeouts(HANDLE hFile, LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts); BOOL SetCommTimeouts(HANDLE hFile, LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts); 這兩個(gè)函數(shù)都包含了對(duì)應(yīng)的串行設(shè)備的句柄和 COM

45、MTIMEOUTS 結(jié)構(gòu)的指針， COMMTIMEOUTS 結(jié)構(gòu)定義為： typedef struct _COMMTIMEOUTS DWORD ReadIntervalTimeout; DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; DWORD ReadTotalTimeoutConstant; DWROD WriteTotalTimeoutMultiplier; DWORD WriteTotalTimeoutConstant; COMMTIMEOUTS; 浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書/浙江機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 - 21 - 第五章第五章 系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試 5.1

46、5.1 測(cè)試環(huán)境測(cè)試環(huán)境 PC 操作系統(tǒng)：Microsoft Windows XP Profesional SP2 軟件開發(fā)及測(cè)試平臺(tái)： Visual Studio 2005 + XSBase270+ ActiveSync4.5 嵌入式硬件平臺(tái)：XSBase270 平臺(tái) 嵌入式操作系統(tǒng)平臺(tái)：Microsoft Windows CE 5.0 5.25.2 測(cè)試步驟測(cè)試步驟 （1）系統(tǒng)與 PC 的鏈接測(cè)試 打開電源按鈕，啟動(dòng) Windows CE。打開 Windows CE 的控制面板，如圖 6-1 所示。 新建基于“COM2”端口的網(wǎng)絡(luò)連接“我的連接” 。該連接采用 115200 的波特率， 數(shù)據(jù)位 8 位，停止位 1 位，無數(shù)據(jù)流控制，如圖 6-2 所示。并且在控制面板中的 PC 連 接設(shè)置為“我的連接” ，如圖 6-3 所示。 圖 6-1