智能家居系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、引言21世紀(jì)是信息化的時(shí)代，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的巨大進(jìn)步。本文介紹的智能家居系統(tǒng)中的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)可以使得人們?cè)谌魏螘r(shí)候了解到居室內(nèi)空氣的溫濕度狀況，然后采取相應(yīng)的措施（例如調(diào)節(jié)一個(gè)合適的空調(diào)溫度、開(kāi)窗通風(fēng)等方法）來(lái)調(diào)節(jié)居室內(nèi)空氣的溫濕度，這樣基本上就可以避免了由于居室內(nèi)空氣的溫度過(guò)高、過(guò)低或濕度的過(guò)大、過(guò)小給人們身體健康帶來(lái)的不必要的危害。此外，本文還介紹了紅外遙控控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可利用一個(gè)紅外遙控器來(lái)控制居室內(nèi)窗戶的開(kāi)關(guān)和電燈的亮滅，使居室生活實(shí)現(xiàn)基本的自動(dòng)化，在家居生活中能夠在不影響人們做其他事情的情況下隨時(shí)控制窗戶和電燈的狀況，如果居室內(nèi)出現(xiàn)突發(fā)情況，更是便于人們快速

2、的采取行動(dòng)。舒適、時(shí)尚的家居生活是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志，智能家居系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情況下，對(duì)家里居室內(nèi)的一些生活環(huán)境進(jìn)行方便地控制，使人們盡享高科技帶來(lái)的簡(jiǎn)便而時(shí)尚的現(xiàn)代生活。實(shí)現(xiàn)智能化離不開(kāi)運(yùn)算和控制單元，本系統(tǒng)采用STC89C5芯片作為控制核心，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件由單片機(jī)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入/出設(shè)備以及各種實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件組成；軟件由單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)，以提高工作效率，當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，就可以組

3、成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本課題完成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)其開(kāi)發(fā)過(guò)程的系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試，根據(jù)開(kāi)發(fā)的實(shí)際需要，相互協(xié)調(diào)、交叉，有機(jī)的進(jìn)行。本設(shè)計(jì)的構(gòu)思簡(jiǎn)單明了，比較容易開(kāi)發(fā)從而實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化。在人們家居生活中，本設(shè)計(jì)也將是未來(lái)體現(xiàn)生活的必然趨勢(shì)。本系統(tǒng)以STC89c5芯片為控制核心，利用溫濕度傳感器和液晶顯示屏搭建一個(gè)溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，還有采用紅外遙控器及其他器件組成一個(gè)紅外遙控系統(tǒng)。其中，單片機(jī)只需要識(shí)別DHT11數(shù)字溫濕度傳感器發(fā)送來(lái)的溫濕度參數(shù)，然后由單片機(jī)傳送到LCD1602液晶顯示屏顯示；紅外遙控控制電燈和窗戶是采用HT6221紅外遙控器發(fā)射信號(hào)，通過(guò)SM0038紅外接收管，采用

4、紅外遙控控制電燈的亮滅和電機(jī)門(mén)窗的開(kāi)關(guān)。在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，面對(duì)各種檢測(cè)對(duì)象和大量控制單元，需要利用各種接口標(biāo)準(zhǔn)和單片機(jī)進(jìn)行連接，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)控制。而此時(shí)采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)不僅具有采集控制方便、簡(jiǎn)單、靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高各模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)正是把DHT11LCD1602HT6221與STC89C5洋片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，順利的完成了本設(shè)計(jì)的要求。1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1 智能家居系統(tǒng)的概述家居智能化系統(tǒng)的概念起源于上世紀(jì)70年代的美國(guó)，隨后，傳播到歐洲、日本等國(guó)并且得到了很好的發(fā)展。在我國(guó)，智能家居這一概念推廣較晚，

5、約在90年代末家居智能化系統(tǒng)才得以進(jìn)入國(guó)內(nèi)，但發(fā)展速度驚人，至今已存在相當(dāng)數(shù)量的智能化小區(qū)及住宅。所謂智能家居是現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它能夠自動(dòng)控制和管理家電設(shè)備，對(duì)家庭環(huán)境的安全進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警，并且能夠?yàn)樽籼峁┌踩孢m、高效便利的學(xué)習(xí)生活及工作環(huán)境。家居智能化系統(tǒng)將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器以及家庭保安裝置通過(guò)有線或無(wú)線的方式連接起來(lái)，并進(jìn)行集中或異地的監(jiān)控、管理，保持家庭住宅環(huán)境的舒適、協(xié)調(diào)。與普通的家居相比，智能家居不僅具備傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適溫馨，高效安全的高品位生活環(huán)境，還將一個(gè)被動(dòng)靜止的居住環(huán)境提升為一個(gè)有一定智慧協(xié)助能力的體貼的生活幫手

6、，進(jìn)一步優(yōu)化住戶的生活質(zhì)量。智能家居是現(xiàn)代社會(huì)最熱門(mén)的話題之一，它的目標(biāo)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等信息通信技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)家居電器等的智能控制，使其能夠給人們提供生活便利，讓人們擁有一個(gè)舒適溫馨的家居生活環(huán)境。目前，已經(jīng)有越來(lái)越多的機(jī)構(gòu)和個(gè)人開(kāi)始了對(duì)智能家居的研究。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智能家居系統(tǒng)的發(fā)展越來(lái)越成熟，它可提供遙控、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。1.2 系統(tǒng)整體介紹本次設(shè)計(jì)以STC89c52芯片為控制核心，利用溫濕度傳感器和液晶顯示屏搭建一個(gè)溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，還有采用紅外遙控

7、器及其他器件組成一個(gè)紅外遙控系統(tǒng)。其中，單片機(jī)只需要識(shí)別DHT11數(shù)字溫濕度傳感器發(fā)送來(lái)的溫濕度參數(shù)，然后由單片機(jī)傳送到LCD1602液晶顯示屏顯示；紅外遙控控制電燈和窗戶是采用HT6221紅外遙控器發(fā)射信號(hào)，通過(guò)SM0038紅外接收管，采用紅外遙控控制電燈的亮滅和電機(jī)門(mén)窗的開(kāi)關(guān)。1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與分析本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。確定單片機(jī)控制系統(tǒng)總體方案，是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要、最關(guān)鍵的一步?？傮w方案的好壞，直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的性能及實(shí)施細(xì)則?？傮w方案的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)被控對(duì)象的任務(wù)及工藝要求而確定的。設(shè)計(jì)方法大致如下：根據(jù)系統(tǒng)的要求，首先確定出系統(tǒng)是采用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)，或者是數(shù)據(jù)處理系

8、統(tǒng)。選擇檢測(cè)元件，在確定總體方案時(shí)，必須首先選擇好被測(cè)參數(shù)的測(cè)量元件，它是影響控制系統(tǒng)精度的重要因素之一。選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是微型機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部件之一。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇一方面要與控制算法匹配，另一方面要根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際情況確定。選擇輸入/輸出通道及外圍設(shè)備。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：被控對(duì)象參數(shù)的數(shù)量；各輸入/輸出通道是串行操作還是并行操作；各通道數(shù)據(jù)的傳遞速率；各通道數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)及選擇位數(shù)；對(duì)顯示、打印有何要求；畫(huà)出整個(gè)系統(tǒng)流程圖和原理圖。1.3.1單片機(jī)控制部分本系統(tǒng)是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測(cè)以及工程控制方面的應(yīng)用，其特點(diǎn)是體積小，成本低，功能強(qiáng)，功耗低，是微機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機(jī)種之一，

9、它已廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品智能化和工業(yè)自動(dòng)化上。而把單片機(jī)面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種：工控機(jī)，通用CPU莫塊，嵌入式微機(jī)處理，單片機(jī)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)面對(duì)控制對(duì)象。如傳感信號(hào)輸入、人機(jī)交互操作，伺服驅(qū)動(dòng)等。(2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。(3)能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。(4)突出控制功能。如對(duì)外部信息的捕捉、對(duì)控制對(duì)象實(shí)時(shí)控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng)(I/O控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等)。單片機(jī)有惟一的專門(mén)為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用要求。單片機(jī)

10、是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。1 .3.2系統(tǒng)工作流程部分溫濕度LCD顯示圖1系統(tǒng)工作流程2 溫濕度測(cè)量顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原理溫濕度測(cè)量系統(tǒng)要滿足以下條件：溫濕度測(cè)量系統(tǒng)能完成數(shù)據(jù)采集和處理、顯示、串行通信、輸出控制信號(hào)等多種功能。由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)調(diào)理、單片機(jī)、數(shù)據(jù)顯示等4個(gè)大的部分組成。該測(cè)量系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)顯示的功能。其中，傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量首要環(huán)節(jié)，是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控

11、制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。該系統(tǒng)由DHT11數(shù)字傳感器、LCD1602液晶顯示屏及單片機(jī)STC89C52勾成。2.2溫濕度傳感器的選擇DHTH數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感

12、器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選則。產(chǎn)品為4針單排引腳圭寸裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。該DHT1何以用于暖通空調(diào)、測(cè)試及檢測(cè)設(shè)備、汽車、數(shù)據(jù)記錄器、消費(fèi)品、自動(dòng)控制、濕度調(diào)節(jié)器及醫(yī)療等應(yīng)用領(lǐng)域。2.2.1傳感器性能說(shuō)明型號(hào)測(cè)量范圍測(cè)濕精度測(cè)溫精度分辨力封裝DHT1120-90嘆RH0-50C5嘆DTT2C14針單排直插2.2.2弓腳圖DHT1

13、1有四個(gè)引腳,3號(hào)引腳一般懸空,如圖2.3.2所示。DHT11的供電電壓為3-5.5Vo傳感器上電后，要等待1s以越過(guò)不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDDGND之間可增加一個(gè)100nF的電容，用以去耦濾波。建議連接線長(zhǎng)度短于20米時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。5K1PinMCUJATA2P，nDHT11FirGNDS3DHT11引腳圖2.2.3封裝信息12mm1T 2.54mm正面1 2mmI5.5mm|側(cè)面T 2.54innn背面圖415 5mm8mm8mm圭寸裝圖如圖5所示:2.3單片機(jī)STC89C52STC89C52是一種低功耗、高性能CM

14、0S8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89c52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得STC89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash,512字節(jié)RAM,32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器,內(nèi)置4KBEEPROM,MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。STC89c52芯片共40引腳,1肌腳是通用I/O接口（pl.0

15、pL7）,9腳rst復(fù)位鍵，10、11腳RXD串口輸入、TXD串口輸出，1219腳:p3接口（12,13腳INTO中斷0、INT1中斷1,14,15:計(jì)數(shù)脈沖TOT116,17:WR寫(xiě)控制RD讀控制輸出端）,18,19腳：晶振諧振器,20腳接地線，2128P2接口高8位地址總線29:psen片外rom選通端，單片機(jī)對(duì)片外rom操作時(shí)29腳（psen輸出低電平30:ALE/PR0G地址鎖存器31:EArom取指令控制器，電源+5Vo其引腳分布介紹如圖3所示:圖5單片機(jī)STC89C522.4液晶顯示屏LCD1602在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示屏這種器件并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過(guò)

16、器件，如在計(jì)算器、萬(wàn)用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示屏。發(fā)光管和LED數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡(jiǎn)單，在此不作介紹，這里重點(diǎn)介紹字符型液晶顯示屏的應(yīng)用。在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示屏作為輸出器件有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（一）顯示質(zhì)量高（二）數(shù)字式接口（三）體積小、重量輕（四）功耗低2.4.1液晶顯示原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示屏具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特

17、點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等眾多領(lǐng)域。242液晶顯示屏各種圖形的顯示原理首先是液晶的線段的顯示。點(diǎn)陣圖形式液晶由MXN個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128歹U,每8列對(duì)應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16X8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64X16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAME的00000FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)(000H)=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)(3FFH二FFH時(shí)，貝U屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)(000IH=FFH(001H=0

18、0H(002H=00H(00EH-OOH(OOFHROH時(shí)、則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。其次是液晶字符的顯示。用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6X8或8X8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAME的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了,可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。2.4.3LC

19、D1602的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種，其控制器大部分為HD44780帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖所示：75.0無(wú)料克AWlEOWJt圖613.CH-5.5z-q92市L-匚一LCD1602的主要技術(shù)參數(shù)：1、顯示容量：16X2個(gè)字符2、芯片工作電壓:4.55.5V3、工作電流：2.0mA(5.0V)4、模塊最佳工作電壓:5.0V5、字符尺寸：2.95X4.35(WKH)mm引腳功能說(shuō)明LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無(wú)背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如圖所編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)

20、據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫(xiě)選擇13D6數(shù)據(jù)6使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7DO數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極上圖：引腳接口說(shuō)明表第1腳:VSS為地電源。第2腳：VDDS5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以

21、寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7s14腳：DO-D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳:背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。2.5系統(tǒng)硬件原理圖1602液晶顯示模塊和DHTH溫濕度傳感器都可以和單片機(jī)直接接口，系統(tǒng)電路圖如玲 IxtaTT -A .7IN1 OUT1IN2 OUT2IN3 OUT3IN4 0UT4IN5 0UT5IN6 0UT6IN7 0UT7GND COM16 15 1413_L2._LL_HLq /cn123456Header 6(如

22、圖10所示)，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。ULN2003是高耐壓、人強(qiáng)海微頓陳列，由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。該電路的特點(diǎn)如下：ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)了一個(gè)2.7K的基極電阻,在5V的工作電壓下它可以與TTL和CMOS!路直接連接，能夠直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理數(shù)據(jù)。ULN2003的工作電壓高，工作電流大，灌電流可以達(dá)到500mA并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。(2)設(shè)計(jì)框圖|1一|ULN2003放_(tái)!N|步進(jìn)電機(jī)|實(shí)現(xiàn)對(duì)其電-圖10ULN2003獲得信號(hào)大、驅(qū)動(dòng)tz動(dòng)作路的控制4. L2步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電控制中一種常

23、用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的用途是將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移,它的的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，控制換相順序，即通電控制脈沖必須嚴(yán)格按照一定順序分別控制各相的通斷。通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向，即給定工作方式正序換相通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，若按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。在本次設(shè)計(jì)中，我們采用四相步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48（實(shí)物圖如圖11所示）。圖11步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型四相五線電機(jī)，電壓為DC5DC12V該電機(jī)能夠在不同的通電方式下運(yùn)作，

24、常見(jiàn)的通電方式有單四拍（A-B-C-D-A）,雙四拍（AB-BC-CD-DA-AB和八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。5. L3模擬窗戶的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用一個(gè)小模型來(lái)替代現(xiàn)實(shí)中的窗戶，因?yàn)闆](méi)有買(mǎi)實(shí)用的大電機(jī)，所以只能做一個(gè)智能窗模擬系統(tǒng)。在本次設(shè)計(jì)中，我們用一個(gè)盒子做了一個(gè)房子模型，然后在盒子的前面用小刀劃出一塊小方塊，在小方塊上方相對(duì)對(duì)稱的兩個(gè)側(cè)面位置鉆兩個(gè)小洞，在靠小方塊上方的小洞固定電機(jī)，再然后用一張紙卷成一個(gè)硬的紙筒固定在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，接著用一根小木棍穿在紙筒里從另一個(gè)小洞出來(lái)（沒(méi)有固定），再接著紙筒上固定一根細(xì)線，在細(xì)線另一端綁上一塊小紙板吊在小方塊的位置。這樣，當(dāng)電機(jī)

25、正反轉(zhuǎn)時(shí)，便會(huì)帶動(dòng)紙板的上下運(yùn)動(dòng)，從而體現(xiàn)出模擬窗戶的開(kāi)關(guān)。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，當(dāng)電機(jī)對(duì)模擬窗戶沒(méi)有牽引作用時(shí)，外界的重力感應(yīng)對(duì)其實(shí)現(xiàn)關(guān)閉。模型實(shí)物如圖11所示：圖11模擬窗實(shí)物圖4. 2紅外遙控控制電燈紅外遙控控制電燈主要是通過(guò)紅外遙控器發(fā)射信號(hào)經(jīng)單片機(jī)識(shí)別后，再由單片機(jī)控制繼電器線圈的吸合來(lái)控制電燈的亮滅，從而完成設(shè)計(jì)的。5. 2.1單片機(jī)控制繼電器的設(shè)計(jì)原理和框圖（1）設(shè)計(jì)原理單片機(jī)I/O口輸出電壓高電平為4.76V,直接接上繼電器后電平被拉低，無(wú)法控制繼電器的閉合。ULN2003（上文已有介紹）中達(dá)林頓晶體管具有良好的信號(hào)放大功能，信號(hào)經(jīng)過(guò)達(dá)林頓晶體管的放大后，再接入繼電器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的控

26、制。最后實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電路的控制。（2）設(shè)計(jì)框圖4. 2.2繼電器繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁式繼電器一般由鐵芯、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸

27、點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn),可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。單片機(jī)是一個(gè)弱電器件，一般情況下它們大都工作在5V甚至更低，驅(qū)動(dòng)電流在mA級(jí)以下，而要把它用于一些大功率場(chǎng)合，比如控制電動(dòng)機(jī)，顯然是不行的。所以就要有一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)銜接，這個(gè)環(huán)節(jié)就是所謂的功率驅(qū)動(dòng)。繼電器驅(qū)動(dòng)就是一個(gè)典型的、簡(jiǎn)單的功率驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)。在這里，繼電器驅(qū)動(dòng)含有兩個(gè)意思：一是對(duì)繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槔^電器本身對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)就是一個(gè)功率器件；還有就是繼電器去驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載，比如繼電器可

28、以驅(qū)動(dòng)中間繼電器，可以直接驅(qū)動(dòng)接觸器，所以繼電器驅(qū)動(dòng)就是單片機(jī)與其他大功率負(fù)載接口。12我們采用松樂(lè)SONGLESRD-05VDC-SL-C繼電器，其簡(jiǎn)要電路如圖所示10A042005圖126. 系統(tǒng)的調(diào)試與仿真6.1 電路板的焊接在焊接電路時(shí)，剛開(kāi)始經(jīng)常出現(xiàn)焊錫和元器件不融、焊接不牢等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多次的請(qǐng)教和查閱資料,最終完成了整個(gè)電路板的焊接。然而在接下來(lái)的工作中,焊接中的問(wèn)題又體現(xiàn)了出來(lái)。例如，在焊接過(guò)程中，由于添加助焊劑的不適和沒(méi)有掌握好焊接時(shí)間，導(dǎo)致了兩個(gè)相距較近的元件間的焊腳間形成了搭橋式短路現(xiàn)象；也因?yàn)楹噶虾s質(zhì)金屬物過(guò)多，助焊劑不良，造成了相近的焊盤(pán)或焊點(diǎn)間的短路。經(jīng)過(guò)本次焊接的

29、實(shí)踐和學(xué)習(xí)后，了解了焊接電路板的注意事項(xiàng)：1、在焊接電路板時(shí)最重要的是溫度，如果溫度過(guò)高會(huì)把電路板燒壞，溫度過(guò)低又不能焊接；2、焊接時(shí)不要用烙鐵頭摩擦焊盤(pán)的方法增強(qiáng)焊料潤(rùn)濕性能，而要靠表面清理和預(yù)焊；3、注意助焊劑的用量和焊接時(shí)間。6.2 系統(tǒng)硬件搭建本次設(shè)計(jì)中，在了解和實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)各個(gè)模塊的功能之后，為了更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效果，又完成了對(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)的連接如圖13所示：圖13系統(tǒng)硬件接線實(shí)物圖5.3設(shè)計(jì)結(jié)果的實(shí)現(xiàn)與分析在本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)所預(yù)想的要求，實(shí)現(xiàn)了居室內(nèi)溫濕度的檢測(cè)、紅外遙控居室窗戶的開(kāi)關(guān)及室內(nèi)不同電燈的亮滅控制。其中，溫濕度的檢測(cè)顯示主要是利用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器實(shí)時(shí)

30、采集居室內(nèi)的溫濕度信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)單片機(jī)的分析處理再由LCD1602顯示出來(lái)。在程序燒錄之后，只要系統(tǒng)通電，傳感器就開(kāi)始工作實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)居室溫濕度，然后在液晶顯示屏上也會(huì)實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果。而窗戶和電燈的控制都是通過(guò)紅外遙控器發(fā)射信號(hào)由SM0038接收模塊接收并傳送到單片機(jī)，然后經(jīng)過(guò)單片機(jī)的信號(hào)分析處理來(lái)分別控制步進(jìn)電機(jī)和繼電器，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能。同樣，在程序燒錄之后，只要系統(tǒng)上電，就可以通過(guò)紅外遙控器上的按鍵來(lái)控制居室窗戶和電燈。其中，遙控器的兩個(gè)方向鍵是來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而控制窗戶的開(kāi)關(guān)；另外遙控器上的0、1、2、3四個(gè)鍵是來(lái)控制電燈的，按下1時(shí)，一個(gè)燈亮，按下2時(shí)兩個(gè)燈亮，按下3時(shí)，三個(gè)燈

31、亮,按下0時(shí)，燈全滅（本次設(shè)計(jì)只用了三個(gè)燈）。雖然如此，這次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)還是存在了許多不足，例如溫濕度檢測(cè)的精度不夠、窗戶控制的功能不夠完善等。這些問(wèn)題都還需要以后的不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐來(lái)完善。結(jié)束語(yǔ)本文主要介紹了基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭中居室內(nèi)的空氣進(jìn)行自動(dòng)的溫度、濕度檢測(cè)以及紅外遙控器控制居室內(nèi)電燈的亮滅和窗戶的開(kāi)關(guān)。其中，控制系統(tǒng)能通過(guò)其數(shù)據(jù)檢測(cè)傳感電路不斷循環(huán)檢測(cè)室內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，從而能夠讓人們采取正確措施來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整到一個(gè)合適的室內(nèi)空氣環(huán)境。另外，本系統(tǒng)還采用紅外遙控器發(fā)射信號(hào)，從而控制居室內(nèi)不同電燈的亮滅和電機(jī)窗戶的開(kāi)關(guān)，這樣可以有效地調(diào)節(jié)居室內(nèi)燈光的亮

32、度，也能方便及時(shí)地開(kāi)（關(guān)）窗戶，為人們提供一個(gè)溫馨的家居環(huán)境。本次課題所做的功能還有些不足，尤其是控制窗戶部分，只實(shí)現(xiàn)了單一的開(kāi)關(guān)控制功能，而沒(méi)有實(shí)現(xiàn)窗戶的自動(dòng)感應(yīng)控制，這就成為了本系統(tǒng)窗戶控制的缺陷,還有許多問(wèn)題需要以后不斷的研究學(xué)習(xí)。雖然如此，通過(guò)了幾個(gè)月的努力，也掌握了許多知識(shí)，例如溫濕度傳感器及液晶顯示的工作原理等。同時(shí)提高了硬件電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試，查閱資料、解決問(wèn)題的能力也得到了一定的提高。在設(shè)計(jì)電路過(guò)程中，理論知識(shí)很重要。理論知識(shí)決定了設(shè)計(jì)電路的成敗。需要足夠的耐心、細(xì)心去研究問(wèn)題，解決問(wèn)題。還必須有實(shí)事求是地分析問(wèn)題，了解理論與實(shí)際是有一些差別的。總之，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)鞏固了以前所

33、學(xué)的知識(shí)，同時(shí)也學(xué)到了新的知識(shí)點(diǎn)，提高了自己的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力參考文獻(xiàn)1余永權(quán)等.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用M.成都：電子工業(yè)出版，2001.1.2周國(guó)運(yùn).單片機(jī)原理及應(yīng)用(C語(yǔ)言版)W.中國(guó)水利水電出版社.2009.3 黃繼昌.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例A.北京：人民郵電出版社，19984王樹(shù)德.AT89c51單.片機(jī)在智能窗控制系統(tǒng)中的應(yīng)用D.成都：師范高等專科學(xué)校，2003(22).5 唐敏.基于單片機(jī)紅外遙控器的設(shè)計(jì)J.科技信息，2011,21(9):527528.6 何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996,35-487孫利民,李建中，陳渝，等.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)M.清華大學(xué)出版社,2005,(2)35-378趙負(fù)圖.傳感器集成電路手冊(cè)，第一版.化學(xué)工業(yè)出版社，2004年.9劉艷玲.采用MAX232實(shí)