智能客房控制器的設計

1、畢業(yè)設計書課題名稱智能客房控制器的設計目 錄緒論3第1章AT89S52概述41.1 AT89S52的功能41.2 AT89S52的特性4第2章客房控制器的系統(tǒng)結構52.1 客房控制器的系統(tǒng)結構52.2 控制器電路硬件設計52.3 I/O輸入電路設計6第3章 AT89S52控制的電路73.1 AR89S52控制LED顯示時間83.2 4X4矩陣式鍵盤按鍵93.2.1 試驗任務103.2.2硬件電路原理圖113.2.3 系統(tǒng)板上硬件連線123.2.4程序設計內(nèi)容133.2.5 程序框圖143.2.6 C語言源程序103.3 LED點陣顯示103.3.1 8X8LED點陣顯示驅(qū)動技術原理圖103.3

2、.2 16X16LED點陣顯示漢字103.4 紅外線發(fā)射電路的設計103.4.1紅外線傳感器103.4.2放大電路的基本知識103.4.3半導體三極管103.4.4紅外線發(fā)射電路圖11第4章總結31致謝32參考文獻33摘 要介紹了智能客房控制系統(tǒng)的結構、功能和特點。給出了以At89S52單片機為主控制器的客房控制器輸入、輸出硬件接口電路的設計，并對其特點做出闡述。結合控制系統(tǒng)的功能要求，對軟件設計的程序流程及實現(xiàn)的基本過程進行了說明。關鍵詞：At89S52  智能客房  單片機  樓宇自動化隨著智能建筑和樓宇自動化的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了與傳統(tǒng)家居有著本質(zhì)差別的智能家居

3、，給住戶提供了高品質(zhì)的生活環(huán)境。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、宜人的家庭環(huán)境，而且將原來的被動靜止結構轉變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效的安排時間，增強家居生活的安全性，并實現(xiàn)有效的節(jié)能管理。因此，智能家居在人們生活中獲得了越來越廣泛的應用。本文以賓館客房的智能控制和管理為例，介紹基于At 89S52單片機的智能客房控制系統(tǒng)的設計。第1章AT89S52概述 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。AT89S52使用

4、Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，AT89S52擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。1.1 AT89S52功能AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇

5、節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。1.2 AT89S52 特性· 兼容MCS-51指令系統(tǒng)· 8k可反復擦寫(>1000次）ISP Flash ROM · 1000次擦寫周期· 32個雙向I/O口· 工作電壓· 3個16位可編程定時/計數(shù)器· 時鐘頻率0-33MHz · 全雙工UART串行中斷口· 128x8bit內(nèi)部RAM · 低功耗空閑和省

6、電模式· 中斷喚醒省電模式· 3級加密位· 看門狗（WDT）電路· 軟件設置空閑和省電功能· 靈活的ISP字節(jié)和分頁編程· 雙數(shù)據(jù)寄存器指針第二章 客房控制器的系統(tǒng)結構2.1 客房控制器的系統(tǒng)結構    與傳統(tǒng)客房相比，現(xiàn)代客房在室內(nèi)裝備上已經(jīng)有了很大的改進，主要體現(xiàn)了智能、舒適、高效、節(jié)能和便利的特點。客房控制系統(tǒng)的總體結構如圖1所示，主控制器需要對客房內(nèi)的廊燈、夜燈、房燈、吧燈以及清理、勿擾、門鈴等開關進行控制和管理。而總制開關、節(jié)電開關用于客房的節(jié)能控制，求救按鈕、門磁開關等則是基于安全方面的考慮。

7、主控制器通過對風機和電磁閥的控制，可以調(diào)節(jié)客房的溫度。溫度控制器主要用于時鐘、日歷、風機狀態(tài)的顯示和客房溫度的設定。主控制器通過RS485總線與溫控器進行通信，通過現(xiàn)場總線與酒店的服務臺及工程部的管理服務器進行通信。     智能客房控制器在安全、舒適、節(jié)能和強化功能方面具有以下特點：（1）不僅實現(xiàn)了對客房內(nèi)的燈具、背景音樂、空調(diào)、服務等常規(guī)設施的控制，還有緊急救助、防盜報警等監(jiān)控功能。此外，客房控制器通過現(xiàn)場總線將客房狀態(tài)傳送到樓層服務臺、總臺等，從而實現(xiàn)了客房的遠程控制和管理。  (2 ) 強弱電分開，所有的強電控制都是由12V弱

8、電繼電器的控制來實現(xiàn)，安全性好。 （3） 用插卡節(jié)電開關控制客房總電源，客人進入賓館客房時插卡取電，客人離開時拔卡斷電；設置“總制”鍵，客人入睡前，按此鍵后系統(tǒng)便進入低能耗狀態(tài)；客房室內(nèi)溫度控制采用模糊控制，大大降低賓館中央空調(diào)的能耗。   (4)  客房有人時，客房溫度由客人通過溫度控制器設定，由主控制器通過對風機、電磁閥的控制來完成；而無人或待租時，總臺向主控制器發(fā)送命令，使空調(diào)處于節(jié)能狀態(tài)。2.2 控制器硬件電路設計    為降低成本、小體積和滿足控制功能，主控制器選用技術成熟、性價比高的AT89S

9、52單片機。 AT89S52內(nèi)置在線可擦除編程8KB FLASH，不需要擴展存儲器；具有32個可編程I/O口；而且采用了ISP在線編程，提高了調(diào)試效率, 減少了傳統(tǒng)燒寫器燒寫芯片時對芯片造成的損耗。2.3  I/O輸入電路設計    客房控制系統(tǒng)的最大特點是輸入、輸出開關量多，主控制器單片機已有的I/O口不能滿足使用需求，需要進行擴展。為降低成本，采用簡單的TTL電路擴展I/O口，即單片機的P2.0、P2.1口地址信號作為譯碼器74LS139的輸入信號，74LS139的輸出信號作為總線驅(qū)動器74LS244的片選信號，74LS244的8個輸出腳分別接單片機

10、P0口的8位，通過片選74LS244單片機即可把74LS244輸入腳上的數(shù)據(jù)讀入，其I/O輸入接口電路如圖2所示。IG01IG08是一組弱電端子輸入信號線，它們分別和8個弱電開關相連。由于系統(tǒng)有24個開關輸入量，因此，電路共用了3個74LS244，當片選信號CS1CS3中有一個有效時，其對應74LS244上的數(shù)據(jù)就被讀入到單片機中。圖3  I/O輸出接口電路原理圖為保證用電安全，智能客房控制系統(tǒng)的輸出電路采用了弱電控制強電的方式，即用12V繼電器控制220V交流電。輸出接口電路也采用TTL電路擴展I/O口，即單片機的P2.2、P2.3口地址信號作為譯碼器74LS139的輸入信號，74

11、LS139的輸出信號作為74LS273鎖存器的片選信號；74LS273鎖存器的8個輸入腳分別接單片機P0口的8位，其輸出經(jīng)達林頓功率驅(qū)動芯片ULN2803，即可控制繼電器；I/O輸出接口電路如圖3所示。由于系統(tǒng)有24個開關輸出量，因此，電路共用了3個74LS273和3個ULN2803，當片選信號CS4CS6中有一個有效時，其對應74LS273上的數(shù)據(jù)即可輸出到繼電器。    控制器的其它電路主要還有，為了在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或程序跑飛的情況下，控制器能夠自動恢復正常工作，采用MAX813L芯片設計了看門狗監(jiān)測和系統(tǒng)復位電路；為了實現(xiàn)主控制器與總臺及溫控器的通信，采用MA

12、X1487E芯片設計了RS485通信接口電路。第三章 AT89S52控制的電路3.1AT89S52控制LED顯示時間時間萬年歷程序程序 2009-05-28 08:56:40 閱讀15 評論0   字號：大中小 訂閱/#include<windows.h>#include<iostream>#include<string>#include<ctime>#include<windows.h>      int hour,min,sec; 

13、      /定義整型時分秒。int year,month,day;       /定義整型年月日。void print();void printhour();       /函數(shù)調(diào)用。void printmin();void printsec();void printyear();void printmonth();void printday();void progress();using na

14、mespace std;void main() string password; cout<<"-"<<endl; cout<<"歡迎使用時鐘萬年歷軟件"<<endl; /輸出提示。 cout<<"請根據(jù)提示完成時間設置"<<endl; cout<<"初始密碼：wang："<<endl; cout<<"-"<<

15、;endl; cout<<"+"<<endl; cout<<"+設置時間+"<<endl;     /初始化時間。 cout<<"+"<<endl; printhour();       /設置小時。 printmin();      &

16、#160; /設置分鐘。 printsec();        /設置秒鐘。 printyear();       /設置年份。 printmonth();       /設置月份。 printday();        /設置號數(shù)。 co

17、ut<<"請輸入密碼："<<endl; cin>>password; while(password="wang")        progress();       /函數(shù)主要執(zhí)行過程。  system("cls");      /清屏函數(shù)。 

18、/以下是在程序中調(diào)用的函數(shù)。void print() cout<<"設置時間格式不正確"<<endl;void printhour() cout<<"輸入小時數(shù)："<<endl; cin>>hour; while(hour>=24|hour<0)    print();    /提示輸入時間不正確。   cin>>hour; void

19、 printmin() cout<<"輸入分鐘數(shù)："<<endl; cin>>min; while(min>=60|min<0)   print();    /提示輸入時間不正確。  cin>>min; void printsec() cout<<"輸入秒鐘數(shù)："<<endl; cin>>sec; wh

20、ile(sec>=60|sec<0)   print();    /提示輸入時間不正確。  cin>>sec; void printyear() cout<<"輸入年份："<<endl; cin>>year; void printmonth() cout<<"輸入月份："<<endl; cin>>month;&#

21、160;while(month>12|month<0)   print();    /提示輸入時間不正確。  cin>>month; void printday() cout<<"輸入號數(shù)："<<endl; cin>>day; while(day>30|day<0)   print();    /提示輸入時

22、間不正確。  cin>>day; void progress() /sec+; cout<<"-"<<endl; cout<<"北京時間："<<endl; cout<<"-"<<endl; cout<<"YY:"<<"MM:"<<"DD:"<<endl; /

23、輸出年月日的標題。 /cout<<year<<":"<<month<<":"<<day<<endl; cout<<year<<"年"<<month<<"月"<<day<<"日"<<endl; cout<<"_"<<endl; cout<<"

24、;HH:"<<"MM:"<<"SS:"<<endl; /輸出時分秒的標題。 /cout<<hour<<":"<<min<<":"<<sec<<endl; cout<<hour<<"時"<<min<<"分"<<sec<<"秒"<<

25、endl; cout<<"_"<<endl; Sleep(1000);      /注意理解為什么要把延時放在這兒。 sec+;        /延時以后秒鐘加1. /為什么上面兩行的Sleep(1000);和sec+;要放在此處，而不放在下面。 /首先設置時間以后得顯示當前設置時間，然后再延時一秒以后，秒鐘 /才加1，如果把sec+;放在執(zhí)行顯示過程的

26、前面，則顯示結果要比設置 /的時間晚一秒。注意此處的用意。 if(sec=60)         sec=0;      /當增加到60，清零。     min+;      /同時分加1。  /Sleep(1000);     /延時1秒。 if(

27、min=60)            min=0;      /fen增加到60則清零。  hour+;      /hour加1。  if(hour=24)           hour=0;   

28、   /hour增加到24則清零。  sec=0;      /sec清零。  min=0;      /min清零。  day+;      /hour增加到24則day加1。   if(day=31)         

29、;   day=1;  month+;      /day增加到31（30號那一天完了以后）則month加1。   if(month=13)           month=1;  year+;      /month增加到13（12月那一月完了以后）則year加1。 

30、 3.2 4X4矩陣式鍵盤按鍵3.2.1試驗任務如圖 4.14.2 所示，用 AT89S51 的并行口 P1 接 4 × 4 矩陣鍵盤，以 P1.0 P1.3 作輸入 線 ，以 P1.4 P1.7 作輸出線；在數(shù)碼管上顯示每個按鍵的 “ 0 F ” 序號。對應的按鍵的序號排列如圖 4.14.1 所示3.2.2 硬件電路原理圖 系統(tǒng)板上硬件連線（ 1 把 “ 單片機系統(tǒng) “ 區(qū)域中的 P3.0 P3.7 端口用 8 芯排線連接到 “ 4X4 行列式鍵盤 ”區(qū)域中的 C1 C4 R1 R4 端口上；（ 2 把 “ 單片機系統(tǒng) ” 區(qū)域中的 P0.0/AD0 P0.7/AD7 端

31、口用 8 芯排線連接到 “ 四路靜 態(tài)數(shù)碼顯示模塊 ” 區(qū)域中的任一個 a h 端口上；要求： P0.0/AD0 對應著 a ， P0.1/AD 1對應著 b ， ， P0.7/AD7 對應著 h 。3.2.4 程序設計內(nèi)容（ 1 4 × 4 矩陣鍵盤識別處理（ 2 每個按鍵有它的行值和列值 ，行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和 CPU 通信。每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量 “ 0 ” 和 “ 1 ” ，開關的一端（列線）通過電阻接 V CC ，而接地是通過程序輸出數(shù)字 “ 0 ” 實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務是：確定有無鍵按下，判斷哪 一個鍵

32、按下，鍵的功能是什么；還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。3.2.5 程序框圖3.2.6 C 語言源程序#include <AT89S52.H>unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;unsigned char temp;unsigned char key;unsig

33、ned char i,j;void main(void)while(1)P3=0xff;P3_4=0;temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)for(i=50;i>0;i-)for(j=200;j>0;j-);temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;switch(temp)case 0x0e:key=7;break;case 0x0d:key=8;break;case 0x0b:key=9;break;case 0x07:key=

34、10;break;temp=P3;P1_0=P1_0;P0=tablekey;temp=temp & 0x0f;while(temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0fP3=0xff;P3_5=0;temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)for(i=50;i>0;i-)for(j=200;j>0;j-);temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;switch(temp)case 0x0e:k

35、ey=4;break;case 0x0d:key=5;break;case 0x0b:key=6;break;case 0x07:key=11;break;temp=P3;P1_0=P1_0;P0=tablekey;temp=temp & 0x0f;while(temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;P3=0xff;P3_6=0;temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)for(i=50;i>0;i-)for(j=200;j>0;j-);temp=P3;temp=temp & 0x

36、0f;if (temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;switch(temp)case 0x0e:key=1;break;case 0x0d:key=2;break;case 0x0b:key=3;break;case 0x07:key=12;break;temp=P3;P1_0=P1_0;P0=tablekey;temp=temp & 0x0f;while(temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;P3=0xff;P3_7=0;temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0

37、x0f)for(i=50;i>0;i-)for(j=200;j>0;j-);temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;switch(temp)case 0x0e:key=0;break;case 0x0d:key=13;break;case 0x0b:key=14;break;case 0x07:key=15;break;temp=P3;P1_0=P1_0;P0=tablekey;temp=temp & 0x0f;while(temp!=0x0f)temp=P3;temp

38、=temp & 0x0f;3.3 LED點陣顯示3.3.1 8X8 LED點陣顯示驅(qū)動技術原理圖3.3.2 16×16點陣LED顯示漢字        Proteus中點陣LED最大為8×8點陣，不能用來顯示漢字，而四片接在一起又因為引腳太近，無法接線。然而，是不是這樣就意味著不能仿真“點陣漢字”了呢？筆者經(jīng)過研究，將庫里的8×8點陣LED修改后，將四片8×8點陣LED合并成一體，就成了16×16的點陣LED了。    該LED的特點是：

39、共陰、逐行掃描、低在前高位在后，上面的引腳為數(shù)據(jù)口，下面的引腳為行選引腳，低電平有效。    電路由AT89C52、4片74HC138、4片8×8點陣組成。74HC138用于選擇行，4片74HC138的有效順序為：左上，右上，左下，右下。P0口作為數(shù)據(jù)口，4片74HC138列引腳都接到P0口。以下程序在16×16點陣LED上依次顯示“梅川酷子”四個字，分別用正向顯示和反向顯示，間隔兩秒鐘變換一次，電路圖和效果圖下圖所示。 AT89c52晶振頻率為24MHz，用T0定時，改變變量flag值，從而讓程序確定顯示哪個漢字和顯示方式（正向or反向）。i

40、 nclude <atmelregx52.h>#define int8 unsigned char#define int16 unsigned int#define int32 unsigned longint8 flag;/*flag變量MSB 7   6   5   4   3   2   1   0    LSB     × ×  

41、;        × Bit51，Bit4=0 時，負向顯示Bit50，Bit4=1 時，負向顯示Bit2.074HC138的片選信號*/int8 n;int8 code table32=0x88,0x00,0x88,0x00,0x88,0x7F,0x48,0x00,0xDF,0x1F,0xA8,0x10,0x9C,0x12,0xAC,0x14,0xEA,0x7F,0x8A,0x12,0x89,0x14,0x88,0x10,0x88,0x7F,0x08,0x10,0x08,0x14,0x08,0x08,/*&quo

42、t;梅",0*/0x08,0x20,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x04,0x21,0x04,0x20,0x02,0x00,/*"川",1*/0x00,0x08,0xFE,0x08,0x28,0x0A,0x28,0x7E,0xFE,0x0A,0xAA,0x09,0xAA,0xFF,0xEA,0x00,0x86,0x00,0x82,0x7E,0xFE,0x4

43、2,0x82,0x42,0x82,0x42,0xFE,0x7E,0x82,0x42,0x00,0x00,/*"酷",2*/0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x08,0x00,0x04,0x00,0x02,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x41,0xFE,0xFF,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x40,0x01,0x80,0x00/*"子",3*/;void delay(void);void main(void)int8 i;int8 j;int8

44、 index;flag=0x10;n=0;/定時器T0初始化TMOD=0x01;TH0=0xb1;TL0=0xe0;ET0=1;EA=1;TR0=1;while(1)index=flag&0x03;if(flag&0x30)=0x10)   /正向顯示        for(i=0;i<8;i+)      /顯示上半屏         

45、0; P0=tableindex2*i;            /左上            P2=i|0x08;                      delay();  &

46、#160;       P0=tableindex2*i+1;           /右上         P2=i|0x10;         delay();           

47、60;      for(i=8;i<16;i+)      /顯示下半屏         P0=tableindex2*i;         /左下        P2=(i-8)|0x20;        &#

48、160;             delay();                         P0=tableindex2*i+1;          /右下  &

49、#160;     P2=(i-8)|0x40;             delay();            if(flag&0x30)=0x20)   /反向顯示     for(i=0;i<8;i+)       &#

50、160;        P0=(tableindex2*i);          /左上          P2=i|0x08;                       del

51、ay();         P0=(tableindex2*i+1);           /右上         P2=i|0x10;       delay();             

52、;       for(i=8;i<16;i+)               P0=(tableindex2*i);             /左下         P2=(i-8)|0x20;   &#

53、160;                delay();        P0=(tableindex2*i+1);         /右下        P2=(i-8)|0x40;    

54、       delay();           void delay(void)int16 i;for(i=0;i<50;i+);void timer0() interrupt 1 using 3   TF0=0;TH0=0xb1;TL0=0xe0;        /10ms中斷一次if(n<200)    n+

55、;else /2秒改變一次    switch(flag)          case 0x10:          flag=0x11;/下次顯示正向“川”         break;             cas

56、e 0x11:          flag=0x12;/下次顯示正向“酷”         break;                case 0x12:           flag=0x13;/下次顯示正

57、向“子”           break;                      case 0x13:           flag=0x20;/下次顯示負向“川”          

58、break;                    case 0x20:            flag=0x21;/下次顯示負向“梅”            break;         

59、      case 0x21:           flag=0x22;/下次顯示負向“酷”           break;                   case 0x22:      &

60、#160;    flag=0x23;/下次顯示負向“子”           break;                      case 0x23:           flag=0x10;/下次顯示正向“梅”  

61、;         break;                     n=0;3.4紅外線發(fā)射電路的設計要將信號以紅外線的方式發(fā)射出去，首先要把脈沖信號進行調(diào)制，而電路中的信號往往比較小，不能驅(qū)動負載。所以要通過放大電路將信號放大，通過紅外線發(fā)光二極管發(fā)射出去。發(fā)射器件和放大電路是發(fā)射中必不可少的。3.4.1.紅外線傳感器要將紅外線發(fā)射出去，發(fā)射器件是必不可少的，則我們就要對紅外線的發(fā)射器件進行選擇，要能夠發(fā)射比自然發(fā)射的紅外線有更強的輻射強度。而要對信號接收器件，則要有較強的接收能力，它能將接收的紅外線轉換成足夠強的電信