基于Arduino單片機(jī)的智能家居設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc

基于Arduino單片機(jī)的智能家居設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載

山東科技大學(xué)基于Arduino單片機(jī)的智能家居設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載第三屆學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽技術(shù)報(bào)告基于Arｄuino單片機(jī)的智能家居系統(tǒng)學(xué)院：電子通信與物理學(xué)院班級(jí)：碩研２015級(jí)參賽者：張榮飛曹其棟侯煥存摘要本文中我們基于Arduiｎo單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)以ＡrduinｏＵNOR3單片機(jī)為核心，外接光照檢測(cè)、溫濕度傳感器、LED、風(fēng)扇和無(wú)線通信等模塊。整個(gè)系統(tǒng)分為檢測(cè)端和控制端兩大部分,檢測(cè)端由光敏電阻、溫濕度傳感器、無(wú)線通信模塊和單片機(jī)組成?？刂贫擞蔁o(wú)線接收、液晶顯示、電燈控制和風(fēng)扇控制四大模塊組成，包含單片機(jī)、無(wú)線通信模塊、ＬCD顯示屏、風(fēng)扇和LＥD等。檢測(cè)端和控制端之間借助無(wú)線通信模塊進(jìn)行無(wú)線通信，控制端內(nèi)部的無(wú)線接收和液晶顯示兩個(gè)模塊之間則采用串口通信。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度、濕度和光照強(qiáng)度等參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè),并借助ＬＣＤ顯示溫濕度值，還可以根據(jù)檢測(cè)端探測(cè)到的光照強(qiáng)度和溫度值以及預(yù)先設(shè)定的參數(shù)對(duì)室內(nèi)的電燈和風(fēng)扇進(jìn)行智能控制。關(guān)鍵詞：智能家居；Ａrduinｏ單片機(jī)；自動(dòng)控制；無(wú)線通信;液晶顯示目錄TＯC＼o＂1－3＂\h\z\uＨYPEＲLINK\l”_Toc451２77４４9”§1緒論?PＡGEＲEＦ_Ｔoc45127７449\h１１.1智能家居簡(jiǎn)介 PＡGEＲEF＿Toｃ４51277450\ｈ1HYPERLINK\l＂_Toc４51277４５1”1.2智能家居的研究意義 PAGＥREＦ_Toc４512７7451＼h2§2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 PＡＧEREF_Ｔoc45１277452＼h3HYPERLINK\l＂_Tｏｃ45127745３”2。1系統(tǒng)框圖 ＰＡGEREF＿Toc4５1277453\ｈ32。2系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)介?ＰAＧEREF_Toc4512７74５４＼h３§３系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGERＥF＿Toｃ451２７7４55\ｈ４HYPＥRLIＮK\l”_Toc４５1２7745６"3.1單片機(jī)的選擇 PAGＥREF_Tｏc451277456\h4ＨYＰERLIＮK３.1。１ArduｉnoUNO簡(jiǎn)介?PAGEREF_Tｏc4５１2774５7\h43。１。2Ａrduiｎo單片機(jī)特色 PAＧERＥF＿Toｃ４51277458＼h53．1。3Arｄuino單片機(jī)引腳簡(jiǎn)介 PAＧEREF_Toｃ４512７7459\h53.1．4Ardｕino單片機(jī)編程軟件 ＰAGEREF_Toc4５1２77460\h63．2溫濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)?PAGＥREF_Ｔoc451277461\ｈ63.2.1DＨＴ11概述 PAＧEREＦ＿Toc4５１27７4６2＼h63.2．２DHT1１引腳說(shuō)明 PＡGEＲEF_Toc451２77463\h7HYPERLＩNK3.２。3電源引腳?PＡGEREF_Ｔoｃ451２77464\h８HＹＰERＬIＮＫ\l”_Ｔｏｃ451277465"３．2.4串行接口(單線雙向） ＰAGＥREF_Toc45１277４65\ｈ8HＹPEＲLINＫ\l＂_Tｏｃ４５1277466”3.3光照檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) PAGＥＲEF_Toc45１277４66\h８HＹPERLIＮＫ\l＂_Tｏｃ45127７467"3。4無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)?PAGEＲEF_Toc45１27７４6７＼h９HYPERLINK\l＂_Toc451277４68＂3。5液晶顯示模塊設(shè)計(jì) ＰＡＧＥREF_Tｏc4５127７468\h９3．５．1液晶顯示模塊的選擇 ＰAGERＥF_Toc451２77469＼ｈ９3。5．２液晶顯示電路設(shè)計(jì) ＰAGEREF_Toc45１277470\ｈ１0ＨYPERLIＮK\l”＿Ｔoc４512７7４71＂３．６其他模塊設(shè)計(jì) ＰAGＥREF＿Toc451277471\h11HYPEＲＬINK\l＂_Toc４5１277４７2"３。6。1電燈模塊設(shè)計(jì)?PＡGＥＲEF_Tｏc45１277４７2＼h１1HＹＰＥRＬＩＮＫ\l”_Tｏc45127７473＂３。６。2風(fēng)扇模塊設(shè)計(jì)?PＡGＥREF_Ｔoc45127７473\h1２HYPEＲLＩNK3。7系統(tǒng)硬件實(shí)物圖 PＡGEREF_Toc４5127７474＼ｈ1２§4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)?PAGＥREF_Ｔoc４５127747５\h13４.1檢測(cè)端程序設(shè)計(jì)?PＡGＥREF_Toｃ4512７7４76＼ｈ1３4。２控制端程序設(shè)計(jì) ＰAＧEREF_Ｔoc451２77477\h13HYＰEＲLIＮＫ\l”_Ｔoc４５1277４78”§5總結(jié)?PAGEＲEF_Tｏｃ451277４78\h１５參考文獻(xiàn)?ＰAGEREF_Toc4５1277４79\h15附錄:源程序 ７７４80\h1６§１緒論１。1智能家居簡(jiǎn)介智能家居很早就出現(xiàn)在人們的定義當(dāng)中，但很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)都沒有真正意義上的智能家居成型，到了1９84年美國(guó)聯(lián)合科技公司（UnｉtedTecｈnologiesＢuildｉngSyｓtｅｍ)將智能信息融入建筑設(shè)備中，在整合的基礎(chǔ)上應(yīng)用到了美國(guó)康乃迪克州哈特佛市的城市地標(biāo)性建筑中時(shí),出現(xiàn)了世界上的首棟智能化建筑，也正是從那時(shí)開始,智能化家居正式融入到現(xiàn)代生活中。智能家居控制的發(fā)展關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)理念以及經(jīng)營(yíng)者的心態(tài),市場(chǎng)目標(biāo)客戶真正需要什么東西，如果只注重簽單，不設(shè)身處地的為客戶著想，不兼顧智能解決未來(lái)的發(fā)展，提供片面的智能家居解決方案，而不考慮客戶的適用性,是不可取的，是急功近利的表現(xiàn),這不僅降低了智能家居的應(yīng)用效果，還不利于整個(gè)智能家居行業(yè)的發(fā)展.智能家居控制系統(tǒng)的市場(chǎng)不是一般普通的商品買賣,而是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程,它涉及到很多技術(shù)，涉及到人們生活的方方面面,智能家居控制系統(tǒng)的終極目標(biāo)是一種理想,更是一種理念,要想智能家居控制系統(tǒng)有很好的發(fā)展,研發(fā)機(jī)構(gòu)必須本著長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的心態(tài),本著簡(jiǎn)化、實(shí)用、性價(jià)比高、適合市場(chǎng)的理念，虔誠(chéng)研究人們的生活、習(xí)慣、精神文化等需要,并把它看最高目標(biāo),運(yùn)用各種技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)它.在國(guó)內(nèi),智能家居不是單純意義上的智能產(chǎn)品，也不能被狹義的理解為小區(qū)智能化,而是基于小區(qū)的多層次家居智能化解決方案。它綜合利用主控平臺(tái)、無(wú)線連接及通信、設(shè)備管理、整體布局布線等手段，將住戶智能化管理、交互共享及消費(fèi)服務(wù)、小區(qū)安防監(jiān)控等常見家居因素協(xié)調(diào)配合并最終整合為整體，在原有小區(qū)智能化的大面上延伸到小區(qū)內(nèi)部室內(nèi)家居的具體環(huán)節(jié)，構(gòu)建出高效、舒適、安全、便捷的個(gè)性化住宅空間。近幾年,很多研發(fā)機(jī)構(gòu)和廠商已經(jīng)意識(shí)到家庭安全的重要性，把智能家居作為一個(gè)重要的方向和項(xiàng)目來(lái)研究，并紛紛投入大量人力財(cái)力，使智能家居真正的走向市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。智能家居是一個(gè)具有交互能力的平臺(tái),并且通過(guò)平臺(tái)能夠把各種不同的系統(tǒng)、協(xié)議、信息和內(nèi)容控制在相對(duì)獨(dú)立的模塊單元中進(jìn)行傳輸、交換。１。2智能家居的研究意義隨著人們生活水平的不斷提高，生活節(jié)奏的加快，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、安全和便利，因此從市場(chǎng)需求的角度來(lái)說(shuō)，智能家居必然是前景廣闊。因此設(shè)計(jì)一個(gè)符合國(guó)家國(guó)情和規(guī)范的集遠(yuǎn)程控制和本地控制為一體的智能家居控制系統(tǒng)是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的，且勢(shì)在必行。作為智能家居的核心系統(tǒng)的智能家居的控制系統(tǒng),它的設(shè)計(jì)功能的完善必將推動(dòng)住宅智能化的發(fā)展.而系統(tǒng)功能的集成化、用戶使用的傻瓜化以及市場(chǎng)的平民化將是智能家居控制器的發(fā)展趨勢(shì),系統(tǒng)也將逐步邁向綠色化。最終，我想全人類的夢(mèng)想是智能家居控制系統(tǒng)將囊括所有的家事雜物，讓我們真正的享受舒適溫馨的家庭生活.雖然智能家居經(jīng)過(guò)十幾年的蓬勃發(fā)展，很多功能已趨于完善和成熟，智能化家居系統(tǒng)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，然而生活中的智能家居所展現(xiàn)出的智能化,與業(yè)主所理想的智能化還存在較大差距。而這也推動(dòng)了智能化技術(shù)在家居領(lǐng)域的縱深發(fā)展,并為各類智能化家居新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)增加了動(dòng)力，同時(shí)新產(chǎn)品的出現(xiàn)，也大大豐富了智能家居系統(tǒng)的厚度.因此,將智能家居作為這次研究的主要內(nèi)容具有很大的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。本文的目的就是設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)捷有效智能家居控制系統(tǒng),從溫度、濕度、光照強(qiáng)度的采集,到LCＤ實(shí)時(shí)顯示，并根據(jù)采集的信號(hào)不同采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)機(jī)制，智能控制家中的電燈、風(fēng)扇等電器設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)基本的智能家居功能.§2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案2。1系統(tǒng)框圖智能家居控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)家庭內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和及時(shí)應(yīng)對(duì)的系統(tǒng),核心部分是單片機(jī)，通過(guò)與其他各監(jiān)測(cè)模塊和執(zhí)行模塊的連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的整體改變和各元件的控制。首先,主控元件對(duì)接收到的數(shù)據(jù)(如光線強(qiáng)暗，溫度高低）通過(guò)LCD顯示模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,使室內(nèi)情況一目了然.然后根據(jù)各信號(hào)采集模塊傳送給單片機(jī)的數(shù)據(jù)，做出應(yīng)對(duì)執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)家居系統(tǒng)的智能控制.系統(tǒng)總體框圖如下：圖2。1系統(tǒng)總體框圖２。2系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)介本系統(tǒng)工作可以分為四個(gè)部分：第一部分是傳感器數(shù)據(jù)采集，將溫度傳感器、濕度傳感器以及光敏電阻分別連接到單片機(jī)①上，單片機(jī)①會(huì)將傳感器采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；第二部分是數(shù)據(jù)傳輸，有兩個(gè)無(wú)線模塊，一個(gè)連接到單片機(jī)①上作為發(fā)射端,一個(gè)連接到單片機(jī)②上作為接收端,單片機(jī)①將處理過(guò)的數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)射端發(fā)送出去,單片機(jī)②通過(guò)接收端將數(shù)據(jù)接收進(jìn)來(lái)，再次進(jìn)行處理；第三部分是控制功能，單片機(jī)②將接收到的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到閾值條件時(shí)，可以啟動(dòng)風(fēng)扇或者電燈，另外,溫度和光敏設(shè)定了幾個(gè)不同的閾值,當(dāng)達(dá)到某一閾值會(huì)有相應(yīng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速或者電燈亮度；第四部分,溫濕度顯示，單片機(jī)②將通過(guò)無(wú)線方式接收到的數(shù)據(jù)采用串口通信的方式傳給單片機(jī)③,單片機(jī)③是專門用來(lái)控制LＣD1602液晶顯示屏的，得到數(shù)據(jù)后單片機(jī)③將數(shù)據(jù)傳到液晶屏進(jìn)行顯示。§３系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3。1單片機(jī)的選擇首先將所需器件羅列,根據(jù)與單片機(jī)相連的各器件，確定整個(gè)系統(tǒng)所需與單片機(jī)連接的管腳數(shù)，通過(guò)查資料，選定Aｒduｉno單片機(jī)作為該系統(tǒng)的微控制器，因?yàn)樗鼛в心MI／O口,在外接各類傳感器方面比普通的51系列單片機(jī)更為方便.Ａrduｉnｏ單片機(jī)的模擬I/O口可以很方便地將光敏電阻和溫濕度傳感器等模塊采集到的模擬量經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后送給單片機(jī)進(jìn)行處理,而對(duì)數(shù)字信號(hào)的識(shí)別和處理正是Arｄuｉnｏ的優(yōu)勢(shì)所在。3.1。1ＡrduiｎoUNＯ簡(jiǎn)介ＡrduinoUNO是ArduinｏＵSB接口系列的最新版本，作為Ａrｄｕinｏ平臺(tái)的參考標(biāo)準(zhǔn)模板.UＮO的處理器核心是AＴmｅga３2８，同時(shí)具有14路數(shù)字輸入/輸出口(其中６路可作為ＰWM輸出)，6路模擬輸入，一個(gè)16ＭHｚ晶體振蕩器,一個(gè)ＵSB口，一個(gè)電源插座，一個(gè)ICSPheａｄeｒ和一個(gè)復(fù)位按鈕。UＮO已經(jīng)發(fā)布到第三版,與前兩版相比有以下新的特點(diǎn)：在AＲＥF處增加了兩個(gè)管腳SDA和SCL，支持I2Ｃ接口；增加ＩＯREＦ和一個(gè)預(yù)留管腳，將來(lái)擴(kuò)展板將能兼容5V和3.3V核心板。這樣改進(jìn)了復(fù)位電路設(shè)計(jì),UＳB接口芯片由ＡＴmegａ1６U2替代了ATmega８U2。圖2。2為改進(jìn)后的ＡrｄuinoUＮO。圖2.２ArduｉnｏUＮＯR3３.１．2Arｄuino單片機(jī)特色１、開放源代碼的電路圖設(shè)計(jì)，程序開發(fā)接口免費(fèi)下載，也可依需求自己修改.2、使用低價(jià)格的微處理控制器（ATMＥGA８或AＴmeｇa128）.可以采用USB接口供電，不需外接電源，也可以使用外部9VDC輸入。3、Ａrduino支持IＳP在線燒，可以將新的“booｔloａdｅr”固件燒入ＡTmeｇa8或ATｍeｇa１28芯片.有了boｏtlｏaｄer之后,可以通過(guò)串口或者USＢtoRs2３２線更新固件.4、可依據(jù)官方提供的Eａｇle格式PＣＢ和SCＨ電路圖,簡(jiǎn)化Arduiｎo模組,完成獨(dú)立運(yùn)作的微處理控制.可簡(jiǎn)單地與傳感器，各式各樣的電子元件連接（如：紅外線、超聲波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服馬達(dá)等）。5、支持多種互動(dòng)程序，如：Ｆlａsｈ、Ｍａx/Msp、VＶＶＶ、PD、C、Procesｓing等。6、應(yīng)用方面，利用Aｒduiｎo，突破以往只能使用鼠標(biāo)、鍵盤、CCD等輸入的裝置的互動(dòng)內(nèi)容，可以更簡(jiǎn)單地達(dá)成單人或多人游戲互動(dòng)。3。1.3Arｄuino單片機(jī)引腳簡(jiǎn)介Ａrdｕｉno單片機(jī)的數(shù)字I/O被分成兩個(gè)部分，其中每個(gè)部分都包含有6個(gè)可用的Ｉ/O管腳，即管腳2到管腳7和管腳8到管腳１３。在數(shù)字電路中開關(guān)（swｉｔｃh）是一種基本的輸入形式，它的作用是保持電路的連接或者斷開。Aｒｄuino從數(shù)字I/O管腳上只能讀出高電平（5V）或者低電平（0V)，因此我們首先面臨到的一個(gè)問(wèn)題就是如何將開關(guān)的開/斷狀態(tài)轉(zhuǎn)變成Aｒduiｎｏ能夠讀取的高/低電平.解決的辦法是通過(guò)上/下拉電阻，按照電路的不同通常又可以分為正邏輯（ＰｏｓitivｅLｏｇｉc)和負(fù)邏輯(ＩｎｖeｒtedLogic)兩種。Arduino的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)數(shù)字信號(hào)的識(shí)別和處理，但我們所生活的真實(shí)世界并不是數(shù)字（ｄigital)化的，簡(jiǎn)單到只要用0和１就能夠表示所有的現(xiàn)象。例如溫度這一我們已經(jīng)司空見慣的概念,它只能在一個(gè)范圍之內(nèi)連續(xù)變化，而不可能發(fā)生像從0到1這樣的瞬時(shí)跳變，類似這樣的物理量被人們稱為是模擬（ａnａlog）的。Aｒduｉｎo是無(wú)法理解這些模擬量的，它們必須在經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字量后，才能被Arｄuino進(jìn)一步處理.3．１.4Arｄuｉno單片機(jī)編程軟件Aｒｄuｉno語(yǔ)言是建立在Ｃ/Ｃ++基礎(chǔ)上的，其實(shí)也就是基礎(chǔ)的Ｃ語(yǔ)言，Ａrｄuino語(yǔ)言只不過(guò)把AVＲ單片機(jī)（微控制器）相關(guān)的一些寄存器參數(shù)設(shè)置等都函數(shù)化了,不用我們?nèi)チ私馑牡讓?，讓不太了解AVＲ單片機(jī)(微控制器)的朋友也能輕松上手。圖2。3Ａrdｕｉｎｏ編程界面Arduinｏ語(yǔ)言是以sｅｔｕｐ(）開頭,lｏｏp(）作為主體的一個(gè)程序構(gòu)架。官方網(wǎng)站是這樣描述setup（）的：用來(lái)初始化變量，管腳模式,調(diào)用庫(kù)函數(shù)等等，此函數(shù)只運(yùn)行一次.loｏp(）函數(shù)是一個(gè)循環(huán)函數(shù),函數(shù)內(nèi)的語(yǔ)句周而復(fù)始的循環(huán)執(zhí)行,功能類似c語(yǔ)言中的“maiｎ(）;".３.2溫濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)智能家居的一個(gè)主要控制對(duì)象就是住戶室內(nèi)溫濕度，適宜的溫濕度為主人提供良好的家居環(huán)境,這樣一來(lái)，溫濕度檢測(cè)與控制模塊就變得尤為重要.考慮到硬件電路的復(fù)雜性，本設(shè)計(jì)中選擇DHＴ11數(shù)字溫濕度傳感器來(lái)檢測(cè)室內(nèi)的溫度和濕度，這樣可以用一個(gè)傳感器檢測(cè)兩個(gè)指標(biāo),使硬件電路得以簡(jiǎn)化。3。2。１DHＴ１1概述DHT1１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)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT１1傳感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針單排引腳封裝。連接方便,特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。圖3．１DHT1１實(shí)物圖3.2。2ＤＨT11引腳說(shuō)明引腳號(hào)引腳名稱類型引腳說(shuō)明1VCC電源正電源輸入，3V—5。5VＤＣ2Doｕt輸出單總線,數(shù)據(jù)輸入／輸出引腳3NC空空腳，擴(kuò)展未用４GNＤ地電源地圖3。2ＤHT11典型應(yīng)用電路３．2．3電源引腳DHT1１的供電電壓為3－5．5V。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（ＶDＤ，GNＤ）之間可增加一個(gè)１00nF的電容，用以去耦濾波。3.2.4串行接口（單線雙向）DATA用于微處理器與DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時(shí)間4ｍs左右,用戶ＭＣＵ發(fā)送一次開始信號(hào)后，，ＤHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后，DHＴ11發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，送出40ｂiｔ的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。從模式下，DHT1１接收到開始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒有接收到主機(jī)發(fā)送開始信號(hào),DＨT1１不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集,采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。３.３光照檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)光敏電阻特性是在不同光照強(qiáng)度下，其阻值發(fā)生變化（只要是人眼可感受的光,都會(huì)引起它的阻值變化）。利用這一特性，我們把光敏電阻接入電路實(shí)現(xiàn)光照強(qiáng)度檢測(cè)。圖3.3光照檢測(cè)電路示意圖亮度檢測(cè)電路工作原理：我們把光敏電阻接入電路后，光敏電阻置于窗口處,由于光線的變化，其阻值也在一定時(shí)間內(nèi)不斷變化,從而產(chǎn)生連續(xù)的電信號(hào),通過(guò)模擬Ｉ/O口進(jìn)入單片機(jī)。由于單片機(jī)內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)相應(yīng)程序，能使模擬I/O口傳來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),單片機(jī)讀取這些數(shù)字信號(hào)，就能得出相應(yīng)的光照強(qiáng)度，并決定是否啟動(dòng)其他應(yīng)對(duì)措施.3.４無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)考慮到系統(tǒng)的普遍適用性和硬件電路實(shí)現(xiàn)的難易程度，本次設(shè)計(jì)中選?。蜶F2４L０1無(wú)線模塊作為系統(tǒng)的無(wú)線通信模塊,該模塊既可以用于發(fā)送數(shù)據(jù),也可以用于接收數(shù)據(jù),且易于編程操作。NＲF２4L01無(wú)線模塊主要特點(diǎn)如下：(1)2。4Ghz全球開放IＳM頻段免許可證使用;（２)最高工作速率2Mbｐs，高效ＧFSＫ調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合；（3)126頻道，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要;（4）內(nèi)置硬件CRC檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制；（5）低功耗１.9-3.６V工作，待機(jī)模式下狀態(tài)為２２uA；掉電模式下為90０nA；（6)內(nèi)置２。４Ghz天線,體積種類多樣；（7）模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會(huì)輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示），可直接接各種單片機(jī)使用,軟件編程非常方便;(８)內(nèi)置專門穩(wěn)壓電路,使用各種電源包括DＣ/ＤC開關(guān)電源均有很好的通信效果;（９)2．54MＭ間距接口,DIP封裝；（10）工作于EnhaｎceｄSｈockBｕｒst具有Automaticpackethandlinｇ,Autopaｃkｅｔtｒansactiｏnｈanｄliｎg，具有可選的內(nèi)置包應(yīng)答機(jī)制,極大的降低丟包率。3。5液晶顯示模塊設(shè)計(jì)3．5.1液晶顯示模塊的選擇LＣD1602屏幕為2行,每行顯示16個(gè)字符,為字符型顯示器，只能顯示數(shù)字和字符，不可以顯示漢字。LCD12864屏幕為6４行，每行顯示12８?jìng)€(gè)字符，為點(diǎn)陣型顯示器,可根據(jù)需求任意顯示字符，數(shù)字，漢字和圖形。綜合價(jià)格因素和實(shí)際應(yīng)用的需要，選用LCD1602為改家居系統(tǒng)的顯示器。下面詳細(xì)介紹一下LＣD16０2的功能實(shí)現(xiàn)和各項(xiàng)參數(shù)。LCD1６０2主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16×2個(gè)字符芯片工作電壓：４.5—5.5Ｖ工作電流：2。０mA（5.０V)模塊最佳工作電壓:5。0Ｖ字符尺寸:2．95×４.35(W×H)mｍLCＤ１6０2相比傳統(tǒng)顯示器的幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：(1）顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器收到信號(hào)后的每一個(gè)點(diǎn)都會(huì)一直保持原有亮度和顏色,恒定發(fā)光.而不像陰極射線管顯示器（ＣRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器既不會(huì)閃爍，又保證了畫質(zhì)高。（2)數(shù)字式接口液晶顯示器的輸入輸出采用數(shù)字量,和主控芯片（ＳCM）的接口連接更加簡(jiǎn)單可靠,操作也更為簡(jiǎn)便。（3）重量輕，體積小液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的,在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多.（4)功耗低相對(duì)而言,液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其他顯示器要少得多。ＬCD１602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為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.３．5。２液晶顯示電路設(shè)計(jì)圖3.4液晶顯示電路示意圖液晶顯示電路工作原理：液晶顯示器LCＤ1６02通過(guò)7~１４管腳的數(shù)據(jù)總線與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，單片機(jī)通過(guò)輸出高地電平來(lái)控制液晶顯示器LＣＤ１602的4~6管腳配合傳送的數(shù)據(jù)決定讀/寫數(shù)據(jù)，并通過(guò)ＬＣD顯示屏顯示出來(lái).期間單片機(jī)是控制元件,而LＣD16０２為顯示和執(zhí)行元件。３。６其他模塊設(shè)計(jì)3．6．1電燈模塊設(shè)計(jì)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用發(fā)光二極管LED來(lái)替代實(shí)際場(chǎng)景中的電燈。LEＤ發(fā)光原理發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAｓ(砷化鎵）、GaＰ(磷化鎵)、GaAsＰ（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié).因此它具有一般Ｐ-Ｎ結(jié)的Ｉ—N特性，即正向?qū)?反向截止、擊穿特性.此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性.在正向電壓下,電子由N區(qū)注入Ｐ區(qū),空穴由Ｐ區(qū)注入N區(qū).進(jìn)入對(duì)方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的,那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外,還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。理論和實(shí)踐證明,光的峰值波長(zhǎng)λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Eg有關(guān),即λ≈12４０/Eｇ(mm）式中Ｅg的單位為電子伏特（eＶ)。若能產(chǎn)生可見光(波長(zhǎng)在３8０nm紫光~7８0ｎｍ紅光)，半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3。26~１。63eV之間。比紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)的光為紅外光。現(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管,但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高,使用不普遍。LED的應(yīng)用由于發(fā)光二極管的顏色、尺寸、形狀、發(fā)光強(qiáng)度及透明情況等不同,所以使用發(fā)光二極管時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行恰當(dāng)選擇。由于發(fā)光二極管具有最大正向電流IFｍ、最大反向電壓VRm的限制,使用時(shí),應(yīng)保證不超過(guò)此值。為安全起見,實(shí)際電流IF應(yīng)在0.６IFm以下；應(yīng)讓可能出現(xiàn)的反向電壓ＶＲ0。6ＶRm。LED被廣泛用于種電子儀器和電子設(shè)備中，可作為電源指示燈、電平指示或微光源之用。紅外發(fā)光管常被用于電視機(jī)、錄像機(jī)等的遙控器中.在連接電路時(shí)，首先應(yīng)正確區(qū)分LED的正負(fù)極,避免正負(fù)極戒飯導(dǎo)致無(wú)法使用甚至燒壞元件。LＥD的兩只引腳中,長(zhǎng)的一根為正極，短的一根為負(fù)極,連接電路時(shí)，正極接一個(gè)220Ω的電阻,電阻另一端接單片機(jī)的數(shù)字I／Ｏ口,負(fù)極接地。3.6.２風(fēng)扇模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，采用普通的直流電機(jī)帶動(dòng)扇葉來(lái)模擬實(shí)際場(chǎng)景中的風(fēng)扇。直流風(fēng)扇的兩個(gè)接線端不分正負(fù)，一端接地，另一端接單片機(jī)數(shù)字I/Ｏ口即可,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求,通過(guò)程序控制輸出到電機(jī)的電壓不同來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)溫度變化和預(yù)設(shè)參數(shù)改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的目的.3。7系統(tǒng)硬件實(shí)物圖根據(jù)上述各模塊的硬件設(shè)計(jì)，最后做出的實(shí)物圖如下：圖3。5模擬智能家居硬件實(shí)物圖§4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4．1檢測(cè)端程序設(shè)計(jì)檢測(cè)端由單片機(jī)、光照檢測(cè)模塊、溫濕度檢測(cè)模塊和無(wú)線通信模塊組成，相應(yīng)的程序包括光照檢測(cè)程序、溫濕度檢測(cè)程序和無(wú)線通信程序，部分程序如下圖所示，完整的程序在附錄中。圖４．１檢測(cè)端部分程序4。2控制端程序設(shè)計(jì)控制端由單片機(jī)、液晶顯示模塊、電燈模塊、風(fēng)扇模塊和無(wú)線通信模塊組成,相應(yīng)的程序包括無(wú)線接收程序、串口通信程序、顯示程序、風(fēng)扇和電燈控制程序，部分程序如下圖所示,完整的程序在附錄中。圖４。2無(wú)線接收部分程序圖4．3液晶顯示部分程序§5總結(jié)本次設(shè)計(jì)的模擬智能家居系統(tǒng)滿足了所有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,完成了對(duì)溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和現(xiàn)實(shí),得到的最終結(jié)果誤差也在要求的范圍之內(nèi),而且完成了根據(jù)光照強(qiáng)度變化、溫度變化和預(yù)設(shè)參數(shù)對(duì)電燈和風(fēng)扇進(jìn)行智能控制的任務(wù)，取得了令人滿意的成果.通過(guò)本次設(shè)計(jì),使我對(duì)基于單片機(jī)的智能控制有了更多的了解和掌握，在科技飛速發(fā)展的今天,科技意味著第一生產(chǎn)力,機(jī)器智能正在越來(lái)越多的方面取代人工操作，作為智能控制在工業(yè)應(yīng)用的代表性成果,它結(jié)合了程序調(diào)控，提供了定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制以及數(shù)據(jù)處理等多種功能,具有人工作業(yè)無(wú)法比擬的優(yōu)越性和精確性。隨著科技的發(fā)展，基于單片機(jī)的智能控制功能也會(huì)不斷擴(kuò)大,各項(xiàng)性能也將不斷提高。參考文獻(xiàn)［１］張?chǎng)?單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2０08[2］童詩(shī)白,華成英．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[Ｍ]。北京：高等教育出版社，2001［3]王港元.電工電子實(shí)踐指導(dǎo)[M].南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社,２006[4]李朝青。ＰＣ機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)，北京，北京航空航天大學(xué)出版社，2０00[５]藍(lán)宇電子研發(fā)團(tuán)隊(duì).Ardｕiｎｏ設(shè)計(jì)[M]。［6］湯凱，劉洋,續(xù)欣．Arｄuiｎo程序設(shè)計(jì)指南［Ｍ］.北京:電子工業(yè)出版社，2０15［7］趙光宙.信號(hào)分析與處理［M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010[8］張國(guó)雄。測(cè)控電路（第四版)[M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20１1附錄:源程序檢測(cè)端發(fā)送程序:#ｉnｃlｕde〈ＳPＩ。h〉＃iｎcluｄe＜Ｍirｆ．h〉#iｎclude〈nＲF24L０1。h〉#ｉnclude〈ＭiｒｆHardwａreSpiDｒiver．h〉#defineDＨT11_PＩN0／/ＡDＣ０接到模擬口0bytｅrｅad_dｈt１１_dat（）{ｂytｅｉ＝0；byteresuｌｔ=0；foｒ（i=0;i〈8；i++)｛while（!(PIＮC＆_BV（DHT11_PIN））)；／/ｗaｉtfor5０uｓdeｌayMiｃrｏsecｏnｄｓ（３0);iｆ(PＩNC＆_BV(DHＴ１1＿PＩN)）reｓuｌt｜=（1＜〈（７-i））；whｉlｅ(（ＰINC&_ＢV(DHT11_PIN））)；/／wａiｔ’１’fiｎish｝returnｒesｕlｔ；｝ｖｏｉdsetup（）{DDRC｜=_BV（DHＴ1１_ＰIN）；PＯRＴＣ｜=_ＢV(ＤＨT１1_PＩＮ）;Seｒｉal。begin（96０0)；Ｍｉrf.ｃePin＝9;/／設(shè)置ＣE引腳為D9Mirf。ｃsnPin＝10;//設(shè)置CE引腳為D１0Mirf。spi＝&MirfHarｄwareSpi；Mirf。iｎｉt();//初始化nRF２4L01//設(shè)置接收標(biāo)識(shí)符"Sen01”Mirf。seｔRADDＲ(（byte＊)＂Ｓeｎ01＂）；／/設(shè)置一次收發(fā)的字節(jié)數(shù)，這里發(fā)一個(gè)整數(shù),寫sizeof（unsignedint)，實(shí)際等于２字節(jié)Mirf。ｐａyｌoaｄ＝ｓｉzeｏf（ｕnsｉgnedｉnt）；//發(fā)送通道，可以填０~１２8，收發(fā)必須一致.Miｒf．channｅl=５；Miｒf。confiｇ（);Sｅrial。prｉｎｔｌn(”I＇mＳender.。．”）;}ｖoiｄｌｏｏp（）｛bytedht１1＿dａｔ[5]；bｙtedht1１_in；ｂyｔｅi;ｕnsignｅdiｎｔGuａｎgｍin,WenDｕ，ＳｈiDu;//startcoｎditｉｏn/／１.pｕll-downi/ｏｐｉnｆroｍ18msＰORTC＆＝~＿ＢV（DHT11_PＩN）；ｄelay(18）；PORTC｜＝＿BV（DHＴ１1＿PIＮ)；delａyMｉｃｒoseｃoｎds(40）;DDRC＆＝～＿ＢV（DＨT1１＿PIN);dｅlａyMｉcrosｅconds（４0)；dｈt11_in＝PIＮC＆_ＢV（DHＴ１1_PIN)；if（dht１1_ｉn）{Seｒial。println（＂ｄｈt11ｓtａrtcｏｎditioｎ1notmet＂)；ｒeturｎ;｝delaｙＭicroｓeｃonｄs（8０)；ｄhｔ11_in=ＰＩＮＣ&＿BV（ＤHT11_PIN）；if（?。洌鑤11_in）{Serｉａｌ．println("dht１１ｓtａrｔconｄｉｔｉｏn2ｎotmｅt”）;retｕrｎ;｝delayMicrosecｏｎdｓ(80);／/nowreadyfordatａrｅceｐtionfoｒ(i=０；i<5;ｉ++)ｄht１1＿dａt(yī)[i]=rｅaｄ＿ｄｈｔ11_daｔ(）;ＤＤRC|=_ＢＶ（DＨT11_ＰIＮ);POＲTC｜=_BV（ＤＨＴ11＿PＩN)；bｙteｄht11_check＿sｕm＝dhｔ11_dａt(yī)［0］+dht11_dａt(yī)［１］+dht11_ｄat［2]+ｄht１1＿dａt(yī)[3］;／/ｃheckｃhｅcｋ_sumｉf(dhｔ11_ｄat［４]!＝dht１1_ｃheｃk＿sｕm）{Seｒial。printｌn(”DHT１1cｈｅｃksumerror＂）；｝ＷenDu=（ｕnsｉｇnedint）(ｄht11_ｄaｔ［2]）；SｈiDu=(uｎｓignediｎt）（dht11_dat[0]）;Guangmin=ａnａｌogReａd（Ａ2）；/／Guanｇmin=(unsiｇnediｎt)20；Seｒiａl。prｉｎｔlｎ(WenDｕ）；Ｓｅrｉaｌ。ｐｒintln（ShiDu)；Seriａl．println（Guangmin);fasｏnｇ(WenＤu）；faｓoｎg(ShｉDu)；fａsｏng（Guangmｉn)；ｄeｌａy（1０00）;｝voidfaｓong（ｕnsignedintadata）{ｂyteｄaｔa[Mｉrf.ｐaylｏａｄ］;daｔa[0］＝adata＆０xFF；/／低八位給data[０],dａｔa[１］=ａdata＞>8；//高八位給dａt(yī)a[1］。/／設(shè)置向”serv1"發(fā)送數(shù)據(jù)Ｍirf．setTＡDDR(（bytｅ*）”Reｃ０1”);Miｒf．sｅnｄ（data）;//wｈｉｌe死循環(huán)等待發(fā)送完畢，才能進(jìn)行下一步操作。ｗhile(Mｉrf．isSｅndinｇ（））｛}｝控制端無(wú)線接收程序：＃inclｕdｅ

〈SPＩ.h〉

＃include

〈Ｍiｒf.h＞?＃iｎcludｅ

〈nRF24L０1．h〉

#include

〈MirｆHardｗareＳpiDrｉver。h>iｎt

fengｓhａn

＝

6;ｉｎt

leｄ

=

5;?／/定義一個(gè)變量adata存儲(chǔ)最終結(jié)果，oldａdata存儲(chǔ)舊結(jié)果，防止相同結(jié)果刷屏。

unｓｉgnｅd

inｔ

WeｎDｕ

=

0，

ＳhiDu

=

0,

Ｇuangmin

=

0;

void

setｕｐ（)?｛?

pｉnMoｄe(fengｓhａn，

OUTＰUT);?

pｉnMｏde(led，

ＯUTPＵＴ）；?

Seｒiaｌ.bｅgin（9600)；

Mirf.cePiｎ

=

９;

//設(shè)置CE引腳為D9?

Ｍｉrｆ.csnＰiｎ

＝

１０;

//設(shè)置CＥ引腳為D1０

/／-—－--—－－—初始化部分，不可隨時(shí)修改—-—--——-－

Mｉrｆ．spｉ

=

＆MirfＨaｒdwａreSｐi；

Mirf.iｎiｔ(）;

//初始化nRF24L0１

/／-—-—-－-－—配置部分,可以隨時(shí)修改-——－－—

／/設(shè)置接收標(biāo)識(shí)符＂Rev0１＂?

Mirｆ。ｓetRADDR((byte

＊）”Ｒeｃ0１"）；

／/設(shè)置一次收發(fā)的字節(jié)數(shù)，這里發(fā)一個(gè)整數(shù),

／/寫sizeof（ｕｎsigned

ｉｎt),實(shí)際等于２字節(jié)

Miｒf．ｐayload

＝

ｓizeof（unsｉｇｎed

int）；

//發(fā)送通道,可以填0～12８，收發(fā)必須一致。

Miｒf。channel

＝

5;?

Mirｆ.cｏnfig();?｝?void

lｏop（）

{?

//定義一個(gè)暫存數(shù)組，大小為Miｒf．pａyload。?

byte

ｄata［Miｒf.ｐaｙloaｄ］；

if

（Mｉrf．ｄaｔaReady())

//等待接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好

{

Miｒf.gｅtＤａt(yī)ａ(data）;

//接收數(shù)據(jù)到ｄatａ數(shù)組

ＷenＤu

＝

（uｎsiｇneｄ

int）（（daｔa［1］

<<

８)

|

dａt(yī)ａ[０］）;?

Mｉrｆ．getDａt(yī)ａ（data）;

／/接收數(shù)據(jù)到datａ數(shù)組

ShiDu

=

（ｕｎsｉｇnｅｄ

int)(（data[１］

〈<

8）

｜

data［0］）;

Ｍirf.getＤatａ(data）；

//接收數(shù)據(jù)到data數(shù)組

Ｇｕangmin

=

（unｓigneｄ

iｎt）（（datａ[１］

〈〈

８)

|

ｄａt(yī)ａ[0］）；?

sｅnｄｅｒ(WｅnDu）;?

ｓeｎｄｅr（ShiDu);?

delａｙ(１0５０)；?

｝?

if

（25

<＝

WeｎDu

<＝

28）

aｎａlogＷriｔe(fengshａn,

５1）；?

else

if

（29

<=

ＷｅｎDｕ

<＝

３2）

anaｌoｇWriｔe（ｆenｇshan,

153);

elｓe

if

(ＷenDu

>=

33)

analoｇWriｔe(fengshan，

2５5);?

ｅｌｓe?

anａｌogＷrite（fenｇｓhan,

0）;

if

(０

＜=

Guａngmin

〈=

６０)

analogWriｔe(ｌｅd，

255);

else

if

（61〈=

Guaｎgｍｉn

＜=

120)?

analｏgWrite（led,

15３)；?

eｌse

if

（1２1

＜=

Guangｍin

<=

１8０）?

ａnalｏｇWｒite（led,

51）；?

else

ｄigitalWrｉte（ｌed,

LＯW);

｝?void

sender(uｎsiｇｎｅd

ｉnt

ｘ）

{?

ｕnsｉｇned

ｉｎt

c,

ｄ,

ｊ

；

unsｉgｎed

int

SHU［2］;

ｃ

＝

x/１0;?

ｄ

=

x－c

*

１0;

SＨU[０］

＝

ｃ；

SHU[1]

=

d；

for

（j

=

0;

j

〈

2；

j+＋)

｛

switｃh

(ＳHＵ[j]）

{

ｃａｓｅ

0：

Sｅriａl．ｐrint（＇０’）；?

break;

case

１：?

Serial．pｒint('1＇);

breａｋ；?

caｓｅ

2:

Seｒial。ｐrｉnt(’2’）;?

breａk；

case

3：?

Seriaｌ。print(’３＇）;?

ｂrｅａk；?

cａse

4：

Serial。print(’4＇）;?

brｅak；

cａse

5：

Sｅriａl．print（’５'）；

breａk；

ｃａｓe

６:

Sｅriaｌ。print(＇６＇）;?

break；?

ｃaｓe

7:?

Seriａl.priｎt（＇7＇）；?

breaｋ;?

caｓｅ

８:?

Ｓｅｒiaｌ。print(’8’）;?

ｂreａk；

dｅfauｌt:?

Ｓｅrｉal.ｐriｎｔ（＇9'）;

breaｋ；?

｝?

｝

}控制端串口通信及液晶顯示程序：ｉnt

ＤI

=

１2；int

ＲW

=

11；int

DB[］

=

｛3，

４,

5，

６,

7，

8，

9,

10};int

Enａble

=

2；iｎt

Echo

=

13；int

Ｔrig

=

A０;void

LcｄCoｍmandWｒiｔe（ｉnt

value)

｛?

iｎt

i

=

0；?

foｒ

(i

=

ＤB［0］；

i

<=

DI;

ｉ＋+)

{?

ｄiｇitalWrite(i，

vaｌue

&

0１）；

value

〉＞=

１;?

｝

diｇitalWrｉｔe（Enable，

ＬOW）;

delａｙMｉｃroseｃｏnｄs(1)；

dｉgｉtａｌWrite(Enable,

ＨIGH);

dｅlayＭｉcroseconds（1)；?

digitalＷｒite（Ｅnabｌe,

LＯW）;

delaｙＭicｒｏsecoｎｄs(1);

｝

vｏid

ＬcdDaｔaWritｅ(int

vａlue)

{

iｎt

i

=

0；

ｄigitalWriｔe(ＤI，

HＩＧＨ)；?

diｇitalWritｅ（ＲＷ,

LOW）;

foｒ

（ｉ

=

DＢ［0];

ｉ

<＝

DB［７］;

i+＋)

{

dｉgitａlＷｒite(i,

ｖalｕe

＆

0１）;

value

>＞=

1；

｝

digiｔaｌWrite（Ｅnaｂｌe，

LOＷ）;?

delａyMicroseconds(1）；

diｇitａlＷrｉte(Enaｂｌe，

HＩGＨ);?

delayＭｉcrosｅcoｎds（１);

dｉgｉtalWrｉte(Ｅnａｂle,

LOW）；

delaｙＭicroｓeconds(1)；?｝?vｏiｄ

setｕp(）

｛

Seｒiaｌ．bｅgｉn（9600);?

ｉnt

i

=

0;

ｆｏr

（i

＝

Enabｌe;

ｉ

〈＝

DI;

ｉ+＋）

｛?

pｉnModｅ（ｉ,

OＵＴPUT）；

｝

pinＭodｅ(13,

INPUT）；

pinMoｄe（Trｉｇ,

OＵＴＰＵT）;

dｅlaｙ(100）;

ＬcｄCoｍmandWｒite（0ｘ38)；

delay(６4）;?

ＬcdComｍａndWrite（0x３8)；?

delay（５0)；

LcdCommandWrite(0x38）；

delay(20）;

LｃｄCommａndWrite(0x０6)；

delａy(2０）;?

ＬcdCｏｍmａｎdWriｔｅ（０x0c）；

ｄｅlay(2０）;?

ＬcdCommandWｒｉte(0x01）;?

delaｙ（100）；

ＬcｄCommａndWrite（0x80）；?

dｅlay（20）;?｝?ｖoiｄ

lｏop（)

{

int

i；?

char

vａl［４］；?

while

（Serｉal。ａvａiｌable())

｛

val[0]

=

Ｓeriａl。rｅad()；?

val［1]

=

Sｅriａｌ。reａd(）;?

vａｌ［２］

＝

Serｉａl.read（);

vａl［3]

=

Sｅrｉal．reaｄ()；

｝?

Serｉaｌ。prｉnt（val[0］）；

Serial。ｐrｉｎtln（val［1]）；

Sｅrial。prｉnt(val［2］)；

Serial．println（vａl［3］);

ＳhowＷD()；?

ShowSＤ（）；

LcdComｍａndＷrｉtｅ(0ｘ8０

+

６）；?

delay(２0）;

for

（i

=

0；

i

〈＝

1；

i++）

｛?

LcdDａt(yī)aWｒite（val[i]);?

｝

LcdＣｏｍｍａｎdWriｔe(０xc0

+

６)；?

delay（20);?

fｏr

（i

=

2；

i

<=

3；

ｉ+＋）

{

LcｄDataＷrｉte(vａl[i］);?

｝

delay(1100）;?}

void

ShowWD()

{

LcdCommandWｒite(0x８0)；

delay（20)；?

LｃdDａt(yī)ａWriｔe（＇W’)；

LcｄDａｔaWritｅ('e＇）;

LcdDataＷrｉte(＇ｎ’)；

LｃdDaｔａＷｒｉte（'D＇);?

LcdDataWrite（’ｕ＇）；?

LcdDａt(yī)aＷｒite（’:')；

LｃdＤａｔaWｒite(＇

＇);

LcdDatａWriｔｅ('

＇）;

LcdDａt(yī)aWritｅ（＇C＇)；

}?voｉｄ

ShowSD(）

{

LｃdCommanｄＷｒｉte（0ｘc0）;

dｅｌａy（20);?

LcdDaｔａWｒite('S＇）；

LcdＤataWriｔe（’h'）；?

ＬcdＤatａWｒite('i’）;?

LcdＤatａＷｒiｔe('Ｄ')；

LcdDatａWrite(’u'）;?

ＬcdDatａWrｉte（＇:’);

LｃdDataWrite(’

'）;?

ＬcdDａｔａWrite(＇

’)；?

LcdDａt(yī)aWriｔｅ（＇%’）；

}基于ARM9智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要:這是一套綜合性智能家居系統(tǒng)，系統(tǒng)包含家電控制模塊，遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊,安全報(bào)警和預(yù)處理模塊等一系列智能家居系統(tǒng)核心部分.本系統(tǒng)以ARＭ9微處理器為核心，采用ZigBｅe(cuò)等無(wú)線通信技術(shù)，綜合布線技術(shù)組成家庭無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò).結(jié)合家電控制端模塊與高度靈敏的傳感器，達(dá)到準(zhǔn)確操作和實(shí)時(shí)通信的效果。本設(shè)計(jì)有功能豐富，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：智能家居，嵌入式系統(tǒng)，GPS,ZigBｅe(cuò)1。引言智能家居是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和傳感技術(shù)等,按照人體工程學(xué)原理，把家居生活里的各種電子設(shè)備有機(jī)的結(jié)合在一起，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化綜合智能管理和控制的一種嵌入式系統(tǒng)。通信、電子、傳感和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，家居生活里的電子產(chǎn)品不但種類越來(lái)越豐富,功能更加完善,應(yīng)用也更加普遍，而且越來(lái)越智能化，最普遍的家居生活電子產(chǎn)品種類達(dá)到數(shù)百種，實(shí)現(xiàn)對(duì)如此多的家居電子產(chǎn)品的綜合控制是智能家居發(fā)展的趨勢(shì)。文中提出基于ARM９的無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)，是以ＡRＭ9微處理器為核心，結(jié)合GPRS和ZｉgBee通信技術(shù)，根據(jù)實(shí)際的需要實(shí)現(xiàn)對(duì)家居電子設(shè)備進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程兩種方式的無(wú)線控制,本地控制是指在本地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將控制指令傳輸給控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種家居電器的監(jiān)控，遠(yuǎn)程控制是指用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)將控制指令傳輸給控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種家居電器的遠(yuǎn)距離監(jiān)控，這兩種控制方式的結(jié)合將給我們的工作和生活帶來(lái)極大的便捷，是未來(lái)智能化家居生活發(fā)展的必然趨勢(shì)。研究背景智能家電是計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)向傳統(tǒng)家電產(chǎn)業(yè)滲透發(fā)展的必然結(jié)果。近年來(lái)隨著信息化的普及應(yīng)用,通訊的高層次化與自由化、業(yè)務(wù)量急速增加,以及人類對(duì)工作、生活環(huán)境的安全性、效率性、舒適性要求的提高，對(duì)家居智能化提出了強(qiáng)勁需求;此外在技術(shù)方面,由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)的飛速進(jìn)步,也促進(jìn)了智能家居的發(fā)展.目前通常把智能家居定義為利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子控制技術(shù)，通過(guò)家庭信息管理平臺(tái)將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)。也就是說(shuō)，首先它們都要在一個(gè)家居中建立一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò),為家庭信息提供所需的通路,在家庭網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，通過(guò)相應(yīng)的硬件和執(zhí)行體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)連接在家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的監(jiān)控。其次，它們要通過(guò)一定的系統(tǒng)界面平臺(tái),構(gòu)成與外界的通訊通道，實(shí)現(xiàn)與家庭以外的網(wǎng)絡(luò)互通信息,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、監(jiān)視和交換信息的，最終滿足人們對(duì)安全、舒適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的越來(lái)越高的需求.進(jìn)入2１世紀(jì),數(shù)字化技術(shù)取得了更加迅猛的發(fā)展并日益滲透到各個(gè)領(lǐng)域。隨著Internｅｔ網(wǎng)向普通家庭生活不斷擴(kuò)展，消費(fèi)電子、通訊、計(jì)算機(jī)一體化趨勢(shì)日趨明顯，智能化信息家電產(chǎn)品已經(jīng)開始步入社會(huì)和家庭。智能家居在我國(guó)已經(jīng)歷了７年的發(fā)展。智能家居涉及不少行業(yè)領(lǐng)域:電子、通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、建筑裝飾等，在實(shí)際需求確定中最重要的一點(diǎn)不是智能化如何先進(jìn)，產(chǎn)品如何高檔，而是智能家居系統(tǒng)怎樣與家居環(huán)境有機(jī)融為一體.智能家居怎樣做到實(shí)用、易用、人性化，真正提高人們的生活品質(zhì)，才是智能家居的發(fā)展方向。國(guó)內(nèi)、外智能家居的發(fā)展與現(xiàn)狀早在1979年,美國(guó)斯坦福研究所就提出了在建筑物內(nèi)將家用電器、電器設(shè)備的控制線統(tǒng)一為家庭總線的概念。之后,在美國(guó)成立了現(xiàn)代住宅研究會(huì),專門從事這一頓域的研究。1９８3年，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)開始制定家用電器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。1984年，第一幢智能建筑在美出現(xiàn)后，美國(guó)住宅建筑者協(xié)會(huì)成立了現(xiàn)代住宅開發(fā)公司,開始有關(guān)基礎(chǔ)性研究工作,并在19８9年推出了將電力供應(yīng)、空調(diào)控制和數(shù)據(jù)通信合成一個(gè)整體的布線系統(tǒng)示范單元。在這期間，智能住宅的概念在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛的認(rèn)同和發(fā)展。歐洲在1985年把集成化的家居系統(tǒng)研究列為尤利龍計(jì)劃，大力進(jìn)行該方面的研究。在上世紀(jì)80年代,歐洲電器標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)制定了家用數(shù)字總線標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步規(guī)劃了智能住宅的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在東南亞，新加坡的智能建筑技術(shù)研究處于領(lǐng)先水平，如寶德勝家庭智能化系統(tǒng)，已經(jīng)用于3０多個(gè)住宅小區(qū)。在“亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國(guó)展覽會(huì)”上展示的“未來(lái)之家”，其智能品質(zhì)受到人們的普遍關(guān)注。由于我國(guó)的房地產(chǎn),自動(dòng)化技術(shù)等起步較晚,對(duì)智能住宅的研究剛剛起步,但己經(jīng)引起了有關(guān)部門的高度重視。有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)表明,全球家庭智能化市場(chǎng)的年平均增長(zhǎng)率為8%,家庭網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)總額為57億美元,智能家居產(chǎn)品銷售額達(dá)到1４0億美元.為了搶奪這塊“蛋糕”。國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)紛紛試水該產(chǎn)業(yè)，包括ＴCL、海爾、清華同方等大型企業(yè)利用品牌優(yōu)勢(shì)系入該產(chǎn)業(yè)，而數(shù)干家中小企業(yè)也一日益成為行業(yè)中的生力軍。業(yè)界人士認(rèn)為，制約該產(chǎn)業(yè)發(fā)展有“三道坎”：一是由于智能家居產(chǎn)業(yè)國(guó)家還沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，很多中小企業(yè)各自為政，相互間的產(chǎn)品不具兼容性；第二,由于技術(shù)人員投有做深入的市場(chǎng)調(diào)查，開發(fā)出的產(chǎn)品雖然技術(shù)上具有先進(jìn)性，但實(shí)用性差，操作復(fù)雜，與市場(chǎng)需求脫節(jié):第三，由于技術(shù)上需要投入大量研發(fā)資金，一些中小企業(yè)沒有能力持續(xù)創(chuàng)新，更難形成規(guī)模生產(chǎn),造成產(chǎn)品價(jià)格居高不下.總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)智能家居信息化有著廣泛的市場(chǎng)前景，研究適合于中國(guó)國(guó)情的智能家居系統(tǒng)必然有著巨大的市場(chǎng)前景。系統(tǒng)的需求分析經(jīng)過(guò)前幾年各商家、媒體對(duì)家居智能化概念性的宣摶，現(xiàn)在消費(fèi)者對(duì)智能家居產(chǎn)品已經(jīng)不斷熟悉。有關(guān)調(diào)查顯示，消費(fèi)者已經(jīng)接受了智能家居這一產(chǎn)品的概念且有購(gòu)買意向.而在家電控制產(chǎn)品價(jià)格方面絕大多數(shù)的消費(fèi)者的承受價(jià)位在50０0元以內(nèi),近l／3的消費(fèi)者承受價(jià)位在2000元以下.然而時(shí)至今日，國(guó)內(nèi)廠家自行研制、開發(fā)的智能家居產(chǎn)品不太成熟，而有一些國(guó)外的知名品牌由于價(jià)格太高，無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。所以智能化家居產(chǎn)品的確蘊(yùn)涵了無(wú)限商機(jī)。但是要真正挖掘如此大的市場(chǎng),則需要研究消費(fèi)者的深層需求哪。嵌入式技術(shù)在最近幾年得到了廣泛的發(fā)展。嵌入式處理器的性能得到了顯著的提高，這就為以嵌入式為基礎(chǔ)的智能化家居系統(tǒng)的發(fā)展奠定了硬件基礎(chǔ)，使較復(fù)雜的檢測(cè)和識(shí)別算法在系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在軟件方面，出現(xiàn)了豐富的支持嵌入式設(shè)備的軟件，使嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)的難度降低。出現(xiàn)了大量專注于嵌入式的企業(yè)，使嵌入式開發(fā)中能得到良好的技術(shù)支持。同時(shí)智能化家居的概念也更加明確。相關(guān)的智能化技術(shù)得到了顯著的發(fā)展，使開發(fā)能獲得大量先進(jìn)的資料.隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,寬帶網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)范圍內(nèi)迅速擴(kuò)展.許多新建住宅小區(qū)都將以太網(wǎng)鋪設(shè)到了用戶家庭，使得整個(gè)小區(qū)的居民通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)寬帶上兩成為可能。同時(shí)，隨著社區(qū)服務(wù)的完善.智能小區(qū)需要通過(guò)一個(gè)安裝在每個(gè)家庭的終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、物業(yè)管理、三表傳送、緊急求助等功能.以往，這樣的信息終端和社區(qū)服務(wù)中心通過(guò)鋪設(shè)專線,如485總線來(lái)進(jìn)行連接，工程量大，故障率高，且由于只能采取主機(jī)輪循方式而效率較低。如果能夠利用已經(jīng)鋪設(shè)到用戶家庭的、現(xiàn)成的、穩(wěn)定的以太網(wǎng)絡(luò)組建社區(qū)綜合服務(wù)體系是一項(xiàng)非常有意義的事情。而目前基于以太網(wǎng)的信息終端通常采用32ｂit的微處理器和Linux等通用操作系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)開發(fā)周期短、功能強(qiáng)、信息交換速率高、但致命的是成本太高,這也是一直在國(guó)內(nèi)無(wú)法推廣的主要問(wèn)題.因此,向智能小區(qū)的每個(gè)住宅提供一個(gè)基于16/32位ＭCU連接以太網(wǎng)的低成本信息終端。不僅具有實(shí)用價(jià)值，而且市場(chǎng)前景也相當(dāng)廣闊。２．無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及功能ZigBee設(shè)計(jì)中提出的基于ARＭ９的無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)主要包括AＲＭ9核心控制模塊，無(wú)線通信模塊、LCD觸摸屏模塊和家居電器，另外還有傳感檢測(cè)，語(yǔ)音報(bào)警和電源等模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)模型圖如圖１所示.ZigBeeLCD顯示模塊傳感器模塊LCD顯示模塊傳感器模塊語(yǔ)音報(bào)警模塊ARM9控制核心語(yǔ)音報(bào)警模塊ARM9控制核心S3C2440GPRS通信GPRS通信手機(jī)模塊電源模塊手機(jī)模塊電源模塊計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)圖1結(jié)構(gòu)模型圖ＡRM為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，通過(guò)GPRS和ZigBeｅ無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)控制指令實(shí)現(xiàn)對(duì)家居電器進(jìn)行綜合監(jiān)控，同時(shí)提供防火墻的功能,阻止外界對(duì)家庭內(nèi)部設(shè)備的攻擊和非法訪問(wèn)。無(wú)線通信模塊分為本地和遠(yuǎn)程兩部分，本地通信主要通過(guò)新型的ＺigBee無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與家居電器的通信，達(dá)到對(duì)其控制；遠(yuǎn)程通信是利用手機(jī)通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)或利用計(jì)算機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)人與控制系統(tǒng)的通信，進(jìn)而達(dá)到對(duì)家居電器的遠(yuǎn)程監(jiān)控.采用無(wú)線通信技術(shù)省去了布線使家居布局更加靈活，遠(yuǎn)程控制使家居電器工作更加貼近人們的工作和生活要求。（1）智能家居控制系統(tǒng)的具體功能包括：家居電器綜合監(jiān)控：對(duì)所控制的家居電器進(jìn)行開關(guān)、工作參數(shù)的設(shè)置和工作狀態(tài)的檢測(cè)。安全防盜：家居中的所有與控制系統(tǒng)連接的電器設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)與主人通信，一旦盜賊對(duì)某設(shè)備進(jìn)行操作,或某設(shè)備工作狀態(tài)異常時(shí),系統(tǒng)將立即通知主人,以達(dá)到安全和防盜的目的。自動(dòng)報(bào)警：當(dāng)檢測(cè)到家居環(huán)境的溫度、濕度、煤氣、煙氣等超標(biāo),或檢測(cè)到有陌生人強(qiáng)行開啟室門或進(jìn)入室內(nèi)時(shí)就自動(dòng)報(bào)警，告知居室主人.室內(nèi)環(huán)境信息采集：采集家居環(huán)境的溫度、濕度信息和煤氣、煙氣等有毒氣體的檢測(cè).遠(yuǎn)程控制：用戶遠(yuǎn)程可以通過(guò)手機(jī)短息或互聯(lián)網(wǎng)對(duì)家居電器進(jìn)行控制或工作狀況查詢。本地控制:用戶在本地可通過(guò)計(jì)算機(jī)或家居電器本身的操作鍵對(duì)家居電器進(jìn)行監(jiān)控。（2）系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件主要由ARM9微處理器、ＺigBｅe(cuò)通信技術(shù)、GＰRS通信網(wǎng)絡(luò)、ＬCD觸摸屏、語(yǔ)音報(bào)警和電源等模塊組成.①ARM9微處理器微處理器我們采用三星公司的ＡRM９（Ｓ３C2440)。S3C24４0是一款高性能32位的ＲIＳC微處理器,

采用了AＲM9２0T

內(nèi)核,0。13uｍ

的ＣMOS

標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)器單元，最高主頻可以達(dá)到400ＭHz,提供多款液晶屏配置。ARM920T

實(shí)現(xiàn)了ＭＭU,ＡMBA

BUS

和Harvaｒd

高速緩沖體系結(jié)構(gòu),這一結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的16Kb

指令Cachｅ

和１６Ｋb

數(shù)據(jù)Cache，每個(gè)都是由具有8

字長(zhǎng)的行組成。通過(guò)提供一套完整的通用系統(tǒng)外設(shè)，無(wú)需配置額外的組件從而減少整體系統(tǒng)成本，為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了低價(jià)格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案.應(yīng)用范圍：ＡRＭ9處理器是多種應(yīng)用中先進(jìn)數(shù)字產(chǎn)品的核心ARM9系列處理器可為要求苛刻、成本敏感的嵌入式應(yīng)用提供可靠的高性能和靈活性.豐富的DSＰ擴(kuò)展使SｏC設(shè)計(jì)不再需要單獨(dú)的DSP。此外,PPA特別適合各種應(yīng)用。

消費(fèi)品智能手機(jī)、PDA、機(jī)頂盒、PMP、電子玩具、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等。聯(lián)網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)、802．11、藍(lán)牙、Firｅｗiｒe、SCSI、２.5G/3Ｇ基帶等。汽車，電力火車、ABＳ、車身系統(tǒng)、導(dǎo)航、信息娛樂(lè)等。嵌入式USＢ控制器、藍(lán)牙控制器、醫(yī)用掃描儀等。存儲(chǔ)硬盤控制器、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器等。性價(jià)比：從單一設(shè)計(jì)到永久擁有采用多種處理器授權(quán)使用方式提供單次使用許可、多期許可和永久使用許可也可以硬宏形式提供，從而縮短上市時(shí)間，降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。體系：在CｏnnecteｄCｏｍmuｎity中，有6５０多名成員支持ARＭ9處理器。業(yè)界范圍廣泛的編譯器、調(diào)試器和RTOS工具體系眾多設(shè)計(jì)服務(wù)合作伙伴可幫助完成設(shè)計(jì)任務(wù)大量第三方IP可與處理器集成。

特點(diǎn)：基于ARMv5TE體系結(jié)構(gòu)

高效的5

階段管道，可增加吞吐量和提高系統(tǒng)性能

提取/解碼/執(zhí)行/內(nèi)存/寫回

同時(shí)支持ARM

和Thumb?指令集

高效

ARM-Thumｂ交互操作允許最佳組合性能和代碼密度

哈佛體系結(jié)構(gòu)-獨(dú)立的指令和數(shù)據(jù)內(nèi)存接口

增加了可用內(nèi)存帶寬

同時(shí)訪問(wèn)I

&

D內(nèi)存

改進(jìn)了性能

31

x

32位寄存器

32

位ALU

和桶式移位器

增強(qiáng)型

３２

位

ＭＡC塊

CoｒｅSight?

ETM９

接口用于增強(qiáng)型調(diào)試和跟蹤功能

標(biāo)準(zhǔn)AMBＡ?

ＡHB?接口

協(xié)處理器接口內(nèi)存控制器內(nèi)存控制器②無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)ＧＰRＳ網(wǎng)絡(luò)是覆蓋范圍最廣，性能較為完善的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，ＧPＲS網(wǎng)絡(luò)本身具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)糾錯(cuò)能力，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)12８Kb／s，能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性.ＺigBeｅ技術(shù)組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低；采用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪K體積小、功耗低,適合作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，ZigBee技術(shù)與GPRS通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合組成新的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。GPRS

ＤTU無(wú)線通信模塊采用成都眾山電子有限公司的ZSD211０

GＰＲS

DTU.ＺＳＤ2110是一款使用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)線透明傳輸?shù)那度胧紻TＵ模塊。內(nèi)置工業(yè)級(jí)GPRS引擎和嵌入式處理器.支持PＰP、TCP、UDP、IＣMP等眾多復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和SＯCＫET標(biāo)準(zhǔn),提供全透明數(shù)據(jù)傳輸和用戶自由控制傳輸兩種模式。同時(shí)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、設(shè)備間、設(shè)備與中心間等各種不同的通訊模式。用戶不用關(guān)心復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,使用TTL串行通信接口,就可以進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā),使系統(tǒng)能夠隨時(shí)隨地接入Iｎteｒｎｅt.ＺigBｅｅ技術(shù)是一種新型的無(wú)線、短距離、低功耗組網(wǎng)通訊技術(shù)，具有低復(fù)雜度、低功耗、低成本、高效率，可靠度高和網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積廣等技術(shù)優(yōu)勢(shì),工作在免費(fèi)的2。4GHz－２.5GHzＩSＭ微波段，具有較強(qiáng)的抗干擾性和設(shè)備聯(lián)絡(luò)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)1500m的全向識(shí)別，傳輸速率最高可達(dá)１0M

bit／s，它支持３種主要的自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類型，即星狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和族狀結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性.基于以上特點(diǎn)ZigＢeｅ廣泛應(yīng)用于智能家居控制、工業(yè)控制系統(tǒng)。本文采用的ＣC24３０是一種真正的系統(tǒng)芯片（SoC)CＭOＳ解決方案，這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigＢeｅ為基礎(chǔ)的2。4GHz

ISM波段應(yīng)用及對(duì)低成本，低功耗的要求，它結(jié)合一個(gè)高性能2。4GHz

DSSS(直接序列擴(kuò)頻）射頻收發(fā)器核心，ＺｉｇBｅe(cuò)核心模塊圖如圖2所示.圖2ZigＢee核心模塊圖ZigBee是一種新興的短距離，低功耗，低數(shù)據(jù)數(shù)率，成本低，低復(fù)雜度的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù);基于802.15。4標(biāo)準(zhǔn)；ZigＢee有三個(gè)可以使用頻段，國(guó)內(nèi)采用２。4Ｇ的ISＭ頻段;ＺｉgBeｅ無(wú)線的傳輸帶寬在20—250ｋｂｐｓ范圍，適合傳感器數(shù)據(jù)采集和控制數(shù)據(jù)的傳輸；ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)容量達(dá)到65535個(gè),具有非常大的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)ZiｇBｅe(cuò)的作用：無(wú)線控制或無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；組件PAN；設(shè)備之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通訊;無(wú)線控制燈，開關(guān).溫控器，電氣用具等.應(yīng)用：ZigＢeｅ作為一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)在生產(chǎn)生活中也有許多應(yīng)用,如農(nóng)業(yè),工業(yè),電子，以及人們的家庭生活。給人們的生活和工作以及社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了很大的便利.如圖3所示。消費(fèi)電子工業(yè)農(nóng)業(yè)商業(yè)TVVCR消費(fèi)電子工業(yè)農(nóng)業(yè)商業(yè)TVVCRCD監(jiān)視傳感器Pc機(jī)的外圍設(shè)備Pc機(jī)的外圍設(shè)備個(gè)人健康監(jiān)護(hù)低速無(wú)線設(shè)備←鼠標(biāo)鍵盤監(jiān)視診斷器低速無(wú)線設(shè)備鼠標(biāo)鍵盤監(jiān)視診斷器家庭自動(dòng)化玩具和游戲家庭自動(dòng)化玩具和游戲保安，HVAC保安，HVAC，照明玩具，游戲器具圖3ZigBee應(yīng)用框圖③傳感器與顯示模塊傳感器包括煤氣、煙霧等有毒氣體檢測(cè)器，人體紅外探測(cè)器，門窗磁開關(guān),溫度、濕度、光照度傳感器等,所有的傳感器都與無(wú)線傳輸模塊P１R2000連接,構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)并與控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信.顯示模塊選用低電壓低功耗的ＬCＤl2８３2液晶顯示屏,LＣDｌ2８32是一款分辨率為128×32的中英文圖形液晶(黃色背光）顯示模塊，具有4位/8位并行2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部置有8１9２個(gè)16×16點(diǎn)陣的一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體漢字和1２8個(gè)16×8點(diǎn)ＡSＣIＩ字符集，用來(lái)顯示８×2行16×１6點(diǎn)陣的漢字對(duì)話信息，構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面并顯示當(dāng)前時(shí)間、日期、星期、濕度、溫度、定時(shí)提醒等信息和煤氣等有毒的含量超標(biāo)時(shí)報(bào)警提示的輸出信息。3．智能家居控制系統(tǒng)硬件部分本系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將手機(jī)與ARM9建立聯(lián)系，采用ZｉgBeｅ無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)ARM９與ＳTＣ８9C52的通信,再通過(guò)STC89C５2實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的控制。系統(tǒng)整體機(jī)構(gòu)如圖4所示。ARM9網(wǎng)絡(luò)模塊互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)ARM9網(wǎng)絡(luò)模塊互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)ZigBeeSTC89C52GSMZigBeeSTC89C52GSM家電家電圖4系統(tǒng)整體機(jī)構(gòu)(１)控制單元設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的處理器可以分為兩類：一類是作為整個(gè)系統(tǒng)的信息交換中心和網(wǎng)絡(luò)通信接口的中央控制器，需要性能較高的芯片,這里采用AＲＭ9系列的S３C2410微控制器；另一類則是作為家電控制器使用的,不需要很快的運(yùn)算速率和很大容量的內(nèi)存，這里選用STＣ89C5２單片機(jī)。(２)天然氣泄漏報(bào)警及預(yù)處理電路當(dāng)天然氣發(fā)生泄漏時(shí)，MQ—5氣體檢測(cè)模塊的信號(hào)輸出低電平，單片機(jī)檢測(cè)到P1.0口出現(xiàn)低電平，由單片機(jī)的延時(shí)函數(shù)延時(shí)一會(huì)，再判斷若還是位低，則啟動(dòng)蜂鳴和Leｄ燈聲光器報(bào)警。同事通過(guò)與單片機(jī)相連的GSＭ模塊發(fā)送告警信息給用戶手機(jī).氣體檢測(cè)模塊如圖5所示.圖５氣體檢測(cè)模塊（３）溫度采集模塊溫度傳感器選用DALLAS公司生產(chǎn)的溫度傳感器DS18B20，它具有微型化,低功耗，高性能，抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn).本系統(tǒng)利用DS1８B２0測(cè)室溫,將測(cè)得的值再傳個(gè)單片機(jī)，單片機(jī)再將通過(guò)計(jì)算得到的溫度信息傳個(gè)中央處理器S3C241０，再發(fā)給手機(jī)端。測(cè)溫模塊接線如圖6所示。圖６測(cè)溫模塊接線（4)開窗模塊使用ＵLN2０03驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)28BＹJ4８直流步進(jìn)電機(jī),從而實(shí)現(xiàn)窗戶的開啟和關(guān)閉.單片機(jī)開窗或關(guān)窗的命令時(shí),給與ULN2003相連的４個(gè)I/O口發(fā)送信號(hào)，使ＵLN2０03得到驅(qū)動(dòng)２8BYJ48所需的信號(hào)并控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)與窗戶相連的傳送帶，便可實(shí)現(xiàn)開窗，關(guān)窗的功能.開窗模式的連接如圖7所示.圖7開窗模式（5)家電遙控采用紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外波，利用已編好的單片機(jī)程序,借助于單片機(jī)的P1．0管腳控制８550(PNP)三極管來(lái)控制紅外波的有無(wú),這樣就可以達(dá)到發(fā)送正確的紅外波長(zhǎng)，以至于電氣設(shè)備能夠識(shí)別該模塊發(fā)射的每個(gè)紅外波,達(dá)到用戶的遙控要求。家電遙控模塊如圖8所示。圖８家電遙控模塊4.．系統(tǒng)軟設(shè)計(jì)整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)以AＲM9微處理器為核心，ZigＢee等其他部分為輔,同時(shí)也支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言，本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程組成.低層驅(qū)動(dòng)由匯編語(yǔ)言編寫，對(duì)外留C語(yǔ)言接口，人機(jī)交換采用Lｉnuｘ嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng).系統(tǒng)軟件由系統(tǒng)主程序、初始化子程序、ZｉgBee通信子程序、GPRS通信子程序、傳感檢測(cè)子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序、數(shù)據(jù)處理子程序和遠(yuǎn)程控制子程序等模塊組成。這一完整系統(tǒng)將各部分核心元件結(jié)合起來(lái)，與操作系統(tǒng)相輔相成，共同構(gòu)成智能家居系統(tǒng)。而且這一系統(tǒng)兼具各種功能,將各種系統(tǒng)完美結(jié)合起來(lái).它會(huì)在不斷電的情況下自主運(yùn)行,不用主人管理和操作。如若發(fā)生任何情況都會(huì)及時(shí)反饋給主人的手機(jī)，達(dá)到完美警示的效果。程序軟件流程圖如圖9所示。開始開始初始化初始化啟動(dòng)警報(bào)通知主人啟動(dòng)警報(bào)通知主人 Ｎ狀態(tài)是否正常狀態(tài)是否正常?Y家居電器控制判斷控制類型家居環(huán)境檢測(cè)家居電器控制判斷控制類型家居環(huán)境檢測(cè)空調(diào)控制子程序煙氣監(jiān)測(cè)子程序空調(diào)控制子程序煙氣監(jiān)測(cè)子程序家居安全檢測(cè)家居安全檢測(cè)熱水器控制子程序溫度檢測(cè)子程序熱水器控制子程序溫度檢測(cè)子程序微波爐控制子程序濕度檢測(cè)子程序安全防盜門子系統(tǒng)微波爐控制子程序濕度檢測(cè)子程序安全防盜門子系統(tǒng)光度檢測(cè)子程序光度檢測(cè)子程序電冰箱控制子程序電冰箱控制子程序煤氣檢測(cè)子程序家居電器運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)子程序煤氣檢測(cè)子程序家居電器運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)子程序電視劇控制子程序電視劇控制子程序檢測(cè)結(jié)果合格？ Ｎ檢測(cè)結(jié)果合格？家居燈光控制子程序N家居燈光控制子程序 Ｙ其他設(shè)備控制子程序家居環(huán)境良好其他設(shè)備控制子程序家居環(huán)境良好●結(jié)束●結(jié)束圖9程序軟件流程圖智能家居軟件部分由于Andrｏiｄ操作系統(tǒng)源碼開放程度高，Androｉｄ手機(jī)在手機(jī)市場(chǎng)占有很高份額,所以本次系統(tǒng)的軟件部分是利用jaｖa開發(fā)工具開發(fā)的一款A(yù)nｄroid手機(jī)上使用的智能家居軟件,這樣更有利于智能家居系統(tǒng)的推廣和使用，軟件設(shè)計(jì)的流程為通過(guò)手機(jī)向智能家居中控制系統(tǒng)發(fā)送控制命令,具體流程如圖所示。通過(guò)對(duì)不同指令編碼,再通過(guò)stｏｃｋ編程將不同指令發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)。如圖10所示。AndroidAndroid手機(jī)控制界面關(guān)窗開窗燈關(guān)燈開關(guān)窗開窗燈關(guān)燈開按鍵按下按鍵按下創(chuàng)建創(chuàng)建socket端口控制系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)發(fā)送控件命令發(fā)送控件命令關(guān)閉關(guān)閉socket端口圖10Ａndroｉd手機(jī)軟件路程圖５.設(shè)計(jì)結(jié)果經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì),我了解到了基于ＡRM9的智能家居的相關(guān)內(nèi)容以及開發(fā)的基本流程，通過(guò)眾多的設(shè)計(jì)理念，強(qiáng)化了自己的編輯能力，加深了對(duì)這一先進(jìn)技術(shù)的理解，同時(shí)加深了對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)的理解和運(yùn)用。設(shè)計(jì)可以達(dá)到預(yù)期的效果和大量的資料查詢以及試驗(yàn)分不開。但是因?yàn)闀r(shí)間不足和精力不夠的原因，智能家居系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)還不夠完善，在未來(lái)時(shí)間充裕、技術(shù)更成熟的情況下,功能設(shè)計(jì)可以更加完善，如：（１）家電控制板與ARM的協(xié)同合作.（２）系統(tǒng)控制功能方面還需擴(kuò)展,如GＳM模塊,ＧPRＳ網(wǎng)絡(luò)通信等。（3）系統(tǒng)的運(yùn)行信息實(shí)時(shí)保存。如傳感器報(bào)警的記錄,用戶的登陸和控制的記錄等。6。結(jié)論本次我們?cè)O(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng),在使用上易于操作,遠(yuǎn)程控制實(shí)時(shí)可靠，性價(jià)比高,不僅能遠(yuǎn)程操作，且具有很高的安全性,便捷性.本文提出了基于AＲM9的無(wú)線嵌入式智能家居控制系統(tǒng)的總體解決方案,該方案主要以微處理器ＡＲＭ9為核心,采用ZiｇBee和GＰRＳ無(wú)線通信技術(shù)、傳感技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)家居電器進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程的無(wú)線監(jiān)控，克服了傳統(tǒng)的僅限于有線和本地的家居監(jiān)控方式，解決了當(dāng)前市面上一些家居產(chǎn)品功能簡(jiǎn)單,協(xié)調(diào)能力差的問(wèn)題，同時(shí)提高了家居控制系統(tǒng)的智能化程度，可靠性,抗干擾性。優(yōu)化了人們的生活方式,具有較高的實(shí)用價(jià)值.在當(dāng)代社會(huì)全面信息化、數(shù)字化、智能化和自動(dòng)化的社會(huì)趨勢(shì)下，家居的智能化必將成為未來(lái)家居發(fā)展的新方向，因?yàn)殡S著社會(huì)的進(jìn)步,科技的進(jìn)步，人們的生產(chǎn)生活水平的不斷提高,人們對(duì)生活的需求也會(huì)越來(lái)越高。而且這是社會(huì)不斷向前發(fā)展的必然過(guò)程。因此我們應(yīng)該加大對(duì)這一新型系統(tǒng)的研究,這一系統(tǒng)除了擁有很大的實(shí)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)外,也能大大提高我國(guó)家庭信息智能化程度，增強(qiáng)文化軟實(shí)力.智能家居的智能化和人性化,也更加貼合我們的生活.7。參考文獻(xiàn)［1］銳極電子科技有限公司.ＡRM＆Linｕx嵌入式系統(tǒng)開發(fā)詳解。北京航空航天大學(xué)出版社,2０09［2]孫紀(jì)坤，張小全編著.嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)詳解。人民郵電出版社，２01０［3］張永德，衛(wèi)軍峰，高安邦。基于DSP智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。北京電子工業(yè)出版社,２011[4]王晨營(yíng).基于ARＭ9的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]。北京郵電大學(xué)出版社，２01１［5］陳得民．基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程智能抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)。北京航天航空大學(xué)出版社，20