客廳空調(diào)智能開關(guān)設(shè)計(jì)

客廳空調(diào)智能開關(guān)設(shè)計(jì)客廳空調(diào)智能開關(guān)設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)利用紅外遙感發(fā)送/接收器建立兩個(gè)單片機(jī)之間的通信橋梁，主機(jī)模是一款與時(shí)俱進(jìn)的時(shí)代產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：單片機(jī);紅外；通信；主機(jī)；從機(jī)；紅外編碼；顯示器；紅外感應(yīng)；DesignofintelligentswitchforlivingroomconditioningAbstractThisdesignusesinfraredremotesensingtransmitter/receiverbuildacommunicationbridgebetweentwosingle-chipcomputers.Themaincomputersimulatesremotecontrolandtheslavecomputersimulatesconditioningsystem.Thewholesystemusesinfraredcodingtocontroltheairconditionerwirelessly,usestemperaturesensortodetectthetemperatureinrealtime,anddisplaysthetemperaturedataontheinrealtime.Inaddition,infraredsensingtechnologyisusedtothesensinginformationastheenablingsignaloftheintelligentswitchsystemofthelivingroomairconditioner.Thesystemrealizesthefunctionsofintelligentsensing,digitaldisplay,wirelesscontrol,etcItisaproductofthetimesthatkeepspacewiththetimes.Keywords:singlechipmicrocomputer;infrared;communication;host;slave;infraredcoding;display;infraredinduction;目錄引言 1本設(shè)計(jì)的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 1本設(shè)計(jì)在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題 1本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問題 2總體解決方案 3客廳空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)要求 3客廳空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)思路 3客廳空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)方框圖 4硬件方案及設(shè)計(jì) 5主、從控機(jī) 5主、從控機(jī)的方案選擇 5主、從控芯片 6STC89C52單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 6STC89C52單片機(jī)的管腳說明 7STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng) 8溫度傳感器 9溫度傳感器選擇方案 93.2.2DS18B02原理 113.2.3DS18B20電路連接 12顯示器模塊 12顯示器模塊選擇方案 12LCD1602液晶顯示器 13LCD1602顯示工作原理 14LCD1602電路設(shè)計(jì) 15圖3.5.1 LCD1602電路設(shè)計(jì) 15人體紅外傳感器 16HC-SR501RD-624人體紅外感應(yīng)電子模塊原理 16人體紅外電路 16紅外收發(fā)系統(tǒng) 16紅外收發(fā)系統(tǒng)原理 16紅外收發(fā)系統(tǒng)仿真電路設(shè)計(jì) 18晶振電路 18復(fù)位電路 20軟件設(shè)計(jì)及程序流程 21編程環(huán)境 21編程環(huán)境選擇 21軟件開發(fā)環(huán)境介紹 21編程語言選擇 22HC-SR501程序設(shè)計(jì) 22HC-SR501程序設(shè)計(jì)流程 224.2.1HC-SR501程序設(shè)計(jì)流程圖 22DS18B20程序設(shè)計(jì) 23DS18B20程序設(shè)計(jì)流程 23溫度傳感器程序?qū)崿F(xiàn)流程圖 23紅外收發(fā)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 24系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程 25系統(tǒng)的仿真 26調(diào)試步驟 26軟件調(diào)試 266總結(jié) 27謝 辭 錯(cuò)誤未定義書簽。參考文獻(xiàn) 28附 錄 29附 錄1主程序代碼 29附 錄2原理圖 31PAGEPAGE15引言本設(shè)計(jì)的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求低[1]。1、平臺級生態(tài)系統(tǒng)基本形成智能插頭、開關(guān)、窗簾、智能空調(diào)、智能冰箱和智能電視等基本要素，在市場上擁有非常大的發(fā)展?jié)摿?。在上述資源中，任何資源均可利用，其整合構(gòu)AI業(yè)可以做的事情，大型企業(yè)，如小米生態(tài)鏈和阿里·巴巴·臺灣平臺等，可以20182、老一代智能家居系統(tǒng)基本退出市場已基本退出市場。它們的共同特點(diǎn)是入會費(fèi)高、價(jià)格高、穩(wěn)定性差、靠欺騙賺3、服務(wù)落地市場起步當(dāng)一個(gè)聰明家庭的生態(tài)系統(tǒng)形成時(shí)，相應(yīng)的服務(wù)必須齊頭并進(jìn)，也就是說，AI裝和維持等的服務(wù)。只要你在家中需要服務(wù)，就會有一個(gè)適當(dāng)?shù)姆?wù)設(shè)備來調(diào)4、語音入口已經(jīng)成熟AIAI另外價(jià)格非常低，非常適合家庭語音使用。正如我前面我涉及的內(nèi)容，自然語言是現(xiàn)階段用戶與智能家居之間最理想的接口?，F(xiàn)在，界面已經(jīng)足夠?qū)嵱昧?。對于用戶來說，無論年齡多大，只要能正常講普通話或標(biāo)準(zhǔn)方言，就可以通過語音入口輕松控制智能家居系統(tǒng)。5、AI開始滲入智能家居2018AI“無所事事”的智能家居系統(tǒng)很快就會出現(xiàn)。6、組件和系統(tǒng)的價(jià)格基本穩(wěn)定2018SMART2018其中大多數(shù)將花費(fèi)數(shù)百美元或更少。幾年前，對用戶來說，如果他們掌握一些基本知識，就可以以非常低的成本建立起一個(gè)運(yùn)作良好的智能家庭系統(tǒng)，如果他們不理解，他們可以找到一個(gè)服務(wù)提供者?？偟膩碚f，盡管技術(shù)成熟，有可用性，容易操作和直接控制，家里沒有多AI口線，但我們必須承認(rèn)，為整個(gè)家庭的福利而建立的福利市場。本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問題本設(shè)計(jì)開發(fā)了一款實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的客廳空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)，主要采用STC89C52RCDS1302總體解決方案客廳空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)要求STC89C52RCDS18B20節(jié)溫度LCD1602用普通的感應(yīng)器模擬，都是輸出開關(guān)信號可用于實(shí)物)開關(guān)操作客廳空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)思路客廳空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)組成：該系統(tǒng)由單片機(jī)（主、從，顯示器模塊，溫動電路組成。設(shè)計(jì)思路：單片機(jī)（主、從51STC89C52RCDS1302編碼。DS18B2012HC-SR501發(fā)送低電平。LCD1602如時(shí)、分，也能顯示正在修改的溫度值數(shù)值下限。DS1302鐘計(jì)數(shù)，并向從即提供時(shí)鐘信息。紅外遙感無線發(fā)射/接收器：主要負(fù)責(zé)從機(jī)向從機(jī)發(fā)送編碼信號從而控制從機(jī)狀態(tài)。空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)：主要采用電機(jī)起振電路與三級放大電路以及步進(jìn)電機(jī)組成，模擬空調(diào)的制冷工作原理。要負(fù)責(zé)主機(jī)向從機(jī)發(fā)送信號。下文將對上述模塊的信息進(jìn)行詳細(xì)介紹，并對部分模塊選擇作出說明?？蛷d空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)方框圖客廳空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)方框圖，如圖2.1溫度傳感器人體紅外傳感器溫度傳感器人體紅外傳感器單片機(jī)按鍵模塊主從空調(diào)驅(qū)動系統(tǒng)紅外收發(fā)系統(tǒng)顯示器模塊時(shí)鐘芯片紐扣電池圖2.1客廳空調(diào)智能開關(guān)系統(tǒng)方框圖硬件方案及設(shè)計(jì)主、從控機(jī)主、從控機(jī)的方案選擇方案一：采用DSPDSPDPS由于其特殊的處理結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其研發(fā)周期較長[2]。DSP適合較低采樣速率下其制作材料對環(huán)境污染較大。方案二：利用8051系列單片機(jī)作為系統(tǒng)主要控制器，該單片機(jī)屬于是低功ROMramSTM32ARMARM和很高利用率的一系列優(yōu)點(diǎn)[3]STM32F103CPUSTM32F103ADC0V36VADC16TM32F103I/O21I/O16STMF1032.0V~3.6V，5V從其幾乎所有的端口進(jìn)行輸入[4]I/O8051stm32的過程對環(huán)境污染較大[5]。MSP4305112STC89C52MSP430MSP430設(shè)計(jì)要求[6]。stm32DSPMSP430系統(tǒng)的主控機(jī)顯然不符合設(shè)計(jì)要求，因此選擇方案二更符合設(shè)計(jì)的要求主、從控芯片方案一：選擇STC89C52STC89C52內(nèi)存區(qū)的容量足以滿足平時(shí)開發(fā)需要。另外，值得一提的是，STC89C52STC8279,8255,81558279,8255,8155制造對環(huán)境較大。綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用方案一更具有可行性。STC89C52ATMELregisterregister,89c5280c51stc89c52flash應(yīng)用程序運(yùn)行和儲存。STC89C52Flash同時(shí)也適用常規(guī)編程器的應(yīng)用[7]。在片上內(nèi)存方面，STC89C52CPUSTC89C52為很多嵌入式控制系統(tǒng)的應(yīng)用提供有效、便捷的解決方法。STC89C528189C52Flash,更不用說25630016632(I/O)有兩個(gè)數(shù)據(jù)和看門狗定時(shí)器和指針的手表與串行堵漏全雙工,也非晶振電路。此外，STC89C520hz，STC89C52這兩種軟件的替代模型狀態(tài)[8]RAMRAMSTC89C52等待下一個(gè)中斷的產(chǎn)生，又或者直接硬件復(fù)位為止[9]。因?yàn)?9C52得到廣泛的使得，從而他的市面價(jià)格與8279、8255、8155相比89c524032I/O（輸入輸出口）同時(shí)也擁有兩個(gè)讀寫口線，支持燒寫的反復(fù)擦除[10]。因?yàn)檫@個(gè)原因，能夠降低開發(fā)成本。它的引腳構(gòu)圖如圖3.1圖3.1STC89C52的引腳圖STC89C52P0P0/1P0強(qiáng)度輸入，此外，P088FIASH，P0FIASH，P0[11]。P1:P1STC89C528雙軌點(diǎn)組成，提供了更高的拉伸強(qiáng)度。在用“1”P1二管腳功能如定時(shí)器，計(jì)數(shù)器等等，這里就不再一一贅述了。P2P2I/OP3P3P3P3(IILP3口一個(gè)特殊的功能(第二個(gè)功能中。在編程和FLASH到一些控制信號。stc89c52rxdp3.0txdp3.1,0(/int0)的管腳,即p3.21(/int1)rxdp3.3,0外部存儲器輸入(t0rxdp3.4RXD,TXD和控制編程校驗(yàn)管腳閃爍等方面的功能，在此就不再做過多說明了[12]。STC89C52rstxtale/prog、psen、ea/vpp、xtal2STC89C52STC89C523.2

圖3.2最小系統(tǒng)溫度傳感器選擇方案系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。感器（RTD）IC[13]。方案一：在溫度升高的環(huán)境下其阻值會增大或者見效的特點(diǎn)將熱敏電阻分為正溫度系數(shù)致其電阻率較大，溫度的升高導(dǎo)致其導(dǎo)電率增加、電阻率降低[14]。熱敏電阻型溫度傳感器的原理是某些阻值隨溫度顯著變化的金屬氧化物由于其制造工藝的不同導(dǎo)致其阻值被測量后可以當(dāng)作被測物體的溫度來進(jìn)行處理。方案二：所以即使材料很細(xì)也能將其制成溫度傳感器，而且由于其材料的延展性比較好，數(shù)情況的使用。電阻式溫度傳感器是最好品質(zhì)的電阻式溫度傳感器，會對測量結(jié)果產(chǎn)生較大影響[15]。電阻式溫度傳感器由于其精度高、穩(wěn)定性好的泛的應(yīng)用于氣象、環(huán)保等部門。方案四：ICCMOS字信號。ICICDALLASDS18b20DS18b209能分別是電源電壓、數(shù)據(jù)傳輸總線、系統(tǒng)地[16]。其最為突出的特點(diǎn)就是使用單部工作。DS18b20I/O及簡單的控制模式給系統(tǒng)提供了很大的便利。DS18B02DS18B20DS18B20DS18B20不銹鋼裝飾式、ltm8877、ltm874DS18B209-123.3：圖3.3ds18b20樣式圖表3.1:DS18b20參數(shù)外圍電路數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)及方式DS18B20

－55℃～+125℃，測溫的誤差在1℃左右；3.0~5.5V/DC（源；在使用中不需要任何外圍元件；9~12行傳送。DS18B203.4

圖3.4具體的電路接線顯示器模塊選擇方案方案一：采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描LED方案二：使用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示是此方式更偏向于顯示文字，另外價(jià)格相對較高，因此不適合本次設(shè)計(jì)。方案三：LCD液晶顯示此方式由單片機(jī)驅(qū)動，它主要用于顯示大量的數(shù)據(jù)，顯示多樣，效果清晰可見，同時(shí)編寫程序也比較簡單，價(jià)格低廉，十分契合本設(shè)計(jì)，因此采用此種方案作為顯示方案。本設(shè)計(jì)需要顯示多種信息，如時(shí)間日期，時(shí)鐘，物體重量等多種信息，綜合考慮采用方案三更符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。LCD1602LCD160216*2LCD1602的主要參數(shù)如下：顯示容量：16×2芯片工作電壓：4.5~5.5V。（3）工作電流：2.0mA（5.0V。（4）模塊最佳的工作電壓：5.0V。（5）字符尺寸：2.95mm×4.35mm（寬×高3.5：LCD16023.5LCD1602各引腳的功能介紹如下。1：VSS2：VDD5V3：VL4：RS擇指令寄存器。rLCD1602LCD1602LCD1602LCD16026：EE7~14：LCD1602D0D7815：背光源正極。16：背光源負(fù)極。LCD1602LCD1602經(jīng)過查閱相關(guān)資料得知，我們需要對LCD1602LCD1602LCD16023.2所示。表3.2LCD1602顯示地址123456700H01H02H03H04H05H06H40H41H42H43H44H45H46H字符位置第一行字符位置第一行第二行字符位置第一行第二行8910111213……07H08H09H0AH0BH47H48H49H4AH4BH圖3.6指令圖它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。(說明:103.3指令1指令12345678910功能01H,00H00H光標(biāo)和顯示模式設(shè)置顯示開關(guān)控制。光標(biāo)或顯示移位功能設(shè)置命令RAMDDRAM讀忙信號和光標(biāo)地址寫數(shù)據(jù)LCD1602電路設(shè)計(jì)LCD1602電路設(shè)計(jì)如圖圖3.5.1 LCD1602電路設(shè)計(jì)人體紅外傳感器HC-SR501RD-624產(chǎn)品型號靜態(tài)電流感應(yīng)角度工作溫度感應(yīng)透鏡尺寸

HC-SR5014.5-20V<50uA高3.3v/低0vL/H（重復(fù)觸發(fā)）5-200s（可調(diào)）可制作范圍0.1秒-幾十分鐘2.5（默認(rèn)）可制作范圍0.1秒-幾十秒32mm*24mm小于100度錐角-15-+70度直徑:23mm(默認(rèn))人體紅外電路HC-SR5013.7：圖3.7電路連接圖紅外收發(fā)系統(tǒng)紅外收發(fā)系統(tǒng)原理紅外信號收發(fā)系統(tǒng)的典型電路如圖 3.7所示，紅外接收電路通常被家集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭。內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限幅器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流信號進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過 30khz到60khz的負(fù)載波，通過調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在接收頭的電壓）PIN地線）pin經(jīng)專家測試試驗(yàn)一般在47uf（注意：電容加到100uf20UF電壓）PIN輸出之間串入一個(gè)10K外發(fā)射器可從遙控器廠家定制，也可以自己用單片機(jī)的PWML5IR4-45）的可產(chǎn)生37.91KHzPWM，PWM比設(shè)置為1/3PWM，即可產(chǎn)生發(fā)射波形。圖3.8紅外信號收發(fā)系統(tǒng)典型電路紅外收發(fā)系統(tǒng)仿真電路設(shè)計(jì)圖3.9紅外收發(fā)系統(tǒng)仿真電路晶振電路Y1C1C230pf3.10圖3.10電路連接圖復(fù)位電路10uf10k3.11圖3.11電路連接圖軟件設(shè)計(jì)及程序流程編程環(huán)境編程環(huán)境選擇要選擇一款便于開發(fā)與程序下載的軟件來進(jìn)行系統(tǒng)總體軟件的實(shí)現(xiàn)。STCKEIL4KEIL4KEILCSTCKEIL4KEIL軟件開發(fā)環(huán)境介紹keilSTC89C52Keil于一體的單片機(jī)綜合開發(fā)環(huán)境。它有許多優(yōu)點(diǎn)：1、Windows界面操作模式，操作簡單，使用方便。2、支持匯編語言、C語言和混合編程。3、它可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)51系列單片機(jī)及其兼容型單片機(jī)的程序編程和下載仿真。4、它具有a/D、D/a、定時(shí)器、串行口、并行口、計(jì)算器和中斷等硬件仿真功能，大大縮短了開發(fā)周期。5、能夠與外部模擬器連接，具有較強(qiáng)的在線仿真和調(diào)試能力。6、在一個(gè)開發(fā)接口中支持多個(gè)項(xiàng)目的程序設(shè)計(jì)。CPU同一任務(wù)。編程語言選擇CCCCCCCCHC-SR501HC-SR501HC-SR501器程序設(shè)計(jì)流程步驟如下：同時(shí)將數(shù)字脈沖輸出至從機(jī)。脈沖。步驟三：使能從機(jī)開啟紅外接收信號管腳4.2.1HC-SR501程序設(shè)計(jì)流程圖人體紅外傳感器程序設(shè)計(jì)流程步驟框圖如圖4.1：人體紅外傳感器人體紅外傳感器等待人阻擋光束使能從機(jī)接收主機(jī)信號圖4.1人體紅外傳感器程序設(shè)計(jì)流程步驟框圖DS18B20DS18B20DS18B20ds18b20ds18b2016初始化：在進(jìn)行初始化的過程中，我們首先將DS18b20480us，I/ODS18b2060us操作，置高并保持60us15usFOR8DS18b200x44FOR8I/O15us1us120.0628溫度傳感器程序?qū)崿F(xiàn)流程圖溫度傳感器程序?qū)崿F(xiàn)流程圖如圖4.2：圖4.2程序流程圖紅外收發(fā)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)紅外收發(fā)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程1PWM機(jī)來完成相應(yīng)的控制功能。紅外收發(fā)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖圖4.3紅外收發(fā)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖如圖4.4圖4.4系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)的仿真調(diào)試步驟5.1圖5.1 調(diào)試總流程圖實(shí)現(xiàn)測試和整機(jī)調(diào)試。在這些測試之前，電源需要單獨(dú)調(diào)試。軟件調(diào)試設(shè)計(jì)只涉及單片機(jī)的仿真，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)不需要考慮硬件設(shè)計(jì)的問題?？偨Y(jié)STC89C52該系統(tǒng)由單片機(jī)（主、從，顯示器模塊，溫度傳感器模塊，人體紅外傳感器，另外，在程序的編輯和修改過程中，問題也比較為嚴(yán)重。首先，程序編輯器LCD1602keilHC06keil中無法瀏覽定義名稱或者找不到.HEXBrowseinformation，Create.hexfileProtuesKEILAltiumDesigerKEILprotuesprotues心。參考文獻(xiàn)成祥.家庭安防報(bào)警產(chǎn)品分析與展望.安防科技.2003，(4):3?3CAD.2002，(7》1?6MobisleCommunicationsLtd.InternetoverGPRSUsingIRPortforWindows2000.V1.0,MobisleCommunicationsLtd.2004:3-20冉海潮.火災(zāi)煙氣特征的實(shí)驗(yàn)研究.傳感技術(shù)學(xué)報(bào).2002,(3):94?961998,⑵?8[7]2002,21(6》754?755[8][孫麗華，劉力輝，冉海潮.火災(zāi)探測技術(shù)的發(fā)展.河北科技大學(xué)學(xué)報(bào).2002,2:36-39學(xué)，2010．卓成軍．[D]．南京：南京理工大學(xué)，2007．C[M]