智能家居控制系統(tǒng)課程設(shè)計報告

XXXXXXXXXXXXXXXXX嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用實踐一智能家居控制系統(tǒng)（無操作系統(tǒng)）學(xué)生姓名XXXXXXXXXX所在學(xué)院XXXXXXXXXXX專業(yè)名稱XXXXXXXXXXX班級XXXXXXXXXXXXXXXXX指導(dǎo)教師XXXXXXXXXXXX成績XXXXXXXXXXXXXOXXXX二年月綜合實訓(xùn)任務(wù)書XXXXXXXXXXXX學(xué)生姓名學(xué)生專業(yè)學(xué)生學(xué)號學(xué)生班級設(shè)計題目智能家居控制系統(tǒng)（無操作系統(tǒng)）設(shè)計目的：AD鞏固轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用一光照采集掌握PWME動蜂鳴器產(chǎn)生不同頻率聲音的方法SSI鞏固模塊控制數(shù)碼管動態(tài)顯示的方法掌握定時器控制數(shù)碼管實現(xiàn)動態(tài)掃描的思想掌握DS18B20僉測溫度的程序設(shè)計方法5學(xué)一個完整項目的分析、規(guī)劃、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、報告撰寫的流程方法。具體任務(wù)：1、編寫（或改寫）發(fā)光二極管、按鍵、繼電器、定時器、數(shù)碼管、ADGPWM溫度傳感器DS18B2G^模塊的初始化程序及基本操作程序。2、為保證數(shù)碼管顯示的穩(wěn)定性，使用定時器定時掃描各個數(shù)碼管，可避免處理器在執(zhí)行其他程序時，數(shù)碼管停止掃描而使得顯示/、止常。3ADOCH3,、通過塊采集開發(fā)板上的光敏電阻（并在數(shù)碼管低四位顯示采集的值，將光照54LED12強度分為級，亮度戢亮?xí)r開發(fā)板上的顆全部熄滅，亮度越來越低時，分別點亮顆、34LED顆、顆，完全黑暗時點亮顆4、通過DS18B20僉測環(huán)境溫度，并在數(shù)碼管高三位顯示（兩位整數(shù)、一位小數(shù)），當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定的下限溫度時，蜂鳴器報警，同時打開空調(diào)制熱（繼電器）；當(dāng)環(huán)境溫度高于上。限溫度時，蜂鳴器報警，同時打開空調(diào)制熱（繼電器）5、通過開發(fā)板上的三個按鍵KEY1KEY2KEY4（KEY3弓腳與1DS18B2Cft用，在此項目中不使用）設(shè)定上下限溫度：KEY1按一次設(shè)定上限溫度（同時數(shù)碼管顯示上限溫度），按兩次設(shè)定卜限溫度（同時數(shù)碼管顯示下限溫度），按三次，設(shè)定完成（同時數(shù)碼管顯示實時溫度）；KEY2KEY3KEY41;按一次，上限或下限溫度加DS18B2C6-該弓|腳被■用，/、可使用?。?！1按一次，上限或下限溫度減。目錄H1刖11硬件設(shè)計1.1ADC轉(zhuǎn)換31.2SSI控制數(shù)碼管顯示1.3按鍵和LED模塊51.4PWM驅(qū)動蜂鳴器632軟件設(shè)計72.1ADC模塊72.1.1ADC模塊原理描述2.1.2ADC模塊程序設(shè)計流程圖2.2SSI模塊8782.2.1SSI模塊原理描述2.2.2SSI模塊程序設(shè)計流程圖2.3定時器模塊910102.3.12.3.2定時器模塊原理描述10定時器模塊流程圖112.4DS18B20模塊112.4.1DS18B20模塊原理描述112.4.2DS18B20模塊程序設(shè)計流程圖122.5按鍵模塊132.5.12.5.2按鍵模塊原理描述13按鍵模塊程序設(shè)計流程圖132.6PWM模塊132.6.1PWM模塊原理描述142.6.2PWM模塊程序設(shè)計流程圖142.6主函數(shù)模塊142.6.12.6.2主函數(shù)模塊原理描述14主函數(shù)模塊程序設(shè)計流程圖15

3.驗證結(jié)果15操作步驟和結(jié)果描述15總結(jié)16III

四川師范大學(xué)成都學(xué)院綜合實訓(xùn)設(shè)計報告智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計刖百當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)逐步深入到各個領(lǐng)域，使得住宅和家用電器設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化和智能化，智能家居已經(jīng)開始出現(xiàn)在人們的生活中。智能家居控制系統(tǒng)（smarthomecontrolsystems,SCS>簡稱它以住宅為平臺，家居電器及家電設(shè)備為主要控制對象，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施進行高效集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的控制管理系統(tǒng)，提升家居智能、安全、便利、舒適，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的綜合智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺。智能家居控制系統(tǒng)是智能家居核心，是智能家居控制功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。通過家居智能化技術(shù)，實現(xiàn)家庭中各種與信息技術(shù)相關(guān)的通訊設(shè)備、家用電器和家庭安防裝置網(wǎng)絡(luò)化，通過嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進行集中或異地的監(jiān)控和家庭事務(wù)管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。家居智能化所提供的是一個家居智能化21系統(tǒng)的高度安全性、生活舒適性和通訊快捷性的信息化與自動化居住空間，從而滿足世紀新秀社會中人們追求的便利和快節(jié)奏的工作方式，以及與外部世界保持安全開放的舒適生活環(huán)境。本文以智能家居廣闊的市場需求為基礎(chǔ)，選取智能家居控制系統(tǒng)為研究對象。1硬件設(shè)計32本系統(tǒng)是典型的嵌入式技術(shù)應(yīng)用于測控系統(tǒng)，以嵌入式為開發(fā)平臺，系統(tǒng)以位單片機LM3s896到主控制器對各傳感器數(shù)據(jù)進行采集，經(jīng)過分析后去控制各執(zhí)行設(shè)備。硬件電路部分為：微控制器最小系統(tǒng)電路、數(shù)據(jù)采集電路（光敏電路、溫度傳感器、霍爾LEDLM3s896傳感器）、輸出控制電路（繼電器、蜂鳴器、發(fā)光二極管）和八位數(shù)碼管顯示組成。1-1LM3s8962g加局如圖所示，1-2心板外圍電路如圖所示。F"siaIMpllfa:::?蠲==|■M■n■*=■三二■--I-三cl三I-Jn…==一二=二|±=-，u=，￡3-f，-r'F==立■■■:二*-B?—ft口=-r=IE圖1.1LM3S8962布局圖VDD3.3R51KC1C2C3OSC018PC7Y16MLED'JS1OSC1VDD3.318PPOWER100VDD3.3RP2RP4PH0PH1xPH0xPH1xPG4C17C18C20104104104104C21C24104PG4PF7xPF7GNDGND圖1-2LM3S8962核心板外圍電路1.1ADC轉(zhuǎn)換ADQ數(shù)模轉(zhuǎn)換（外設(shè)用于將連續(xù)的模擬電壓轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。StellsrisADC模塊的轉(zhuǎn)換108ADC分辨率為位，并最多可支持個輸入通道以及一個內(nèi)部溫度傳感器。模塊含有一個可編程的序列發(fā)生器，它可在無需控制器的干擾的情況下對多個模擬輸入進行采樣。StellarisAR10ADQ8奠塊，支持個輸入通道，以及一個內(nèi)部溫度傳系列咻成有一個位的ADC感器，模塊含有一個可編程的序列發(fā)生器，可在無需控制器干涉的情況下對多個模擬輸入源進行采樣。每個采樣序列隊完全可配置的輸入源、觸發(fā)事件、中斷的產(chǎn)生和序列優(yōu)先級提供靈活的編程。如輸入源和輸入模式，采樣結(jié)束時的中斷產(chǎn)生，以及指示序列最后一個采樣的指示符。圖1.1-1為ADC俞入測試電品&示意圖。Stellaris系列MCUADC勺奠塊采用模擬電源電?；煲纛l電位器，輸出電壓在0V?3.3V之間，并帶有手動旋鈕，便于操作。VDDA/GNDARWR1C1RCRW和組成簡單的低通濾波電路，能夠濾除寄生在由產(chǎn)生的模擬信號上的擾動。VDDARW1VDMK1ItADCUlnlIKIJ_n2一即FGNDA圖1.1-1A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖1.2SSI控制數(shù)碼管顯示SSI模塊驅(qū)動數(shù)碼管顯示，對于TexasInstruments同步串行幀格式，在發(fā)送每幀之前，每遇SSICLKSSIFssSSI到的上升沿開始的串行時鐘周期時，管腳就跳動一次。在這種幀格式中，和片外SSICLK從器件在的上升沿驅(qū)動各自的輸出數(shù)據(jù)，并在下降沿鎖存來自另一個器件的數(shù)據(jù)。MICROWIRE不同于其它兩種全雙工傳輸?shù)膸袷剑诎腚p工下工作的式使圖1.2-21TI同步串行幀格式（單連次續(xù)傳輸）8用特殊的主-從消息技術(shù)。在該模式中，幀開始時向片外從機發(fā)送位控制消息。SSI在發(fā)送過程中，沒有接收到輸入的數(shù)據(jù)。在消息已發(fā)送之后，片外從機對消息進行譯碼，并在8位控制消息的最后一位也已發(fā)送出去之后等待一個串行時鐘，之后以請求的數(shù)據(jù)來響應(yīng)。返回4?16的數(shù)據(jù)在長度上可以是位，使得在任何地方整個幀長度為13?25位。圖1.2-1顯示了一次傳輸?shù)腡exasInstruments同步串行幀格式。SSISSICLKSSIFss在該模式中，任何時候當(dāng)空閑時，和被強制為低電平，發(fā)送數(shù)據(jù)線SSITxSSIFss為三態(tài)。一旦發(fā)送FIFO的底部入口包含數(shù)據(jù)，變?yōu)楦唠娖讲⒊掷m(xù)一個SSICLK周期。即將發(fā)送的值也從發(fā)送FIFO傳輸?shù)桨l(fā)送邏輯的用行移位寄存器中。在的下一個上升沿，SSICLK4?16位數(shù)據(jù)幀的MSEBASSITx管腳移出。同樣地，接收數(shù)據(jù)的MST曲通過片外用彳從器件移到SSIRx管腳上。SSISSICLK然后，和片外串行從器件都提供時鐘，供每個數(shù)據(jù)位在每個的下降沿進入各自的LSBSSICLK用行移位器中。在已鎖存之后的第一個上升沿上，接收數(shù)據(jù)從串行移位器傳輸?shù)浇邮誇IFO。SS1CLKJSSIFssSSITx?SSlRa_圖1.2-2顯示了目對目(back-to-back)傳輸時的TexasInstruments同步出行幀格式。II-.圖1.2-3為LM3s8962sSSI驗板上數(shù)碼管通過端口連接的電路原理圖。圖1.2-3SSI端口的數(shù)碼管電路原理圖1.3LED按鍵和模塊aacLBaaa圖1.3-11.3-2LM3s896LEDKEY和圖分別為孜驗板上的和電路原理圖，當(dāng)有按鍵按下去KEY時，與寸應(yīng)的端口輸出低電平，在程序中，當(dāng)讀取到對應(yīng)的端口輸入低電平時，表示有鍵被LED按下了，然后將與之關(guān)聯(lián)的俞出高電平。1.3-1LED4LED圖為燈模塊。此模塊中有顆燈，陽極分別通過四個保護電阻連接電源正極，PBgPB3陰極分別和相接，當(dāng)需要點亮某顆發(fā)光二極管時，只需要給相應(yīng)的引腳寫低電平就行了。J3,四顆發(fā)光二極管的供電經(jīng)過了一個跳線帽使用此模塊前需要將此跳線帽蓋上。1.3-2K1?K4圖為按鍵模塊的原理圖。按鍵一端與公共地相接，另一端與接有高電平的上拉電阻以及MCU勺PB—PB7PB―PB7相接。當(dāng)按鍵斷開時，讀取到的是高電平，當(dāng)有按鍵閉合MCm時，對應(yīng)的引腳便會讀到低電平，以判斷出被按下的鍵，再有出相應(yīng)的相應(yīng)。1.4PWM驅(qū)動蜂鳴器PWM脈沖寬度調(diào)制，是一項功能強大的技術(shù)，它是一種對模擬信號電平進行數(shù)字化編碼的方法。在脈沖調(diào)制中使用高分辨率計數(shù)器來產(chǎn)生方波，并且可以通過調(diào)整方波的占空比來對模擬信號電平進行編碼。PWMePWMSPWM1生器模塊產(chǎn)生兩個