基于安卓的燈光和冰箱智能控制系統(tǒng)大學(xué)論文

緒論從計(jì)算機(jī)到互聯(lián)網(wǎng)的變革，再?gòu)幕ヂ?lián)網(wǎng)到移動(dòng)通信的變革后，世界信息產(chǎn)業(yè)革命使人們對(duì)生活的安全、舒適、便捷等方面的要求也逐漸提升。比如你早上起床時(shí)，窗簾會(huì)按設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)打開(kāi)[1]，房間里會(huì)響起你喜歡的優(yōu)美音樂(lè)等；當(dāng)你洗臉時(shí)，你的智能設(shè)備（如手機(jī)）會(huì)告訴你牙膏、洗面奶的用量，并提醒你更換牙刷的日期；當(dāng)你做飯時(shí)，可以提醒你冰箱里剩余的食物量和快過(guò)期的食物等；當(dāng)你出門(mén)時(shí)，智能設(shè)備會(huì)根據(jù)天氣給你搭配衣服和鞋子，也會(huì)根據(jù)交通情況為你制定出行路線等,當(dāng)你……。由于人們對(duì)家庭住宅觀念發(fā)生了變化，“物聯(lián)網(wǎng)”這一新興產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是下一個(gè)億萬(wàn)級(jí)產(chǎn)業(yè)，而智能家居燈光及冰箱控制作為其研究的一部分。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,聲控及光控?zé)粢褟V泛應(yīng)用到我們的日常生活中。但是這些照明系統(tǒng)不僅操作起來(lái)比較復(fù)雜,而且功耗高。對(duì)于冰箱的控制，人們的需求就比較簡(jiǎn)單了，就是控制溫度，以前對(duì)冰箱溫度的控制是人們必須走到冰箱前通過(guò)扭動(dòng)冰箱內(nèi)溫度控制的旋鈕，才能設(shè)置冰箱的溫度。之前有過(guò)這樣的幻想，不用走到電器的開(kāi)關(guān)前就可以控制家里的電器，用遙控器控制家里的電器，這個(gè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。現(xiàn)在我們又有了另一個(gè)愿望，當(dāng)我們很晚回家時(shí)能夠提前將家里的燈打開(kāi)來(lái)消除自己的恐懼感，會(huì)想燈可以根據(jù)外界條件來(lái)調(diào)節(jié)亮度以及定時(shí)，也會(huì)想可以隨時(shí)調(diào)節(jié)家里冰箱的溫度。傳統(tǒng)的照明控制和冰箱的控制已經(jīng)不能滿足人們的需求。如今Android、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)等高新科技正高速發(fā)展,對(duì)于利用手機(jī)結(jié)合無(wú)線通信技術(shù)來(lái)控制家里的部分設(shè)備的需求呈不斷增長(zhǎng)中?；诖颂岢鲆环N以安卓手機(jī)為平臺(tái),藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)為通信方式的燈光與冰箱的智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。1.1課題背景及研究意義在過(guò)去的幾千年，人們一直使用著簡(jiǎn)單的照明方式，直至愛(ài)迪生發(fā)明燈泡，才進(jìn)入了電燈照明時(shí)代，這是歷史上一大突破，然而人類并不滿足于此。隨著智能家居的發(fā)展，人們的家庭生活有了很大的變化，過(guò)去的電燈只能發(fā)出固定的亮度，如果想要關(guān)燈，還必須走到開(kāi)關(guān)處手動(dòng)關(guān)掉，有的開(kāi)關(guān)是安裝在墻上，有的是用繩子拴著，這種開(kāi)關(guān)模式對(duì)于老人很不方便。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，給行動(dòng)不便的人帶來(lái)了便利?；诎沧康臒艄馀c冰箱的智能控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光亮度的不同要求，并且可以設(shè)置定時(shí)功能[2]，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱溫度的控制，無(wú)論在家里的哪個(gè)地方都可以輕松控制電燈、冰箱，適用度很高。鑒于目前通信技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能化的家居環(huán)境已經(jīng)不是一件困難的事情，但是在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，依然存在著不足之處，理論與實(shí)踐不能完美結(jié)合，不同的人群對(duì)智能化的需求也不同，比如在過(guò)去的產(chǎn)品中較多采用的是成本較高的GSM技術(shù)，但在當(dāng)下社會(huì)很難普及，對(duì)于人們來(lái)說(shuō)有點(diǎn)浪費(fèi)資源，因此，有必要在這基礎(chǔ)上進(jìn)一步改善，完善燈光與冰箱智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。于是，該系統(tǒng)將從理論方面進(jìn)一步加深，使用目前比較先進(jìn)的技術(shù)，用現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的手機(jī)安卓系統(tǒng)來(lái)操作。1.2課題的設(shè)計(jì)目的基于安卓的燈光與冰箱智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要目的是為了行動(dòng)不便和身體有缺陷的人，這些人不能很靈活的通過(guò)家里設(shè)備的開(kāi)關(guān)來(lái)控制某些電器，如電燈和冰箱，燈的用處是最多的，對(duì)特殊人群造成了很大的困擾，所以有必要設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，為人們帶來(lái)便利，基于安卓的燈光與冰箱的智能控制系統(tǒng)，主要是結(jié)合不同平臺(tái)的電器經(jīng)由繼電器來(lái)做開(kāi)關(guān)切換，以達(dá)到方便性且功能化的設(shè)計(jì)。而Android為目前用戶最常使用的隨身裝置平臺(tái)，因此選擇使用Android做為開(kāi)發(fā)基底，通過(guò)與APP應(yīng)用程序的整合，用手機(jī)控制家里部分設(shè)備，進(jìn)而代替以前用的遙控器，更加方便智能的控制家里設(shè)備。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)不僅為了方便人們，也是對(duì)自己所學(xué)內(nèi)容的提高：1.增強(qiáng)單片機(jī)方面知識(shí)，提高綜合及實(shí)際運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。2.培養(yǎng)查閱有關(guān)手冊(cè)、圖表及文獻(xiàn)資料的能力，提高編程及動(dòng)手能力。3.熟悉有關(guān)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)，學(xué)習(xí)軟硬件相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。1.3課題的主要工作該系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合HC-06藍(lán)牙模塊，通過(guò)軟件編程結(jié)合硬件來(lái)完成電燈與冰箱的智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。此系統(tǒng)是通過(guò)藍(lán)牙控制家里部分設(shè)備，主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、HC-06藍(lán)牙模塊、液晶LCD1602顯示屏、電源系統(tǒng)電路、繼電器開(kāi)關(guān)電路。系統(tǒng)所使用的主要元器件包括：STC89C52單片機(jī)、HC-06藍(lán)牙模塊、LCD1602液晶顯示屏。該系統(tǒng)是基于安卓的智能燈光與冰箱的控制系統(tǒng)，利用下載在安卓手機(jī)藍(lán)牙串口助手APP實(shí)現(xiàn)與HC-06藍(lán)牙模塊通信是本次設(shè)計(jì)的核心難點(diǎn)；此設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是控制HC-06藍(lán)牙模塊與單片機(jī)互通信息、LED燈的正常顯示及冰箱溫度的控制。課題要求如下：a.通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙串口助手軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)LED燈的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。b.通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙串口助手軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)LED燈的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。c.通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙串口助手軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)三個(gè)LED燈進(jìn)行定時(shí)設(shè)置。d.通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙串口助手軟件設(shè)置冰箱的溫度。e.在LCD1602液晶顯示屏上顯示此時(shí)LED燈的光強(qiáng)、設(shè)定燈滅的時(shí)間和此時(shí)冰箱的溫度。2需求分析2.1可行性分析目前已經(jīng)有很多地方都使用了智能家居，使用安卓設(shè)備(手機(jī))智能化的控制電燈和冰箱，不僅方便而且很節(jié)約時(shí)間，可以更好的為老人和身體有缺陷的人服務(wù)。在現(xiàn)代高速發(fā)展的社會(huì)中，人們更看中智能化，認(rèn)為這樣不僅可以緊跟時(shí)代的步伐，還可以節(jié)省人力，最重要的是可以更加便捷的控制家里的某些設(shè)備?；诎沧康碾姛襞c冰箱智能控制系統(tǒng)，采用的是STC89C52單片機(jī)，HC-06藍(lán)牙模塊，LCD1602液晶顯示屏，干電池供電，有了這些硬件支持就可以遠(yuǎn)程控制家里的某些設(shè)備，改善了以前必須要走到開(kāi)關(guān)前才能控制家里設(shè)備的這種模式，實(shí)用性很高，所以本次設(shè)計(jì)的基于安卓的電燈與冰箱的智能控制系統(tǒng)具有可行性與實(shí)際價(jià)值的。該系統(tǒng)的可行性可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：技術(shù)可行性：目前藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展比較成功，已經(jīng)應(yīng)用于很多產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)產(chǎn)業(yè)的工作方式。經(jīng)濟(jì)可行性：目前很多電燈與冰箱的控制都采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用計(jì)算機(jī)智能化的管理家里的設(shè)備，節(jié)省了大量的人力、物力，有很好的經(jīng)濟(jì)效益。操作可行性：該系統(tǒng)只需要手機(jī)就可以控制家里設(shè)備，通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙串口助手上的按鈕就可以操作，操作簡(jiǎn)單、易學(xué)，便于普及，適應(yīng)各類人群使用。2.2功能需求根據(jù)系統(tǒng)功能需要分析軟件需要，基于安卓的電燈與冰箱智能控制系統(tǒng)，可以分為如下幾個(gè)模塊：藍(lán)牙模塊，電燈控制模塊，冰箱溫度控制模塊，顯示模塊，電源模塊。藍(lán)牙模塊：藍(lán)牙模塊作為整個(gè)系統(tǒng)的通信模塊，藍(lán)牙串口助手必須成功連接藍(lán)牙，與設(shè)備的藍(lán)牙模塊成功配對(duì)后，才能與設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該藍(lán)牙模塊可以進(jìn)行通信的范圍為10米，在10米范圍內(nèi)都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。電燈控制模塊：電燈控制模塊主要是對(duì)電燈進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，通過(guò)手機(jī)APP就可以控制家里的電燈設(shè)備，對(duì)電燈的具體操作有：控制電燈的開(kāi)關(guān)、控制電燈的亮度、設(shè)置電燈照明的時(shí)長(zhǎng)等。該系統(tǒng)改變了以前電燈的開(kāi)關(guān)模式，如開(kāi)關(guān)鑲嵌在墻上、用繩子控制電燈的亮滅，這種已經(jīng)很古老了，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，慢慢又出現(xiàn)了聲控電燈以及感應(yīng)電燈，但是這種只能控制電燈的開(kāi)關(guān)，該系統(tǒng)使對(duì)電燈的操作更加方便、而且更加智能，可以通過(guò)手機(jī)APP控制電燈的開(kāi)關(guān)，不用走到開(kāi)關(guān)前就可以控制電燈，還可以根據(jù)自己的需要設(shè)置電燈的亮度以及定時(shí)，還可以控制家里其他地方的電燈設(shè)備。冰箱溫度控制模塊：冰箱控制模塊主要是對(duì)冰箱進(jìn)行溫度控制，在普通冰箱中，分為兩部分，冷藏和冷凍，要想食用冷凍室里的食物，必須先拿出來(lái)解凍，解凍會(huì)消耗很多時(shí)間，用手機(jī)控制冰箱就可以很方便的控制冰箱里食物的食用狀態(tài)。如可以控制鮮肉的溫度，為了保證肉的鮮味可以將買(mǎi)回來(lái)的肉進(jìn)行冷凍，在食用的前一個(gè)小時(shí)將冰箱的溫度適當(dāng)調(diào)高一點(diǎn)，進(jìn)行解凍，這樣既可以食用到新鮮的肉，也可以節(jié)約人們的時(shí)間。顯示模塊：顯示模塊是把藍(lán)牙串口助手上設(shè)置的電燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電燈的亮度、為電燈設(shè)置的照明時(shí)長(zhǎng)、冰箱的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、冰箱的當(dāng)前溫度等信息顯示在設(shè)備上，便于人們更直觀的觀測(cè)數(shù)據(jù)。電源模塊：該模塊是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，采用的是干電池供電，便于攜帶，相對(duì)來(lái)說(shuō)比較方便。2.3可靠性和可用性需求可靠性：基于安卓的電燈與冰箱智能控制系統(tǒng)的硬件經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試、比較篩選和制作，質(zhì)量和性能較好；該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)電燈的開(kāi)關(guān)、亮度以及定時(shí)操作，對(duì)冰箱進(jìn)行溫度控制操作，該系統(tǒng)運(yùn)用的是藍(lán)牙控制技術(shù)，運(yùn)用該技術(shù)后能成功運(yùn)行。正確性：對(duì)于使用該系統(tǒng)的用戶，藍(lán)牙串口助手能敏捷的控制電燈與冰箱，在操作中不會(huì)出現(xiàn)操作延遲這種現(xiàn)象。易使用性：該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，只需要在一部安卓系統(tǒng)的手機(jī)上安裝手機(jī)藍(lán)牙串口助手，通過(guò)藍(lán)牙串口助手上的相關(guān)按鈕，就可以對(duì)電燈和冰箱進(jìn)行控制。可用性：該系統(tǒng)能為用戶提供可靠的服務(wù)，使人們?cè)谛枰獣r(shí)能更加方便快捷的控制家里的電燈以及冰箱，實(shí)用性比較高。3總體分析3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理該系統(tǒng)將Android智能手機(jī)與STC89C52單片機(jī)結(jié)合，做到以前要用多支遙控器才能做到的工作，可以通過(guò)APP應(yīng)用程序與藍(lán)牙模塊以及STC89C52單片機(jī)結(jié)合，達(dá)到控制電器的目的，在該系統(tǒng)中利用手機(jī)APP應(yīng)用程序來(lái)整合控制指令，再由藍(lán)牙模塊傳輸控制指令，最后由STC89C52接收控制指令，控制繼電器工作。該系統(tǒng)包括手機(jī)藍(lán)牙串口助手軟件、電源模塊、單片機(jī)控制模塊、LCD1602液晶顯示模塊、HC-06藍(lán)牙通信模塊五大部分。首先對(duì)智能燈光與冰箱的智能控制系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析,設(shè)計(jì)了一款安裝在安卓手機(jī)上的藍(lán)牙串口助手軟件,具體化實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)燈的開(kāi)關(guān)、調(diào)光以及定時(shí)的控制，對(duì)冰箱進(jìn)行溫度的設(shè)置。單片機(jī)控制模塊以單片機(jī)STC89C52為控制核心,通過(guò)HC-06藍(lán)牙通信模塊與上位機(jī)通信,處理上位機(jī)發(fā)送的命令。最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試,運(yùn)用一部Android系統(tǒng)手機(jī)通過(guò)軟件與HC-06藍(lán)牙模塊通信控制LED燈的開(kāi)關(guān)、調(diào)光以及定時(shí),控制冰箱的開(kāi)關(guān)以及設(shè)置冰箱溫度，將燈光亮度、設(shè)置的定時(shí)時(shí)間、設(shè)置的冰箱溫度顯示在LCD1602液晶屏上,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)家庭部分電器的智能化控制。3.2方案選擇該系統(tǒng)分為信號(hào)部分、控制部分。每個(gè)部分都有不同設(shè)計(jì)方案，下面探討不同的設(shè)計(jì)方案，以便找出最好的設(shè)計(jì)方案。3.2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較與可行性論證：通過(guò)查閱相關(guān)資料，有三種方案可供選擇，通過(guò)對(duì)三種方案的論證比較以及可行性分析，最終為系統(tǒng)選擇一個(gè)可行性高的最優(yōu)方案來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。方案一：采用NRF24L01無(wú)線射頻方式進(jìn)行遙控控制，運(yùn)用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1方案一系統(tǒng)框圖此方案設(shè)計(jì)成本低廉，開(kāi)發(fā)難度低，便于推廣和應(yīng)用；發(fā)射終端同樣需要單片機(jī)進(jìn)行控制是此設(shè)計(jì)方案的不足之處，遠(yuǎn)程控制也極其操作不便，必須無(wú)時(shí)無(wú)刻將控制設(shè)備攜帶，同時(shí)因?yàn)闊o(wú)密碼，易被同頻段的其他遙控設(shè)備所干擾。方案二:采用GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)送短信的方式實(shí)現(xiàn)家用電器的遠(yuǎn)程開(kāi)啟和關(guān)閉，運(yùn)用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的硬件框圖如圖2所示。圖2方案二系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)方案二具有操作靈活，可遠(yuǎn)程控制，此方案最大的優(yōu)點(diǎn)就是控制不受距離影響；開(kāi)發(fā)難度大，設(shè)計(jì)成本較高，手機(jī)短信控制有額外費(fèi)用等不足之處，因此在普通的住宅場(chǎng)合很難推廣起來(lái)。方案三:采用手機(jī)藍(lán)牙終端控制的方式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制燈和冰箱的開(kāi)關(guān)和其他功能，運(yùn)用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的硬件框圖如圖3所示。圖3方案三系統(tǒng)框圖此方案不僅控制方便，而且遠(yuǎn)程對(duì)電燈和冰箱操作控制不需要額外攜帶控制設(shè)備，同時(shí)采用藍(lán)牙連接在操作上有著極強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性，同時(shí)也不需要繳納額外的短信費(fèi)用，節(jié)約了成本。通過(guò)對(duì)以上三種方案的比較、分析論證，在當(dāng)今人們追求生活便利快捷的大環(huán)境下，方案一雖然成本相對(duì)低廉，但是由于安全性和操作的便利性太差，決定了以此方案為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)根本不能在市場(chǎng)上立足，因而在通過(guò)對(duì)三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析后，首先排除了方案一。方案二和方案三是目前智能電燈與冰箱無(wú)線控制系統(tǒng)最好的兩種方案，兩種方案各有所長(zhǎng)，方案三和方案二相比具有開(kāi)發(fā)難度低，開(kāi)發(fā)周期短，在市場(chǎng)上推廣較為容易。方案二由于需要借助于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，因而會(huì)收取一定的通信費(fèi)用，增加了成本，一旦手機(jī)停機(jī)，將會(huì)影響控制。通過(guò)以上三種方案的比較，因此該系統(tǒng)最終選擇方案三。3.2.2電源模塊設(shè)計(jì)方案采用直流電源的同時(shí)用LDO電源管理芯片對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)壓，由于系統(tǒng)單片機(jī)需要5V的直流電壓、HC-06藍(lán)牙模塊需要3.3V直流電源供電，因此系統(tǒng)中單片機(jī)和藍(lán)牙模塊的電壓需求不能通過(guò)單一的電源來(lái)供電，因此需要增加5V和3.3V的電壓管理芯片來(lái)管理電源電路，采用直流9V供電，5V電壓輸出采用LM7805穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后輸出給單片機(jī)及板上的5V電壓系統(tǒng)供電，3.3V的電壓采用RT9193-3.3V穩(wěn)壓輸出給系統(tǒng)的HC-06藍(lán)牙模塊供電。3.2.3顯示模塊設(shè)計(jì)方案方案一：12864液晶顯示。12864液晶顯示屏，即可以顯示數(shù)字又可以顯示漢字，但對(duì)于該系統(tǒng)而言，需要顯示的內(nèi)容比較少，且不涉及必須用文字表示的信息，如果使用12864液晶顯示的話，成本會(huì)變高，對(duì)資源的利用率較低。方案二：LCD1602液晶顯示。LCD1602液晶顯示屏，雖只可以顯示數(shù)字字符，卻也能清楚表達(dá)一定的意思，在該系統(tǒng)中，所有需要顯示的內(nèi)容都可以使用數(shù)符表示，且LCD1602液晶顯示屏較12864液晶顯示屏便宜很多，可充分利用。方案選擇：采用方案二，該方案電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，可以清楚顯示當(dāng)時(shí)的控制情況。3.2.4通信模塊設(shè)計(jì)方案方案一：紅外傳輸模塊。利用紅外線來(lái)發(fā)送和接收信息，這樣的話，需要用戶隨身攜帶紅外遙控器，不太方便，容易受到環(huán)境的影響。相對(duì)成本也高，不利于普及。方案二：HC-06藍(lán)牙模塊?，F(xiàn)在，人們都有手機(jī)，且手機(jī)的功能也很完善，在手機(jī)上安裝一個(gè)藍(lán)牙串口助手軟件，就可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送信號(hào)，經(jīng)過(guò)HC-06藍(lán)牙模塊接收傳到單片機(jī)處理后，控制LED燈以及冰箱，操作簡(jiǎn)單、方便。方案選擇：采用方案二，該性能穩(wěn)定，可以保證穩(wěn)定通信。3.3系統(tǒng)組成該系統(tǒng)由STC89C52單片機(jī)、電源模塊、LCD1602液晶顯示屏、HC-06藍(lán)牙模塊、一部安卓系統(tǒng)手機(jī)構(gòu)成和若干基本元器件構(gòu)成。系統(tǒng)組成框圖如圖4所示。圖4系統(tǒng)組成框圖4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1控制電路模塊4.1.1STC89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理 STC89C52單片機(jī)引腳圖如圖5所示。圖5STC89C52單片機(jī)引腳圖在通信控制電路模塊中最重要的器件就是單片機(jī)，它是該系統(tǒng)的核心部分，也是智能燈光與冰箱控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提，該系統(tǒng)中用的是STC89C52單片機(jī)。STC89C52單片機(jī)是CMOS8位微控制器，功耗低的同時(shí)又有著較高的性能，擁有8K在系統(tǒng)可編程FLASH存儲(chǔ)器。可構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。當(dāng)程序小于4K時(shí)，四個(gè)I/O口全部提供給用戶。STC89C52使用的是經(jīng)典MCS-51內(nèi)核，在指令系統(tǒng)和引腳上完全與51單片機(jī)兼容，完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)51單片機(jī)的同時(shí)，還使系統(tǒng)的功能多樣化，打破了許多傳統(tǒng)51單片機(jī)的局限性。STC89C52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，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，內(nèi)置4KBEEPROM,MAX810復(fù)位電路，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。另STC89C52可降至0HZ靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件，可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。在掉電保護(hù)模式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止[3]。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。STC89C52引腳介紹：(1)主電源引腳（2根）

VCC(Pin40)：電源輸入，接入＋5V電源。

GND(Pin20)：接入地線。(2)接晶振引腳（2根）

XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端。XTAL2(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。

(3)控制引腳（4根）

RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。

ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。

PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。

(4)編程輸入/輸出引腳（32根）STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。

4.1.2時(shí)鐘電路STC89C52單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有一個(gè)反向放大器所構(gòu)成的振蕩器，如果該模塊要正常工作就必須有一個(gè)外部的時(shí)鐘源，而這個(gè)時(shí)鐘源一般由外部晶振電路來(lái)提供，在電路中晶振和電容都需要靠近振蕩器的反相放大器的輸出端和引腳的驅(qū)動(dòng)端[4]。振蕩電路如圖6所示。圖6振蕩電路4.1.3復(fù)位電路復(fù)位電路，換言之復(fù)位就是通過(guò)某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作。STC89C52單片機(jī)的復(fù)位能夠通過(guò)外部復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，在時(shí)鐘電路工作以后，在RST端持續(xù)給出的24個(gè)振蕩周期的高電平就可完成復(fù)位操作[5]。復(fù)位電路如圖7所示。圖7復(fù)位電路4.2HC-06藍(lán)牙模塊4.2.1HC-06藍(lán)牙模塊工作原理藍(lán)牙模塊，又稱為藍(lán)牙內(nèi)嵌模塊、藍(lán)牙模組，從手機(jī)發(fā)送的信息首先傳送到藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊接通電源后，指示燈就會(huì)亮起來(lái)，接受到消息后會(huì)傳送到單片機(jī)處理。然后單片機(jī)處理指令，操作三個(gè)LED燈的照明以及冰箱的溫度情況。在藍(lán)牙串口通信助手模塊中的模塊分布，分別是燈的亮度的增強(qiáng)和減弱、設(shè)置定時(shí)和啟動(dòng)。冰箱的溫度設(shè)置和啟動(dòng)。這些功能均可在現(xiàn)實(shí)生活中體現(xiàn)出來(lái)，如看電視時(shí)不需要太強(qiáng)的光就可把燈的亮度調(diào)暗一點(diǎn)，這個(gè)功能就比普通的照明燈方便很多，再來(lái)討論一下定時(shí)和開(kāi)關(guān)燈的功能，如嬰兒房，小孩怕黑，可以在他剛睡的時(shí)候設(shè)置燈的照明時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的時(shí)間后，燈就自動(dòng)關(guān)閉，比較方便也比較人性化。而冰箱的智能化控制體現(xiàn)在不用走到冰箱跟前，就可以設(shè)置冰箱的溫度，可以減少人的工作量，這也是目前智能家居受歡迎的一大原因。藍(lán)牙模塊的具體操作步驟如下：(1)首先需要給設(shè)備的藍(lán)牙上電給HC-06上電之后，HC-06的指示燈會(huì)不停地閃爍，這個(gè)時(shí)候就標(biāo)志著準(zhǔn)備與設(shè)備進(jìn)行連接。(2)手機(jī)藍(lán)牙串口助手與設(shè)備的藍(lán)牙進(jìn)行配對(duì)一般HC-06模塊的默認(rèn)名稱就是HC-06，默認(rèn)配對(duì)密碼是1234(3)在使用藍(lán)牙模塊之前需要進(jìn)行波特率的設(shè)置找到有線串口線對(duì)應(yīng)的端口，將波特率設(shè)置為與HC-06波特率一致（默認(rèn)為9600），8位數(shù)據(jù)位，1位結(jié)束位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，然后打開(kāi)串口(4)將設(shè)備與手機(jī)藍(lán)牙串口助手進(jìn)行連接這時(shí)，可以在手機(jī)藍(lán)牙串口助手中選擇附近已開(kāi)啟藍(lán)牙的設(shè)備，根據(jù)設(shè)備的名稱進(jìn)行連接。4.2.2HC-06藍(lán)牙模塊工作參數(shù)(1)輸入電壓:3.6V--6V,禁止超過(guò)7V。(2)引出4個(gè)腳:VCC/GND/RXD/TXD。(3)該模塊帶有狀態(tài)指示燈,藍(lán)牙未配對(duì)成功時(shí),LED一直閃爍;配對(duì)成功后,LED常亮。(4)板載3.3V穩(wěn)壓芯片,輸入電壓直流3.6V-6V；未配對(duì)時(shí),電流不超過(guò)40mA(因LED燈閃爍,電流處于變化狀態(tài));配對(duì)成功后,電流大約4mA。(5)接口電平3.3V,可以直接連接各種單片,5V單片機(jī)也可以直接連接。直接連接單片機(jī)串口,不能經(jīng)過(guò)MAX232芯片。(6)一般情況在空曠地帶有效傳輸距離為10米,正?？臻g下為8米，超過(guò)10米也有可能成功,但是不保證連接質(zhì)量。(7)該模塊為從機(jī),可以和大多數(shù)帶藍(lán)牙功能的電腦和手機(jī)等智能終端完成智能配對(duì)。(8)帶透明熱縮管保護(hù)[6]。4.2.3HC-06藍(lán)牙模塊連接方式該系統(tǒng)中的HC-06藍(lán)牙模塊由四部分組成，具體各個(gè)部分的功能介紹如下：①VCC:接電源正極。②GND:接電源負(fù)極。③RXD:接收端,用于接收從其它設(shè)備發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù);正常情況接其它設(shè)備的發(fā)送端TXD（單片機(jī)P30口）。④TXD:發(fā)送端,用于將數(shù)據(jù)發(fā)送給其它設(shè)備;正常情況接其它設(shè)備的接收端RXD（單片機(jī)P31口）。與單片機(jī)連接圖如圖8所示。圖8藍(lán)牙接口圖4.3LCD1602液晶顯示模塊4.3.1LCD1602液晶管腳管腳介紹：管腳1：GND為電源地。管腳2：VCC接5V電源正極。管腳3：V0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，接地電源時(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）。管腳4：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。管腳5：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。管腳6：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平(1)時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。管腳7～14：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。管腳15～16：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。4.3.2LCD1602液晶工作原理LCD1602液晶顯示屏顯示的內(nèi)容是兩行字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字），每行16個(gè)。它是點(diǎn)陣型液晶模塊，特意用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等。它由些許5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都能顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的距離，每行之間也有行間隔，起到了字符間距和行間距的作用。LCD1602液晶顯示屏是提供字母、數(shù)字、符號(hào)等顯示的點(diǎn)陣式LCD，現(xiàn)在常用的模塊為16×1，16×2，20×2和40×2行。LCD1602液晶顯示屏能夠進(jìn)行2行16個(gè)字符的顯示，有D0-D7，8位數(shù)據(jù)總線及三個(gè)控制端口RS，R/W，EN，工作電壓為5V，對(duì)比度和背光調(diào)節(jié)兩個(gè)功能字符[13]。它還由很多個(gè)點(diǎn)陣字符位組成，例如5X7或5X11等，每個(gè)點(diǎn)陣字符位進(jìn)行一個(gè)字符的顯示。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔起到了字符間距的作用，每行之間也有間隔起到了行間距的作用，所以不能進(jìn)行圖形的顯示?？梢詫?duì)顯式屏的亮暗程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，用戶可以清楚的看到上面的16個(gè)字符。4.3.3LCD1602連接方式LCD1602液晶顯示屏通過(guò)排針和排阻與單片機(jī)相連，上電后，從單片機(jī)發(fā)出的控制指令傳到顯示器，讓LCD1602液晶顯示屏顯示當(dāng)前電燈的信息狀態(tài)。用STC89C52的P0口作為數(shù)據(jù)線，用P2.7、P2.6、P2.5分別作為L(zhǎng)CD1602液晶顯示屏的E、R/W、RS。其中E是下降沿觸發(fā)的片選信號(hào)，R/W是讀寫(xiě)信號(hào)，RS是寄存器選擇信號(hào)。顯示電路圖如圖9所示。圖9顯示電路4.4電源模塊該系統(tǒng)電源模塊電路主要包括5V穩(wěn)壓輸出電路，5V轉(zhuǎn)3.3V的穩(wěn)壓電路，電源濾波電路和電源輸出指示電路。電源模塊中9V轉(zhuǎn)直流5V電壓部分電路圖如圖10所示。圖10電源模塊電路圖10為該系統(tǒng)5V輸出電壓管理電路，其中J1為DC005電源輸入接口，SW是用于控制整個(gè)系統(tǒng)的電源的開(kāi)啟與關(guān)閉的系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，C0為電解電容，取值范圍為220uF到680uF，此電解電容用于濾除電源線上存在的高頻干擾，穩(wěn)定輸出直流5V電壓，輸出穩(wěn)定度在5V正負(fù)0.05mv的波動(dòng)內(nèi)變化，電容C1和C2分別用于濾除輸出電壓上存下的低頻干擾和高頻干擾，LED為電源指示燈，當(dāng)系統(tǒng)電源輸出正常時(shí)，LED燈變亮，電阻R1為1K阻值的限流電阻，保證LED在的工作電流范圍下工作，防止指示燈因電流過(guò)高造成損壞。4.5燈光控制模塊此部分使用單片機(jī)定時(shí)器[7]0對(duì)LED燈進(jìn)行調(diào)光，首先對(duì)定時(shí)器0進(jìn)行初始化，將定時(shí)器0設(shè)置為工作模式1，設(shè)置定時(shí)器0的初始值（TH0、TL0賦值），啟動(dòng)定時(shí)器工作，此時(shí)定時(shí)器0產(chǎn)生了周期為T(mén)的脈沖。再使用占空比控制變量cycle控制占空比，改變cycle就改變了高低電平的時(shí)間從而改變LED燈的亮度，當(dāng)占空比為51%-100%時(shí)為強(qiáng)光，當(dāng)占空比為2%-50%時(shí)為閱讀，其它為弱光。該系統(tǒng)共有三個(gè)LED燈，它們的亮滅情況分為4種，只有LED1亮、只有LED2亮、只有LED3亮、全亮、全滅。4.6冰箱溫度控制模塊此部分使用藍(lán)牙串口助手將安卓手機(jī)上設(shè)置的溫度傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)的LCD1602液晶顯示屏上，數(shù)據(jù)的傳輸方式是通過(guò)藍(lán)牙，只有手機(jī)藍(lán)牙串口助手與設(shè)備之間保證正常連接，就可以將手機(jī)藍(lán)牙串口助手上設(shè)置的冰箱溫度傳到設(shè)備上。通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙串口助手軟件可以控制冰箱的溫度以及開(kāi)關(guān)，可設(shè)置冰箱的溫度范圍為：最高溫度為5度，最低溫度為零下10度。將設(shè)置的冰箱溫度最終在LCD1602液晶顯示屏上顯示。5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)該燈光與冰箱的智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為核心控制芯片[8]，采用干電池供電，3個(gè)LED燈模擬不同場(chǎng)景，主板上裝有LCD1602液晶顯示屏，作為系統(tǒng)的顯示部分(顯示冰箱溫度及燈的強(qiáng)度、定時(shí))，方便隨時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)情況。HC-06藍(lán)牙模塊通過(guò)排針與單片機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集與傳輸。此外，一部安卓系統(tǒng)的手機(jī)通過(guò)內(nèi)部藍(lán)牙串口助手軟件與HC-06藍(lán)牙模塊通信，可利用手機(jī)內(nèi)部藍(lán)牙串口助手軟件控制3個(gè)LED燈模擬不同的功能，也可以用手機(jī)內(nèi)部藍(lán)牙串口助手軟件控制冰箱的溫度，并在LCD1602液晶屏上顯示，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燈光與冰箱控制系統(tǒng)的智能化。該系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分：燈光和冰箱的控制?；诎沧康碾姛襞c冰箱控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)藍(lán)牙串口助手，對(duì)燈光的控制包括：燈光的亮度調(diào)節(jié)，定時(shí)功能以及顯示功能（顯示光強(qiáng)及定時(shí)）。對(duì)冰箱的控制包括設(shè)置冰箱的溫度以及將設(shè)置的溫度顯示出來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀察溫度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖11所示。圖11系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖5.2主程序設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，首先，需要對(duì)LCD1602液晶初始化，然后對(duì)定時(shí)器0、定時(shí)器1、定時(shí)器2進(jìn)行初始化，接收數(shù)據(jù)，原地等待數(shù)據(jù)是否接收完成，如果接收完成，接收標(biāo)志位RI清零，如果沒(méi)有接收完成，就返回到接收數(shù)據(jù)，重新執(zhí)行程序。完成后，單片機(jī)開(kāi)始處理數(shù)據(jù)，控制LED燈亮滅，調(diào)節(jié)LED燈亮度，設(shè)置定時(shí)開(kāi)關(guān)，冰箱溫度控制，LCD1602液晶顯示屏顯示定時(shí)界面、設(shè)置定時(shí)時(shí)間、設(shè)置冰箱溫度等，最后啟動(dòng)定時(shí)器，返回到控制LED燈亮滅的功能，重新執(zhí)行程序，來(lái)完成預(yù)先設(shè)置好的所有功能。系統(tǒng)主程序主要包括系統(tǒng)的初始化、藍(lán)牙串口通信[9]、開(kāi)關(guān)狀態(tài)的顯示以及信號(hào)的輸出控制等，系統(tǒng)程序流程圖如圖12所示。圖12系統(tǒng)流程圖主程序函數(shù)：#include"reg52.h"http://頭文件#include"LCD1602.H" #defineuintunsignedint//定義無(wú)符號(hào)整型數(shù)據(jù)類型#defineucharunsignedchar //定義字符型數(shù)據(jù)類型uchardataTemp[16]="W:00CD1:000"; //定義第一盞電燈的初始化值uchardataTest[16]="D2:000D3:000";//定義第二、三盞電燈的初始化值uchartmp;//定義溫度局部變量ucharwendu;//定義溫度全局變量ucharpwm1,pwm2,pwm3;uchardingshi1,dingshi2,dingshi3;//定義三盞燈的定時(shí)變量bitds1,ds2,ds3;//定義顯示三盞燈的表示變量inttt;bitkg1,kg2,kg3;ucharcc1,cc2,cc3;ucharzz1,zz2,zz3;//定義單片機(jī)工作引腳sbitled1=P1^0;sbitled2=P1^1;sbitled3=P1^2;ucharjieshou;//定義接收數(shù)據(jù)類型//LCD1602顯示函數(shù)voiddisplay(void){ if(kgkt==0) {//定義數(shù)組并賦初值 Temp[1]=''; Temp[2]=''; Temp[3]=''; Temp[4]=''; Temp[5]=''; Temp[6]=''; } else {//冰箱溫度轉(zhuǎn)換函數(shù) if(tmp<10&&tmp>=0) {//冰箱的最低溫度為零下10度，設(shè)置溫度減函數(shù) wendu=10-tmp; Temp[3]='-'; }//處理溫度增加函數(shù) elseif(tmp<=30&&tmp>=10) { wendu=tmp-10; Temp[3]=''; }//定義數(shù)組并為其賦初值 Temp[1]='W'; Temp[2]=':'; Temp[4]=wendu/10+'0'; Temp[5]=wendu%10+'0'; Temp[6]='C'; }//為定義的數(shù)組賦新值 Temp[11]=pwm1+'0'; Temp[13]=dingshi1/10+'0'; Temp[14]=dingshi1%10+'0'; Test[3]=pwm2+'0'; Test[5]=dingshi2/10+'0'; Test[6]=dingshi2%10+'0'; Test[11]=pwm3+'0'; Test[13]=dingshi3/10+'0'; Test[14]=dingshi3%10+'0';//顯示函數(shù) ShowString(0,Temp); ShowString(1,Test);}//初始化函數(shù)voidinit(void){ TMOD=0x21; TH0=0xee; TL0=0x19; SCON=0x50; TH1=0xFD; TL1=TH1; PCON=0x00; ES=1; TR1=1; TR0=1; ET0=1; EA=1;}//燈光定時(shí)函數(shù)voidtimer0(void)interrupt1//2ms{TH0=0xf8;TL0=0xd7; tt++;//判斷設(shè)置的定時(shí)時(shí)長(zhǎng) if(tt>=500) {//判斷時(shí)間值大于500，就將其值置為0 tt=0;//判斷第一盞燈的定時(shí)開(kāi)關(guān)按鍵和定時(shí)按鍵是否被點(diǎn)擊 if(kg1==1&&ds1==1&&dingshi1>0)dingshi1--; elseif(kg1==1&&ds1==1&&dingshi1==0)kg1=0;//判斷第二盞燈的定時(shí)開(kāi)關(guān)按鍵和定時(shí)按鍵是否被點(diǎn)擊 if(kg2==1&&ds2==1&&dingshi2>0)dingshi2--; elseif(kg2==1&&ds2==1&&dingshi2==0)kg2=0;//判斷第三盞燈的定時(shí)開(kāi)關(guān)按鍵和定時(shí)按鍵是否被點(diǎn)擊 if(kg3==1&&ds3==1&&dingshi3>0)dingshi3--; elseif(kg3==1&&ds3==1&&dingshi3==0)kg3=0; }//判斷第一盞燈的亮度以及開(kāi)關(guān)的按鍵是否被按下 if(tt%10<pwm1&&kg1==1)led1=0;elseled1=1;//若被按下，則led1亮//判斷第二盞燈的亮度以及開(kāi)關(guān)的按鍵是否被按下 if(tt%10<pwm2&&kg2==1)led2=0; elseled2=1;//若被按下，則led2亮//判斷第三盞燈的亮度以及開(kāi)關(guān)的按鍵是否被按下 if(tt%10<pwm3&&kg3==1)led3=0; elseled3=1;//若被按下，則led3亮}voidUARTInterrupt(void)interrupt4{if(RI){RI=0; jieshou=SBUF; if(jieshou=='a'&&tmp<30){tmp++;kgkt=1;}//溫度加 elseif(jieshou=='b'&&tmp>0){tmp--;kgkt=1;}//溫度減 elseif(jieshou=='c')kgkt=0; //關(guān)閉冰箱//增強(qiáng)第一盞電燈亮度 elseif(jieshou=='d'&&pwm1<9){pwm1++;kg1=1;ds1=0;} //減弱第一盞電燈亮度 elseif(jieshou=='e'&&pwm1>0){pwm1--;kg1=1;ds1=0;}//增長(zhǎng)第一盞電燈定時(shí)時(shí)長(zhǎng) elseif(jieshou=='f'&&dingshi1<99)dingshi1++; //減短第一盞電燈定時(shí)時(shí)長(zhǎng) elseif(jieshou=='g'&&dingshi1>0)dingshi1--; elseif(jieshou=='h'){ds1=1;kg1=1;} //開(kāi)啟第一盞電燈定時(shí)功能 elseif(jieshou=='i')kg1=0; //關(guān)閉第一盞燈//增強(qiáng)第二盞電燈亮度 elseif(jieshou=='j'&&pwm2<9){pwm2++;kg2=1;ds2=0;}//減弱第二盞電燈亮度 elseif(jieshou=='k'&&pwm2>0){pwm2--;kg2=1;ds2=0;}//增長(zhǎng)第二盞電燈定時(shí)時(shí)長(zhǎng) elseif(jieshou=='l'&&dingshi2<99)dingshi2++; //減短第二盞電燈定時(shí)時(shí)長(zhǎng) elseif(jieshou=='m'&&dingshi2>0)dingshi2--;//開(kāi)啟第二盞電燈定時(shí)功能 elseif(jieshou=='n'){ds2=1;kg2=1;}//關(guān)閉第二盞燈 elseif(jieshou=='o')kg2=0; elseif(jieshou=='p'&&pwm3<9){pwm3++;kg3=1;ds3=0;} elseif(jieshou=='q'&&pwm3>0){pwm3--;kg3=1;ds3=0;} elseif(jieshou=='r'&&dingshi3<99)dingshi3++; elseif(jieshou=='s'&&dingshi3>0)dingshi3--; elseif(jieshou=='t'){ds3=1;kg3=1;} elseif(jieshou=='u')kg3=0; }else{TI=0;}voidmain(){ init(); InitLCD1602();//液晶初始化//顯示函數(shù)ShowString(0,Temp); ShowString(1,Test);while(1){ display();//調(diào)用顯示函數(shù) }}5.3LED燈光控制函數(shù)對(duì)電燈的操作包括控制電燈的開(kāi)關(guān)、控制電燈的亮度、為電燈設(shè)置定時(shí)，該部分主要介紹電燈的定時(shí)功能，以下是具體的代碼實(shí)現(xiàn)。設(shè)置時(shí)間函數(shù)如下：/***************定時(shí)子函數(shù)********************///定義無(wú)符號(hào)整型數(shù)據(jù)類型#defineuintunsignedint//定義無(wú)符號(hào)字符數(shù)據(jù)類型#defineucharunsignedchar//時(shí)鐘芯片之間的引腳連接定義sbitSCLK=P1^0;sbitIO=P1^1;sbitRST=P1^2;sbitACC0=ACC^0;sbitACC7=ACC^7;uchara;/*ACC累加器=AACC.0=E0HACC.0就是ACC的第0位。ACC可以位尋址。累加器ACC是一個(gè)8位的存儲(chǔ)單元，是用來(lái)放數(shù)據(jù)的。但是，這個(gè)存儲(chǔ)單元有其特殊的地位，是單片機(jī)中一個(gè)非常關(guān)鍵的單元，很多運(yùn)算都要通過(guò)ACC來(lái)進(jìn)行。以后在學(xué)習(xí)指令時(shí)，常用A來(lái)表示累加器。但有一些地方例外，比如在PUSH指令中，就必須用ACC這樣的名字。一般的說(shuō)法，A代表了累加器中的內(nèi)容、而ACC代表的是累加器的地址。*/voidwrite_byte(uchardat)//寫(xiě)一個(gè)字節(jié){//為累加器ACC賦初值 ACC=dat;//為復(fù)位鍵設(shè)置初值 RST=1; for(a=8;a>0;a--) { IO=ACC0; SCLK=0; SCLK=1; ACC=ACC>>1; }}ucharread_byte()//讀一個(gè)字節(jié){ RST=1; for(a=8;a>0;a--) { ACC7=IO; SCLK=1; SCLK=0; ACC=ACC>>1; } return(ACC);}5.4冰箱溫度控制函數(shù)該系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了對(duì)冰箱溫度的操作，主要操作有對(duì)冰箱溫度的控制，以下內(nèi)容為具體對(duì)冰箱溫度控制的代碼實(shí)現(xiàn)。設(shè)置溫度函數(shù)如下：#defineucharunsignedchar//定義無(wú)符號(hào)字符型數(shù)據(jù)類型#defineuintunsignedint//定義無(wú)符號(hào)整型數(shù)據(jù)類型#defineData_0_time4//IO口定義區(qū)sbitP2_0=P2^0;//初始化引腳//u8是unsignedcharU8U8FLAG,k;//定義無(wú)符號(hào)字符型數(shù)據(jù)類型U8U8count,U8temp;U8U8T_data_H_temp,U8T_data_L_temp,U8checkdata_temp;U8U8comdata;//顯示函數(shù)voidDelay2(U16j){U8i; for(;j>0;j--) { for(i=0;i<27;i++); }}//延遲函數(shù)voidDelay_10us(void){U8i;i--;i--;i--;i--;i--;i--;}P2_0)&&U8FLAG++); Delay_10us(); Delay_10us(voidCOM(void)){U8i;for(i=0;i<8;i++) { U8FLAG=2; while((!P2); Delay_10us(); U8temp=0; if(P2_0)U8temp=1; U8FLAG=2; while((P2_0)&&U8FLAG++); //超時(shí)則跳出for循環(huán) if(U8FLAG==1)break; //判斷數(shù)據(jù)位是0還是1 //如果高電平高過(guò)預(yù)定0高電平值則數(shù)據(jù)位為1 U8comdata<<=1; U8comdata|=U8temp; } } //溫度讀取子程序 //溫度高8位==U8T_data_H //溫度低8位==U8T_data_L //校驗(yàn)8位==U8checkdata voidRH(void) {//主機(jī)拉低18msP2_0=0; Delay2(180); P2_0=1; //總線由上拉電阻拉高主機(jī)延時(shí)20us Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); //主機(jī)設(shè)為輸入判斷從機(jī)響應(yīng)信號(hào) P2_0=1; //判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號(hào)如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運(yùn)行 if(!P2_0) {U8FLAG=2; //判斷從機(jī)是否發(fā)出80us的低電平響應(yīng)信號(hào)是否結(jié)束 while((!P2_0)&&U8FLAG++); U8FLAG=2; //判斷從機(jī)是否發(fā)出80us的高電平，如發(fā)出則進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài) while((P2_0)&&U8FLAG++); //數(shù)據(jù)接收狀態(tài) COM(); U8T_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8checkdata_temp=U8comdata; P2_0=1; //數(shù)據(jù)校驗(yàn) U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp); if(U8temp==U8checkdata_temp) {U8T_data_H=U8T_data_H_temp; U8T_data_L=U8T_data_L_temp; U8checkdata=U8checkdata_temp; } } }5.5LCD1602顯示屏的顯示函數(shù)該部分主要是將通過(guò)藍(lán)牙串口助手傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，其中包括：燈光的亮度及定時(shí)顯示，還有冰箱溫度的顯示。具體代碼實(shí)現(xiàn)如下：#defineucharunsignedchar//定義無(wú)符號(hào)字符數(shù)據(jù)類型#defineuintunsignedint//定義無(wú)符號(hào)整型數(shù)據(jù)類型#include<stdio.h>//頭文件#include<intrins.h>//定義單片機(jī)控制引腳sbitRS=P2^5;//Pin4sbitRW=P2^6;//Pin5sbitE=P2^7;//Pin6#defineDataP0//定義數(shù)據(jù)端口/********函數(shù)聲明*********/voidDelayUs(unsignedcharus)//延遲函數(shù){unsignedcharuscnt;//定義字符型數(shù)據(jù)類型uscnt=us>>1;while(--uscnt);}voidDelayMs(uintms)//delayMs{while(--ms){DelayUs(250);DelayUs(250); DelayUs(250); DelayUs(250);}}//按照命令寫(xiě)入數(shù)據(jù)voidWriteCommand(unsignedcharc){DelayMs(5);//在操作前調(diào)用延遲函數(shù)E=0;RS=0;RW=0;_nop_();E=1;Data=c;E=0;}//將數(shù)據(jù)寫(xiě)入顯示屏上voidWriteData(unsignedcharc){DelayMs(5);//shortdelaybeforeoperationE=0;RS=1;RW=0;_nop_();E=1;Data=c;E=0;RS=0;}voidShowChar(unsignedcharpos,unsignedcharc){unsignedcharp;if(pos>=0x10){p=pos+0xb0;//是第二行則命令代碼高4位為0xc}else{p=pos+0x80;//是第二行則命令代碼高4位為0x8WriteCommand(p);//writecommandWriteData(c);//writedata}}//顯示字符串函數(shù)voidShowString(unsignedcharline,char*ptr){unsignedcharl,i;l=line<<4;for(i=0;i<16;i++)ShowChar(l++,*(ptr+i));//循環(huán)顯示16個(gè)字符}voidInitLCD1602(){DelayMs(15);WriteCommand(0x38);//displaymodeWriteCommand(0x38);//displaymodeWriteCommand(0x38);//displaymodeWriteCommand(0x06);//顯示光標(biāo)移動(dòng)位置WriteCommand(0x0c);//顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置WriteCommand(0x01);//顯示清屏}6系統(tǒng)安裝與測(cè)試6.1系統(tǒng)硬件測(cè)試系統(tǒng)硬件測(cè)試是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和可靠性的關(guān)鍵步驟，是系統(tǒng)能否正常工作的前提。系統(tǒng)硬件測(cè)試并不僅僅是為了找出錯(cuò)誤，而是分析錯(cuò)誤產(chǎn)生的原因和錯(cuò)誤的分布特征。要完成該系統(tǒng)硬件測(cè)試需準(zhǔn)備測(cè)試儀器：數(shù)字萬(wàn)用表、電烙鐵、干電池（3節(jié)）、吸錫器、錫絲及若干基本元器件。測(cè)試分為以下五點(diǎn)：①數(shù)字萬(wàn)用表主要用于單獨(dú)的電路板上焊接試驗(yàn)電阻元件的電壓降，泄漏電流、截止、導(dǎo)通狀態(tài)參數(shù)測(cè)量、HC-06藍(lán)牙模塊是可行的，是否正常供電和通訊。②若有損壞的元器件將用新的元器件替換。③電烙鐵主要用來(lái)焊接電路中沒(méi)有連接好的導(dǎo)線，或者在檢查中發(fā)現(xiàn)的斷線、虛焊等情況，此外，還可以用來(lái)焊接損壞的元器件。④干電池在測(cè)試期間為整個(gè)電路系統(tǒng)供電，主要包括單片機(jī)、LCD1602液晶顯示屏和HC-06藍(lán)牙模塊。⑤吸錫槍主要用來(lái)除去在焊接過(guò)程中焊接失誤時(shí)的遺留物，用吸錫槍吸掉后，就可以重新焊接，為了產(chǎn)品美觀，也可以吸掉不好看的焊點(diǎn)，重新焊接的。6.2系統(tǒng)軟件測(cè)試在測(cè)試部分中，不僅要對(duì)硬件進(jìn)行測(cè)試，軟件部分也不能忽略，只有軟硬件相結(jié)合才能測(cè)試出是否達(dá)到預(yù)期的效果。該系統(tǒng)是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的，通過(guò)用KEIL軟件編譯，不斷地調(diào)試，不斷地修改，對(duì)每一句代碼仔細(xì)驗(yàn)證，優(yōu)化程序語(yǔ)句與結(jié)構(gòu)。由于該設(shè)計(jì)的程序較為復(fù)雜，我采用的是分塊調(diào)試的方法。首先測(cè)試HC-06藍(lán)牙模塊是否能與藍(lán)牙手機(jī)串口助手正常連接[10]，再測(cè)試HC-06藍(lán)牙模塊通信功能是否正常，再調(diào)試LCD1602液晶顯示功能是否能正常輸出想要的結(jié)果，然后再分別調(diào)試LED燈和冰箱的控制功能，再調(diào)試手機(jī)與藍(lán)牙通信功能，最后再進(jìn)行整體調(diào)試。將寫(xiě)好的C語(yǔ)言程序下載到單片機(jī)中，測(cè)試各個(gè)功能是否都能實(shí)現(xiàn)。若功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)則返回源程序，在程序中繼續(xù)修改，編譯后再下載到單片機(jī)上繼續(xù)測(cè)試，一直重復(fù)這樣的操作，直至達(dá)到自己預(yù)期的效果。具體各模塊測(cè)試以及測(cè)試結(jié)果如下所示：藍(lán)牙串口助手的初始化界面，點(diǎn)擊搜索設(shè)備即可搜索出要連接的設(shè)備，選中想要連接的設(shè)備名，就可以直接連接，點(diǎn)擊斷開(kāi)連接就與目前連接的設(shè)備斷開(kāi)，斷開(kāi)后就不能繼續(xù)通信。點(diǎn)擊退出就可以退出藍(lán)牙串口助手手機(jī)APP。手機(jī)APP初始化界面如圖13所示：圖13手機(jī)APP初始化界面當(dāng)點(diǎn)擊搜索設(shè)備后，就會(huì)在設(shè)備顯示區(qū)域中出現(xiàn)附近有打開(kāi)藍(lán)牙的設(shè)備，選擇想要連接的設(shè)備名，可直接通過(guò)點(diǎn)擊連接，連接成功后就會(huì)顯示已連接的字樣后跟連接的設(shè)備名，手機(jī)藍(lán)牙串口助手成功連接設(shè)備如圖14所示。圖14成功連接設(shè)備該系統(tǒng)是通過(guò)藍(lán)牙模塊在藍(lán)牙串口助手與手機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只有成功連接藍(lán)牙模塊方可進(jìn)行通信，在沒(méi)有成功連接藍(lán)牙的時(shí)候，設(shè)備中的紅色指示燈會(huì)一直閃爍，成功連接藍(lán)牙后指示燈將常亮，設(shè)備與手機(jī)藍(lán)牙串口助手連接成功效果圖如圖15所示。圖15藍(lán)牙連接成功圖成功連接設(shè)備后就可以對(duì)燈光和冰箱進(jìn)行操作了，首先測(cè)試對(duì)燈光的控制，該系統(tǒng)中模擬的是對(duì)三盞燈進(jìn)行操作，可以分別控制三盞燈的亮度，在手機(jī)藍(lán)牙串口助手上設(shè)置的燈光強(qiáng)度通過(guò)藍(lán)牙模塊通信，可以在LCD1602液晶顯示屏上顯示當(dāng)前設(shè)置的燈光強(qiáng)度。顯示燈光強(qiáng)度圖如圖16所示。圖16顯示燈光強(qiáng)度圖圖16是在LCD1602液晶顯示屏上顯示燈光強(qiáng)度，該系統(tǒng)中有三盞燈，可以分別為三盞燈設(shè)置燈光強(qiáng)度，設(shè)置的燈光強(qiáng)度值分別為1、3、5。對(duì)電燈還可以進(jìn)行定時(shí)操作，三盞燈都有此功能，只測(cè)試了一盞燈的效果，設(shè)置定時(shí)后LCD1602顯示屏的顯示效果如圖17所示。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)置的時(shí)間后，電燈就會(huì)熄滅，設(shè)備效果圖如圖18所示。圖17電燈定時(shí)圖圖17是為第二盞燈設(shè)置定時(shí)，設(shè)置的時(shí)長(zhǎng)是5秒，到達(dá)五秒后，電燈自動(dòng)熄滅。圖18設(shè)備效果圖該部分是對(duì)冰箱溫度進(jìn)行測(cè)試，冰箱的溫度設(shè)置是在藍(lán)牙串口助手上設(shè)置的，將設(shè)置好的冰箱溫度通過(guò)藍(lán)牙模塊傳給設(shè)備，設(shè)備會(huì)通過(guò)LCD1602液晶顯示屏將藍(lán)牙串口助手設(shè)置的冰箱溫度溫度顯示出來(lái)，為冰箱設(shè)置的溫度為零下6度，冰箱溫度顯示效果如圖19所示。圖19冰箱溫度顯示效果圖7總結(jié)在此次設(shè)計(jì)中，是對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的一個(gè)整體回顧、對(duì)專業(yè)知識(shí)的一種提升，基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用，是一種掌握與提升的過(guò)程，不但培養(yǎng)了我們學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考及工作能力。也是對(duì)我們自學(xué)能力和自行解決問(wèn)題能力的一次考驗(yàn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我研究的是智能燈光及冰箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我清楚的看到了自己的不足，同時(shí)也學(xué)到了很多的知識(shí)。不足之處是：在做設(shè)計(jì)之前，我只重視理論知識(shí)，關(guān)于實(shí)踐方面很少嘗試，所以在設(shè)計(jì)之初不知如何入手。在指導(dǎo)老師幫助下我慢慢開(kāi)始了我的設(shè)計(jì)。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了很多問(wèn)題，而且大多數(shù)是以前沒(méi)遇到過(guò)的問(wèn)題，也正是因?yàn)檫@些問(wèn)題，讓我發(fā)現(xiàn)了自己在某方面知識(shí)的欠缺，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，最重要的就是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。這使我意識(shí)到學(xué)習(xí)課外知識(shí)的重要性，特別是我們這個(gè)專業(yè)，多擴(kuò)展自己的眼界，這樣在以后的工作中才能充分發(fā)揮。在開(kāi)始設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于硬件制作的過(guò)程不是很了解，重新作了很多次，不斷嘗試，不斷學(xué)習(xí)，最后才做出了一個(gè)自己比較滿意的板子，走了很多彎路。在設(shè)計(jì)軟件的時(shí)候，對(duì)于該系統(tǒng)沒(méi)有一個(gè)整體的、完善的概貌，很多地方想得不周全，考慮得也不仔細(xì)，對(duì)程序語(yǔ)言也不是很熟練，所以，在最后的系統(tǒng)整合時(shí)，出現(xiàn)了很多問(wèn)題，而且解決起來(lái)很麻煩，這無(wú)形中增加了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。因此我深刻的知道我缺少許多軟件方面的知識(shí)，比如軟件語(yǔ)言。如何編寫(xiě)軟件程序，軟硬件如何結(jié)合等。其次談?wù)勎覍W(xué)到的東西。在此過(guò)程中，我親自動(dòng)手操作，熟悉了各種元器件的功能及使用方法，還有注意事項(xiàng)，讓我懂得了許多軟件方面的知識(shí)，編寫(xiě)出了程序，但是在程序調(diào)試時(shí)，沒(méi)有特別順利，經(jīng)過(guò)多次嘗試后終于成功完成本次設(shè)計(jì)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多以前不知道的東西，也對(duì)自己的專業(yè)有了一個(gè)更新的認(rèn)識(shí)，還需要不斷地學(xué)習(xí)，去探索新的領(lǐng)域。在此，感謝我的指導(dǎo)老師和同學(xué)對(duì)我此次設(shè)計(jì)的幫助。參考文獻(xiàn)[1]劉麗軍.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2012.07.[2]李宗.智能家居中燈光控制系統(tǒng)的研究[D].碩士論文.上海交通大學(xué),2008.[3]陳忠平.單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)經(jīng)典實(shí)例.電子工業(yè)出版社出版.2012.05.[4]余錫存.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2007.12.[5]李朝青．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005[6]楊欣.電子設(shè)計(jì)從零開(kāi)始.清華大學(xué)出版社.2010.10.[7]婁國(guó)煥.單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用中軟件抗干擾問(wèn)題.河北冶金，1997No.2.[8]何希才.新型實(shí)用電子電路400例[M].電子工業(yè)出版社，2000.[9]李朝青．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005[10]唐俊翟單片機(jī)原理與應(yīng)用.河北冶金，2003.9謝辭通過(guò)這段時(shí)間的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文《基于安卓的智能燈光與冰箱控制系統(tǒng)》終于完成了。在此期間我學(xué)到了很多，也在實(shí)踐中得到了很大的提升，得到這個(gè)結(jié)果，與各位老師和同學(xué)的幫助是分不開(kāi)的。在我完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我的同學(xué)給我提供了許多幫助，并解決了我好多困惑，我很是感激。我的指導(dǎo)老師對(duì)我們非常負(fù)責(zé)，給我很多幫助，在我不知道如何選題的時(shí)候，老師細(xì)心指導(dǎo)我，幫我確定題目，還要幫我確定寫(xiě)作大綱，完稿之后在又要修改我的論文，一遍一遍的檢查并給出修改意見(jiàn)，在此對(duì)她表示最真摯的感謝。畢業(yè)論文的完結(jié)也意味著我們的大學(xué)生活即將告一段落，在這次論文的完成過(guò)程中，除了自身的努力外，與我的老師及同學(xué)的幫助與鼓勵(lì)是分不開(kāi)的，在此過(guò)程中也提高了自己的查閱資料的能力，解決問(wèn)題的能力，以前遇到問(wèn)題就很慌，不知道如何下手，但是經(jīng)過(guò)這次鍛煉，我好像沒(méi)有以前那么害怕遇到問(wèn)題，遇到問(wèn)題不害怕，重點(diǎn)是知道怎么解決這個(gè)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)這次畢設(shè)，也讓我變得更加細(xì)心了，即使是