智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（本科畢業(yè)論文）

本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院系機(jī)械與船舶海洋工程學(xué)院專業(yè)自動化指導(dǎo)教師單位欽州學(xué)院機(jī)械與船舶海洋工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱副教授智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)穩(wěn)定，安裝和維護(hù)都相對簡單。Withtherapiddevelopmentofmodernsocietyandeconomyinthe21stcentury,theelectricityconsumptionofallkindsofresidentsandthepublichasincreasedsharply.Traditionalstreetlampsusemanualswitchortimingswitch,whichnotonlyconsumesalotofhumanandpowerresources,butalsocausesalargeamountofwasteofresourcesduetotheunreasonableuseofelectricity[1-2].Nowthesocietyisarapiddevelopmentofthesociety,isagoalofenergyconservationandemissionreductionintheeraofscienceandtechnology,sothetraditionalstreetlightscannolongermeettheneedsofmoderncities;Forthisreason,wedesigntheintelligentstreetlampcontrolsystem.Thesystemhastheadvantageoflowcost,stableoperation,easyinstallationandmaintenance.[3]Theintelligentstreetlightcontrolsystemdesign,theuseofwithSTC89C52RCascontrolcoreofsinglechipmicrocomputer,throughspeechandLCD1602displaytorealizehuman-machineinteraction,usingphotosensitiveresistancecontrollampstatus,usinginfraredsensorsdetectthehumanbody,intheendwenotonlysetuptheoperationbuttons,andusingBluetooth,convenientmanagementofoperationandcontrol.Theprincipleofthesystemistoturnonandoffthestreetlampaccordingtothechangeoflightintensity,timesettingandhumanbody'sinduction.Firstly,whenthelightintensityislowtoacertaindegree,thesystemwillsampleandanalyzeitandthenturnonallthestreeSecondly,whenthesettimeisreached,thestreetlightswillallgoout.Thethirdisthattheextinguished.Ifsomeonepassesthefirststreetlight,itwillbedetectedbytheinfraredhumandetectionsensor.Atthistime,alllightswillbeoninturn,andthevoicemodulewillsendoutavoiceprompt.Whenpeoplewalkpastthelaststreetlight,itwillalsobedetectedbyinfrared.Atthistime,thestreetlightwillbeonforaperiodoftime,andthenallout.Ifsomeonepassesthefirststreetlightduringtheperiod,thestreetlightwillnotbeturnedoffuntilthelastpersonpassesthelaststreetlight.Otherwise,thestreetlightwillalwaysbeon.[4-6]Thesystemthroughtheoverallframeworkoftheconstructionanddesign,thecompletionofthehardwarecircuitandprogramdesignanddebugging,andfinallythetest.Aftertheactualsituationofthesimulationandtesting,thesystemandtheexpectedfunctionfullyinlinewiththehardwarecircuitdesignandconstructionareintact,theprogramcodeafterdebugginghavesolvedtheerror,thesystemhasbeentested,itsstrongstability,simpleoperation,highpracticalvalueandgoodeconomicbenefitsandothercharacteristics.Keywords:IntelligentLCD1602streetlamp,MCU,Photosensitiveresistance,Bluetooth, 1.1研究背景與研究意義 1.2研究現(xiàn)狀 1.3主要研究內(nèi)容 2總體設(shè)計(jì) 2.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 2.2模塊方案設(shè)計(jì) 2.2.1單片機(jī)的選擇 2.2.2光強(qiáng)采集模塊的選擇 2.2.3顯示屏的選擇 3硬件電路 3.1單片機(jī)模塊設(shè)計(jì) 3.1.1最小系統(tǒng)的搭建 3.1.2復(fù)位電路 3.1.3時(shí)鐘電路 3.2電源模塊設(shè)計(jì) 3.3按鍵模塊設(shè)計(jì) 3.5語音模塊設(shè)計(jì) 3.6藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì) 3.7光強(qiáng)采集模塊設(shè)計(jì) 3.7.1采集電路 3.7.2工作時(shí)序 3.8人體紅外模塊設(shè)計(jì) 3.9.1工作原理 3.9.2讀寫指令 3.9.3工作時(shí)序 4軟件設(shè)計(jì) 4.1各模塊軟件設(shè)計(jì) 4.1.1人體紅外感應(yīng)模塊軟件設(shè)計(jì) 4.1.2藍(lán)牙模塊軟件設(shè)計(jì) 4.1.3按鍵模塊軟件設(shè)計(jì) 4.1.4語音模塊軟件設(shè)計(jì) 4.1.6LCD1602液晶顯示模塊軟件設(shè)計(jì) 4.2軟件的整體設(shè)計(jì) 5系統(tǒng)的制作調(diào)試及實(shí)驗(yàn) 5.1制作調(diào)試步驟 5.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果 總結(jié) 致謝 參考文獻(xiàn) 欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))1緒論路燈是我們21世紀(jì)不可或缺的公共資源，不僅作為行人照明所用，同時(shí)也可以為車的亮滅，這會大大浪費(fèi)電力、人力資源?，F(xiàn)在的21世紀(jì)是科技社會，節(jié)能減排是現(xiàn)代科1)將所有燈并聯(lián)在一起，然后通過一個(gè)開關(guān)或者幾個(gè)開關(guān)控制燈的亮滅，這是目前2)在公共區(qū)域中通過聲光控開關(guān)和人體紅外感應(yīng)開關(guān)等代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械開關(guān)，實(shí)現(xiàn)3)采用集中控制的方式進(jìn)行控制，例如路燈配電和隧道燈光，學(xué)校的宿舍電力控制4)目前在政策的扶持和市場的廣闊的調(diào)節(jié)下，智能路燈已經(jīng)快速發(fā)展起來，而未來的方向基本都是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將所有控制都使用客戶端或者網(wǎng)絡(luò)控制和監(jiān)控。欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))1)人工控制：當(dāng)需要打開或關(guān)閉路燈時(shí)，這時(shí)就需要人工打開或者關(guān)閉開關(guān)。雖然2)時(shí)控和光控控制：時(shí)控的原理是通過時(shí)間控制，終端可以獲取到時(shí)間，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)不僅增加了應(yīng)變能力而且適應(yīng)環(huán)境的變化l?-1。被人體紅外檢測到，路燈在持續(xù)一段時(shí)間的點(diǎn)亮后，然后將全部熄滅。當(dāng)有多人通過時(shí)路燈的開關(guān)時(shí)間可以通過自己設(shè)定，為此使用了LCD1602顯示屏和4個(gè)輕觸按鍵進(jìn)行欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))1)智能路燈的原理分析及應(yīng)用2)設(shè)計(jì)整體框架4)軟件的設(shè)計(jì)調(diào)試欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))2總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)對于整個(gè)系統(tǒng)，我們使用一個(gè)控制主機(jī)作為總控，系統(tǒng)使用了10個(gè)LED燈模擬實(shí)際的路燈，然后將會使用兩個(gè)人體紅外檢測傳感器，語音模塊作為語音提醒功能，藍(lán)牙模塊使用了HC-05模塊與手機(jī)進(jìn)行無線信息交互，而光強(qiáng)的采集則是使用光敏電阻和ADC模塊，最后使用LCD1602和輕觸按鍵作為人機(jī)交互。本系統(tǒng)所采取的總體設(shè)計(jì)如圖2-1所示。手機(jī)客戶端可以連接該系統(tǒng)的藍(lán)牙，然后可以通過手機(jī)客戶端控制每一個(gè)LED燈的亮滅；光強(qiáng)采集和人體紅外檢測將信息傳至單片機(jī)進(jìn)行信息處理；單片機(jī)和語音模塊可以進(jìn)行雙向信息交互，但是在該系統(tǒng)中只用到了串口發(fā)送端口；最后就是按鍵信息被單片機(jī)獲取后，會執(zhí)行相應(yīng)的操作，例如修改時(shí)間。檢測藍(lán)牙模塊LCD1602顯示模塊光強(qiáng)采集按鍵模塊單片機(jī)手機(jī)客戶端語音模塊圖2-1智能路燈控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.2模塊方案設(shè)計(jì)2.2.1單片機(jī)的選擇方案一：51系列單片機(jī)51單片機(jī)作為入門級單片機(jī)，其操作和硬件電路都相當(dāng)簡單，同時(shí)內(nèi)部寄存器也相對較少，因此程序的編寫最為簡潔；其二，51單片機(jī)使用的是5V電壓，這使得電路相當(dāng)穩(wěn)單片機(jī)作為51系列單片機(jī)中的佼佼者，其使用的是MCS-51內(nèi)核，該芯片是8位的CPU,使用了可編程的Flash;不僅內(nèi)部做了很多改進(jìn)，而且具備優(yōu)秀的性能，因而這款單片機(jī)具備其余51單片機(jī)所不具備的性能，就目前而言，STC89C52單片機(jī)還是大多數(shù)人的首選。欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))由于我們的設(shè)計(jì)不是很復(fù)雜，也不需要過多的引腳；綜合以上各優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)將會采MSP430系列單片機(jī)是16位中最為常用的芯片，該系列的單片機(jī)最大的特點(diǎn)就是擁有超低功耗，并且其內(nèi)部也有很多豐富的外設(shè)資源，例如高速12位ADC模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和硬件I2C/UART/SPI等等l?]。MSP430單片機(jī)作為16位的單片機(jī)，其功能更加強(qiáng)大和完整，功耗也較低。但是由于該智能路燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能不是特別復(fù)雜，并且不需要那么多的外設(shè)資源；而且該系列的單片機(jī)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于51單片機(jī)，因此該系列單片機(jī)完全不適合此系統(tǒng)的應(yīng)用。STM32系列單片機(jī)是以ARM為內(nèi)核的32位單片機(jī)，在單片機(jī)方面，該系列的單片機(jī)處于高端類單片機(jī)，價(jià)格也是相當(dāng)昂貴的，但其功能相當(dāng)強(qiáng)大，更擁有豐富的系列以適用在各個(gè)領(lǐng)域。STM32單片機(jī)內(nèi)部資源都是遠(yuǎn)超51單片機(jī)和MSP430系列的單片機(jī)，并且其內(nèi)部寄存器也是非常多的，因此對其編程都是相對較為復(fù)雜。對于該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，該系列的單片機(jī)完全不適用，這不僅會增加了開發(fā)周期，并且硬件的成本也會增加很多，還浪費(fèi)了大量單片機(jī)內(nèi)部資源。2.2.2光強(qiáng)采集模塊的選擇方案一：光敏電阻光敏電阻作為電阻中的一個(gè)特殊種類，其原理是由于光電效應(yīng)使得內(nèi)部產(chǎn)生了可移動的載流子這些載流子又在外部電路的作用下發(fā)生定向移動；這就使得光敏電阻阻值減小。但是還有另一類是隨著光強(qiáng)的增加，阻值是增加的，不同的種類擁有不同的應(yīng)用環(huán)境。對于該路燈系統(tǒng)，我們將采用光敏電阻來采集光強(qiáng)變化；首先我們僅僅只是需要一個(gè)光照度的大致閾值，不需要太精確的光強(qiáng)大小，對于該系統(tǒng)而言這是沒有必要的。其次采用光敏電阻采樣光強(qiáng)，其硬件電路只需一個(gè)電阻、一個(gè)光敏電阻和一個(gè)ADC采樣芯片，這會大大減小錯(cuò)誤的出現(xiàn)，并且減小設(shè)計(jì)難度，但依然會取得同樣的效果。最后，如果使用光敏電阻作為采集模塊，其硬件成本也會大大降低。方案二：光強(qiáng)傳感器光強(qiáng)傳感器作為眾多傳感器中的一員，可以將光強(qiáng)精確采集并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，單片機(jī)可以通過I2C或者其他通信協(xié)議進(jìn)行通信交互。由于單片機(jī)獲取到的是數(shù)字量，不再采集欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))方案一：LCD1602液晶顯示屏LCD1602作為入門級的字符液晶顯示器，主控芯片一般采用的是HD44780芯片。通常LCD1602是16引腳，但是一些廠家生產(chǎn)的卻有14個(gè)引腳，相比于16引腳只是少了背光制功能自定義符號；該液晶屏可以顯示32個(gè)8X8字符，并且LCD1602僅僅可以顯示兩行漢字，并且能夠完全兼容LCD1602的所有字符。雖然LCD12864有著更優(yōu)良的性能，但是其價(jià)格過于昂貴。另一方面，該系統(tǒng)的人機(jī)交互完全可以使用英文進(jìn)行顯示，對于欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))肆日其著置身星肆日其著置身星3硬件電路3.1單片機(jī)模塊設(shè)計(jì)STC89C52RC單片機(jī)具有4組I/O口，一共32個(gè)I/0引腳，其引腳數(shù)量完全滿足所需的I/0數(shù)量；該單片機(jī)還內(nèi)置了看門狗定時(shí)器模塊，可以有效的防止程序跑飛，并且可以將看門狗模塊作為定時(shí)器使用。該單片機(jī)內(nèi)部擁有3個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊，相比于其他51單片機(jī)，該單片機(jī)多出了一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊。片內(nèi)的大容量RAM和為我們的程序提供了大量的存儲空間。對于單片機(jī)而言，中斷作為最常使用的模塊，STC89C52單片機(jī)有著四個(gè)外部可屏蔽中斷，其中兩個(gè)為I/0引腳中斷，兩外兩個(gè)是定時(shí)器中斷。51單片機(jī)的片內(nèi)結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示，其內(nèi)部使用了數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，而單片機(jī)中的CPU就是通過各總線和各外設(shè)進(jìn)行通信連接。從圖3-1可知，單片機(jī)的工作還需要時(shí)鐘電路為單片機(jī)提供工作的時(shí)鐘脈沖。6056051內(nèi)摩結(jié)構(gòu)服壓線圖歐系車屬時(shí)鐘址觸割線地歸控歸圖3-151單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖STC89C52RC單片機(jī)的引腳圖如圖3-2所示，該單片機(jī)采用了雙列直插(DIP-40)的封n#6.A/AD種r2chht#ANj*F2.*AFrt.atnt中rm/n,1Fm/i的征rF1s#pi,f圖3-2STC89C52RC引腳圖欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))一個(gè)51單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作一定離不開最小系統(tǒng)的搭建，51單片機(jī)需要添加一些外圍的電路構(gòu)成最小系統(tǒng)后，51單片機(jī)才可以正常的工作。該智能路燈控制系統(tǒng)的最小其中上拉電阻使用是因?yàn)?1單片機(jī)內(nèi)部PO組I/0與其他組I/0內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，如果P0組I/0需要驅(qū)動一些大電流的器件，例如數(shù)碼管；這時(shí)就一定需要將P0組上拉，否則是圖3-351單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路一般分為兩個(gè)部分，一個(gè)是上電復(fù)位，而另外一個(gè)則是手動按鍵復(fù)位。上電復(fù)位是指單片機(jī)在上電的一瞬間，通過復(fù)位電路將會產(chǎn)生一個(gè)上電復(fù)位信號；該信號是由單片機(jī)上的RST引腳傳至單片機(jī)內(nèi)部。上電復(fù)位僅僅只需一個(gè)電解電容和電阻串聯(lián)就可以實(shí)現(xiàn)，將電解電容的負(fù)極和電阻串聯(lián)在一起，電解電容的正極接VCC,電阻的另一端接GND;電容和電阻之間引出一根線接至單片機(jī)的RST引腳，這樣上電復(fù)位電路就完成了。上電復(fù)位的原理是當(dāng)電路接通的一瞬間，電容可以看為通路，這時(shí)RST引腳將變?yōu)閂CC,此時(shí)將會產(chǎn)生復(fù)位信號。隨時(shí)時(shí)間的推移，當(dāng)電容充滿電以后，電容將被視為短路，此時(shí)RST引腳將會被電阻下拉到GND,這時(shí)就不會產(chǎn)生復(fù)位信號。欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))和電容并聯(lián)即可。其原理是當(dāng)按下輕觸按鍵時(shí)，電解電容還是處于充滿電的狀態(tài)，此時(shí)圖3-4復(fù)位電路該系統(tǒng)使用的是11.0592MHz的晶振，其電路如圖3-5所示，該時(shí)鐘晶振電路右兩個(gè)圖3-5時(shí)鐘晶振電路欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))3.2電源模塊設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的供電采用的是標(biāo)準(zhǔn)5V供電電壓，電源接口采用3.5mmDC接口(CON1),另一端使用USB供電方便使用。電源電路的電路設(shè)計(jì)如圖3-4所示，該供電電路使用自鎖開進(jìn)行控制通斷；當(dāng)自鎖開關(guān)打開以后，電源LED指示燈會亮起，其中的R3電阻是電源指示燈的限流電阻，防止電流過大燒毀電源指示燈。POWERPOWERLEDPOWER_SWVCC5GND圖3-4電源電路3.3按鍵模塊設(shè)計(jì)按鍵模塊使用的四個(gè)輕觸按鍵，其電路設(shè)計(jì)如圖3-5所示。四個(gè)按鍵是用于LCD1602顯示屏的菜單控制鍵，S1是選擇鍵，S2是退出設(shè)置鍵，S3是增加鍵，S4是減小鍵。按鍵的一端是接GND,而另一端是接到了單片機(jī)的I/0引腳；由于該單片機(jī)的I/0引腳默認(rèn)是高電平(VCC)。當(dāng)按下按鍵后，I/0引腳將會被拉低變?yōu)镚ND,單片機(jī)就可以通過判斷I/0是否為低電平來判斷按鍵是否按下。圖3-5按鍵模塊電路輕觸按鍵作為眾多機(jī)械按鍵中的一種，在按下后，依然會產(chǎn)生按鍵抖動；按鍵抖動的波形見圖3-6所示。為了防止單片機(jī)出現(xiàn)誤判，因此在程序設(shè)計(jì)時(shí)需要延時(shí)判斷，這樣才能消除抖動帶來的影響。例如環(huán)境的影響也會使電路產(chǎn)生抖動現(xiàn)象，這就使得單片機(jī)出現(xiàn)誤判。如果使用延時(shí)判斷，就會消除抖動影響；通過抖動波形可以看到，按鍵按下后。先產(chǎn)生了前沿抖動，然后時(shí)按鍵穩(wěn)定；因此當(dāng)產(chǎn)生低電平時(shí)，先延時(shí)一段時(shí)間(1-10ms),等待按鍵穩(wěn)定，這時(shí)再判斷I/0是不是低電平；這樣就可以消除抖動帶來的誤判。2欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))圖3-6按鍵抖動波形3.4LED模塊設(shè)計(jì)式進(jìn)行控制，這樣會大大減少I/0的使用。對于單片機(jī)而言，其I/0的驅(qū)動能力相當(dāng)有限，為此在設(shè)計(jì)LED模塊時(shí)，我們使用了三極管作為LED的驅(qū)動，這樣我們就可以使用小電流控制LED的亮滅。驅(qū)動三極管使用的是S9014NPN三極管，其引腳圖如圖3-8所示。該三極管屬于小功率三極管，采用的是S9014在該電路中充當(dāng)?shù)氖情_關(guān)重用，三極管的集電極接到VCC,而發(fā)射極接到LED欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))燈的正極，LED的負(fù)極接到GND,這樣就可以通過控制三極管的基極來控制集電極和發(fā)射極的通斷。當(dāng)基極為低電平時(shí)，三極管的集電結(jié)和發(fā)射結(jié)都處于反偏狀態(tài)，此時(shí)集電極和發(fā)射結(jié)為斷路，LED燈不亮。當(dāng)基極為高電平時(shí)，集電結(jié)和發(fā)射結(jié)都正偏，此時(shí)三極管導(dǎo)通，這樣整個(gè)電路就可以看為VCC接到LED正極，然后LED負(fù)極接入GND,因此LED就會被點(diǎn)亮。3.5語音模塊設(shè)計(jì)語音模塊使用的是語音播放套件，其原理圖如圖3-9所示。語音模塊使用串口進(jìn)行通訊，但是由于只需要單片機(jī)發(fā)送命令給語音模塊即可；因此串口通訊的線只接了TX引腳。語音模塊使用的喇叭是8R0.5W的揚(yáng)聲器(Bell)。此語音模塊提供了SD卡播放MP3,只需將MP3文件放置到SD卡中，我們就可以通過串口發(fā)送相應(yīng)的指令播放音樂。U3U3RXBUSYDACRDACLDMDP語音模塊9P3.153VCC86圖3-9語音模塊電路3.6藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)藍(lán)牙模塊的設(shè)計(jì)是為了方便使用手機(jī)客戶端進(jìn)行路燈的控制，其電路設(shè)計(jì)如圖3-10所示。藍(lán)牙模塊使用了HC-05模塊，HC-05藍(lán)牙模塊是主從一體的藍(lán)牙串口模塊，單片機(jī)和該模塊的通訊是使用串口進(jìn)行通信，由于僅僅只需接收客戶端發(fā)送的信息，因此藍(lán)牙模塊只接了RX引腳。HC-05藍(lán)牙模塊不需要我們?nèi)チ私馑{(lán)牙內(nèi)部通訊協(xié)議，我們可以將其當(dāng)作無線串口進(jìn)行使用，這也大大減小了我們開發(fā)的困難程度。vccBluetoothVCCu4圖3-10藍(lán)牙模塊電路欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))3.7光強(qiáng)采集模塊設(shè)計(jì)光敏電阻作為智能路燈的重要部件，對光強(qiáng)的正常采集不僅決定了該系統(tǒng)是否正常工作，而且決定了工作的穩(wěn)定程度。光敏電阻作為一種特殊的電阻，本系統(tǒng)使用的是負(fù)相關(guān)的光敏電阻，隨著光強(qiáng)的增加，其電阻值反而是減小的。3.7.1采集電路本系統(tǒng)使用的光強(qiáng)采集電路如圖3-11所示，光敏電阻和10K的電阻串聯(lián)在一起，光敏電阻的非接地端接入ADCO832的通道1。采集原理是光強(qiáng)的變化會導(dǎo)致光敏電阻阻值的可以將光敏電阻兩端的模擬電壓采集，然后傳送到單片機(jī)，單片機(jī)僅僅只需要處理量化后的數(shù)字量即可。因?yàn)锳DCO832所以可以將兩個(gè)引腳連接后當(dāng)作一個(gè)引腳使用。GNDDIADC?837GNDGNDP2,7圖3-11光強(qiáng)采集電路3.7.2工作時(shí)序ADCO832是一個(gè)8位的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，可以使用單通道或者差分采集模擬信息，該模塊是采樣輸入電平范圍是0-5V,相比較于其余模塊的0-3.3V,這個(gè)模塊擁有更大的采樣范圍。8位ADDC其分辨率位1/256,對于本系統(tǒng)而言，僅僅只需要一個(gè)大致的范圍即可，因此該模塊還是很符合需求。單片機(jī)和ADCO832進(jìn)行通信的時(shí)序如圖3-12所示。tnnnUnnnuun震欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))圖3-12ADCO832和單片機(jī)通信時(shí)序引腳是作為為片選信號，當(dāng)需要對該模塊進(jìn)行操作時(shí)，應(yīng)該首先將CS由時(shí)序圖可知，當(dāng)需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換前，單片機(jī)首先需要將CS引腳復(fù)位，最后接收到的為低位[22]。雖然后面還有脈沖和輸出，但是模塊工作在單端輸入模式，輸入電壓范圍時(shí)0-5V。通過采集到的量化數(shù)123,那么可以得到模擬電壓為123X19.53=2402.19mV,那么光敏電阻的阻值為2402.19X10/(5000-2402.19)=9.247KΩ。0101糖分方式101尊國裝人方批圖3-13通道地址設(shè)置3.8人體紅外模塊設(shè)計(jì)人體紅外感應(yīng)傳感器使用了HC-SR602模塊，HC-SR602是利用紅外檢測技術(shù)設(shè)計(jì)而成的自動控制模塊，該模塊的內(nèi)部采用的是LH1778探頭，該模塊特點(diǎn)是有著高靈敏度和高穩(wěn)定性，可低電壓工作。該模塊的電路設(shè)計(jì)如圖3-14所示。欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))hongwaihongwai2Header3LED11ReslWRes1Header3LED10圖3-14人體紅外感應(yīng)電路3.9LCD1602顯示模塊設(shè)計(jì)LCD1602顯示屏可以顯示多個(gè)字符，雖然只有兩行顯示區(qū)域，但是我們可以通過分頁的形式進(jìn)行顯示。由于液晶顯示不同于LED發(fā)光顯示，其有更低的功耗，而且顯示功能更加強(qiáng)大。其有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：3.9.1工作原理LCD1602由128X16個(gè)像素點(diǎn)構(gòu)成，每8列就對應(yīng)一個(gè)字節(jié)，所以一行有16個(gè)字節(jié)，而8行也是一個(gè)字節(jié)，所以行有兩個(gè)字節(jié)；因此總的像素點(diǎn)有128*16個(gè)。屏幕上的每個(gè)中的字節(jié)一一對應(yīng)，屏上有32個(gè)字節(jié)顯示單元，這32個(gè)單元和RAM中1024個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，每一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容和相應(yīng)像素點(diǎn)的亮和滅是對應(yīng)起來的。例如RAM區(qū)域的(000H)=7F時(shí)，則在屏幕的左上角第一個(gè)像素點(diǎn)將會亮起。這就是LCD顯示的原理。由于LCD1602已經(jīng)在內(nèi)部編寫了字符的編碼，所以當(dāng)我們直接寫入顯示字符時(shí)，液晶就可以直接顯示我們需要的字符，而不用我們在自己去定義。3.9.2讀寫指令LDC1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，其指令分別有清屏指令、光標(biāo)歸為指令、進(jìn)入模式設(shè)置指令、顯示開關(guān)控制指令、設(shè)置顯示屏或者光標(biāo)移動的方向指令、功能設(shè)定指令、設(shè)定CGRAM地址指令、設(shè)置DDRAM指令、讀取忙信號或者AC地址指令、讀取數(shù)據(jù)指令如圖3-15所示。欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))神指中入科在平再要?jiǎng)臃Q第平基來生有第↑生*:照科照0*1轉(zhuǎn)就解無速解址18aat*E1)*圖3-15LCD1602液晶控制命令讀取1字節(jié)狀態(tài)：首先將RS復(fù)位，然后將RW引腳置位，最后將E引腳置位；這樣就讀取1字節(jié)數(shù)據(jù)：首先將當(dāng)RS置位，然后將RW置位，最后將E引腳置位；這樣就配圖3-16LCD1602讀操作時(shí)序?qū)?字節(jié)命令：首先將RS復(fù)位，然后將RW引腳復(fù)位，最后將E引腳置位；這樣就配寫1字節(jié)數(shù)據(jù)：首先將當(dāng)RS置位，然后將RW復(fù)位，最后將E引腳置位；這樣就配置圖3-17LCD1602寫操作時(shí)序欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))本系統(tǒng)使用的LCD1602有16個(gè)引腳。其引腳定義如下圖3-18所示。Mmmgw解|生卷箱*P其電路如圖3-19所示。圖3-18LCD1602引腳說明圖3-19LCD1602電路圖欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))4軟件設(shè)計(jì)4.1各模塊軟件設(shè)計(jì)4.1.1人體紅外感應(yīng)模塊軟件設(shè)計(jì)一個(gè)人體紅外模塊只使用了一根數(shù)據(jù)線和單片機(jī)進(jìn)行連接，而通信的信號只有高低電平；當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)區(qū)域后，紅外模塊將會輸出高電平；而人體退出感應(yīng)區(qū)域后，該模塊將會保持一段高電平時(shí)間，然后再輸出低電平。其軟件設(shè)計(jì)的流程圖如下圖4-1所示。*圖4-1人體紅外檢測軟件設(shè)計(jì)流程圖該模塊的關(guān)鍵程序如下所示：main.c文件中關(guān)鍵程序if(hongwai_flag=1)//紅外感應(yīng)到人通過./人體紅外檢測程序4.1.2藍(lán)牙模塊軟件設(shè)計(jì)藍(lán)牙模塊是作為接收端，其將從客戶端接收的數(shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī)，因此該模塊僅僅使用了串口中的TX引腳。該模塊的串口使用了單片機(jī)的硬件串口，其軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4-2所示。欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開始開始初始化引腳設(shè)置藍(lán)牙模塊的工作模式執(zhí)行串口接收中斷服務(wù)程序是否產(chǎn)生串口疫收中新一是4圖4-2藍(lán)牙模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖該模塊的主要程序代碼如下：.//串口接收中斷服務(wù)程序4.1.3按鍵模塊軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中使用了四個(gè)按鍵，按鍵1作為功能鍵，通過按鍵1可以選擇需要修改的信息，每按下一次，就會跳轉(zhuǎn)到下個(gè)修改點(diǎn)。鍵2作為確認(rèn)鍵，當(dāng)修改完所需信息后，按下該鍵可以保存并退出修改界面。按鍵3作為加鍵，再修改信息時(shí)，通過該鍵可以增加數(shù)量值。按鍵4作為減鍵。通過該鍵可以減少數(shù)量值。按鍵程序主要是按鍵的初始化，然后就是一直循環(huán)檢測是否有按鍵按下；當(dāng)檢測到某個(gè)按鍵按下后，就會執(zhí)行相應(yīng)的按鍵程序。該模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4-3所示。開娟圖4-3按鍵模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖該模塊的主要程序如下所示：sbitkeyl=P3^4;//功能鍵sbitkey2=P3^5;//確認(rèn)鍵sbitkey3=P3^6;//加鍵sbitkey4=P3^7;//減鍵//*********************獨(dú)立按鍵控制********************//voidkeyscan(void)欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))if(keyl==0)//按鍵1功能鍵{…//按鍵1程序if(keycount!=0){if(key2==0)//按鍵2確認(rèn)鍵{…//按鍵2程序}if(key3==0)//按鍵3加鍵{…//按鍵3程序if(key4==0)//按鍵4{…//按鍵4程序4.1.4語音模塊軟件設(shè)計(jì)語音模塊與單片機(jī)的通信依然是采用串口通訊，與藍(lán)牙不同的是，語音模塊是接收單片機(jī)發(fā)送的命令，因此該模塊工作再串口RX模式下，該模塊與單片機(jī)通訊也僅僅通過該模塊的RX引腳。該模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4-4所示。gC進(jìn)體mmm#m語音模塊的主要程序如下所示：voidplay()//播放語音提示{…//播放音樂的指令}欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))Voidvolume(unsignedcharup_down)//設(shè)置語音音量大小{…//設(shè)置語音音量的指令4.1.5LED模塊軟件設(shè)計(jì)LED模塊有十個(gè)LED燈模擬實(shí)際路燈，每個(gè)LED燈都是與S9014NPN三極管連接在一起，然后將三極管的基極連接至單片機(jī)的引LED模塊的軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖4-5所示。開始開始腳否大于0點(diǎn)亮相應(yīng)的圖4-5LED模塊軟件設(shè)計(jì)流程圖sbitled1=P1^0;sbitled2=P1^1;sbitled5=P1^4;sbitled8=P1^7;sbitled10=P2^1;voidLED(uintdate)//LED燈控制程序{…//控制程序4.1.6LCD1602液晶顯示模塊軟件設(shè)計(jì)LCD1602顯示模塊使用的是并行數(shù)據(jù)傳輸，而命令數(shù)據(jù)、使能、讀寫引腳則是單獨(dú)的欽州學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))三個(gè)I0口。當(dāng)我們需要控制顯示屏的時(shí)候，首先使能該模塊，再選擇讀寫，然后選擇命令數(shù)據(jù)，最后就是傳輸并行的數(shù)據(jù)?？偟膩砜矗@示屏的操作步驟是：LCD初始化功能設(shè)置，清除RAM區(qū)，顯示初值和顯示指針指向第一行數(shù)據(jù)，將待顯示的數(shù)據(jù)送入緩沖去。其軟件設(shè)計(jì)的流程圖如圖4-6所示。LCD初始化功能設(shè)置清顯示RAM區(qū)顯示行初始值，顯示指針指向第一行數(shù)據(jù)待顯示數(shù)據(jù)送入緩沖區(qū)1圖4-6LCD1602程序設(shè)計(jì)流程圖LCD1602顯示屏的關(guān)鍵代碼如下所示：//**************端口定義*********************//rw=P2^5;en=P2^4;{…//寫入1字節(jié)命令voidwritedat(uchardat)//寫數(shù)據(jù){…