畢業(yè)設(shè)計(論文)-基于單片機的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　智能家居作為家庭信息化的實現(xiàn)方式，已經(jīng)成為社會信息化發(fā)展的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的應(yīng)用前景，將是智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中一個比較現(xiàn)實的突破口，對智能家居的產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。本文基于容易實現(xiàn)，方便操作，貼近使用的設(shè)計理念，采用STC89C52單片機為控制核心，為控制終端，并采用包括紅外遙控、按鍵、Web界面等在內(nèi)的多個控制

2、源來控制家用電器。本文的二至四章描述了整個設(shè)計的軟、硬件部分的具體實現(xiàn)，第五章是根據(jù)設(shè)計好的功能搭建了一個具體的環(huán)境實例。</p><p>　　關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、單片機、STC89C52、多源控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Smart Home as the implement mod

3、e of Family Information has become an important part of the social information development .The networking because of its huge prospect to develop .It will be a real way during the Smart Home`s development .Networking

4、 means a lot to the Smart Home .This article base on the design concept of trying to use easiest way to deliver handle and closing to use .We take the STC89C52 as the control core of the design .The relay as the control

5、terminal mean .While we als</p><p>　　Key word: Networking、Intelligent、Home、Microcontroller、STC89C52、 multi-source control</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要...............

6、.................................................................................................................1</p><p>　　Abstract.............................................2</p><p><b&g

7、t;　　第1章 背景4</b></p><p>　　1.1智能家居的概念4</p><p>　　1.2物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)4</p><p>　　1.3智能家居控制系統(tǒng)功能5</p><p>　　第2章 總體設(shè)計6</p><p><b>　　2.1整體介紹6</b></p&

8、gt;<p>　　2.2系統(tǒng)設(shè)計方案6</p><p>　　2.3功能設(shè)計：7</p><p>　　2.3.1 多源控制7</p><p>　　2.3.2 室溫控制7</p><p>　　2.3.3 燈光控制7</p><p>　　2.3.4 光線控制7</p><p>

9、;　　2.3.5 模式控制8</p><p>　　第3章 硬件設(shè)計9</p><p>　　3.1 最小系統(tǒng)模塊9</p><p>　　3.2 串口模塊9</p><p>　　3.3 紅外接收模塊10</p><p>　　3.4 傳感器模塊10</p><p>　　3.5 LCD模塊

10、11</p><p>　　3.6 鍵盤模塊12</p><p>　　3.7 繼電器模塊12</p><p>　　3.8 AD模塊13</p><p>　　3.9 串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊14</p><p>　　第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計16</p><p>　　4.1 STC89c52開發(fā)工具介紹

11、16</p><p>　　4.1.1 keil uVision2新建項目與編輯16</p><p>　　4.1.2 keil uVision2編譯與調(diào)試運行18</p><p>　　4.1.3 程序燒寫19</p><p>　　4.2 單片機總控制流程圖20</p><p>　　4.3 鍵盤與紅外遙控鍵位功能

12、21</p><p>　　4.4 Web軟件開發(fā)工具簡要介紹21</p><p>　　4.4.1 Eclipse21</p><p>　　4.4.2 tomcat22</p><p>　　4.5 Web端網(wǎng)頁界面設(shè)計22</p><p>　　第5章 環(huán)境實例搭建25</p><p>

13、　　5.1 實例環(huán)境選擇25</p><p>　　5.2實例環(huán)境布置25</p><p>　　5.2.1 所控電器25</p><p>　　5.2.2 布線25</p><p>　　5.2.3 控制模式26</p><p>　　5.2.4 遠程控制27</p><p><b&g

14、t;　　第6章 總結(jié)28</b></p><p>　　謝辭.................................................................................................................................29</p><p><b>　　參考文獻30&

15、lt;/b></p><p>　　附錄：單片機控制程序31</p><p><b>　　第1章 背景</b></p><p>　　1.1智能家居的概念</p><p>　　智能家居（Smart Home）是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、自動化，智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。家居智能化技術(shù)起源于美國，最具

16、代表性的是X-10技術(shù)，通過X-10通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個設(shè)備便可實現(xiàn)資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。至今，X-10技術(shù)產(chǎn)品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。</p><p>　　智能家居是現(xiàn)代社會最熱門的話題之一，它的目標是通過網(wǎng)

17、絡(luò)等信息通信技術(shù)手段實現(xiàn)對家居電器等的智能控制，使其能夠按照人們的設(shè)定工作運行，而不論距離的遠近。智能化與遠程控制是智能家居的兩大特點。目前，已經(jīng)有越來越多的機構(gòu)和個人開始了對智能家居的研究 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安全。 <

18、/p><p><b>　　1.2物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)</b></p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網(wǎng)絡(luò)中，物品(商品)能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預(yù)。其實質(zhì)是利用射頻自動識別(RFID)技術(shù)，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共

19、享。 </p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)概念的問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。過去的思路一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開，一方面是機場、公路、建筑物，另一方面是數(shù)據(jù)中心，個人電腦、寬帶等。而在物聯(lián)網(wǎng)時代,鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，在此意義上，基礎(chǔ)設(shè)施更像是一塊新的地球。故也有業(yè)內(nèi)人士認為物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)均是智慧地球的有機構(gòu)成部分。 </p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)把我們的

20、生活擬人化了，萬物成了人的同類。在這個物物相聯(lián)的世界中，物品能彼此“交流”，無需人的干預(yù)?？梢哉f，這是一個智能化的世界。智能家居是物聯(lián)網(wǎng)最生活化的應(yīng)用之一：窗簾可以自動感知光線而關(guān)閉;空調(diào)更“聽話”了，天熱它會把溫度調(diào)低，太潮就會自動抽濕燈也知道節(jié)能了，房間里沒人會自動滅掉。如此等等，不一而足。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用竟已經(jīng)很廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。</p><p&g

21、t;　　物聯(lián)網(wǎng)繁多的應(yīng)用，造就了一個龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，從互聯(lián)網(wǎng)、電腦、手機、天線等IT通訊領(lǐng)域，到智能卡、芯片、傳感器、紅外線產(chǎn)品等工業(yè)領(lǐng)域，再到冰箱、電視機等制造領(lǐng)域，環(huán)環(huán)相扣，商機巨大。美國獨立市場研究機構(gòu)FORESTER預(yù)測，到2020年全球“物物互聯(lián)”業(yè)務(wù)(即物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù))，與“人與人通信”業(yè)務(wù)(即互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù))之比將達到30∶1。專家預(yù)計，中國物聯(lián)網(wǎng)整體產(chǎn)業(yè)在2015年將超過一萬億元規(guī)模，2050年傳感器在生活中將無處不在。</

22、p><p>　　可以想見，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定階段，家中的電器可以和外網(wǎng)連接起來，通過傳感器傳達電器的信號。廠家在廠里就可以知道你家中電器的使用情況，也許在我們之前就知道家中電器的故障。某一天突然有維修工上門告訴家中空調(diào)有問題，我們還驚異地不相信。</p><p>　　1.3智能家居控制系統(tǒng)功能</p><p>　　智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防

23、范二個方面。其中家庭設(shè)備自動監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、遙控、遠距離異地(通過電話或Internet)的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。</p><p>　　(1)家用電器的監(jiān)視和控制，按照預(yù)先所設(shè)定程序的要求對熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進行監(jiān)視和控制。</p><p>　　(2) 熱能表、燃氣表、水表、電度表的數(shù)據(jù)采集、計量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設(shè)置數(shù)據(jù)采集程序，通過傳感器對熱能表、燃

24、氣表、水表、電度表的用量進行自動數(shù)據(jù)采集、計量，并將采集結(jié)果遠程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。</p><p>　　(3)空調(diào)機的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制，按照預(yù)先所設(shè)定的程序，根據(jù)時間、溫度、濕度等參數(shù)對空調(diào)機進行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。</p><p>　　(4)照明設(shè)備的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制按照預(yù)先設(shè)定的時間程序，分別對各個房間照明設(shè)備的開、關(guān)進行控制，并可自動調(diào)節(jié)各個房間的照度。</p>&

25、lt;p>　　(5)窗簾的控制，按照預(yù)先設(shè)定的時間程序，對窗簾的開啟/關(guān)閉進行控制。</p><p><b>　　第2章 總體設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1 整體介紹</b></p><p>　　本次設(shè)計以STC89C52芯片為控制核心，溫度，濕度等傳感器為環(huán)境信息采集源，以Web控制為輔助，來制作

26、一個物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)。在原有的機械式按鍵開關(guān)的基礎(chǔ)上，采用無線遙控器與Web網(wǎng)頁遠程控制，來控制空調(diào)機組（如風機，加濕器，風閥等），實現(xiàn)了遠距離，多角度對空調(diào)機組進行實時控制。此外在本次設(shè)計中，采用多種傳感器想結(jié)合，智能根據(jù)各傳感器采集的數(shù)值進行自動化控制，如自動開關(guān)風機，智能調(diào)節(jié)冷凍水量，自動調(diào)節(jié)風閥開度等。并能夠?qū)崿F(xiàn)故障診斷，提供報警，數(shù)據(jù)實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)查詢并Excel表輸出。</p><p><

27、b>　　2.2系統(tǒng)設(shè)計方案</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)提供了包括了核心控制模塊，Web服務(wù)器，Web HTML模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，繼電器模塊，按鍵模塊，報警模塊，等等。系統(tǒng)的整體框圖如圖1所示。</p><p><b>　　系統(tǒng)整體框圖 1</b></p><p><b>　　2.3 功能設(shè)計：&

28、lt;/b></p><p>　　2.3.1 多源控制</p><p>　　為了適應(yīng)人們高質(zhì)量，便捷的生活需求，本系統(tǒng)采用多源控制，即按鍵控制，Web網(wǎng)頁遠程控制，系統(tǒng)自動控制，這三種控制相結(jié)合。其中Web網(wǎng)頁遠程控制，是指在離開服務(wù)器以后，通過互聯(lián)網(wǎng)登陸運行在特定服務(wù)器上的網(wǎng)站，然后去查看，管理當前空調(diào)的運行，只需第幾網(wǎng)頁上相應(yīng)的按鈕，就可以輕松的打開，關(guān)閉，控制家中的空調(diào)機組，已

29、達到遠程控制的功能。系統(tǒng)自動控制是指系統(tǒng)的核心部分可以根據(jù)外部傳感器所采集的環(huán)境信息（如溫度，濕度等）與用戶設(shè)定的可以使人可以較為舒適的之作比較，然后根據(jù)比較結(jié)果對相應(yīng)的設(shè)備進行調(diào)節(jié)控制，以保持著個舒適的值，為用戶提供一個良好的溫濕度環(huán)境。</p><p>　　2.3.2 溫度控制</p><p>　　通過溫度傳感器（如圖2）采集當前的溫度信息，送到采集模塊中進行轉(zhuǎn)換，由MCGS組態(tài)軟件

30、進行分析，通過與預(yù)設(shè)值的對比，決定冷水機組的水閥開度，使室溫保持在一個恒定的范圍。同時為了方便控制，MCGS組態(tài)軟件會將采集到的溫度值發(fā)送到LCD1602液晶屏上顯示出來。</p><p>　　圖2 溫度傳感器 DS18B20</p><p>　　2.3.3 濕度控制</p><p>　　通過溫度傳感器（如圖3）采集當前的溫度信息，送到采集模塊中進行轉(zhuǎn)換，由MCG

31、S組態(tài)軟件進行分析，通過與預(yù)設(shè)值的對比，決定加濕器的水閥開度，使室內(nèi)濕度保持在一個恒定的范圍。同時為了方便控制，MCGS組態(tài)軟件會將采集到的溫度值發(fā)送到LCD1602液晶屏上顯示出來。</p><p>　　圖3 濕度傳感器 th100hum</p><p>　　2.3.4 風閥開度控制</p><p>　　風閥究竟是調(diào)節(jié)閥還是開關(guān)閥，要看工程需要，絕大部分工程都采

32、用可調(diào)節(jié)的風閥，但是風閥調(diào)風是很耗電的，多數(shù)應(yīng)采用變頻調(diào)風比較節(jié)能。本設(shè)計中只有一臺風機，既有新風又有回風的話， 通過風閥調(diào)節(jié)新-回風比例是可取的。</p><p>　　根據(jù)新風通道中的溫度，濕度傳感器以及回風通道中的溫度，濕度傳感器實測的新風溫度及濕度，以及回風溫度及濕度，調(diào)節(jié)新風電動風門和回風電動風門的開度，使新風和回風比例控制在預(yù)定值。在不同的氣象條件下，應(yīng)選擇不同的新風回風比例，以達到節(jié)能的效果，減少系統(tǒng)

33、能耗。</p><p>　　2.3.5 模式控制</p><p>　　模式控制，就是將集中電器集中在一起控制，例如設(shè)定溫度，冷凍水還是熱水，這是如果用手動去逐一開關(guān)就顯得比較繁瑣，如果把夏季模式開，冷水機組同冷凍水設(shè)定為一種模式，當有這種需要時就啟動這種模式，這樣以前繁瑣的控制就會變成一步到位，并且這種控制方式用城區(qū)實現(xiàn)起來也較為容易。但其中的模式不必太多，以免使系統(tǒng)的操作變得復(fù)雜，在具

34、體的設(shè)計只需將常用的幾種情況（場景）設(shè)為固定的模式來控制即可，在本次設(shè)計中有手自動模式，夏季模式，冬季模式，其中的手自動是MCGS組態(tài)軟件根據(jù)預(yù)設(shè)與傳感器自動控制空調(diào)機組。夏季，冬季模式則是根據(jù)不同的氣象環(huán)境設(shè)置室內(nèi)的溫濕度，冷水機組是通冷凍水還是通熱水。</p><p><b>　　第3章 硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1 最小系統(tǒng)模塊</p>

35、;<p>　　STC89C52芯片 共40引腳，1~8腳是通用I/O接口（p1.0~p1.7），9腳rst復(fù)位鍵，10、11腳RXD串口輸入、TXD串口輸出，12~19腳:p3接口 (12,13腳 INT0中斷0、INT1中斷1，14,15:計數(shù)脈沖T0 T1 16,17:WR寫控制RD讀控制輸出端) ,18,19腳:晶振諧振器，20腳接地線，21~28 p2接口高8位地址總線29: psen 片外rom選通端，單片機對片

36、外rom操作時 29腳(psen)輸出低電平30:ALE/PROG 地址鎖存器31:EA rom取指令控制器，電源+5V。</p><p><b>　　3.2 串口模塊</b></p><p>　　串口采用MAX3232芯片，MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。主要特點有：</p>&

37、lt;p>　　1、符合所有的RS-232C技術(shù)標準</p><p>　　2、只需要單一 +5V電源供電 </p><p>　　3、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V- </p><p>　　4、功耗低，典型供電電流5mA </p><p>　　5、內(nèi)部集成2個RS-232C驅(qū)動器 </p&

38、gt;<p>　　6、內(nèi)部集成兩個RS-232C接收器</p><p>　　3.3 濕度傳感器模塊</p><p>　　濕度采集選用了th100hum濕度傳感器，其特點如下：</p><p>　?。?）在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與th100hum的雙向通訊。</p><p>　?。?）測濕范圍 0%～100

39、%，固有測濕分辨率0.5%。</p><p>　?。?）支持多點組網(wǎng)功能，多個th100hum可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫。</p><p>　?。?）工作電源: 3~5V/DC。</p><p>　　（5）在使用中不需要任何外圍元件。</p><p>　

40、?。?）測量結(jié)果以9~12位數(shù)字量方式串行傳送。</p><p>　　3.4 溫度傳感器模塊</p><p>　　溫度采集選用了DS18B20溫度傳感器，其特點如下：</p><p>　　（1）在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。</p><p>　?。?）測溫范圍 －55℃～＋125℃，固有測溫分辨率

41、0.5℃。</p><p>　?。?）支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫。</p><p>　?。?）工作電源: 3~5V/DC。</p><p>　?。?）在使用中不需要任何外圍元件。</p><p>　?。?）測量結(jié)果以9

42、~12位數(shù)字量方式串行傳送。</p><p>　　3.5 LCD模塊</p><p>　　顯示模塊采用LCD1602，它能夠同時顯示16x02即32個字符。（16列2行）在本次設(shè)計中，第一行為提示信息，第二行為數(shù)據(jù)信息其引腳功能如下：</p><p>　　第1腳：VSS為電源地。</p><p>　　第2腳：VDD接5V電源正極。</

43、p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。&l

44、t;/p><p>　　第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。</p><p>　　第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極。</p><p><b>　　3.6 鍵盤模塊</b></p><p>　　鍵盤采

45、用4*3矩陣鍵盤,鍵值讀取方法采用掃描法，端口使用P1口，其中P1.1~P1.3做行線，P1.4~P1.7做列線，在對行、列掃描之前，先會掃描整個P1口，當讀到有鍵按下才，會去具體掃描行與列。</p><p><b>　　3.7 繼電器模塊</b></p><p>　　繼電器作為一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自

46、動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。本次設(shè)計中選用了4個繼電器來控制4個對應(yīng)的電器。</p><p><b>　　3.8 AD模塊</b></p><p>　　因為STC89C52芯片沒有AD轉(zhuǎn)換模塊，故而采用PCF8591T芯片來實現(xiàn)AD與DA轉(zhuǎn)換功能的，它有4路模擬輸入，1路模擬輸

47、出，一個I2C-BUS接口，3個給硬件地址編程的腳。通過I2C總線與處理器通信，其價格低廉，接口簡單，轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。其引腳定義如下：</p><p>　　AIN0~AIN3：模擬輸入（A/D 轉(zhuǎn)換）。 </p><p>　　AOUT：模擬輸出（D/A轉(zhuǎn)換）。 </p><p>　　A0-A2：硬件設(shè)備地址。 </

48、p><p>　　GND：電源負極地。 </p><p>　　VREF：參考電壓輸入。 </p><p>　　EXT:振蕩器輸入時，內(nèi)部/外部的切換開關(guān)。 </p><p>　　OSC: 振蕩器輸入/輸出。 </p><p>　　SCL: I2C BUS 時鐘輸入。 </p><p>　　S

49、DA:I2C BUS 數(shù)據(jù)輸入/輸出。 </p><p>　　AGND:模擬地,摸擬信號和基準電源的參考地。 </p><p>　　3.9 串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊</p><p>　　因為RS-232串口通信的距離就只有15M，遠遠不能滿足智能家居的布線、組網(wǎng)要求，考慮到成本與技術(shù)問題，本設(shè)計中選用了一款RS232 串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊，將單片機中的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給網(wǎng)頁后

50、臺程序。該模塊具體的功能如下： </p><p>　?。?）10M以太網(wǎng)接口； </p><p>　?。?）1.5KV電磁隔離；   </p><p>　?。?）串口波特率300~115200bps；   </p><p>　?。?）支持TCP/IP協(xié)議包括：AR

51、P、IP、ICMP、IGMP、UDP、TCP、HTTP、DHCP；   </p><p>　?。?）工作方式：TCP Server, TCP Client, UDP, 虛擬串口、socket控件；</p><p>　?。?）工作端口、目標 IP和端口均可設(shè)定；</p><p>　?。?）提供虛擬串口管理軟件；</p>&l

52、t;p>　　（8）提供通用配置函數(shù)庫，方便用戶使用開發(fā)應(yīng)用程序；     </p><p>　?。?）可使用配置工具XVCOM進行配置；   </p><p>　　（10）可使用網(wǎng)頁瀏覽器進行配置；   </p><p>　?。?1）輸入電壓：5V；&

53、#160; </p><p>　?。?2）功耗低最大工作電流：80mA；</p><p>　　（13）工作溫度：0～65℃；</p><p>　　圖12 串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊</p><p>　　第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　4.1 MCGS組態(tài)軟件介紹</p><p>　　M

54、CGS(Monitor and Control Generated System，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/xp等操作系統(tǒng)。本次設(shè)計應(yīng)用MCGS6.2網(wǎng)絡(luò)版，它具有以下特點：</p>

55、<p>　　·良好的結(jié)構(gòu)：先進的C/S（客戶端/服務(wù)器）結(jié)構(gòu) </p><p>　　·簡單的操作：客戶端只需要使用標準的IE瀏覽器就可以實現(xiàn)對服務(wù)器的瀏覽和控制·良好性價比：整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)只需一套網(wǎng)絡(luò)版軟件（包括通用版所有功能），客戶端不需裝MCGS的任何軟 件，即可完成整個網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng) </p><p>　　·方便的使用：MCGS網(wǎng)絡(luò)版服

56、務(wù)器不要安裝其他任何輔助軟件，客戶操作起來得心應(yīng)手 </p><p>　　·強大的功能：MCGS網(wǎng)絡(luò)版提供的網(wǎng)絡(luò)ActiveX控件，可以方便的在其他各種應(yīng)用程序中直接調(diào)用 </p><p>　　·方便的升級：MCGS嵌入版、通用版、網(wǎng)絡(luò)版可以無縫連接，節(jié)省大量的開發(fā)和調(diào)試時間 </p><p>　　·多種網(wǎng)絡(luò)形式：MCGS網(wǎng)絡(luò)版支持局域

57、網(wǎng)、廣域網(wǎng)、企業(yè)專線和Modem撥號等多種連接方式，方便的實現(xiàn)企業(yè)的范圍和距離的擴充</p><p>　　4.1.1 MCGS窗口與編輯</p><p>　?。?）點擊MCGS用戶菜單，選擇新建窗口然后點擊窗口屬性進行編輯。然后再雙擊新建的主窗口進行內(nèi)容編輯，即編輯我們本次所用的的空調(diào)機組，將各裝置擺放好，其裝置將關(guān)聯(lián)某些窗口，我們在下面將繼續(xù)編寫，這里只是編寫框架。</p>

58、<p>　?。?）新建新風溫濕度窗口，然后點擊窗口屬性進行編輯。然后再雙擊新建的新風溫濕度窗口進行內(nèi)容編輯，完成上面步驟后，其中的內(nèi)容按鈕關(guān)聯(lián)到新風數(shù)據(jù)歷史曲線，新風數(shù)據(jù)實時曲線，新風數(shù)據(jù)存盤數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）同理回風溫濕度，送風溫濕度，防凍開關(guān)溫度也按上例的新風溫濕度設(shè)置。</p><p>　　編輯壓差數(shù)據(jù)窗口，同時設(shè)置過濾器和風機故障顯示，當壓差不正常時過濾

59、器和風機故障顯示。</p><p>　?。?）編寫換熱器窗口，點擊MCGS用戶菜單，選擇新建窗口然后點擊窗口屬性進行編輯。然后再雙擊新建的主窗口進行內(nèi)容編輯。這里設(shè)置冬季和夏季兩種模式，在流動塊可見性中編輯。并且設(shè)置水閥開度，這里進行程序設(shè)計，根據(jù)回風溫度與設(shè)定溫度的對比以調(diào)節(jié)水閥的開度。</p><p>　?。?）編寫加濕器窗口，點擊MCGS用戶菜單，選擇新建窗口然后點擊窗口屬性進行編輯

60、。然后再雙擊新建的主窗口進行內(nèi)容編輯。設(shè)置水閥開度，這里進行程序設(shè)計，根據(jù)回風濕度與設(shè)定濕度的對比以調(diào)節(jié)水閥的開度。</p><p>　?。?）編寫初始參數(shù)窗口，點擊MCGS用戶菜單，選擇新建窗口然后點擊窗口屬性進行編輯。然后再雙擊新建的主窗口進行內(nèi)容編輯。設(shè)置冬季夏季兩種模式，和房間設(shè)定溫濕度，以及風機啟停，再進行程序的編輯。</p><p>　?。?）編寫報警信息顯示和數(shù)據(jù)顯示窗口，點

61、擊MCGS用戶菜單，選擇新建窗口然后點擊窗口屬性進行編輯。然后再雙擊新建的主窗口進行內(nèi)容編輯。設(shè)置冬季夏季兩種模式，和房間設(shè)定溫濕度，以及風機啟停，再進行程序的編輯。</p><p>　　4.1.2 MCGS啟動退出策略 </p><p>　?。?）空調(diào)機組啟動順序控制：新風風閥，回風風閥開啟→送風機→冷熱水調(diào)節(jié)閥開啟→加濕閥開啟。</p><p>　　空調(diào)機組停機

62、順序控制：關(guān)加濕器→關(guān)冷熱水閥→送風機停機→新風風閥，回風風閥。</p><p>　?。?）EXCEL輸出，本次設(shè)計中設(shè)置為每5分鐘將當前數(shù)據(jù)輸出到EXCEL中。這個我們在循環(huán)策略中添加。</p><p>　　并且設(shè)置EXCEL表格格式。</p><p>　?。?）設(shè)計菜單欄，并將主窗口中的按鈕動作關(guān)聯(lián)到相關(guān)的窗口。</p><p>　　4.

63、1.3設(shè)備與變量連接</p><p>　?。?）設(shè)備驅(qū)動程序安裝步驟：</p><p>　　a.單擊工作臺中的“設(shè)備窗口”選項卡，進入“設(shè)備窗口頁”。</p><p>　　b.單擊右側(cè)“設(shè)備組態(tài)”圖標或雙擊“設(shè)備窗口”圖標，彈出設(shè)備窗口。</p><p>　　c.單擊“工具箱”圖標，彈出“設(shè)備工具箱”窗口。</p><p&

64、gt;　　d.單擊“設(shè)備管理”按鈕，彈出“設(shè)備管理”窗口。</p><p>　　e.在左側(cè)“可選設(shè)備”列表中，雙擊“板卡”，彈出板卡列表。</p><p>　　f雙擊“研祥板卡”。</p><p>　　g.雙擊“PCL-818L”。</p><p>　　h.雙擊“研祥PCL-818L”，右側(cè)“選定設(shè)備”列表中出現(xiàn)“研祥PCL-818L”，單擊

65、“確定”按鈕。</p><p>　　i.在右側(cè)“設(shè)備工具箱”列表中雙擊“研祥-PCL-818L”，設(shè)備被添加到左側(cè)設(shè)備組態(tài)窗口中，出現(xiàn)“設(shè)備-0-[研祥-PCL-818L]”。</p><p>　　j.單擊“保存”按鈕。</p><p>　?。?）設(shè)備屬性設(shè)置步驟</p><p>　　a.雙季左側(cè)“設(shè)備窗口”的“設(shè)備 0-[研祥PCL-818

66、L]”，進入“設(shè)備屬性設(shè)置”窗口，如圖5.8所示。</p><p>　　圖 5.8 PCL-818L 基本屬性設(shè)置</p><p>　　b.根據(jù)實際情況設(shè)置“基本屬性”頁，單擊“確定”按鈕。其中</p><p>　　“I/O基地址[16進制]”：與板卡上地址跳線開關(guān)的設(shè)置有關(guān)，出廠設(shè)置為300H。</p><p>　　“AD輸入量程”：可選+

67、10V、+5V或+2.5V。本系統(tǒng)壓力變送器輸出0~5v，所以選+5V。</p><p>　　“AD輸入量程范圍”：可選+10或+5。選+5的含義是：輸入電壓為-5（最小）時，對應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換值為-5；輸入電壓為+5（最大）時對應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換值為5。</p><p>　　c.按圖5.9、5.10設(shè)置“通道連接”頁，將9個變量和板卡進行連接。單擊“確定”按鈕。</p><p&

68、gt;　　d.進入“數(shù)據(jù)處理”頁，雙擊序號“*00”（如圖5.11所示），彈出“通道處理設(shè)置”對話框，如圖5.12所示。</p><p>　　e.單擊“⑤工程轉(zhuǎn)換”，彈出“工程量轉(zhuǎn)換”窗口，如圖5.13所示。</p><p>　　圖 5.13 工程量轉(zhuǎn)換參數(shù)輸入窗口</p><p>　　f.按圖5.13進行設(shè)置，單擊“確定”按鈕。這樣設(shè)置的含義是：0通道即液位1通道

69、AD轉(zhuǎn)換結(jié)果為0時，對應(yīng)液位為0m；為5時對應(yīng)液位為12m。用同樣的方法對液位2做工程轉(zhuǎn)換。注意工程最大值應(yīng)設(shè)為9。</p><p>　　g.用同樣的方法在“數(shù)據(jù)處理”頁設(shè)置通道1、2、3（液位2、溫度1、溫度2）將工程量最大值改為9、100、100，其余不變。</p><p>　　h.連接水位對象和板卡，接通壓力邊送器等對象的電源，進入“設(shè)備調(diào)試”頁。</p><p&

70、gt;　　i.對水泵、調(diào)節(jié)閥、出水閥等通道進行置1和清0操作，可看到水泵、調(diào)節(jié)閥、出水閥在相應(yīng)動作，隨動作進行，通道0和通道1中的數(shù)據(jù)隨液位變化。如果動作和液位顯示結(jié)果都正確，表明設(shè)備連接成功。</p><p>　　j.斷開水位對象電源。</p><p>　　4.14 模擬調(diào)試軟件</p><p>　　模擬設(shè)備，這個設(shè)備是提供一個模擬的信號源，供工程人員來調(diào)試的。在

71、設(shè)備窗口中雙擊設(shè)備窗口，右擊選擇設(shè)備工具箱添加模擬設(shè)備，設(shè)置通道連接。</p><p>　　然后點擊設(shè)備檢測查看是否有錯誤的地方以修改，當所有的都正確，點擊進入運行環(huán)境，調(diào)試檢測各項。</p><p><b>　　MCGS連網(wǎng)</b></p><p><b>　　局域網(wǎng)訪問</b></p><p>

72、　　指MCGS服務(wù)器端和客戶端處在同一個局域網(wǎng)內(nèi)（如圖1）</p><p><b>　　圖1 局域網(wǎng)拓撲圖</b></p><p>　　1.1 MCGS服務(wù)器端設(shè)置</p><p>　　1）MCGS工程默認端口80， 除非有沖突，否則建議不要修改 。</p><p>　　2）修改工程端口：工作臺主控窗口系統(tǒng)屬性HTTP參

73、數(shù)，在屬性設(shè)置界面中修改端口號。（圖2）</p><p>　　3）MCGS服務(wù)器端IP地址就是運行網(wǎng)絡(luò)版工程的計算機IP地址。</p><p>　　假設(shè): MCGS服務(wù)器端的IP地址為200.200.200.46，端口號為8000。</p><p><b>　　1.2客戶端訪問</b></p><p>　　在IE地址欄中

74、輸入http://200.200.200.46:8000，即可在客戶端瀏覽網(wǎng)絡(luò)版工程。 </p><p>　　圖2 主控窗口的HTTP參數(shù)設(shè)置</p><p><b>　　外網(wǎng)訪問</b></p><p>　　MCGS服務(wù)器和客戶端不在同一個局域網(wǎng)內(nèi)，客戶端訪問MCGS服務(wù)器的方式稱為外網(wǎng)訪問。下面介紹各種常用網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中MCGS服務(wù)器的配置

75、及客戶端訪問方法。</p><p>　　2.1 通過路由器連接到外網(wǎng)</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示：</p><p>　　圖3 通過路由器連接到外網(wǎng)拓撲圖</p><p>　　MCGS服務(wù)器端配置</p><p><b>　　1）設(shè)置路由器</b></p><p&

76、gt;　　登錄MCGS服務(wù)器端的局域網(wǎng)路由器，在“虛擬服務(wù)器”里添加新條目，把MCGS工程里使用的端口和1966端口映射到外網(wǎng)。例如MCGS服務(wù)器端的局域網(wǎng)IP是192.168.1.2，MCGS工程使用的端口為8000，則路由器的“虛擬服務(wù)器”設(shè)置如圖4：</p><p>　　圖4 端口映射示意圖</p><p>　　設(shè)置完成后，可使用MCGS服務(wù)器端的外網(wǎng)IP進行外網(wǎng)訪問（有些路由器需要

77、重啟才可生效）。</p><p>　　注意：MCGS服務(wù)器端的外網(wǎng)IP地址就是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或路由器直接連接到外網(wǎng)的IP地址</p><p><b>　　2）綁定域名</b></p><p>　　如果外網(wǎng)IP地址是靜態(tài)的，不執(zhí)行下面操作。</p><p>　　對于外網(wǎng)IP地址是動態(tài)的，需要進行域名綁定，本文以 “花生殼200

78、8” 域名綁定軟件為例來說明。步驟如下： </p><p>　　1、下載并安裝“花生殼2008”。</p><p>　　2、注冊“花生殼2008”帳號，得到一個域名。</p><p>　　3、在MCGS服務(wù)器端運行并登錄“花生殼2008”。</p><p>　　花生殼軟件會自動把MCGS服務(wù)器的外網(wǎng)IP與域名綁定。</p>&l

79、t;p>　　假設(shè): MCGS服務(wù)器端的域名為mcgsnet.gicp.net，端口號為8000。 </p><p><b>　　2.2客戶端訪問</b></p><p>　　在IE地址欄中輸入http://mcgsnet.gicp.net:8000/default.htm，即可在客戶端瀏覽網(wǎng)絡(luò)版工程。</p><p>　　第5章 環(huán)境實例

80、搭建</p><p>　　在實現(xiàn)了系統(tǒng)各個模塊的功能后需要做的，也是最為重要的就是實際運用，只有在實際運用中達到預(yù)期效果才能說明這是一個成功的設(shè)計，因此這一章將會闡述，如何將這套系統(tǒng)搭建在一個真實環(huán)境中。</p><p>　　5.1 實例環(huán)境選擇</p><p>　　本次系統(tǒng)搭建選擇了一個普通型的兩室一廳住宅，如圖26所示。其中要用到智能控制的地方有兩間臥室、一間客

81、廳、一個過道（3號）、一間衛(wèi)生間、一道門。</p><p><b>　　5.2實例環(huán)境布置</b></p><p>　　5.2.1 所控電器</p><p>　　在本實例中，所要控制的電器有8個，如圖5.1所示1號是主臥燈、2號是客臥燈、3號是過道燈、4號是衛(wèi)生間燈、5號是客廳窗簾、6號是接線板、7號是空調(diào)、8號是門禁。</p>

82、<p><b>　　5.2.2 布線</b></p><p>　　因為系統(tǒng)沒有設(shè)計有線模塊，所以所有連接都要用到導(dǎo)線，因此在實際應(yīng)用中，本套系統(tǒng)適用于那些事先安排好且不需要經(jīng)常移動更換的電器設(shè)備，</p><p>　　其中為了方便控制，繼電器模塊會被獨立出來，作為一個個控制終端。這樣也縮短了電器電源線的布線長度，增加了系統(tǒng)的安全系數(shù)（如圖27所示）。控制核心

83、與服務(wù)器的連接用串口，因此控制核心會和服務(wù)器主機放在一起。</p><p>　　另外傳感器與紅外接收頭將會被獨立出來。紅外接收頭會與遙控配套安裝。</p><p><b>　　5.2.3控制模式</b></p><p>　　在控制模式上除了以往常見的自動與手動模式，在環(huán)境實例的設(shè)計中還參考了手機中的情景模式，情景模式功能是為了方便用戶控制，根據(jù)

84、日常大多數(shù)人的生活習慣，在實例系統(tǒng)中的設(shè)置了一些情景模式，其中包括有離開、自由、控制、睡眠、會客、全開、起夜模式、自定義。如圖28所示。</p><p>　　情景模式、手動模式與自動模式是同一級的，只有在情景模式下其它一些的模式如起夜模式、會客模式才會啟用，在情景模式中，離開模式是在用戶離開后除了門禁是開著其他所有的電器包括接線板都是關(guān)閉狀態(tài)，起夜模式是指當夜間需要使用衛(wèi)生間時候，觸發(fā)該模式，臥室、走廊到衛(wèi)生間的

85、燈都會被打開。會客模式是當家人回家或有人拜訪的時候，將先關(guān)門禁打開走廊、客廳燈。睡眠模式下將會關(guān)閉掉家中其它電器，對應(yīng)的臥室燈的亮度將會逐漸變暗。全開模式是為了方便檢查所控電器是否都能正常工作。手動模式是指當用戶需要特殊開關(guān)某種電器時，先要切換到手模式，再通過鍵盤、遙控器開光某些電器。自動模式下，客廳的燈、窗簾、空調(diào)會根據(jù)溫度與光敏傳感器采集到的信息被單片機所控制。當然如有特殊需要可以變動情景模式中的電器以及其狀態(tài)。</p>

86、<p>　　5.2.4 遠程控制</p><p>　　因為系統(tǒng)中的遠程控制是需要用以太網(wǎng)連接，所以控制核心上的串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)口模塊需要接一根網(wǎng)線接到網(wǎng)絡(luò)接口，并且需要一個固定的IP供串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)口模塊使用。Web的后臺程序可以放在租用的服務(wù)器上，這樣連接好以后就可以通過網(wǎng)頁上的按鈕輕松遠程控制家中的電器了。</p><p><b>　　第6章 總結(jié)</b>

87、</p><p>　　經(jīng)過將近三個月的單片機畢業(yè)設(shè)計，終于完成了我的智能家居控制的設(shè)計，雖然有部分功能尚未實現(xiàn)不能達到設(shè)計要求，但總體上完成了一個從硬件到軟件完整的設(shè)計流程。</p><p>　　本次設(shè)計中有一些不足，首先是沒有做PCB板，由于從2010年12月份就開始實習，所以在時間上比較緊張，只能用周末與一些零碎的時間來做，所以最后只能只是在開發(fā)板上調(diào)試、演示。其次是設(shè)計中的Web部分

88、的功能未實現(xiàn)，只是把網(wǎng)頁界面做出來了，其后臺服務(wù)器程序與數(shù)據(jù)庫部分一是由于在實習中，時間不足，二是由于只做過短期的培訓(xùn)，技術(shù)上較為生疏，需要邊做邊學(xué)，周期較長。所以這部分在答辯前沒有實現(xiàn)，但答辯后，我會繼續(xù)用空閑時間去一步步完成、完善設(shè)計。</p><p>　　通過本次設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了自己存在很多不足，雖然以前還做過這樣的設(shè)計但這次設(shè)計真的讓我長進了很多，一個真正的嵌入式工程師，不僅要技術(shù)好而且要有很好的想象力與前

89、瞻性，能夠適應(yīng)日夜變化的生活需要，我真真正正的意識到，在以后的學(xué)習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學(xué)的理論知識用到實際當中，學(xué)習嵌入式更是如此，技術(shù)只有在經(jīng)常的實際運用過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　首先，也是最主要感謝的是我的指導(dǎo)老師，***老師。在整個過程中他給了我很大的幫助，在論文題

90、目制定時，他首先肯定了我的題目大方向，但是同時又幫我具體分析使我最后選擇智能家居這個具體目標，讓我在寫作時有了具體方向。在論文提綱制定時，我的思路不是很清晰，經(jīng)過老師的幫忙，讓我具體寫作時思路頓時清晰。在完成初稿后，老師認真查看了我的文章，指出了我存在的很多問題。在此十分感謝xx老師的細心指導(dǎo)，才能讓我順利完成畢業(yè)論文。</p><p>　　最后要感謝在整個論文寫作過程中幫助過我的每一位人。</p>

91、<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.北京：航天航空大學(xué)出版社.2001年.</p><p>　　[2] 李廣弟.單片機基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001年.</p><p>　　[3] 何希才.新型實用電子電路400例.電子工業(yè)出版社,2000年.</p>