單片機遠程家電控制系統(tǒng)的設(shè)計電路流程圖源碼

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1、---------------------------------------------------------------范文最新推薦------------------------------------------------------ 51單片機遠程家電控制系統(tǒng)的設(shè)計+電路流程圖+源碼 摘要: 伴隨著新世紀(jì)信息化與家庭生活智能化發(fā)展，對家居生活中各種信息資源的集中采集及控制顯得越來越重要，本設(shè)計是以MCS-51單片機為核心設(shè)計的一個有鍵盤、通信接口、定時時鐘等的多功能定時器，其主要部分由上位機和下位機兩個部分組成，并且通過軟件的整體分析建模和測試，通過編

2、碼軟件寫出可靠穩(wěn)定的程序代碼。系統(tǒng)的時鐘部分和世界不同時區(qū)的顯示主要通過按鍵調(diào)節(jié)，時鐘電路和發(fā)送命令的鍵盤主要由上位機的控制，多塊單片機之間的通信是采用串行通信接口。最終實現(xiàn)了遠程遙控家電的功能。 關(guān)鍵詞:智能家居；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；單片機AT89C51；家電遠程控制4288 Design of the System of Remote Home Appliance Control Abstract: With the development of information and the home intelligent in the new century, the ce

3、ntralized collection and control of the various information resources becomes more and more important, this design is based on MCS-51 with a keyboard, communication interface, timer, the system included two main parts of the upper machine and lower machine, and by the overall analysis modeling and t

4、est software, write reliable code by code software. Clock parts of the system and the world is in a different time zone display mainly through the button control, clock circuit and sends commands to the keyboard is mainly composed of a control host computer, communication between single-chip is the

5、use of serial communication interface. Finally realizes the function of remote control home appliances. Key Words: Intelligent home furnishing; Internet of things; Microcontroller; Remote Control of appliance 目錄 摘要2 引言2 1. 課題背景及現(xiàn)實意義3 1.1課題背景及當(dāng)前研究現(xiàn)狀3 1. 課題背景及現(xiàn)實意義

6、 1.1課題背景及當(dāng)前研究現(xiàn)狀 智能家居控制可以定義為一個過程或者說一個系統(tǒng)。利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng)，有機而統(tǒng)一地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌運算管理，讓我們的家居生活舒適、安全。和普通家居相比之下，智能家居不但具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適，安全、高品位的家庭生活。它還將原來被動的靜止的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兄腔鄣墓ぞ遊4]，提供全面全方位的信息交換功能，使家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化改變我們的生活方式，幫助我們有效安排時間，增進家居生活安全性，還可以為節(jié)約各種能源費用?？刂葡到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器，電飯煲等）控制、室內(nèi)外遙控、

7、照明控制、窗簾自控、電話遠程控制、防盜報警、計算機控制等多種功能。使人們的生活更加舒適、安全。因智能家居控制系統(tǒng)功能靈活、布線簡單，擴展容易而被人們廣泛接受。 信息家電、網(wǎng)絡(luò)家電、智能家居的概念已經(jīng)被提出和炒作可很多年，格式各樣的產(chǎn)品也都被提出并研發(fā)出來。它們被推到了展廳和展臺上，它們代表著未來發(fā)展的方向，但是由于智能家居系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜，它們或多或少的存在這樣或者那樣的問題，有的與我們的生活尚且存在差距，完美的產(chǎn)品并不多見。基于網(wǎng)絡(luò)的智能家電的意義在于所有的家電包括窗簾，照明和小家電產(chǎn)品能夠有機的結(jié)合起來成為統(tǒng)一的整體，在這里沒有貴賤大小之分，它們同屬于智能家電系統(tǒng)的一部分。就這一問題而

8、言還有許多亟待解決的問題，比如對于價值上萬元的大型家用電器來說安裝一個千元左右的網(wǎng)絡(luò)接口是可以讓人們接受的，而對于價值幾百元的下行家用電器來說就不是太容易是消費者接受了。在國內(nèi)沒有網(wǎng)絡(luò)家電技術(shù)的家電品牌占到總品牌的95%，他們勢必會成為家電網(wǎng)絡(luò)化的強大阻力。沒有哪家公司愿意投資開發(fā)能和競爭對手進行通信的技術(shù)。 本設(shè)計屬于單片機應(yīng)用系統(tǒng)。確定單片機應(yīng)用系統(tǒng)的總體方案，是系統(tǒng)設(shè)計極為重要、最為關(guān)鍵的一步。系統(tǒng)總體方案的好壞，將直接影響整個系統(tǒng)的性能及實施細則。方案的設(shè)計主要是依據(jù)受控對象的工作任務(wù)及其工藝要求而確定的。確定系統(tǒng)的設(shè)計方法大致如下：根據(jù)要求，首先確定出是采用開環(huán)

9、控制系統(tǒng)還是閉環(huán)控制系統(tǒng)，或者是處理系統(tǒng)。然后選擇檢測元件，確定總體設(shè)計方案時，首先選擇適當(dāng)參數(shù)的元件，因為它是影響控制系統(tǒng)精度的重要因素。 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 本論文采用MCS-51單片為核心設(shè)計了一個有鍵盤、通信接口和時鐘的多功能控制器。鍵盤和時鐘電路有一片單片機控制，由另一片單片機控制多功能控制電路，這兩片單片機之間是由通信接口連接即串行通信?？刂奇I盤的單片機作為上位機，鍵盤一般有兩種輸入方式，第一種是普通的開關(guān)按鍵，另外一種是感應(yīng)鍵，為了降低成本本設(shè)計采用的是普通的開關(guān)鍵，普通按鍵接通時，作為“有鍵”輸入信息，把按鍵信號經(jīng)過處理后，將鍵值直接發(fā)送給

10、作為下位機的單片機。多功能單片機作為下位機，它接受上位機發(fā)來的指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，控制多路開關(guān)信號，調(diào)節(jié)電路等220V交流強電輸出。多功能時鐘控制器具備以下的功能：世界時鐘顯示，校正時、分等功能，空調(diào)分為高、中、低、關(guān)四個檔位。音響的選臺和開關(guān)，電飯煲的開，關(guān)控制，熱水器的加熱與停止控制等等。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。 圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 該控制系統(tǒng)在設(shè)計分為上位機和下位機兩個大部分組成，以及各個子系統(tǒng)組成。上位機擁有鍵盤顯示和通訊電路，全部由+5V供電。下位機是有電源、通訊兩個部分組成。按照系統(tǒng)的功能要求控制系統(tǒng)的框圖如下。 上位機的時鐘采用內(nèi)部中斷的方式來控制，即利用

11、定時器產(chǎn)生20000us的時間，到時產(chǎn)生一次內(nèi)部中斷，中斷50次后，對時間的秒加一，六十秒后對分加一。 2.2 程序及算法設(shè)計 本設(shè)計采用廣泛使用的C語言，程序的編碼、仿真、調(diào)試等采用的是Proteus和Keil軟件，以下為相關(guān)介紹。 2.2.1程序代碼語言 C語言程序是由各種函數(shù)構(gòu)成的[2]，一個C程序至少要包括一個函數(shù)，并且一個C源程序有且只能有一個main()函數(shù)，但也可能包含其它的函數(shù)，因此，函數(shù)是構(gòu)成C程序的基本單位。主程序是通過直接寫語句和調(diào)用其它的函數(shù)實現(xiàn)有關(guān)功能的，這些函數(shù)可以是C語言本身提供的函數(shù)，像這樣的函數(shù)稱為庫函數(shù)，它們也可以是自

12、己編寫的函數(shù)，這樣的函數(shù)稱為用戶自定義函數(shù)。庫函數(shù)和用戶自定義函數(shù)會有什么樣的區(qū)別呢? 簡單地說，使用Keil C語言的人，可以直接調(diào)用C的庫函數(shù)但不需要為這個函數(shù)書寫任何代碼，但要包含具有該函數(shù)的相應(yīng)的頭文件，而用戶自定義函數(shù)則是個性化的，它們是用戶根據(jù)需要而編寫的。一個C語言程序，總是從main函數(shù)開始執(zhí)行的[5]，而不管物理位置上這個Main()放在什么地方。 2.2.2 工作原理 CS-51單片機的內(nèi)部有2個定時和2個計數(shù)器[14]：TO和T1，全雙工串行口UART、中斷系統(tǒng)，下面一一做出介紹。 當(dāng)設(shè)置為定時工作方式時，輸入信號來自內(nèi)部振蕩器，每個機器周期內(nèi)定時器的計

13、數(shù)器做一次加一運算。因此定時器也叫計算機機器周期的計數(shù)器。但是每個機器周期又相當(dāng)于12個正帶脈沖，故定時器計數(shù)速率為振蕩頻率的1／12。如果定時器的計數(shù)器產(chǎn)生溢出，則標(biāo)志著定時時間到。下面分別介紹方式寄存器和控制寄存器。 （1）方式寄存器TMOD： 方式控制寄存器，是一可以編程的特殊功能寄存器，字節(jié)地址是88H，不可以位尋址。其低4位來控制TO，高4位來控制T1，格式如表1。 表1 方式寄存器TMOD TFl(TCON．7)：T1是溢出標(biāo)志位。當(dāng)Tl產(chǎn)生溢出的時候，由硬件置“1”，可向CPU發(fā)中斷請求，CPU在響應(yīng)中斷后被硬件自動

14、清“0”。 TRl(TCON．6)：T1是運行控制位。由軟件置“l”或“0”，從而來啟動或關(guān)閉Tl工作。 TF0(TCON．5)：TO是溢出標(biāo)志。 TR0(TCON．4)：TO是運行控制位。 TCON的低4位和外部中斷有關(guān)，復(fù)位之后，TCON被清“0”。 （3）串行口控制寄存器SCON 串行口控制寄存器的字節(jié)地址是98H，可以位尋址，位地址是98H-9FH，如表3所示： 表3 控制寄存器SCON （D7）（D0） SM0SM1SM2RENTB8R

15、B8T1R1 串行口通信控制器由方式選擇位、接收發(fā)送控制位和狀態(tài)標(biāo)志位組成。 (4) 特殊功能寄存器PCON： 其字節(jié)地址是87H。PCON的格式如下表4所示。 表4 控制寄存器PCON （D7）（D0） SMOD---------GF1GF0PDIDL 2.3 通信方式 上文已經(jīng)對智能家居控制系統(tǒng)的軟硬件的設(shè)計進行了相關(guān)的說明，在現(xiàn)實生活中，我們還可以通過不同的通信方式來實現(xiàn)各個系統(tǒng)之間的協(xié)同工作。下面我重點介紹基于以太網(wǎng)和PSTN的遠程控制系統(tǒng)。 51系列的單片機有很多的內(nèi)置功能，例如定時計數(shù)功能，串行口通訊功能

16、，外部中斷功能等等這些功能不僅大大的省略了外圍硬件電路，而且使用方便，用戶只需要寫出簡單的初始化程序就可以了。 為了保證單片機時鐘的精度，設(shè)計采用外接時鐘源從OSC1引腳輸入，這里 采用的是集成電路74f04，如圖5所示。 圖5 外接時鐘源電路 看門狗電路是一個具有獨立的時鐘源、計時周期約是18ms的計時器，無需外圍器件，單片機運行期間，一旦WDT超時溢出，將使單片機產(chǎn)生復(fù)位操作，即使單片機處于睡眠狀態(tài)，其溢出也將是單片機被喚醒，恢復(fù)正常的運行狀態(tài)。 看門狗的啟動通過系統(tǒng)配置字wdte位實現(xiàn)，即wdte=1時，看門狗永久啟用。因此，需要在用戶主程序循環(huán)中將

17、看門狗定時器清零，使它們無法計時到最大值。 2.3.3系統(tǒng)軟件的設(shè)計 該系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分主要分遠程控制部分以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控部分。網(wǎng)絡(luò)芯片的處理及TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控部分的重點和難點，包括RTl8019AS初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送及接收，RTLl8019AS初始化的主要目的是對寄存器的初始化，這里用到了NE2000寄存器組，網(wǎng)卡初始化要進行網(wǎng)卡復(fù)位，復(fù)位之后要對網(wǎng)卡進行控制方式的設(shè)定，主要是命令寄存器的設(shè)置，寄存器內(nèi)容如表5所示。 表5 寄存器內(nèi)容 位76543210 內(nèi)容PS1PS0RD2RD1RD0TXPSTASTP 選擇寄存器頁用PS1和PS0；RD2

18、、RD1和RD0代表要執(zhí)行的各種功能；TXP=1，發(fā)送數(shù)據(jù)包，發(fā)完后自動清零；STA和STP是啟動或停止的命令。 P3口：P3口是8個有上拉電阻的準(zhǔn)雙向I/O口，可以接收4個TTL門電路。當(dāng)P3口寫入“1”之后，內(nèi)部被上拉為高電平。P3口也可作為特殊功能寄存器，如表6所示。 表6 寄存器內(nèi)容 P3.0 RXD串行輸入口 P3.1 TXD串行輸出口 P3.2 /INT0外部中斷0 P3.3 /INT1外部中斷1 P3.4 T0記時器0外部輸入 P3.5 T1記時器1外部輸入 P3.6 /WR外部數(shù)據(jù)存儲

19、器寫選通 P3.7 /RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 3.1.2 PIC16F887單片機簡介 PIC單片機的總線結(jié)構(gòu)是哈佛結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)空間是完全分開的，一個用于指令，一個用于數(shù)據(jù)，由于可以對程序和數(shù)據(jù)同時進行訪問，所以提高了數(shù)據(jù)吞吐率。正因為在PIC單片機中采用了哈佛雙總線結(jié)構(gòu)，所以與常見的微控制器不同的一點是：程序和數(shù)據(jù)總線可以采用不同的寬度。數(shù)據(jù)總線都是8位的，但指令總線位數(shù)分別位12、14、16位。 PIC單片機的指令周期比51單片機的短，同樣的晶振下，PIC單片機的指令周期是4個時鐘周期，51單片機是12個，并且PIC單片機絕大部分指令都是單周期指令，一

20、個指令周期執(zhí)行一條指令，51單片機一般是2到4個指令周期執(zhí)行一條指令，所以用同樣晶振情況下，除了執(zhí)行乘除法外，PIC單片機要比51單片機快。PIC單片機的外部引腳圖如圖6所示。 圖6PIC單片機外部引腳 3.1.3 時鐘電路和顯示電路 LED數(shù)碼管采用的是CD4511數(shù)碼管譯碼器直接驅(qū)動的，芯片CD4511具有BCD轉(zhuǎn)換、鎖存、七段譯碼及驅(qū)動功能[6]，其功能是用來驅(qū)動LED數(shù)碼管。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示。 圖7時鐘芯片CD4511 共陰LED數(shù)碼管的電路圖及LED數(shù)碼管的外形圖如圖8所示。 上位機軟件的流程如圖12所示。

21、 圖12上位機軟件總程序 以上為上位機軟件總程序，對于上位機的單片機初始化程序及主程序見附錄1。 4.2 開關(guān)程序 由于整個程序運行不是很復(fù)雜，故這次程序的開關(guān)設(shè)計部分采用了循環(huán)掃描的方式，而沒有采用中斷的方式。鍵盤按照功能有以下幾種：普通開關(guān)鍵，空調(diào)，選臺，音量，調(diào)光鍵。普通鍵盤僅作為開關(guān)使用?？照{(diào)鍵分為開和關(guān)二檔。選臺與音量鍵和空調(diào)鍵相近，也屬于二檔鍵。本設(shè)計中全部開關(guān)都用普通開關(guān)進行。“當(dāng)開關(guān)按下之后，相對應(yīng)的引腳由高電平轉(zhuǎn)向低電平，這時輸入有效，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序。 普通的開關(guān)鍵有兩種狀態(tài)，要么開，要么關(guān)，所以它的程序編寫較為簡單。 程序流

22、程如圖13。 圖13開關(guān)程序流程圖 4.3 下位機 “下位機是控制部分，當(dāng)它接收上位機的信號之后才可控制相應(yīng)得發(fā)光二級管來工作。所以下位機軟件設(shè)計包含：通訊模塊和控制模塊?？刂颇K中，按接收的不同的鍵值，執(zhí)行了不一樣的控制，下位機則比較上位機發(fā)出的數(shù)據(jù)，按照比較的結(jié)果進行處理。在編寫下位機的通訊程序時，定時器／計數(shù)器以及串口的工作方式和波特率要和上位機保持一致，否則通訊就不能進行。 下位機初始化程序及主程序見附錄2。 4.4 延時和驅(qū)動軟件部分 一，延時程序可以用來抗干擾和誤操作，程序如下： void Delay_200(uint n) { uint i,j; for(i=n；i>0；i--); for(j=100;j>0;j--); } 二，LED驅(qū)動程序： // 16進制變BCD碼來提供4511顯示 uchar hex_bcd(uchara) { //定義一個2個字節(jié)的B變量 uchar b; 19 / 20