基于arm的嵌入式智能家居遠程監控系統設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 的順序剛好相反，所以可以定義旋轉相序：unsigned char F_Rotation[4]={0x03,0x06,0x0C,0x09}。//正轉表格unsigned char B_Rotation[4]={0x09,0x0C,0x06,0x03}。//反轉表格步進電機的正反轉控制脈沖輸入情況如表25所示。表25 步進電機正反轉脈沖控制轉向橙黃粉藍十六制（GPIOC端口）正轉00110x0301100x0611000x0C01100x09反轉10010x0911000x0C01100x0600110x03 本章小結本章主要對智能家居的整個硬件系統所用到的模塊進行了介紹，主控模塊STM32F103VET無線收發GPRS模塊、溫濕度測量傳感器DHT1液晶顯示屏LCD160步進電機28BYJ48。GPRS模塊用來發送報警短信、溫濕度測量值的短信以及接收特定短信以控制其他模塊的工作；溫濕度測量傳感器DHT11用來測量家里的溫濕度情況，對家里是否有火災危險情況進行監視，當溫濕度超出閾值時會通過GPRS發送報警短信；液晶顯示屏LCD1602用來顯示DHT11測量出來的溫濕度數值；步進電機28BYJ48用來模擬家里窗簾收合控制。本章介紹了這些模塊的工作原理、引腳說明以及接線等。15第3章 整個硬件系統的設計第3章 硬件系統的設計 直流穩壓電源的設計 直流穩壓電源用來給主機及各個模塊供電，其工作原理可分為四個部分，電路接線圖如圖31所示。圖31 直流電源電路(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路。(2)整流濾波電路：整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。本文采用橋式整流濾波。(3)濾波電路：將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。(4)穩壓電路：穩壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。本文采用固定式集成三端穩壓器78L05，輸出為5V直流電壓。 STM32最小系統的設計 STM32的最小系統由主芯片STM32F103VET6及其供電電源、晶振電路、復位電路、串口驅動電路等構成。(1) 電路由穩定的電源VDD供電，VDD管腳為I/O管腳和內部調壓器的供電。(2) VSSA，VDDA =～：為ADC、復位模塊、RC振蕩器和PLL的模擬部分提供供電。使用ADC時。VDDA和VSSA必須分別連接到VDD和VSS。(3) VBAT =～：當關閉VDD時，（通過內部電源切換器）為RTC、外部32kHz振蕩器和后備寄存器供電。(4) VREF+引腳可以連接到VDDA外部電源。如果在VREF+上使用單獨的外部參考電壓，必須在這個引腳上連接一個10nF和一個1μF的電容。在所有情況下，VREF+。 (5) VREF+連接到VDDA或VREF+。 晶振電路STM32上電復位后默認使用內部[精度8MHz左右]晶振，如果外部接了8MHz的晶振，可以切換使用外部的8MHz晶振，并最終PLL倍頻到72MHz。外部晶振電路及RTC晶振電路如圖32和圖33所示。圖32 外部晶振電路圖圖33 RTC晶振電路 復位電路STM32的外部硬件復位電路如圖34所示，按下按鈕S1，將RST腳的電平拉低即能實現stm32的外部硬件復位。圖34 復位電路 串口驅動電路MAX232芯片是用來做電平轉換的,標準的RS232電平很高。相互連接的話，必須進行電平轉換！由于電腦串口輸出電壓高達12V，直接與單片機連接會燒壞芯片。所以用MAX232來進行電平轉換。MAX232芯片采用單+5V電源供電，僅需幾個外接電容即可完成從TTL到RS232電平的轉換，共兩路。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數據通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數據通道。TTL/CMOS數據從T1IN、T2IN輸入轉換成RS232數據從T1OUT、T2OUT送到電腦DP9插頭；DP9插頭的RS232數據從R1IN、R2IN輸入轉換成TTL/CMOS數據后從R1OUT、R2OUT輸出。具體電路連接如圖35所示。圖35 STM32串口驅動電路 步進電機、繼電器驅動電路設計 由于STM32主機的輸出信號較小不足以使步進電機、繼電器正常工作，所以需要接上一個ULN2003功率放大stm32輸出的信號。蜂鳴器通過一個三極管驅動，按主機輸出的高低電平控制蜂鳴器的響與不響；步進電機的運轉通過ABCD四相輸入一系列連續不斷的脈沖信號來控制；繼電器的控制相當于開關控制，與蜂鳴器一樣通過一個三極管的飽和導通情況來控制繼電器的吸合。具體電路連接如圖36所示。圖36 步進電機等驅動電路 本章小結本章主要介紹了部分硬件系統模塊的電路設計。主要有直流穩壓電源的設計、STM32最小系統的設計、步進電機驅動電路的設計，其中STM32最小系統的設計介紹了外部晶振電路、復位電路和串口驅動電路。；STM32是主控模塊，要正常工作必須保證其自身最小系統的完整，供電方案、外部晶振電路、串口驅動電路等的存在能使STM32與其外圍設備正常工作；步進電機的驅動電路的設計是由于STM32輸出的電壓信號較小不足以驅動步進電機的正常工作，需要加上一個功率放大ULN2003來驅動步進電機的正常工作。21第4章 軟件程序的設計第4章 軟件程序的設計 主函數及TIM2中斷服務函數設計 主函數開始先初始化所用到的GPIO端口、配置時鐘、配置中斷等，并先測量一次溫濕度顯示在LCD液晶屏上，接著進入循環等待各個模塊的中斷到來，在循環中判斷測量出來的溫濕度數值是否超出設定的閾值，若超出，則發送報警短信到目標手機上。TIM2定時器用來實現每10s進行測量一次溫濕度，并將測量出來的數據分析處理后通過LCD1602顯示出來。具體過程如流程圖所示。 主函數及TIM2中斷服務函數程序代碼void main(){ //初始化 LCD_GPIO_Configuration()。 Time2_GPIO_cfg()。 Time2_NVIC_cfg()。 Time2_Configuration()。 RCC_cfg()。 GPIO_cfg()。 NVIC_cfg()。 EXTI_cfg()。 Rx_USART_Configuration()。 Del_Mesg()。 //刪除SIM卡里的短信 LCD_Init()。 //LCD1602初始化 if(Start_DHT11()==1)//檢測是否有響應，結果有響應往下執行 { while(!DHT11_Get_Data())。 //從DHT11取數據 Display_WSD()。 //顯示溫濕度 } Send_Mesg_Sign=0。 //用于防止重復發送報警短信 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE)。//開啟TIM2時鐘，10s讀取一次溫濕度值 while(1) { if((Table_Data[2]26)){ Send_Mesg_Sign=0。 GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5)。} if(((Table_Data[2]26)||(Table_Data[0]65)))//溫濕度超過設定值則發送報警短信{ GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5)。if(Send_Mesg_Sign==0) Send_Mesg()。//發送報警短信 } }}/************************************************************************ 函數名稱：TIM2_IRQHandler(void) 功能： TIM2的中斷處理*************************************************************************/void TIM2_IRQHandler(void){ TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_FLAG_Update)。 //清中斷 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7)。 Start_DHT11()。 DHT11_Get_Data()。 Display_WSD()。//從DHT11取數據} 主函數及TIM2中斷服務函數程序流程圖圖41 主函數與TIM2中斷服務函數流程圖 GPRS來信中斷處理函數設計當GPRS收到短信時從Ring端口會發出一個振鈴信號，將Ring口與STM32的GPIOA_Pin_2口連接起來作為外部中斷。即當GPRS接收到短信時通過Ring端口產生一個外部中斷，在外部中斷服務函數里首先要清除中斷標志位，防止重復進入中斷。由于本設計中用到短信控制命令均為Text模式，所以在中斷處理里先發送AT指令“AT+CMGF=1”設置短信為Text模式，再發送AT指令“AT+CMGR=1”讀取SIM里的第一條短信即為剛收到的未讀短信，然后嵌套進入USART串口接收中斷，將讀取出來的短信內容存到接收緩存Rx_Buf [ ]數組中，再對緩存中的內容進行判斷，判斷接收到的短信內容是否為“Light On”、“Light Off”、“DJ Left”、“DJ Right”或“WSD”，再進行響應的開關燈、步進電機的控制或回復溫濕度數據短信的處理。具體過程如流程圖所示。 GPRS來信中斷處理函數程序代碼/************************************************************************ 函數名稱：EXTI2_IRQHandler(void) 功能： EXTI2的中斷處理*************************************************************************/void EXTI2_IRQHandler(void){ EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line2)。//清空中斷標志位，防止持續進入中斷 USART_ClearFlag(USART1, USART_FLAG_TC)。 USART_Send_String(AT_CMGF_Text)。 USART_Send_String(\r\n)。 Delay_Nms(4000)。 Clear_Buf()。 USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE)。//接收使能 Rx_Count=0。 USART_Send_String(AT_CMGR_1)。 USART_Send_String(\r\n)。 Delay_Nms(4000)。 USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, DISABLE)。//接收失能if(((Rx_Buf[15]==39。O39。)||(Rx_Buf[16]==39。O39。)||(Rx_Buf[14]==39。O39。)||(Rx_Buf[12]==39。O39。)||(Rx_Buf[13]==39。O39。))) { GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_9)。 t=5。 } else t=0。if(((Rx_Buf[105+t]==39。\r39。)amp。amp。(Rx_Buf[107+t]==39。039。)amp。amp。(Rx_Buf[109+t]==39。439。)amp。amp。(Rx_Buf[110+t]==39。C39。)amp。amp。(Rx_Buf[118+t]==39。739。)amp。amp。(Rx_Buf[138+t]==39。E39。))) GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1)。//Light Onif(((Rx_Buf[105+t]==39。\r39。)amp。amp。(Rx_Buf[107+t]==39。039。)amp。amp。(Rx_Buf[109+t]==39。439。)amp。amp。(Rx_Buf[110+t]==39。C39。)amp。amp。(Rx_Buf[113+t]==39。639。)amp。amp。(Rx_Buf[118+t]==39。739。)amp。amp。(Rx_Buf[138+t]==39。639。)amp。amp。(Rx_Buf[141+t]==39。639。))) GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_1)。//Light Offif(((Rx_Buf[105+t]==39。\r39。)amp。amp。(Rx_Buf[107+t]==39。039。)amp。amp。(Rx_Buf[109+t]==39。439。)amp。amp。(Rx_Buf[110+t]==39。B39。)amp。amp。(Rx_Buf[113+t]==39。539。)amp。amp。(Rx_Buf[118+t]==39。039。)amp