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基于51单片机的智能家居系统设计

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-17 22:56
tags:

-

2021年2月17日发(作者:教研室)



学号:







毕< /p>









< p>


2012


届)












































专业班级




校内指导教师



专业技术职务




校外指导老师



专业技术职务








I


基于


5 1


单片机的智能家居系统设计







要:< /p>


智能家居作为家庭信息化的实现方式,已经成为社会信息化发展的重要组成部


分,


物联网因其巨大的应用前景,


将是智能家居产业 发展过程中一个比较现实的突破口,


对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易 实现,方便操作,贴近使用的设计


理念,设计的智能家居系统是以


AT89C51


单片机为主控器件,两部分之间通过无线通讯


模块进行数据交换。



主机部分是系统的核心部分,通过键盘输 入模块对系统温湿度的


进行初始化设置,并利用


LCD


显示模块对室内状况进行实时显示,本部分还具有温湿度


控制和煤气阀开 关控制的功能,


对于异常情况,


系统可通过声光报警模块进行报 警提示,


实现对家居的智能控制。



关 键词


:传感器信号处理;键盘控制;报警


































II


Based on 51 SCM intelligent household system design



Abstract


:


Intelligent


home


furnishing


as


family


information


realization


way,


has


become


an


important


part


in


the


development


of


social


informatization,


network


because of its great application prospect, is the intelligent home furnishing industry is


in


the


process


of


developing


a


practical


breakthrough,


intelligent


home


furnishing


industry development has great sense. In this paper, based on the easy implementation


convenient


operation,


close


to


the


use


of


the


design


concept,


design


of


intelligent


home furnishing system is based on AT89C51control device, the two part through a


wireless communication module for data exchange. Host is the core part of the system,


through


the


keyboard


input


module


of


the


system


of


temperature


and


humidity


for


initialization, and the use of


LCD display module on the indoor condition real-time


display,


this


part


also


has


a


temperature


and


humidity


control


and


gas


valve


switch


control


function,


the


abnormal


condition,


system


through


sound


and


light


alarm


module alarm, to achieve intelligent control of home furnishing.


Key words


: Sensor signal processing, the keyboard control , alarm























III











... .................................................. .................................................. ...................... II







......................................... .................................................. ...............................


I


V



1 < /p>


绪论


........................... .................................................. ...............................................


1



1.1



课题背景



............ .................................................. .................................................


1



1.2



课题研究的意义;国内外研究现状和发展趋势



.


.................................. ..............


1



1.2.1


课题研究的意义


.... .................................................. ............................................


1



1.2.2

国内外研究现状和发展趋势


......................... .................................................. ...


1



1.3



论文的研究内容


.................... .................................................. ............................


3



2


系统简 介


...................................... .................................................. .............................


4



2.1




STC89C52


单片机介绍


... .................................................. ...................................


4



2.1.1



89C52


简介



.


.. .................................................. ..................................................


4



2.1.2



89C52


引脚


.


.................................... .................................................. .................


4



2.2




DS1302


时钟芯片


...... .................................................. .........................................


6



2.2.1



DS1302


简介


......................... .................................................. .........................


6



2.3




DS18B20


温度传感器



.


............................... .................................................. .........


7



2.3.1



DS18B20


的主要特征



.


............................... .................................................. .....


8



2.3.2



DS18B20


工作原理


< p>
.


................................ .................................................. ........


8



2.4



1602LCD


显示器



.


................................. .................................................. .................


8



2.4.1



1602


简介


................................ .................................................. .........................


9



2.5


热释电红外传感器


...... .................................................. ........................................


1


2



3.< /p>


系统软、硬件设计


..................... .................................................. ............................


1


3



3.1


硬件设计


........................ .................................................. ......................................


1


3



3.1.1


最小系统模块


..... .................................................. .............................................


1


3



3.1.2


红外接收模块


..... .................................................. .............................................


1


4



3.1.3


温度传感器模块


.... .................................................. ..........................................


1


4



3. 1.4



LCD


模块


.............................................. .................................................. ........


1


6



3.1.5


键盘模块


....... .................................................. .................................................. .


1


7



3.1.6



DS1302


时钟芯片


...... .................................................. ...................................


1


7



3.1.7


整体原理图


...... .................................................. ................................................


1


9



3.2.1 keil uVision2


新建项目与编辑



.


....................................... ..................................


2


0



3.2.2 keil uVision2


编译与调试运行



.


....................................... ..................................


2


2



3.2.3


软件设计程序流程图


.. .................................................. ....................................


2


3



3.2 .4


软件设计程序代码及分析


............... .................................................. ................


2


6



4.< /p>


系统测试


......................... .................................................. ........................................


2


8



4.1


设计效果


........................ .................................................. ......................................


2


8



4.2


测试过程以及产生的误差


................. .................................................. .................


2


8



4.2 .1


测试过程


...................... .................................................. .....................................


2


8



IV


4.2.2


产生的误差


...... .................................................. ................................................


2


8



4.3


调试错误及处理情况


................... .................................................. .......................


2


8



5 < /p>


结论与展望


........................ .................................................. ....................................


2


9



5.1



结论



....................................... .................................................. ..............................


2


9



5.2



展望



....................................... .................................................. ..............................


2


9










... .................................................. .................................................. .........


3


1






... .................................................. .................................................. .....................


3


2






... .................................................. .................................................. .....................


3


3




V























常州大学本科生毕业设计(论文)




































1


绪论



1.1



课题背景



随着电子信息技术和计算机 网络技术的发展,


实现家居信息化、


网络化是当


前智能家居系统发展的新趋势。报警系统作为智能家居系统的一个重要组成部


分 ,


其性能的好坏直接关系到整个智能家居系统的优劣。


目前,< /p>


智能化已经成为


自动化领域的发展趋势和显著标志,


并且推动智能功能迅速扩展到仪器、


仪表等


设备中去 ,


使设备智能化。


随着科技的进步和人民生活水平的提高,


居民对住宅


的功能、


质量提出了更高的要求 。


智能家居以其安全舒适、


服务完善而深受住户


的喜爱。


随着人们生活水平的提高,


其室内环境质量控 制越来越引起社会各界的


广泛关注。


“据世界银行估计,中国每 年因室内空气污染所造成的经济损失约


32


亿美元。另根据国际 有关组织调查统计,世界上


30


%


的建 筑物中存在有害于健康


的室内空气。


这些有害气体已经引起全球 性的人口发病率和死亡的增加。


室内环


境污染已经列入对公众健 康危害最大的五种环境因素之一。


”因此,对室内环境


的检测有 着极其重要的现实意义,同时映射出本设计有着极其广阔的市场前景。



因此,


进行室内环境检测是很有必要的,


通过科学的检 测方法可以使业主们了解


装饰后的环境是否达到环保要求,


以规 避环境污染的风险,


使业主们能及时有效


地对不合格的空气质量 进行治理和整改,


以达到放心地居住和生活在一个良好的


环境中 。




1.2



课题研究的意义;国内外研究现状和发展趋势



1.2.1


课题研究的意义







随着人们对居住环境要求的不断提高,


家居智能化已经成为住宅发展 的必然


趋势。自从


1984


年在美国康 涅迪格州诞生了世界上最早的智能建筑,之后加拿


大、


欧洲、< /p>


澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家也先后提出了智能家居的概


念,


即将家庭中各种通讯设备、


家用电器和家庭安防装置通过 家庭网络连接到一


个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监控,


并保持这些家庭设施与住宅环境


的和谐与协调。


在我国智能家 居也在逐渐升温,


但智能家居始终没有真正的走进


人们的生活,


主要是因为目前它在价格、


实用性和功能的丰富程度上存在着一 定


的问题。


所以开展本课题的研究具有人性化和个性化的特点,


也是智能家居的意


义所在。



1.2.2


国内外研究现状和发展趋势



智能家居的发展分为三个阶段:




首先是家庭电子化阶段,


这个时期主要是面向单个的电器,


家庭电器之间并


没有形成网络,亦没有大的联系。

< br>



其次是住宅自动化阶段,

这个时期是面向功能的阶段,


一部分的家庭电器之


间形成了 简单的网络,


主要是为了实现某个特定单一的功能,


例如单一的 自动抄


表功能。




1





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































最后是家居智能化阶段,


这个时期是 面向系统设计的阶段,


系统通过家庭分


布总线把住宅各种与信息 相关的通信设备、


家用电器、


报警装置并到网络节点中


进行集中的控制、管理,保持家电与环境的协调,提供生活、工作、学习以及娱

< br>乐的各种优质服务,营造一种温馨舒适的家庭氛围。



智 能家居控制系统提供高效、舒适的家居环境,确保住户的生命财产安全;


集中或远程调节 家居环境的温度,


湿度以及风的速度等,


同时检查空气成分,< /p>



高空气质量;调节音响,电视等娱乐措施,愉悦心情;合理利用 太阳能和周遭环


境的变化,尽可能的节约能耗,达到合理利用资源;提供现代化的通信、 信息服


务。




1


)国内发展现状



20

< p>
世纪


90


年代后期,我国的智能小区日益兴起。众 所周知,我国的智能化


住宅建设最早起于上海、广州和深圳等沿海城市,并逐渐向内陆发 展。在


97



港回归之际,在建设部“


97


跨世纪住宅小区案竞赛活动”中,上海中皇广场被


建设部科技委员会列为全国首家“智能住宅示范工程”


,揭开了全国智能 小区发


展的序幕。


1999


年,建设部 勘察设计司、建设部住宅产业化办公室联合组织实


施全国住宅小区智能化技术示范工程,


标志着我国住宅小区智能化进入了一个新


阶段。


随后信息化走进了千家万户,


由国家经贸委牵头成立了家庭信息网络技术


委员会,


而信息网络技术体系研究及产品开发被列为了国家技术创新的 重点专项


计划。目前为止,我国将有


70%

以上的家庭拥有


Internet


入网设备,大中城市中< /p>


50%


的住宅要实现智能化。




2


)国外发展现状



1984


年,世界上第一幢智能建筑在美国康涅迪格洲落成,这 栋意义非凡的


建筑只是对一座旧式大楼的一定程度的改造而完成的。

它只是采用计算机系统对


大楼的空调、电梯、照明等设备进行监控,并提供语音听信 、电子邮件、情报资


料等方面的信息服务。


2000

< p>
年,新加坡有近


30


个社区的约

< br>5000


户家庭采用了


这种家庭智能化系统,而美国的安 装住户高达


4


万户。


2003


年,网络化家居的


建设带来了高达


4500


亿美元的市场价值,


这其中有


3700


亿美元是智能家电硬件


产品的价值,剩余的不分则是软件和技术支持 服务的费用。



在智能家居系统研发方面,

美国及一些欧洲国家一直处于领先地位。


近年来,


以美国微 软公司以及摩托罗拉公司等为首的一批国外知名企业,


先后跻身于智能

< br>家居的研发中。例如:微软公司开发的“梦幻之家”


。摩托罗拉公司开发的“居< /p>


所之门”



IBM


公司开发的“家庭主妇”等均已日趋成熟的技术强占家具市场。


此外,


日韩新等国的龙头企业纷纷致力于家居智能化的开发,


对家居市场更是跃


跃欲试。




3


)发展趋势



由于智能家居系统还缺乏统一明确的国际标准,


许多公司开发的产品都是基


于自己组的网络和信息交换协议,


很多产品是针对特定的组网环境开发的 ,


不分


核心技术没有对外公布,


技术复 杂,


直接导致了使用范围的局限性。


作为智能家



2





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































居的核心系统的智能家居控制系统,


它的设计功能的完善必将推动住宅智能化的


发展。


而系统功能的 集成化、


用户使用的傻瓜化以及市场的平民化将是智能家居


控制 器的发展趋势,


系统也将逐步迈向绿色化。


最终,


我想全人类的梦想是智能


家居控制系统将囊括所有的家事杂物,让我们真正的 享受舒适温馨的家庭生活。



1.3


论文的研究内容



本题目设计了基于< /p>


51


单片机的智能家居控制系统,主要设计了对家居中的


时间



、温度、是否有人通过等信息的监测和控 制。具体实现内容如下:




1


)通过液晶实时显示当前时间,并可以通过键盘设定时间;




2


)使用热释电红外传感器感应是否有人通过 ,有人时点亮照明灯(


LED






3


)使用温度 传感器监测室内的温度并显示在液晶显示器上,当温度超过一定


范围时蜂鸣器响,实现报 警功能。
























3





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































2


系统简介



2.1



STC89C52


单片机介绍





2.1.1



89C52


简介


< br>STC89C52RC


单片机是宏晶科技推出的新一代高速


/


低功耗


/


超强抗干扰的单


片机,


指令代码完全兼容传统


8051


单片机,


12


时钟


/< /p>


机器周期和


6


时钟


/


机器周期可


以任意选择


[3]




主要特性如下:



?



增强型


8 051


单片机,


6


时钟


/


机器周期和


12


时钟


/


机器周期可以任意选择,指令


代码完全兼容 传统


8051.


?



工作电压:


5.5V



3.3 V



5V


单片机)

/3.8V



2.0V



3V


单片机)



?



?



?



?



工作频率范围:


0



40MHz


,相当于普通


8051



0



80MHz


,实际工作频率可



48MHz


用 户应用程序空间为


8K


字节



片上集成


512


字节


R AM


通用


I/O


口(


32


个),复位后为:


P1/P2/P3/P4


是准双向口


/


弱上拉,


P0


口是漏


极开路输出,作为总线扩展用时,


不用加上拉电阻,


作为


I/O


口用时,需加上


拉电阻。



ISP


(在系统可编程)


/IAP


(在应用可编程 ),无需专用编程器,无需专用仿


真器,可通过串口(


RxD/ P3.0,TxD/P3.1


)直接下载用户程序,数秒即可完成


一片



?



?



?



?



?



具有


EEPROM


功能


具有看门狗功能



< p>
3



16


位定时器


/


计数器。即定时器


T0


T1



T2

< br>外部中断


4


路,下降沿中断或低电平触发电路,


Power Down


模式可由外部中


断低电平 触发中断方式唤醒



?



通用异步串行口(


UART


),还可用定时器软件实 现多个


UART


?



工作温度范围:


-40



+8 5


℃(工业级)


/0



75


℃(商业级)



?



PDIP


封装



STC89C52RC


单片机的工作模式



?



掉电模式:


典型功耗


<0.1


μ


A,

< p>
可由外部中断唤醒,


中断返回后,


继续执行原程< /p>




?



空闲模式:典型功耗


2mA


?



正常工作模式:典型功耗


4Ma



7mA


?



掉电模式可由外部中断唤醒,适用 于水表、气表等电池供电系统及便携设备



2.1.2



89C52


引脚


VCC



40


引脚):电源电压< /p>



VSS



20


引脚):接地




4





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































P0


端口(


P0.0



P0.7



39



32


引脚):


P0


口是一个漏极开路的


8

位双向


I/O


口。


作为输出端口, 每个引脚能驱动


8



TTL

< p>
负载,对端口


P0


写入


“ 1”


时,可以作为高


阻抗输入。


在访问 外部程序和数据存储器时,


P0


口也可以提供低


8


位地址和


8


位数

< p>
据的复用总线。此时,


P0


口内部上拉电阻有效。 在


Flash ROM


编程时,


P0< /p>


端口接


收指令字节;而在校验程序时,则输出指令字节。验证时, 要求外接上拉电阻。



P1


端口



P1.0



P1. 7



1



8< /p>


引脚)



P1


口 是一个带内部上拉电阻的


8


位双向


I/ O


口。


P1


的输出缓冲器可驱动(吸收 或者输出电流方式)


4



TTL


输入。对端口写



1


时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这是可用作输入口。


P1

< br>口作输


入口使用时,因为有内部上拉电阻,那些被外部拉低的引脚会输出一个电流 。



此外,


P1.0

< br>和


P1.1


还可以作为定时器


/


计数器


2


的外部技术输入(

< p>
P1.0/T2


)和定


时器


/


计数器


2


的触发输入(

< p>
P1.1/T2EX


)。在对


Flash ROM


编程和程序校验,


P1


接收低


8


位地址,表


2.1

< br>描述了



P1.0


< p>
P1.1


引脚复用功能。





2.1



P1.0



P1.1

< br>引脚复用功能



引脚号



P1.0



P1.1



功能特性



T2


(定时器


/


计数器


2


外部计数输入),时钟输出



T2EX


(定时器


/


计数器


2


捕获


/


重装触发和方向控制)

< br>


P2


端口(


P2.0



P2.7



21



28


引脚):


P 2


口是一个带内部上拉电阻的


8


位双< /p>



I/O


端口。


P2


的输出缓冲器可以驱动(吸收或输出电流方式)


4



TTL


输入。对


端口 写入


1


时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,这时可用作 输入口。


P2


作为输入口使用时,


因为 有内部的上拉电阻,


那些被外部信号拉低的引脚会输出


一个电流 。



在访问外部程序存储器和


16


位地址的外部数据存储器(如执行



MOV X


@DPTR”


指令)时,


P2


送出高


8


位地址。在访问

< br>8


位地址的外部数据存储器(如执


“MOVX


@R1”


指令)时,


P2


口引脚上的内容(就是专用寄存器(


SFR


)区中



P2


寄存器的内容) ,在整个访问期间不会改变。



P3


端 口



P3.0



P3.7



10


< br>17


引脚)



P3


是一个带内部上拉电阻的


8


位双向

< br>I/O


端口。


P3


的输出缓冲器 可驱动(吸收或输出电流方式)


4



T TL


输入。对端口写



1


时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。


P3


做输入


口使用时,


因为有内部的上拉电阻,< /p>


那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。


P3


口除作为一般


I/O


口外,还有其他一些复用功能


,


如表


2.2


所示 。





2.2



P3


口引脚复用功能



引脚号



P3.0



P3.1



P3.2



复用功能



RXD


(串行输入口)



TXD


(串行输出口)



(外部中断


0





5





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































P3.3



P3.4



P3.5



P3.6



P3.7



(外部中断


1




T0

< br>(定时器


0


的外部输入)



T1


(定时器


1


的 外部输入)



(外部数据存储器写选通)



(外部数据存储器读选通)



RST< /p>



9


引脚):复位输入。当输入连续两个 机器周期以上高电平时为有效,


用来完成单片机的复位初始化操作。


ALE/



30


引脚):地址锁存控制信号(


ALE


)是访问外部程序 存储器时,


锁存低


8


位地址的输出脉冲 。



在一般情况下,


ALE

< p>
以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,


可用来作为外部

定时器或时钟使用。然而,特别强调,在每次访问外部数据存储器时,


ALE


脉冲


将会跳过。



如 果需要,通过将地址位


8EH



SFR


的第


0


位置


“ 1”



ALE


操作将无效。这一


位置


“1”



ALE


仅在执行


MOVX


< br>MOV


指令时有效。否则,


ALE


将被微弱拉高。


这个


ALE


使能标志 位


(地址位


8EH


< br>SFR


的第


0


位)


的设置对微控制器处于外部执


行模式下无效。




29


引脚):外部程序存储器选通信号是 外部程序存储器选通信号。当


AT89C51RC


从外部程序存 储器执行外部代码时,在每个机器周期被激活两次,


而访问外部数据存储器时,将不被激 活。



VPP



31


引脚):访问外部程序存储器控制信号。为使能从


000 0H



FFFFH


的外部程序存储器读 取指令,必须接


GND


。注意加密方式


1


时,将内部锁定位


RESET


。为了 执行内部程序指令,应该接


VCC




XTAL1



19

引脚):振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。



XTAL2



18


引脚):振荡器反 相放大器的输入端


[3]




2.2



DS1302


时钟芯片



2.2.1



DS1302


简介







DS1302

是美国


DALLAS


公司推出的一种高性能、低功耗的实时 时钟芯片,


附加


31


字节静态


RAM


,采用


SPI


三 线接口与


CPU


进行同步通信,并可采用突

发方式一次传送多个字节的时钟信号和


RAM


数据。


实时时钟可提供秒、


分、


时、


日、星期、月和年,一个月小与


31


天时可以自动调整 ,且具有闰年补偿功能。


工作电压宽达


2.5

< br>~


5.5V


。采用双电源供电(主电源和备用电源)


,可设置备用电


源充电方式,提供了对后备电源进行电流充电的能力 。


DS1302


的外部引脚分配


如图< /p>


2.1


所示,


内部结构如图


2.2


所示。


DS1302


用于数据记录,


特别是对某些具


有特殊意义的数据点的记录上,


能实现数据与出现该数据的时间同时记录,


因此


广泛应用于测量系统中。








6





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)





















































2.1




DS1302


的外部引脚分配







2.2




DS1302


的内部结构





各引脚的功能为:








Vcc1



主电源;


Vcc2



备份电源。


< p>
Vcc2>Vcc1+0.2V


时,


< p>
Vcc2



DS1302


供电,当


Vcc2< Vcc1


时,由


Vcc1



DS1302


供电。



SCLK


:串行时钟,输入,控制数据的输 入与输出;









I/O


:三线接口时的双向数据线;




CE


:输入信号,在读、写数据期间 ,必须为高。



该引脚有两个功能:第一,

CE


开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑;其次,


CE< /p>


提供结束单字节或多字节数据传输的方法。




































2.3



DS18B20


温度传感器



温度传感器的种类众多,在应用于高精度、高可靠性的场合时


DALLA S



司生产的


DS18B20


温度传感器当仁不让。超小的体积、超低的硬件开消,抗干


扰能力强,精 度高,附加功能强,使得


DS18B20


更受欢迎。了解其工作 原理和



7





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































应用可以拓宽我们对单片机开发的思路。



2.3.1



DS18B20


的主要特征




全数字温度转换及输出。




先进的单总线数据通信。




最高


12

< br>位分辨率,精度可达


±


0.5


摄 氏度




12


位分辨率时的最大工作周期为


750


毫秒。

< p>



可选择寄生工作方式。



< /p>


检测温度范围为


-55


℃~


+125


℃(


-67°


F< /p>



+257°


F





内置

< br>EEPROM


,限温报警功能。




64


位光刻


ROM


,内置产品序列号,方便多机挂接。




多样封装形式,适应不同硬件系统。



DS18B20


引脚功能:




GND



电压地




DQ



单数据总线




VDD



电源电压





NC



空引脚



2.3.2



DS18B20


工作原理




DS18B20


的温度检测与 数字数据输出全集成于一个芯片之上,从而抗干扰


力强。其一个工作周期可分为两个部分 ,即温度检测和数据处理。


18B20


共有三

< br>种形态的存储器资源:



ROM


只读存储器,用于存放


DS18B20ID


编码,其前


8


位是单线系列编码,


后面

< br>48


位是芯片唯一的序列号,


最后


8


位是以上


56


的位的


CRC



(冗余校验)


。< /p>


数据在出产时设置不由用户更改。


DS18B20



64



ROM




RAM



数据暂存器,


用于内部计算和数据存取,


数据在掉电 后丢失,


DS18B20



9


个字节


RAM,


每个字节为

8


位。第


1


2


个字节是温度转换后的数据值信息,


< br>3



4


个字节是用户

< p>
EEPROM


的镜像。


在上电复位使其值将被刷新 。



5


个字


节 则是用户第


3



EEPROM


的镜像。第


6



7



8


个字节为计数寄存器,是为了


让用户得到更高的温度分辨率而设计的,


同样也是内部温度转换,


计算的暂存单


元。第


9


个字节为前


8


个字节的


CRC


码。



EEPROM


非易失性记忆体,用于存放长期需要保存的数据,上下限温度报


警值和校验数据。


DS18B20



3



EEPROM


,并在


RAM


都存在镜像,以方便


用户操作。




2.4 1602LCD


显示器



液晶显示器件 在中国已有二十余年的发展历史。


二十余年来,


液晶显示器件< /p>


从实验室走向大规模生产集团,


形成了独立的产业部门。


现在,


液晶显示几乎已


经应用于生产,


生活的各个领域,


人们几乎时时处处都要与这一神奇而又普通的


面孔打交道


[5]





8





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































液晶显示是集单片机技术、微电子技术、信息处理于一体的新 型显示方式。


由于液晶显示器具有低压低功耗,


显示信息量大易 于彩色化,


无电磁辐射,


长寿


命,


无污染等特点。


LCD


是目前显示产业中发 展速度最快,


市场应用最广的显示


器件,


成为众多显示媒体中的佼佼者,


在越来越多的领域中发挥作用,


是目前显


示器件中一个理想的选择


[5]


LCD



CRT


显示器在主要参数方面有许多不同点。


LCD


性能参数 与


CRT


有较大差别,主要反映在色度(色彩多少种或多少位)


、分辨


率、像素点距、刷新频率、防眩防反、观察屏幕视角等方 面。



大屏幕显示的应用范围极广,


随 着社会发展,


公众生活的加强,


人们对能够

面向广大公众传递信息的显示装置越来越感到必需。使用液晶投影显示大屏幕,


不仅 有投影仪,


指挥用大屏幕,


还有液晶投影彩色电视。

< p>
它可以用一个体积很小


的系统装置,


实现


100


英寸以上的非常漂亮的大屏幕电视显示。


它与传统的显示


媒体相比,具有分辨率极高,透过性好,显示内容丰富,彩色易于控制等 优点。



随着计算机技术及电子通信技术的发展,


LCD


显示屏作为一种新的传媒工


具,现已经应用到 商业、军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以


及交通运输等许多行业,< /p>


大到几十平方米的大屏幕,


小到家庭影院用的图文显示

< p>
屏,以及政府部门应用的电子黑板,证券、银行等部门用的信息数字混合屏。


LCD


显示屏带来广泛的社会效益和经济效益,具有良好的发展前景。




2.4.1



1602


简介



主要技术参数


:


显示容量:


16X2


个字符



芯片工作电压:


4.5~5.5V


工 作电流:


2.0mA



5.0V




模块最佳工作电压:


5.0V


字符尺 寸:


2.95X4.35



WXH



mm


接口信号说明如表


2.3


所示。





2.3



接口信号说明







1


2


3


4


5


6


7


8






VSS


VDD


VL


RS


R/W


E


DO


D1










电源地



电源正极



液晶显示偏压信号





/






(H/L)



/


写选择端


(H/L)


使能信号



Data1/0


Data1/0


编号



9


10


11


12


13


14


15


16


符号



D2


D3


D4


D5


D6


D7


BLA


BLK


引脚说明



Data1/0


Data1/0


Data1/0


Data1/0


Data1/0


Data1/0


背光源正极



背光源负极




控制器接口说明


(


HD44780


及 兼容芯片


):


(1)


基本操作时序


:



9





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































a.


读状态


:


输入


:


RS=L, RW=H, E=H



输出


:


D0~D7=


状态字


b


.


写指令

:


输入


:RS=L, RW=L, D0~D7=


指令码,


E=


高脉冲



输出


:



< /p>


c


.


读数据


:< /p>


输入


:


RS=H, RW=H, E=H



输出


:D0~D7=


数据


d


.


写数据


:

输入


:


RS=H, RW=L, D0~D7=

< p>
数据,


E=


高脉冲



输出


:





(2)


状态字说明如表


2.4


所示。





2.4


状态字说明



STA7


STA6


STA5


STA4


STA3


STA2


STA1


STA0


D7


D6


D5


D4


D3


D2


D1


D0



STA0-6


:

当前数据地址指针的数值



STA7


:读写操作使能




1


:禁止




2


:允许




(3)


数据控制




控制器内部设有一个数据地址指针,用户可通过它们来 访问内部的全部


80


字节


RAM




数据指针设置



指令码:


80H+


地址码(

< p>
0-27H



40H-67H



功能:设置数据地址指针


< /p>


(4)


初始化过程


(

复位过程


)


如图


2.3

< p>
所示。






























10





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)















































































延时


15ms


写指令


38H


(不检测


忙信号)



延时


5ms


写指令

< br>38H


(不检测


忙信号)



延时


5ms


写指令

< br>38H


(不检测


忙信号)



以后每次写指令、




写数据操作之前均


写指令


38H


:< /p>


显示模


式设置



写指令


08H



显示关




写指令


01H

< p>


显示清



< p>
显示


06H



显示光标< /p>


移动设置



写指令


OCH


:显示


开及光标设置




2.3



1602


显示初始化过程




11





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































2.5


热释电红外传感器


< p>
热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传


感 器。早在


1938


年,有人提出过利用热释电效应探测红外辐射 ,但并未受到重


视,直到六十年代,随着激光、红外技术的迅速发展,才又推动了对热释 电效应


的研究和对热释电晶体的应用。


热释电晶体已广泛用于红 外光谱仪、


红外遥感以


及热辐射探测器,


它可以作为红外激光的一种较理想的探测器。


它目标正在被广


泛的应用到各种自动化控制装置中。


除了在我们熟知的楼道自动开关、

< br>防盗报警


上得到应用外,


在更多的领域应用前景看好。< /p>


比如:


在房间无人时会自动停机的


空调机 、


饮水机。


电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的 机构。



启监视器或自动门铃上的应用。


结合摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活


动等。


热释电 效应同压电效应类似,


是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的


现象。


热释电传感器是对温度敏感的传感器。


它由陶瓷氧化物 或压电晶体元件组


成,


在元件两个表面做成电极,


在传感器监测范围内温度有


Δ


T

的变化时,


热释


电效应会在两个电极上会产生电荷


Δ


Q



即在两电极之间 产生一微弱的电压


Δ


V



由于它的输出阻抗极高,


在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。


热释电效应


所产生的电荷


Δ

Q


会被空气中的离子所结合而消失,即当环境温度稳定不变时,

Δ


T=0


,则传感器无输出。当人体进入检测区,因人体温 度与环境温度有差别,


产生


Δ


T


,则有


Δ


T


输出;若 人体进入检测区后不动,则温度没有变化,传感器


也没有输出了。所以这种传感器检测人 体或者动物的活动传感。



由实验证明,


传感器不加光学透镜


(


也称菲涅尔透镜


)


,其检测距离小于


2m


,而加上光 学透镜


后,其检测距离可大于


7m


。< /p>
















12





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































3.


系统软、硬件设计



3.1


硬件设计


此次设计通过


89C52


单片机来实现,

< br>DS1302


时钟芯片可以对年、月、日、


周日、时、分 、秒进行计时,具有闰年补偿功能,采用串行数据传输,采用普通


32.768kHz< /p>


晶振。通过外设键盘可以设置、修改时间并在液晶显示器上准确显示


实时时钟。


DS18B20


温度传感器将环境温度显示在液晶 显示器上。系统框图及系


统整体原理图如图


3.1


所示。





3.1


系统结构图



3.1.1


最小系统模块



STC89C52


芯片共


40


引脚,


1~8


脚是通用


I/O


接口(


p1.0~p1.7




9



rst


复位键,


10



11



RXD


串口输入、


TXD


串口 输出,


12~19



:p3

< p>
接口


(12,13



INT0


中断


0


INT1


中断


1



14,15:


计数脉冲


T0 T1 16,17:WR


写控制


RD


读控制输出



)


,18,19



:


晶振谐振器,


20


脚接地线,


21~28


p2


接口高< /p>


8


位地址总线


29:


psen


片外


rom


选通端,


单片机对片外


rom


操作时


29



(psen)

< p>
输出低电平


30:ALE/PROG


地址锁存器


31:EA rom


取指令 控制器,电源


+5V


[1]


。单片机最 小系统如图


3.2



示。






3.2


单片机最小系统






13





33

























常州大学本科生毕业设计(论文)




































3.1.2


红外接收模块



热释电红外传感器功能如下:




1


)全自动感应:当有人进入其感应范围则输入高电平,人离开感应 范围则自


动延时关闭高电平,输出低电平。


< br>(


2


)光敏控制:模块预留有位置,可设置光敏控制,白 天或光线强时不感应。




3


)两种触发方式:


L


不可重复,


H


可重复。



a.

< p>
不可重复触发方式:


即感应输出高电平后,


延时时 间一结束,


输出将自动


从高电平变为低电平。

< br>


b.


可重复触发方式:



即感应输出高电平后,在延时时间段内,如果有人体


在其感应范围内 活动,


其输出将一直保持高电平,


直到人离开后才延时将高电平


变为低电平


(


感应模块检测到人体的每 一次活动后会自动顺延一个延时时间段,


并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点


)





4


)具有感应封锁时间


(

< br>默认设置:


3-4



)


:感应模块在每一次感应输出后


(


< p>
电平变为低电平


)


,可以紧跟着设置一个封锁时间 ,在此时间段内感应器不接收


任何感应信号。


此功能可以实现< /p>


(


感应输出时间和封锁时间


)

< p>
两者的间隔工作,



应用于间隔探测产品;同时此 功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。



(5)


工作电压范围宽:默认工作电压


DC5V



20V




( 6)


微功耗:静态电流


65


微安,特别 适合干电池供电的电器产品。



(7)


输出高电平信号:可方便与各类电路实现对接。






3.1.3


温度传感器模块





3.3


红外接收模块



通过温度传感器(如图


3.4


)采集当前的温度信息,送到 核心控制设备


中,由其


MCU


进行分析 ,通过与预设值的对比,决定控温设备的开关,使


室温保持在一个恒定的范围。同时为了 方便控制,


MCU


会将采集到的温度


值 发送到


LCD1602


液晶屏上显示出来。



















































3.4


温度传感器


DS18B20



14





33



-


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-


-


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-


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本文更新与2021-02-17 22:56,由作者提供,不代表本网站立场,转载请注明出处:https://www.bjmy2z.cn/gaokao/663554.html

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