智能家居控制系统的设计本科论文.doc

题 目 智能家居控制系统的设计 学生姓名 学号 所在学院 物 理 与 电 信 工 程 学 院 专业班级 通 信 工 程 1202 班 指导教师 完成地点 物理与电信工程学院实验室 2016年6月1日毕业设计任务书院(系) 物理与电信工程学院 专业班级 通信1202 学生姓名 一、毕业设计题目 智能家居控制系统的设计 二、毕业设计工作自_ 2015_ _年_12_月_ 10 _日起至_2016_年 6 月_ 20 _日止三、毕业设计进行地点: 博远楼物理与电信工程学院通信工程系实验室 四、毕业设计内容要求：设计目的与意义：随着现代化脚步的加快，智能家居控制是人们比较关心的问题，如何实现智能化家居控制系统显得比较重要，所以对智能家居控制系统的研究是非常有必要的。本次设计要求学生根据所学相关专业知识完成智能家居控制系统的设计，提高学生分析问题，解决问题的能力，提高学生的综合能力。 其具体要求如下： 1. 要求查阅相关资料，至少确定两种设计方案； 2要求自选一种方案完成智能家居控制系统的设计； 3要求采用软、硬件结合的方式完成系统电路的设计； 4. 要求完成系统硬件电路的搭建及系统整体性能测试，实现智能化控制功能。 毕业论文要求： 1毕业设计论文撰写要求格式规范，设计思路清晰，条理清楚； 2英文文献翻译要求语句通顺流畅，词义准确，用词恰当； 3. 毕业设计论文内容完整，准确无误，用A4纸张打印。 进程安排如下： 2016年1月10日-3月15日： 查资料，调研，确定方案，并按时在系统中提交开题报告。 2016年3月16日-4月25日：对系统硬件电路进行模块化设计，采用编程语言进行软件编程， 完成硬件电路的仿真；在系统中提交外文翻译；完成中期检查报告。 2016年4月26日5月20日：进行系统硬件电路的搭建、调试和测试，完成毕业设计验收。 2016年5月21日-5月31日：完成毕业设计论文初稿、定稿和终稿，并在系统中提交。 2016年6月1日-6月15日： 进行毕业设计答辩，提交毕业设计资料。 指 导 教 师 系(教 研 室) 通 信 工 程 系 系(教研室)主任签名 批准日期 2015年 12月 20日 接受设计任务开始执行日期 2016年1月_10日 学生签名 智能家居控制系统的设计作者： （陕西理工学院 物理与电信工程学院 通信工程专业 1202级2班，陕西 汉中 723001）指导教师： 摘要 随着物联网技术的快速发展，人们的生活质量要求越来越高，不仅要舒适而且还要便捷，所以智能家居已成为现代化住宅的发展趋势。本课题设计了一款窗帘智能控制系统，系统电路是采用单片机STC89C52作为主控芯片，DS18B20数字温度传感器作为温度采集模块，以低功耗CMOS型EEPROM-AT24C02作为数据存储单元，GSM作为无线收发模块，结合外围的键盘输入、红外遥控、显示、报警等模块电路组成；系统软件采用C语言编程和KEIL软件编译下载。经测试，该系统不仅可以实现光照强度和温度自动控制窗帘开关，还可以实现红外遥控的半自动控制，并通过GSM模块给户主发送短信。 关键字 智能家居；自动窗帘；单片机STC89C52；步进电机；GSMDesign of smart home control system Author: WangDan(Grade12,Class2,Major of Communication Engineering，School of Physics and telecommunicationEngineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001,Shannxi)Tutor:XueZhuanHua AbstractWith the rapid development of the Internet of things technology, peoples quality of life is increasingly of high, not only to be comfortable but also convenient, so smart home had became the trend of modern residential development. This paper designed a curtain smart control system, circuit system was STC89C52 microcontroller be used as the main of the control chip and digital temperature sensor DS18B20 as a temperature acquisition module, with low power CMOS type EEPROM-AT24C02 used as a data storage unit, GSM as the wireless transceiver module, combined with external keyboard、infrared remote control、display、 alarm module circuit; software system using C language programming and keil software to download the compiler. After tested, the system can not only realizes the light intensity and temperature of the curtain switch,but also can realize the semi automatic control of infrared remote control,and send a message to the head of the household by the GSM module. KeywordsSmart home;Automatic curtain;STC89C52 monolithic integrated circuit;Stepper motor;GSM目录1绪论11.1 课题背景及研究意义11.2 国内外研究现状11.3 本设计主要研究内容12 方案论证与选择22.1 方案一 基于zigbee的设计方案22.2 方案二 基于单片机的设计方案22.3 方案的比较与选择23 系统硬件电路设计33.1 单片机最小系统33.2 传感器模块电路设计43.2.1 光敏采集模块电路设计43.2.2 温度采集模块电路设计53.3 GSM无线传输模块电路设计63.4 显示模块电路设计73.5 报警模块电路设计83.6 时钟模块电路设计93.7 红外线模块电路设计93.8 步进电机模块电路设计103.9 系统原理图114 系统软件设计124.1系统主程序设计124.2 系统子程序设计124.2.1 传感器控制子程序124.2.2红外遥控控制子程序144.2.3 显示电路子程序154.2.4 电机驱动子程序164.3 程序编译与下载185系统硬件电路搭建与调试205.1系统电路仿真205.2 系统硬件电路搭建与结果分析216 总结与展望256.1 总结256.2 展望25致谢26附录A 英文文献原文28附录B 英文文献译文34附录C 系统源程序39附录E 元器件清单66 陕西理工学院毕业设计1绪论1.1 课题背景及研究意义智能家居以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，尽显便捷将家中的各种设备（如音视频设备、照明设备、窗帘控制、空调控制、网络家电等）通过家庭网络连接到一起。与普通家居相比，不仅具有传统的居住功能，提供安全舒适的家庭生活空间，还能提供全方位的信息交互功能，优化人们的生活方式。随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的时候，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。随着技术产业结构的调整，生产工艺的飞速发展，人们的生活水平不断提高，家用电气逐渐普及。高精度、多功能、低功耗是现代科技发展的趋势。在这种趋势下，窗帘的数字化、智能化已经成为现代生产研究的主导设计方向。单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多电子产品中也用到了红外控制。结合感光系统，无线通信和红外遥控系统的智能窗帘系统具有较好的发展前景。1.2 国内外研究现状在欧美等发达国家，智能控制窗帘已广泛应用。在10年前，智能系统就已经进入我国，可一直没有大的推广，这两年，随着电子技术的不断提高及价格的不断下降，智能控制窗帘控制器又开始在我国市场发展。据了解，全国共有170多种智能窗帘控制器获得了国家专利，但就其技术本身而言，还是大同小异，但售价却有很大差别，贵的要数千元，便宜的只要 500 块。尽管智能窗帘控制系统在国内是一个刚起步的行业，但是，它的发展前景在国内也是排前面的热门行业。从智能控制窗帘系统走进中国以来，国内各有实力的商业巨头纷纷涉足，使我的新兴智能家居市场达到前所未有的活跃。智能控制窗帘已经成为现代家居装行业的主流装饰，从现在其流行趋势来看，在未来的 20 年时间里，推拉窗行业将会是普通大众喜爱的行业，其市场的发展前景是非常广阔的。1.3 本设计主要研究内容本智能家居自动窗帘控制系统以STC89C52单片机为控制核心，由电源模块、光敏感应模块、温度监测模块、红外遥控模块、GSM模块等几个环节组成本系统的主要框架，与此同时可外扩一些其他的控制功能。系统可以实现对外界光线强度的实时监测，从而来控制窗帘的自动开启和关闭，或者可对室内的温度进行检测和显示，可由用户随时设定温度阈值，当实际的温度超过或低于设定温度后，通过窗帘的开闭，使室内的光线和温度达到一个较为理想的条件。为了更体现人性化，本设计通过红外线的发送和接收，或者根据短信控制，可根据用户的意愿实现对窗帘开闭的远距离遥控。自动窗帘控制系统具有以下几个基本功能：（1） 光照控制：根据光照强度值，通过感光器采集，自动打开或关闭窗帘。即当早晨光照强度增强到设定值，通过感光器采集，单片机控制步进电机打开窗帘；当夜晚光照强度减弱到设定值，通过感光器采集，单片机控制步进电机关闭窗帘。（2） 温度控制：通过红外遥控器设定给定温度，通过温度监测系统，检测环境温度，当温度高于或低于给定值时，单片机控制步进电机打开或关闭窗帘。（3） 定时控制：通过时钟进行控制，给定开关窗帘的时间，当达到自己设置的时间时会自动开关窗帘。（4） 红外控制：当光照强度未达到设定值，手动操作红外遥控器，由红外接收系统接收信号，单片机控制步进电机打开或关闭窗帘。2 方案论证与选择2.1 方案一 基于zigbee的设计方案本方案采用的是基于zigbee的无线传输网络，利用星型结构整个系统可以设置若干个终端节点，和协调节点。终端节点将采集到的温度，光线信息无线传输给协调器节点，协调器节点管理所有与之相连的终端节点，负责与之组网，并接收来自来终各端节点的温度信息或者光线与终端节点的信息并将所有的信息传给PC机，显示给用户。如图2.1所示。图2.1 方案一框图2.2 方案二 基于单片机的设计方案本方案运用主从分布式思想系统，以单片机为核心，构成一个包含温度采集、光线采集、处理、无线传输、显示的无线采集系统。采用STC89C52 单片机的最小系统，通过ULN2003芯片来驱动步进电动机控制窗帘的拉开和关闭，通过短信发送给户主。家居窗帘控制系统可以使用红外遥控器远程遥控窗帘的开或关；还可以根据室外环境亮度实现环境亮度光控。以及光控状态下环境亮度的控制参数的调整等等都可以通过遥控器进行设置。系统框图如图2.2所示。图2.2 方案二框图2.3 方案的比较与选择 两种方案都具有一定的优缺点，方案一采用Zigbee无线网络虽然可以实现温度，光线的无线收发，但是其价格相对昂贵，其次协议占带宽的开销量对信道的要求较高，反而会影响通讯距离和环境适应性，于是就要提高发射功率。方案二利用无线收发模，单片机的控制，可以实现窗帘的自动控制，报警等功能。又由于单片机技术已经很成熟，操作简单，易于实现，所以采用第二种方案。3 系统硬件电路设计本课题设计的系统硬件电路包括：单片机最小系统、无线收发模块电路、报警模块电路、红外模块电路、驱动步进电机电路及显示模块电路。3.1 单片机最小系统本设计使用的是ATMEL公司的STC89C52单片机。 (1) STC89C52简介 STC89C52作为系统的核心控制元件，只有它能正常工作后才能使其它的元件进入正常工作状态。因此，下面对STC89C52进行必要的说明。单片机电路在本系统中作为主控芯片首先对外部电路采集到的温度信号进行反应，然后通过驱动步进电机来观察窗帘的开关。用DS1302时钟芯片，DS18B20温度传感器，以及1602液晶，实现时间、温度的显示。用GSM模块实现给用户发短信以及温度报警等功能。以下是STC89C52单片机的各个管脚： VCC：40脚，供电电压，一般接+5V电压，GND：20脚，接工作地。 ）P0口：18脚，P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上电阻。但是P0口在程序校验作为输出指令字节时，需要外部加上拉电阻，一般上拉电阻选4.7K10K为宜。本设计中用5.1K的排阻对P0口进行上拉电平。 P1口：3239脚，P1口是一个内部具有上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1端口写入“1”后，被内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为作输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。 P2口：2027脚，P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 P3口：1017脚，P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P3 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 RESET：9脚，复位输入端。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ：30脚，当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于系统校验。 PSEN：29脚，外部程序存储器的选通信号。 ：31脚，访问外部程序存储器控制信号。当为低电平时，读取外部程序存储器；当端为高电平时，则读取内部程序存储器，设计中一般接高电平。 XTAL1：19脚，振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。如采用外部时钟源时，XTAL1为输入端。XTAL2：18脚，振荡器反相放大器的输出端。如采用外部时钟源时，XTAL2应悬空不接。(2)单片机最小系统 单片机主控制电路即包括了单片机的时钟电路和复位电路。RST引脚是单片机复位端，高电频有效。在引脚端输入至少连续两个单片机周期的高电频，单片机复位。使用时，在引脚与VSS引脚之间接一个10K的下拉电阻，与VCC引脚之间接一个约10F的电解电容，即可保证上电复位。在单片机电路中晶振的作用非常大，结合单片机内部的电路，产生单片机所必需的时钟频率，单片机一切指令的执行都是建立在晶振的基础上。晶振是利用一种特殊的晶体，在电能和机械能之间相互转化产生共振，提供稳定精确的单频震荡，为系统提供基本的时钟信号。XTAL1和XTAL2是外接时钟电路的接入端，C1、C2为负载电容，Y1为11.059MHz的晶振。本系统中采用11.0592MHz的晶振，因为对系统的精度有所要求。如图3.1所示。图3.1 单片机的最小系统3.2 传感器模块电路设计3.2.1 光敏采集模块电路设计光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻等。光敏电阻又称光导管，常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。 图3.2 光敏传感器电路当光敏电阻受到脉冲光照射时，光电流要经过一段时间才能达到稳定值，而在停止光照后，光电流也不立刻为零，这就是光敏电阻的时延特性。由于不同材料的光敏，电阻时延特性不同，所以它们的频率特性也不同，硫化铅的使用频率比硫化镉高得多，但多数光敏电阻的时延都比较大，所以，它不能用在要求快速响应的场合。3.2.2 温度采集模块电路设计本方案采用DS18B20芯片进行温度采集。（1）温度采集器件方法一是采用热电阻传感器作为感温元件，热电阻随温度的变化而进行变化，用仪表测出热电阻的阻值变化，从而来采集温度。最常用的是铂电阻传感器，化学性质稳定。方法二是采用数字式传感器DS18B20作为温度传感器，它无需其它外加电路，直接输出数字量。单总线器件，可直接与单片机通信，电路简单使用方便。基于这些优点选用数字式传感器进行温度的采集，它的测试精度、转换时间、传输距离等方面效果很好。(2)DS18B20介绍Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20、DS1822“一线总线”数字化温度传感器同DS18B20一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55+125，DS1822的精度较差为2。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。其DS18B20的内部结构、管脚配置、封装结构图如下图3.3所示。图3.3 DS18B20内部结构 图3.4 DS18B20封装图 图3.5 DS18B20实物图引脚定义： DQ为数字信号输入/输出端； GND为电源地； VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。 (3)DS18B20的供电方式在图中示出了DS18B20的寄生电源电路。当DQ或VDD引脚为高电平时，这个电路便“取”的电源。寄生电路的优点是双重的，远程温度控制监测无需本地电源，在缺少电源条件下也可以读ROM。为了使DS18B20能完成精确的温度测量，当温度发生变化时，DQ线上必须提供足够的功率，以确保正常运行。有两种方式可以确保 DS18B20 在其有效变换期内得到足够的电源电流。第一种方式为发生温度变换时，在 DQ 线上提供一个上拉电阻，这期间单总线上不能有其它的动作发生。通过使用一个 MOSFET 把 DQ 线直接接到电源可实现这一点，这时DS18B20 工作寄生在电源工作方式，在该方式下 VDD 引脚必须连接到地。另一种方式是 DS18B20 工作在外部电源工作方式，这种方法的优点是在 DQ 线上不需要强的上拉，总线上主机不需要连接其它的外围电路，即可在温度变换期间使总线保持高电平，同时也允许在变换期间允许其它数据在单总线上传送。此外，在单总线上还可以并联多个 DS18B20，如果它们全部采用外部电源工作方式，那么通过发出相应的命令即可同时完成温度变换11。(4) DS18B20设计中应注意的几个问题DS18B20具有连接方便、占用接口线少、测温系统简单、测温精度高、等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS18B20 与微处理器之间间采用串行数据通信。因此， 在对DS18B20 进行读写数据编程时，必须严格的确保读写时序，否则将无法读取测温结果。在DS18B20 有关资料中可能没有提及1Wire上所挂DS18B20数量问题，容易使人误以为可以挂任意多个DS18B20，而实际应用中并非如此。当1Wire上所挂DS18B20超过8个时，就要考虑微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。连接DS18B20的总线电缆是有长度限制的。实际应用中，测温电缆线可以采用屏蔽4芯双绞线，其中一对线接地线与信号线，另一组接VCC 和地线，屏蔽层在源端单点接地。接线如图3.6所示。图3.6 DS18B20工作电路本文以广泛应用的数字温度传感器DS18B20为例，说明了1Wire总线的操作过程和基本原理。事实上，基于1Wire总线的产品还有很多种，如1Wire总线的E2PROM、实时时钟、电子标签等。这些产品节省I/O资源、开发快捷、成本低廉、便于总线扩展、结构简单等优点，因此有广阔的应用空间，具有较大的推广价值。3.3 GSM无线传输模块电路设计 无线通讯模块采用SIM900A芯片实现，主要负责实现与远程终端的数据传输功能。SIM900A模块是一款尺寸紧凑，内置TCPIP协议栈的GSNGPRS模块，完全采用SMT封装形式，性能稳定，外观精巧，性价比高，并且能够满足用户的多种需求。数据采集卡硬件部分，通过对89C52单片机编程实现对温度、光线，时间等参数的采集、处理、发送等功能。采集卡上电复位后，驱动软件先执行初始化操作，初始化包括主控芯片的端口，串口波特率，EEPROM中的固定参数，以及GSM模块的GSM通道设置，模块串口设置。之后主控芯片定时判断是否有来自手机短信的预设的数据请求命令接口。其外部时钟电路每分钟触发的一次中断信号，开始采集传感器中获取的数据值。当有命令传来时，就组建信息报文，通过串口将报文数据通过无线发送模块传送出去。芯片管脚图： 图3.7 SIM900A芯片管脚分布 图3.8 SIM900A实物图 芯片管脚分布已经在上图展示出来,下面对这几个管脚进行简单的分析。RXD：与单片机TXD连接，单片机的输出作为GSM模块的输入。TXD：与单片机RXD连接，单片机的输入作为GSM 模块的输出。GND：系统的VCC。VCC：系统的GND。3.4 显示模块电路设计本设计用的是字符型液晶LCD1602来显示采集的温度,光线，还有设置的时间，及控制类型。（1）字符型液晶显示模块简介 1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。（2）字符型液晶显示模块引脚和内部结构本设计所使用的LCD1602工作原理图如图3.9所示，实物图如3.10所示。 图3.9 LCD1602显示电路 图3.10 液晶显示实物图第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为始能端，当E端由高电平变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第1516脚：空脚。第17脚：复位端，低电平有效。第18脚：显示驱动电压输出端。第19脚：VDD背光电源正端+5V。第20脚：VDD背光电源负端。12864液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。指令如下：指令1：清显示。指令码01H，光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位。光标返回到地址00H。指令3：光标和现实模式设置I/D。光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或右移。高电平有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B:控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示以为S/C。高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令 DL。高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平双行显示 。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址 BF。为忙标志，高电平表示忙，此时模块不能接受命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。3.5 报警模块电路设计 本设计的报警电路采用了一个蜂鸣器来实现。报警电路连接在单片机的某一特定管脚，随时会根据输出信号控制报警电路的工作与否。设定一个温度界限，当采集到的温度超过界限的时候，蜂鸣器则会一直响；当温度在温度界限内时，蜂鸣器停止鸣叫。报警电路工作原理如图3.11所示。 图3.11 报警电路工作原理图 图3.12蜂鸣器实物图3.6 时钟模块电路设计DS1302芯片的接口电路如图3.13所示，DS1302实物图如图3.14所示。 图3.13 时钟电路图 图3.14 DS1302实物图本设计使用的实时时钟电路芯片是美国DALLAS公司生产的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路芯片DS1302，时钟芯片在本系统中除了起到时间的显示外，还在时间控制中起到重要作用，所以是必不可少的。其各个引脚：VCC1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由VCC1或VCC2两者中的较大者供电；当VCC2大于VCC10.2V时，VCC2给DS1302供电；当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。是复位/片选线，通过把输 入驱动置高电平来启动所有的数据传送。输入有两种功能。首先，接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时在Vcc2.5V之前，必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，SCLK始终是输入端。本设计入端。本设计连接图如图3.15所示，其中C1和C2起微调晶振的作用。3.7 红外线模块电路设计红外通信是利用950nm近红外波段作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射信号。接收端将接收到的信号装成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调。红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成。遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头来完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器，由其内部CPU完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。红外遥控控制过程：本系统以89C51单片机为核心，由发射和接受两部分组成，发射部分主要完成编码和调制，接收部分完成调解和解码。其发射部分主要由89C51单片机完成编码，然后由红外发射管发射红外线，接收部分主要由光电转换，放大，解调，解码组成。其中光电转换，放大调解由红外线一体化接头来完成，接收单片机主要完成解码功能。红外接收接口连接图如图3.16所示，实物图如图3.17所示。 基于字节传输的红外遥控数据格式：在发送字节的开始先通过单片机发送20个脉冲宽度(每个脉冲周期26s)的高电平作为传输开始,接着发送8位数据(字节高位在前,低位在后),最后发送10个脉冲宽度的低电平作为传输结束,如图3.15所示。 传输开始 8位数据 传输结束20个脉冲 高位在前，低位在后 10个脉冲图3.15基于字节传输的红外遥控数据格式 图3.16 红外遥控连接图 图3.17 VS1838B实物图3.8 步进电机模块电路设计 步进电机是将电脉冲信号改变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机模块连接图如3.18所示。 图3.18 电机模块连接图 图3.19电机实物图 3.9 系统原理图综上所述，系统采用单片机STC89C52作为主控芯片，DS18B20数字温度传感器作为温度采块，GSM作为无线收发模块，DS1302作为时钟模块，LCD1602作为温度显示模块，以下为系统原理图如图3.20所示。