課程設計（論文）基于單片機的遠程控制

1、基于單片機的遠程控制作者： 劉嘉合作者： 高光杰 張志杰 張博晨指導教師：吳晶晶摘要：近年來由于電子信息科學技術的飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對居住環(huán)境方便快捷的要求越來越高，智能住宅控制系統(tǒng)應運而生。智能住宅控制系統(tǒng)將現(xiàn)代電子技術、通訊技術、“物聯(lián)網”控制技術及自動化技術有機融合，通過對智能家居照明系統(tǒng)的遠程自動控制和管理，為用戶提供安全舒適、高效便利的家居生活環(huán)境。本項目所設計的智能家居照明系統(tǒng)可以根據(jù)人們的需求，完成住宅照明系統(tǒng)的智能化控制。1.引 言隨著物聯(lián)網知識的普及以及技術的廣泛推廣和應用，物聯(lián)網被越越來越多人所關注。智能家居照明系統(tǒng)是家居智能控制的重要部分，它主要包括一

2、個照明控制器，是整個系統(tǒng)的核心部分。它能控制整個照明系統(tǒng)中的所有的照明設備，通過控制器，可自由轉換場景設定，同時該系統(tǒng)可以在一個房間控制全部的燈具，也可以遠程通過因特網進行控制，創(chuàng)造適合的照明度且有效節(jié)約能源。我們通過使用家庭服務器，鍵盤，極大地提高了對照明控制系統(tǒng)的控制程度以及實現(xiàn)節(jié)能減排的最終目的，同時智能家居照明系統(tǒng)也使得家居生活變得更加舒適、便捷。2計算機通信及“物聯(lián)網”通信21 計算機通信 隨著多微機系統(tǒng)的廣泛應用和計算機網絡技術的普及，計算機的通信功能越來越顯得重要。計算機通信是將計算機技術和通信技術的相結合，完成計算機與外部設備或計算機與計算機之間的信息交換，可以分為兩大類：并行

3、通信與串行通信。并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時進行傳送 , 并行通信控制簡單、傳輸速度快，由于傳輸線較多長距離傳送時成本高且接收方的各位同時接收存在一定的困難。串行通訊傳輸線少，長距離傳送時成本低，且可以利用電話網等現(xiàn)成的設備所以本設計采用串口與單片機進行通信1。2. 2 物聯(lián)網通信近年來由于網絡的普及和廣泛的應用，在這個基礎上產生了“物聯(lián)網”。2 “物聯(lián)網”是通過射頻識別、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡概念?！拔锫?lián)網”概念是在“互聯(lián)網”概念的基礎

4、上，將其用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，進行信息交換和通信的一種網絡概念。本設計就是基于以上兩種理論進行設計的，通過計算機的串行通信，將智能家居照明系統(tǒng)的硬件電路與服務器進行連接，通過網絡對連接的照明系統(tǒng)進行遠程的信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、跟蹤、監(jiān)控和管理的目的。3.系統(tǒng)硬件設計3.1 基本功能該智能家居照明系統(tǒng)具有普通的照明控制功能外，還可進行調光，模式設定，提高家庭的生活質量，大大改善生活的品位?？赏ㄟ^鍵盤，因特網進行控制，提高照明的有效利用，效果明顯。同時在夜間未能及時回家時，可通過因特網進行遠程開燈，防止家里因無人而無燈，防止竊賊入室之隱患。同時本系統(tǒng)還具備家居環(huán)境溫度的

5、采集與傳輸功能；預留了無線通信端口，可外接無線傳輸模塊對系統(tǒng)進行遠程操控。使系統(tǒng)更加完善。3.2 系統(tǒng)框圖圖1智能家居照明系統(tǒng)原理框圖本系框圖如圖1所示，該產品主要是由單片機89s52來實現(xiàn)控制的，其結構主要由按鍵控制、服務器、電平變換電路、液晶顯示電路、電源控制電路組成。其各主要部分的功能如下：按鍵控制：按下s1鍵可以選擇相應的功能狀態(tài)，s2、s3為菜單設置按鍵，可以對燈光場景等參數(shù)進行設置；服務器：用另一臺電腦通過網絡遠程訪問服務器以實現(xiàn)遠程控制服務器。電平變換電路：由于單片機的輸入、輸出電平為ttl電平，與服務器（pc機）rs-232標準串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實現(xiàn)單片機與pc機

6、之間的數(shù)據(jù)通信，必須進行電平轉換。液晶顯示電路：采用12864液晶實時的將系統(tǒng)的工作狀態(tài)與數(shù)據(jù)直觀的顯示出來。電源控制電路：通過單片機控制電源電路從而達到控制燈具的明暗。3.3原理電路設計及設計說明圖2智能家居照明系統(tǒng)原理圖 整個系統(tǒng)的原理圖如圖2所示，具體各模塊的電路圖及功能說明如下：3.2.1 按鍵控制電路：本設計采用鍵盤對整個系統(tǒng)進行設置，以達到智能控制的目的。在單片機中的鍵盤分為兩種:一種是獨立式,另一種是行列式3。由于本設計只需要進行簡單的參數(shù)修改，為了節(jié)省單片機i/o資源所以本系統(tǒng)采用獨立式的鍵盤，當有按鍵按下時電路原有的高電平轉變成低電平單片機檢測到這一變化并執(zhí)行相應的程序，電路

7、有3個按鍵，一個用來進行上翻，一個用來進行下查，另一個用來進行選擇，按鍵將外圍硬件與單片機相連接已達到利用外圍硬件控制電路的目的，按下s1鍵可以選擇相應的功能狀態(tài)，s2、s3為菜單設置按鍵，可以對系統(tǒng)功能進行設置。電路如圖3所示。圖3按鍵控制3.2.2電平變換電路：大多數(shù)pc機都有一個串行通訊端口rs-232，用于兩臺計算機間進行串行通訊。rs - 232通訊接口是一種標準化的串行接口，是為遠程通訊連接終端設備與數(shù)據(jù)通訊設備定義的物理接口。rs-232采用非平衡連接(又稱為單端線路)，在這個線路中，信號電壓加到一條導線上，所有的信號電壓都使用一個公共的接地線。為了提高抗干擾能力和增加傳送距離，

8、rs-232的每個腳線的信號和電平規(guī)定采用負邏輯電平，dc(-15-5v)規(guī)定為邏輯“1”,dc(+ 5+15v)規(guī)定為邏輯“0”, dc(-5+5v)規(guī)定為過渡區(qū)。由于單片機的輸入、輸出電平為ttl電平，與 pc機rs-232標準串行接口的電氣規(guī)范不一致，因此要實現(xiàn)單片機與pc機之間的數(shù)據(jù)通讀，必須進行電平轉換。一般常用的電平轉換器件有mc1488、mc1489及max232等，但mc1488、mc1489需要12v電源，這對于不具備12v電源的單片機系統(tǒng)是非常不便的。故使用max232實現(xiàn)電平轉換4。電路如圖4所示。圖4電平轉換電路3.2.3液晶顯示電路：在單片機顯示電路中最為常用的是數(shù)碼

9、管顯示和液晶顯示，因為數(shù)碼顯示的信息量比較單一而且還需外加相應的驅動電路這樣就會加大電路設計與系統(tǒng)編程的不便，為了能更便捷更好的將數(shù)據(jù)實時的顯示出來本設計采用12864點陣液晶顯示5。 這樣就能直觀的了解到當前系統(tǒng)的工作狀態(tài)和環(huán)境溫度，為了節(jié)約單片機的管腳數(shù)量，本設計采用串行數(shù)據(jù)輸入，使用12684點陣液晶顯示，將單片機中輸出的信號即系統(tǒng)狀態(tài)和當前溫度顯示出來。顯示電路原理圖如圖5所示。圖5液晶顯示電路3.2.4電源控制電路：本設計所控制的核心器件就是燈具，由于照明燈具采用交流220v供電，單片機所發(fā)出的控制信號只有幾毫安，無法控制大電流高電壓的設備6，所以在本設計中只能采用直流與交流分別控制

10、的方法故采用光耦與可控硅來實現(xiàn)控制，由于可控硅的觸發(fā)電平很小單片機所發(fā)出信號經光耦完全能控制可控硅，當可控硅接到控制信號并導通燈具接通電源并點亮，因為可光耦很好的將直流與交流隔離開兩種電源不會相互影響。電路原理圖如圖6所示。 圖6電源控制電路4.系統(tǒng)軟件設計本系統(tǒng)單片機部分是用keil軟件進行編寫的，系統(tǒng)軟件設計流程圖如圖7所示。圖7系統(tǒng)軟件設計流程圖5軟件操作步驟5.1 操作界面設計 為了能更好的通過互聯(lián)網實現(xiàn)遠程控制與數(shù)據(jù)的采集本系統(tǒng)用visual basic2005編寫了服務端程序和客戶端程序，將照明系統(tǒng)用串口數(shù)據(jù)線與服務器連接并接通電源，在分別將這兩個應用程序安裝到服務器和電腦上，安裝

11、成功后出現(xiàn)的界面如圖8、圖9所示。通過設定服務端的監(jiān)聽端口號及通信端口以及本機的ip，即可通過客戶端對服務端進行遠程連接。圖8 服務端操作界面圖9客戶端操作界面5.2使用要點首先確定監(jiān)聽端口號400并設定通信端口com1和輸入本機ip地址:127.0.0.1（根據(jù)電腦ip地址來設定）。如圖10所示。圖10 服務端等待鏈接中將鏈接地址127.0.0.1和通信端400設置好，如圖11所示。圖11 客戶端等待鏈接中點擊監(jiān)聽選項，出現(xiàn)的界面如圖12所示，這時燈具就會點亮。圖12 鏈接成功6.系統(tǒng)的應用價值該項目創(chuàng)新點在于將現(xiàn)代電子技術、通信技術、智能控制技術及自動化技術有機融合，通過對智能安防系統(tǒng)的檢

12、測和控制，為人民提供安全舒適、高效便利的生活工作環(huán)境。智能家居照明系統(tǒng)是電子信息技術的重要組成部分，它可以根據(jù)人們的需求，把日常生活中經常涉及的安防控制手段融合在一起，通過嵌入式系統(tǒng)接入到internet交互通信完成家庭或辦公場所的智能家居照明控制。通過嵌入式技術和互聯(lián)網技術的結合，為生活提供了安全便捷的環(huán)境。7.結束語本設計的基于“物聯(lián)網”控制的智能燈光照明系統(tǒng)的主控板由雙路可調直流穩(wěn)壓電源供電，照明燈具由市電提供，用戶可在遠程通過互聯(lián)網對自己家中的照明系統(tǒng)進行遠程控制。該設計跟以往的智能燈光照明系統(tǒng)設計有所不同，本設計可以通過網絡進行遠程控制，不僅提高照明的有效性，同時還減少了不必要的資源浪費。在夜間未能及時回家時，可通過因特網進行遠程開燈，防止家里因無人而無燈，防止竊賊入室之隱患。本設計基本上完成了預定的目標，“物聯(lián)網”是現(xiàn)在最熱門的技術，本設計的這個智能照明系統(tǒng)雖然很簡單，但是通過進一步開發(fā)可以控制更多的電子設備。例如，本系統(tǒng)具備功耗低的特點，供電部分還可以采用太陽能電池系統(tǒng)作為供電單元，使其具備自給能力。參考書目1馮博琴，吳寧微型計算機原理與接口技術m北京:清華大學出版社，2007。2 張飛舟，楊東凱，陳智物聯(lián)網技術導論北京：電子工業(yè)出版社，2010。：3高吉祥等電子技術基礎實驗與課程設計（第二版