1、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告基于 STM32 單片機(jī)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名:sssssssssbbbbbbbb 班級:學(xué)號：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxx指導(dǎo)老師： yyyyyyyyy日期： 2012。05。272012。06。07華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院摘要STM32STM32F103RBT6,AT24C02 作為靜態(tài)存儲(chǔ)芯片,44家庭報(bào)警模塊。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)家居的信息化、網(wǎng)絡(luò)化，是當(dāng)前智能家居系統(tǒng)發(fā)經(jīng)測試,本系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，同時(shí)具有友好的人機(jī)界面，為用戶提供安全服務(wù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化管理。關(guān)鍵字：智能報(bào)警 存儲(chǔ)器 傳感器

2、GSM目錄方案比較與選擇1方案一:采用數(shù)字電路控制1方案二：采用雙音多頻電路與語音電路相結(jié)合的控制方案11。3 方案三：采用以STM32單片機(jī)為核心的控制方案2 HYPERLINK l _TOC_250017 主要元器件介紹3主芯片STM323 HYPERLINK l _TOC_250016 2。2 顯示屏-OLCD128644 HYPERLINK l _TOC_250015 2。3 外部存儲(chǔ)芯片-AT24C025 HYPERLINK l _TOC_250014 模塊分析7 HYPERLINK l _TOC_250013 STM32控制模塊7密碼鎖鍵盤輸入及存儲(chǔ)模塊7 HYPERLINK l

3、_TOC_250012 人體熱釋感應(yīng)模塊7 HYPERLINK l _TOC_250011 顯示模塊7 HYPERLINK l _TOC_250010 報(bào)警模塊7硬件組成部分8 HYPERLINK l _TOC_250009 4。1 硬件組成部分8 HYPERLINK l _TOC_250008 4.2 仿真分析11 HYPERLINK l _TOC_250007 電路板的制作，焊接,調(diào)試13 HYPERLINK l _TOC_250006 5。1電路板制作13 HYPERLINK l _TOC_250005 5。2電路板焊接14 HYPERLINK l _TOC_250004 5.3電路板調(diào)

4、試14 HYPERLINK l _TOC_250003 討論及進(jìn)一步研究和建議15 HYPERLINK l _TOC_250002 課程設(shè)計(jì)心得16 HYPERLINK l _TOC_250001 附錄17 HYPERLINK l _TOC_250000 參考文獻(xiàn)34 PAGE PAGE 101、方案的比較與選擇1.1 方案一：由數(shù)字電路搭建的智能家居安全系統(tǒng),用以雙 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼控制系統(tǒng)的核心控制,共設(shè)了 9 個(gè)數(shù)字輸入鍵,還有確認(rèn)鍵和取消鍵等。如果用戶輸入密碼錯(cuò)誤，則電路將報(bào)警;若電路連續(xù)報(bào)警三次，即密碼輸入31圖 11。2 方案二：術(shù)和相關(guān)的傳感器,開發(fā)一種具有

5、聯(lián)網(wǎng)功能的智能報(bào)警系統(tǒng)。該報(bào)警系統(tǒng)由傳感2處理程序。圖 21.3 方案三：STM32LCD3人體熱釋感應(yīng)模塊塊STM32 塊4x4鍵盤GSM 模塊語音芯片功放揚(yáng)聲器方案一設(shè)計(jì)簡單且操作能的ER二的系統(tǒng)功能齊全，但是設(shè)計(jì)復(fù)雜，該系統(tǒng)適用于小區(qū)式管理,實(shí)現(xiàn)用戶大規(guī)模使用;方案三雖然功能偏少，設(shè)計(jì)相對簡單，而且實(shí)現(xiàn)相對容易，適身的設(shè)計(jì)水平，我們組選擇方案三作為我們的最終設(shè)計(jì)方案。2、主要元器件介紹2。1 主芯片STM32F103RBT6STM32F103RBT6/STM32F103ST 公司基于ARMCortexM332128KBFlash、20KRAM、12AD、4163USART72MHz。參數(shù)

6、介紹如圖 4：圖 42。2 顯示屏-OLCD128642.2.1 概述OLCD12864128X644/82312864,81921616128168ASCII 字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全841616該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。2。2。2 基本特性:（1、低電源電壓(VDD：+3.0+5.5V）（2、顯示分辨率:12864(3)81921616（簡繁體可選)（4、內(nèi)置 128168 (5、2MHZ（6、顯示方式：STN :1/32DUTY，1/5BIAS、視角方向:6LED，LED1/51/10、通訊方式：串行、并口可選（11)、內(nèi)置 DC

7、DC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓（12、無需片選信號，簡化軟件設(shè)計(jì)(13)、工作溫度： 0 - +55 ,存儲(chǔ)溫度： -20 - +60 2。2.3、應(yīng)用說明地址，再寫入中文字符編碼。ASCII1ASCII當(dāng)字符編碼為 2 字節(jié)時(shí),應(yīng)先寫入高位字節(jié)，再寫入低位字節(jié)。模塊在接收指令前,向處理器必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙狀態(tài)，即讀取BFBF“0標(biāo)志，則在前一個(gè)指令和這個(gè)指令中間必須延遲一段較長的時(shí)間,即等待前一個(gè)指令確定執(zhí)行完成。指令執(zhí)行的時(shí)間請參考指令表中的指令執(zhí)行時(shí)間說明。指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“RE位，否則使用相同指令集時(shí)， 無需每次均重設(shè)“RE”位。2。3 外部存儲(chǔ)芯片-AT2

8、4C02EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only EEPROM腦上或?qū)Ｓ迷O(shè)備上擦除已有信息，重新編程。一般用在即插即用。它是可用戶更改的只讀存儲(chǔ)器(ROM和重編程（重寫EPROM，EEPROMAT24CXX 是美國 ATMEL 公司的低功耗 CMOS 串行 EEPROM，典型的型號有AT24C01A/02/04/08/16 等 5 種 ， 它 們 的 存 儲(chǔ) 容 量 分 別 是1024/2048/4096/8192/16384128/256/512/1024/2048壓級別有 5V，2.7V,2.5V,1.8V。AT24C02 是

9、 一 個(gè) CMOS 標(biāo) 準(zhǔn) 的 EEPROM 存 儲(chǔ) 器 ， 是 AT24CXX 系 列（AT24C01/02/04/08/16)成員之一,這些 EEPROM 存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是功耗小、成本30uA110uA，具有標(biāo)準(zhǔn)的I2C應(yīng)用廣泛的小容量存儲(chǔ)器之一.圖 55AT24C028256節(jié).引腳功能介紹如下：A（引腳1：器件地址的A0位，是器件地址的最低位，器件地址排列是 A5 A4 A3A2 A1 A0 R/W。A1（2A1 A2（3A2 GND（4：地線。SDA（5 SCL（6 TEST（7）:測試引腳, Vcc（8：電源線引腳。3、模塊分析本系統(tǒng)的硬件部分主要由單片機(jī) STM32F103RBT6

10、、晶振電路、報(bào)警電路、44OLCD12864(MCU塊、人體紅外檢測報(bào)警模塊、鍵盤模塊、顯示模塊構(gòu)成.3。1 STM32 控制模塊STM32F103RBT6I/OSTM32F103RBT63。2 4x4 密碼鎖鍵盤輸入及存儲(chǔ)模塊本設(shè)計(jì)采用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由行線和列線組成，也稱行列式鍵盤， 按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上，密碼鎖的密碼由鍵盤輸入完成,與獨(dú)立式按鍵鍵盤相比，要節(jié)省很多 I/O 口。本設(shè)計(jì)中使用的這個(gè) 4*4 鍵盤不但能完成密碼的輸入還能作特別功能鍵使用，比如修改密碼后退功能等.鍵盤的每個(gè)按鍵功能可以在程序設(shè)計(jì)中設(shè)置。67GSM的報(bào)警功能的使用.3。3 人體熱釋感應(yīng)模塊當(dāng)檢測到非法入侵

11、的人體時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警模塊報(bào)警。3。4 顯示模塊考慮到友好的人機(jī)界面，采用OLCD12864顯示當(dāng)前家居安全情況、提示信息和輸入的密碼,以方便用戶使用。3。5 報(bào)警模塊的聲音報(bào)警電路，當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤次數(shù)大于三次,或者有非法侵入等行為，系統(tǒng)GSM4、硬件組成部分及仿真分析4。1 硬件組成部分：4.1。1 STM32 單片機(jī)控制模塊：圖 64。1.2 存儲(chǔ)芯片 AT24C02 模塊電路圖：圖 74。1。3 4x44.1.4 GSM 模塊：4。1.5 SW 調(diào)試接口：4.1。6 報(bào)警模塊:圖 8 圖 9 4.1。7 電源模塊：4。1.94。2 仿真分析121314由于電路的其它部分功能相對簡單,所以在硬

12、件上直接可以實(shí)現(xiàn)，并未對它們進(jìn)行仿真，這里只對 GSM 模塊進(jìn)行仿真調(diào)試，分析結(jié)果如下:通過RS-232 將GSM 模塊和主控制板連接起來。這樣要注意要將RXDRXD,TXDTXD 連接起來，不要憑經(jīng)驗(yàn)交叉連接。RS-2329600,NONE，81圖 15PDUPDUUnicodePDU，TEXTTEXTTEXT（發(fā)送：ATOK發(fā)送：AT+CMGF=1回車 返回：AT+CMGF=1OK發(fā)送：AT+CSCA=+8613010130500返回：AT+CSCA=+8613010130500OK發(fā)送：AT+CMGS返回:AT+CMGS車發(fā)送：XXXX

13、XX(09,A-Z)XXXXX09，26AZ 09,26發(fā)送：1A（十六進(jìn)制發(fā)送）回車返回：+CMGS： XXXOK以上為 TEXT 方式發(fā)送截圖：ERROR，ATF化。發(fā)送：AT&F回車返回：ATF5、電路板的制作，焊接，調(diào)試5。1 電路板制作PCB注意焊盤的大小和焊盤之間的距離 .、注意線寬大小，本設(shè)計(jì)把線寬調(diào)至0.8mmPCB電路板制作有以下 5 步：打印電路圖：先設(shè)置相關(guān)的參數(shù),后在油性紙面上進(jìn)行 PCB印，將圖紙打印好之后后,注意不要刮落到碳粉.（2）PCB2040在，則可以使用油性筆進(jìn)行線路修補(bǔ)。(3)腐蝕：把過塑好的電路板放到鹽酸與雙氧水的混合物上面進(jìn)行腐蝕。腐蝕過后，電路板要用

14、清水清洗。（4）用洗板水把碳粉清理干凈，此時(shí)可以看到清晰的銅線線路。(5)對焊盤中間進(jìn)行鉆孔，鉆孔之后就是最終完成的電路板。圖16PCB圖電路板焊接電路板制作好后,便可以進(jìn)行焊接了。焊接時(shí)要注意下問題：（1）檢查一下電路板銅線是否存在隔斷，若存在，則進(jìn)行焊錫把隔斷的銅線線路進(jìn)行相連.11(2）對照原理圖以及 PCB 圖來進(jìn)行焊接。（3）注意排阻和電容的極性，插座的方向等問題。（4)焊錫時(shí)注意某些相近的管腳是否相連導(dǎo)致短路.電路板調(diào)試在電路板調(diào)試的過程中,我們是分模塊進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)軟件和硬件相結(jié)合， LCD然后進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警功能的檢查 ,通過改變限流電阻的大小并燒寫合適程序，我們是蜂鳴器達(dá)到預(yù)想

15、期的效果.第三就是進(jìn)行人體紅外感應(yīng)模塊的調(diào)試，該電路和程序較為簡單,較為容易實(shí)現(xiàn)。第四總系統(tǒng)的調(diào)試，經(jīng)過前一輪的奮戰(zhàn)，我們將所有模塊按設(shè)想結(jié)合起來， 修改程序并經(jīng)過多次測試終于實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能。6、討論及進(jìn)一步研究和建議73密碼斷電保護(hù),GSM 短信報(bào)警，手動(dòng)復(fù)位。應(yīng)該特別提到的是密碼斷電保護(hù)，由的密碼是不會(huì)保存的，這對密碼的安全性有很大的威脅;在此次設(shè)計(jì)中，我們是AT24C02GSM報(bào)警可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控。7、課程設(shè)計(jì)心得我們主要是運(yùn)用單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警系統(tǒng),并且用模塊化的設(shè)計(jì)方法來實(shí)進(jìn)行模擬,基本完成課程設(shè)計(jì)的要求. PAGE PAGE 21cPCB 電路圖，制板，到最后利用自制的板進(jìn)行下

16、載調(diào)試和檢驗(yàn),整個(gè)過程哪怕有一個(gè)細(xì)節(jié)錯(cuò)了,整個(gè)設(shè)計(jì)也就失敗。我們一開始編好程序后，出現(xiàn)一些小錯(cuò)誤導(dǎo)致無PCBPCBPCBPCB總之,這次實(shí)驗(yàn)不僅僅加強(qiáng)了我們的動(dòng)手編程能力，也大大加強(qiáng)了我們團(tuán)隊(duì)合作以及設(shè)計(jì)的能力,使我們在理論學(xué)習(xí)和編程練習(xí)方面都獲得了較大的收獲.附錄include stdint.h” #include ”string。h”include stm32f10 x。h”include ”CoOS。h #include ”app。h”#include BSP.h”include LED。h/用戶任務(wù)函數(shù)/與開發(fā)板相關(guān)的函數(shù)include key_4x4.h”include ”vir_k

17、ey 。 h #include include vir_warning.h”include vir_ext_memory.hinclude ”vir_gui.h” #include ”vir_gsm.h #define MEM_BK20_NUM#define MEM_BK20_SIZE200#define NULL 0#define PHONE_IADD 8#define PHONE_NADD 8define PHONE_MAX7#define PHONE_NMLEN 16OS_STK OS_STK LED0_StkLED0_STK_SIZE；OS_STK MainApp_StkMainApp

18、_STK_SIZ；/定義棧/定義棧/定義棧OS_STK Alarm_StkAlarm_STK_SIZE;/定義棧uint8_t FlagFirstInter = 1;typedef enum app_state ST_PREVENT_DIS,ST_PREVENT_EN APP_STATE； APP_STATE ST_Current = ST_PREVENT_DIS；OS_MMID MemBk20_ID;unsigned int MemBk20MEM_BK20_SIZE/4； uint8_t Alarm_Flag = 0；uint8_t Alarm_EN = 0; APP_STATE APP_S

19、TATE StPreventEn（void); APP_STATE SetPassWord（void); uint8_t CheckPassWord(void); uint8_t SetIPhone(void）;void Phone_Init(void）;void Task_StartUp（void *pdata)（void）pdata； BSP_Init； GUI_Init（）; VirKey_Init（); VirWarning_Init()； VirExtMemory_Init；/ GUI_P8x16Str（0, 0,JJJJ)；VirGsmInit（);MemBk20_ID = CoC

20、reateMemPartition（(U8)MemBk20,20， MEM_BK20_NUM);CoCreateTask（Task_LED0，(void *）0,LED0_PRIO， &LED0_StkLED0_STK_SIZE-1, LED0_STK_SIZE);CoCreateTask(Task_Alarm,(void )0,Alarm_PRIO， &Alarm_StkAlarm_STK_SIZ， Alarm_STK_SIZE)；CoCreateTask(Task_MainApp,（void )0， MainApp_PRIO,MainApp_StMainApp_STK_SIZE-， Mai

21、nApp_STK_SIZE)；CoExitTask（);void Task_LED0(void pdata）while（1)LED_REG_ON；CoTickDelay(500);LED_REG_OFF；CoTickDelay（500);void Task_Alarm(void *pdata）uint8_t i;uint8_t tab_buf8； char phone13=0； uint8_t phone_time = while（1）if(Alarm_EN = 1)if（VirIntrudeCheck(）=1)CoTickDelay(20); if（VirIntrudeCheck（)=1）A

22、larm_Flag = 1;if(Alarm_Flag = 1）Alarm_Flag = 0; VirWarningEnable（); if(phone_time 10 = VirExtMemoryRead（PHONE_IADD,tab_buf，8); for(i=1;i=tab_buf0；i+)VirExtMemoryRead（tab_bufi+2,phone，11)； GUI_P8x16St（3，6,phon； VirGsmSendChinaMsg(phone，534E519C75354FE163D091924F60FF1A7CFB7EDF68C06D4B523067094E0D660E5

23、2A8726951655B GUI_P8x16Str（0,6，VirWarningDisable（)； phone_time+; void Task_MainApp（void pdata)/VirExtMemoryWrit（0000000,6；/while(1）switch（ST_Current）case ST_PREVENT_DIS：ST_Current = StPreventDis（)； break；case ST_PREVENT_EN：ST_Current = break;default:ST_Current = ST_PREVENT_EN; break；CoTickDelay(50）;

24、APP_STATE StPreventDis(void)char key_val; uint8_t res;if(FlagFirstInter = 1)Alarm_EN = 0;FlagFirstInter = GUI_CL（；GUI_DrawHz16x16（16,2,HzBaoDiao，6）; GUI_DrawHz16x16(0,4，HzDiaoYu，8)；key_val = VirKeyValGet(2000)； if(key_val ！= )return ST_PREVENT_DIS；GUI_CLS()；GUI_DrawHz16x16（24,0，HzZaYang，5); GUI_Draw

25、Hz16x16(8，2,HzFanDao，3); GUI_DrawHz16x1（8,4,HzGaiMiM，； while（1）key_val = VirKeyValGet（20000）; if(key_val = KEY_NULL）FlagFirstInter = 1; return switch（key_val)case A：FlagFirstInter = 1; return /break； case B:GUI_CL（； GUI_DrawHz16x16(2，2,HzShuJiuMiM5； CoTimeDelay(0，0，1，0）;res = CheckPassWord();if（res

26、= 1）SetPassWord（）;FlagFirstInter = 1; return /break； case C：res = CheckPassWord()； if(res = 1)SetIPhon（；FlagFirstInter = 1; return /break； case *：FlagFirstInter = return /break; default：/continue; break;APP_STATE StPreventEn(void)char key_val; uint8_t res；if（FlagFirstInter = 1)Alarm_EN = 1; FlagFirs

27、tInter = 0； GUI_CLS(）;GUI_DrawHz16x16(1，2,HzYouGo，1；key_val = if(key_val != return ST_PREVENT_EN;res = CheckPassWord（); if(res = 0）FlagFirstInter = 1； return ST_PREVENT_EN;else if(res = 1)FlagFirstInter = return return ST_PREVENT_EN；uint8_t CheckPassWord（void)uint8_t i； char key_val;char * ppw_buf1;

28、 char ppw_buf2; char uint8_t in_times = int cmp_res； while（ppw_buf1 = ppw_buf1 = (char *)CoGetMemoryBuffer(MemBk20_ID）; CoTickDelay(50);while(ppw_buf2 = NULL）ppw_buf2 = (char CoTickDela（5；while(ppw_buf3 = NULL）ppw_buf3 = （char ）CoGetMemoryBuffer(MemBk20_ID）; CoTickDelay(50)；for(i=0；i= 0 key_val = 9

29、& i 6)ppw_buf1i = key_val; ppw_buf3i+ = else if(key_val = D）if（i 0）i;ppw_buf1i = ppw_buf3i = else if（key_val = )cmp_res = strncmp(ppw_buf1, ppw_buf2, 6）; if(cmp_res = 0)CoFreeMemoryBuffe（MemBk20_I， void* CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID, (voi )ppw_buf； CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID， （void )ppw_buf3); r

30、eturn 1;elseswitch（in_times）case 1:GUI_CLS（);GUI_DrawHz16x16（16，0,HzPWRong1，21)； CoTimeDelay（0,0,2，0);break； case 2:GUI_CL（； CoTimeDelay(0,0，2，0);break； case 3：Alarm_Flag = GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16（24，2，HzPWRong3,6)； CoTimeDelay(0,0,10,0)； CoFreeMemoryBuffer（MemBk20_ID， （void* CoFreeMemoryBuffer(Me

31、mBk20_ID， （void* ）ppw_buf2); CoFreeMemoryBuffer（MemBk20_ID, （void return /break; default：break;in_times+; for(i=0；i= 0 key_val = 9 & i 0）i-;if(in_times = 1)ppw_buf1i = 0;else if（in_times = 2)ppw_buf2i = 0；ppw_buf3i = 0;else i（key_val =)if（i = 6)if（in_times = 1)in_times = 2； for(i=0；i7;i+）ppw_buf3i =

32、 0;i = 0；else if(in_times = 2)cmp_res = strncm（ppw_buf1, ppw_buf2, if（cmp_res = 0)VirExtMemoryWrite(0，ppw_buf2，6)； GUI_CLS();GUI_DrawHz16x16（16，2，HzCrPWSucs,7）; CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_I， (voi CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID, （void* ）ppw_buf2); CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID, )ppw_buf3)； return 1;el

33、se PAGE PAGE 28in_times = 1； for(i=0；i7；i+）ppw_buf1i = 0； ppw_buf2i = 0;ppw_buf3i = 0;i = 0;GUI_CL（； CoTimeDelay(0,0,2，0);else if( (key_val = KEY_NULL)| (key_val = )CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID， （void* ）ppw_buf1）; CoFreeMemoryBuffer（MemBk20_ID, （void* )ppw_buf2)； CoFreeMemoryBuffer(MemBk20_ID, （voi

34、d ）ppw_buf3); return 0；elsecontinue;char char char uint8_t SetIPhone(void）uint8_t i，index = uint8_t focus = 0; uint8_t cmp_res； char key_val;/char p_buf11；/char p_buf214；/char char p_index8；/char p_buf1;/char p_buf2;/char p_buf3;/char p_index；/while（p_buf1 = NULL)/p_buf1 = (charCoGetMemoryBuffeMemBk

35、20_I；/CoTickDelay(50);/while(p_buf2 = /p_buf2 = （char ）CoGetMemoryBuffer(MemBk20_ID);/CoTickDelay(50);/while（p_buf3 = /p_buf3 = (char ）CoGetMemoryBuffer(MemBk20_ID)；/CoTickDelay（50）;/while(p_index = /p_index = (char )CoGetMemoryBuffer(MemBk20_ID)；/CoTickDelay（50)；/for（i=0;i= 1 & key_val = focus = key_val 48; break；else if(key_val = A)if(index 1）index-; continue;else if（key_val = B)if（index = 0 & key_val = 9 & i 11)PBuf1i+2 = key_val； i+;else if（key_val = D）if（i 0)i-;PBuf1i+2 =