基于GSM的智能家居系統(tǒng)設計目錄TOC\o"1-3"\h\u10601基于GSM的智能家居系統(tǒng)設計 12111引言 2204811.1設計背景及其意義 386761.1.1設計背景 3283931.1.2研究意義 3320011.2本次設計的主要內容和功能 4316662設計方案 4111051、單片機最小系統(tǒng) 5258542、DTH11溫濕度檢測 5149383、DYP-ME003人體紅外感應 5243464、按鍵設置電路 5163995、GSM短信發(fā)送 613953(1)當檢測到的煙霧、溫度大于報警值時,單片機發(fā)送報警短信； 612905(3)可以發(fā)送指令給單片機,直接獲取數(shù)據(jù)； 6244266、煙霧濃度檢測 6314677、控制功能 629389(2)單片機接收到GSM短信指令后會執(zhí)行開關窗簾的操作； 6220563硬件部分電路設計 632023.1系統(tǒng)硬件電路總原理圖 6173783.2STC89C52概述 7234013.2.1STC89C52引腳 7135903.2.2STC89C52的內部構造 8316713.3按鍵控制電路 9203603.4開關及電源電路 10135433.5蜂鳴器報警電路 1167933.6液晶顯示電路 11163403.7SIM800模塊電路 12181883.8DTH11模塊電路 1379473.9紅外傳感器模塊電路 1354464軟件系統(tǒng)設計 1487984.1軟件主函數(shù)架構 14113724.2LCD1602顯示流程圖 16143844.3串口與GSM函數(shù)流程圖 1775034.4溫濕度檢測流程圖 185414.5按鍵子程序 1920197圖4-5按鍵流程圖 2040725系統(tǒng)調試 20194525.1焊接過程總結 20314475.2功能調試 21255186成果展示 22114917總結與展望 2323117參考文獻 25引言隨著科學技術水平的不斷提高，人們也愈發(fā)渴望更高的生活質量，而這也應該是科技最根本的初心，讓人類過上更便捷的生活。我們在生活中的方方面面都會享受到科技帶給我們的便利，像空調，洗衣機，自動掃地機等等這些電子設備在過去的家庭中是不曾存在的，而未來家庭中的電子產品也只會越來越多。可逐漸地人們會發(fā)現(xiàn)，繁雜且龐大的家庭電器設備所組成的網絡會讓我們疲于管理，比如有時候會找不到空調遙控器、電視遙控器；想關燈既要找開關，還要走一段路，關了燈之后又摸黑回來；用電磁爐煲湯花費要很長時間，想到外面做點其他事情又怕家里煮東西會引發(fā)火災等等。而現(xiàn)在，諸如上述所說的一些問題都可以由一套強大的智能家居系統(tǒng)來解決。智能家居系統(tǒng)將家庭中的電子設備都聯(lián)系在一起，形成一個家庭電子設備網絡，然后通過單片機芯片對整個系統(tǒng)進行調控。智能家居系統(tǒng)就像一個總的控制器，我們只需要在手機上對系統(tǒng)操作便可以控制整個家庭電子設備網絡的運行。手機已經成為我們日常生活必不可少的工具，很多人都是隨身攜帶的，因此，用手機作為智能家居系統(tǒng)的監(jiān)控端是非常合適的。手機與系統(tǒng)端的通訊方式有多種，常見的有使用無線局域網相連接的，有用藍牙技術來通訊的，也有通過接入互聯(lián)網來與手機進行傳發(fā)數(shù)據(jù)的，而本文介紹的這款智能家居系統(tǒng)是基于GSM系統(tǒng)中的短信息服務與手機端進行交互的?？梢哉f各個方案互有優(yōu)劣，完全是根據(jù)需求來選擇。1.1設計背景及其意義1.1.1設計背景智能家居這個概念并不是近年來才被提出的，早在1997年，比爾蓋茨已經在自己的豪宅中使用上了智能家居系統(tǒng)，也給予當時的人們極大的震撼。在萬物互聯(lián)時代即將到來的今天，智能家居憑借其在未來生活中的實用性逐漸成為人們的研究熱點。智能家居可實現(xiàn)的功能非常多，基本的有控制門窗的開關，對家電運行的控制，檢測家居環(huán)境中的一些指標，還有就是關于家居安全防護的一些功能等等，幾乎涵蓋了家居生活中方方面面的問題。從分類上看，智能家居可根據(jù)不同的標準分成多個類別。從使用的通信方案上看，有WIFI、Zigbee、Bluetooth、GSM等等；從連接的方式上看，有通過RS485等接口與各個家電產品進行有線連接的，也有如上述所說的通過無線通信技術進行連接的；從安裝的渠道上看，有前裝和后裝之分；就目前來看，占據(jù)主流市場份額的是采用Zigbee無線組網技術的智能家居系統(tǒng)，其具有系統(tǒng)容量大，連接穩(wěn)定等優(yōu)勢。而本次介紹的這款基于GSM的智能家居系統(tǒng)也是有著不容小覷的獨特優(yōu)勢，例如服務費低廉，通過手機短信與系統(tǒng)進行交互，連接簡單快捷等等，也能在智能家居領域占有著自己的一席之地。1.1.2研究意義追求更高水平的生活質量，很多人或多或少都會有這樣的目標，而智能家居系統(tǒng)正是為了幫助我們實現(xiàn)這個目標才被提出來的概念，能讓我們體驗更好的家居生活。家電設備的智能化能在生活中的各個方面給我們帶來便利，節(jié)約資源。例如最簡單的人體紅外檢測到有人經過然后自動開燈，然后經過設定的時間自動熄滅，這只是智能家居的一個很小的應用，是不是也給予了我們極大的方便，像漆黑的樓道這種場景，應用起來是最適合不過的了。本次設計的目的并不是一次性造出一個完美的智能家居產品，而是通過此次設計去掌握智能家居系統(tǒng)的一般設計思路，了解硬件和軟件部分的設計原理，在一次次排錯驗證的過程中積累到更多的經驗，為即將到來的智能化時代做好充足的準備。相信在不久的將來，智能化家居產品將變得隨處可見，那時候我們的研究也會顯示出其巨大的價值。1.2本次設計的主要內容和功能 本次設計的這款智能家居作品采用了51系列中的stc89c51單片機作為主控芯片，可根據(jù)需求通過I/O口拓展多種功能，十分的方便，本作品實現(xiàn)的主要功能如下：系統(tǒng)開啟時，單片機會將系統(tǒng)上的各個傳感器所采集到的溫度、濕度以及煙霧濃度數(shù)據(jù)在1602液晶顯示屏上進行顯示；當傳感器檢測到家居周圍環(huán)境中的溫度或者是煙霧濃度超過預設值時，系統(tǒng)的蜂鳴器模塊會發(fā)出警報聲響，并且系統(tǒng)上的SIM800模塊會在單片機的控制下向預設的業(yè)主手機號碼發(fā)送警示手機短信，以提醒業(yè)主作出應對措施，避免安全事故的發(fā)生；當有人經過時，人體紅外傳感器會檢測到相應的信號并返回給單片機，在單片機的控制下，照明燈會自動亮起，免除了因光線不足而找不到開關的困擾，5秒后照明燈自動熄滅，又節(jié)約了資源；如若在系統(tǒng)開啟了防盜模式下檢測到有人經過，系統(tǒng)的蜂鳴器模塊會發(fā)出警報聲，并且由SIM800模塊向業(yè)主發(fā)送“有人靠近”的提示短信，因此本系統(tǒng)也具備一定的家居防盜的功能；關于系統(tǒng)的遠程控制功能，本次主要設計了遠程關燈和關窗簾兩個模塊，在單片機程序中設計好相應的短信指令，當單片機接收到短信指令時，便會執(zhí)行對應的操作，實現(xiàn)開關燈和窗簾的功能；設計方案根據(jù)需要實現(xiàn)的功能，我們來對系統(tǒng)的整體架構作一個大致的規(guī)劃。51系列的單片機有多個型號，我們選擇的是stc89c52這款芯片，其擁有8位的CPU以及8k的可編程flash存儲器，無論是性能還是功耗，都十分的出色。下面圖1為整個系統(tǒng)的設計框圖：單片機處理單元蜂鳴器報警按鍵設置單片機處理單元蜂鳴器報警按鍵設置步進電機DTH11溫濕度采集步進電機DTH11溫濕度采集LCD1602顯示人體紅外感應LCD1602顯示人體紅外感應GSM短信發(fā)送短信ADC0832模數(shù)轉換GSM短信發(fā)送短信ADC0832模數(shù)轉換繼電器控制照明燈MQ-2煙霧采集繼電器控制照明燈MQ-2煙霧采集圖1設計框圖根據(jù)系統(tǒng)的設計框圖，要實現(xiàn)具體的功能，整個系統(tǒng)應包含以下這些部分：1、單片機最小系統(tǒng)(1)復位電路；(2)晶振電路；(3)單片機以及電源電路；2、DTH11溫濕度檢測(1)采用DTH11溫濕度傳感器進行檢測；(2)將檢測到的數(shù)據(jù)通過引腳發(fā)送給單片機；3、DYP-ME003人體紅外感應(1)紅外傳感器接收到人體發(fā)出的輻射而產生電信號，并將相關信息回傳給單片機；4、按鍵設置電路(1)通過按鍵設置溫度報警上限和防盜模式；(2)實現(xiàn)布防撤防；5、GSM短信發(fā)送(1)當檢測到的煙霧、溫度大于報警值時,單片機發(fā)送報警短信；(2)當人體紅外檢測到有人經過時,單片機發(fā)送有人靠近的警報短信；(3)可以發(fā)送指令給單片機,直接獲取數(shù)據(jù)；6、煙霧濃度檢測(1)通過煙霧傳感器檢測當前空氣中煙霧濃度含量；(2)通過ADC0832進行模數(shù)轉換；7、控制功能(1)通過GSM短信發(fā)送指令到單片機，單片機檢測到相應指令會執(zhí)行開關燈操作；(2)單片機接收到GSM短信指令后會執(zhí)行開關窗簾的操作；硬件部分電路設計3.1系統(tǒng)硬件電路總原理圖整個系統(tǒng)是圍繞著stc89c52單片機進行拓展的，圖3.1是用AltiumDesigner進行繪制的電路原理圖，每個模塊都被均勻地放置在主控芯片的周圍，為了使主控芯片與各模塊之間的走線更加清晰，圖中多處使用了網絡標號，相同的標號表示是連在一起的端口。根據(jù)電路原理圖可以看出，本次設計的這款基于GSM的智能家居系統(tǒng)主要包括了LCD1602液晶顯示部分，注意此處LCD1602的data0-7數(shù)據(jù)端口是通過排阻與單片機的p0口相連的，因為51單片機的p0口內部并沒有上拉電阻，除此之外，還有按鍵電路模塊，DTH11溫濕度傳感器電路模塊，用來模擬開關窗簾的繼電器模塊，與手機端進行短信收發(fā)的SIM800模塊，紅外傳感器電路模塊，蜂鳴器報警電路模塊，煙霧傳感器模塊以及和其配套使用的AD0832模數(shù)轉換模塊。圖3.1電路原理圖STC89C52概述主控芯片在系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，可以說充當了整個系統(tǒng)的大腦，因此我們很有必要去詳細了解這款芯片的性能和各方面的參數(shù)。Stc89c52單片機是由宏晶科技設計制造的新一代51系列單片機，比起上一代的性能有了極大的提升，功耗變小了的同時，運算速度也更快了。最主要的是，新一代單片機的指令代碼是完全兼容舊版本8051單片機的，給系統(tǒng)的升級換代提供了很大的便利。Stc89c52單片機的工作電壓為5V～3.3V，可供用戶存放應用程序的空間為8k字節(jié)，其程序存儲器為“電可擦除可編程只讀存儲器”，可通過電腦上的電壓直接擦除并重新編寫程序。單片機片上集成的運行內存也達到了512字節(jié)，還具有3個計數(shù)器/定時器和4路外部中斷輸入口。下載程序時，可直接通過串口從電腦上的串口工具軟件進行下載，只需數(shù)秒即可完成，無需借助專用的下載器。STC89C52引腳這款stc89c52單片機是采用PDIP-40模型進行封裝的，總共具有40個引腳，其中有32個引腳為通用I/O口，其他的便是一些功能引腳了。圖3.2為該單片機的封裝引腳圖。圖3.2STC89C52單片機封裝引腳圖通過查閱芯片手冊可以知道該單片機各個引腳的詳細功能，本次設計并沒有用到所有的功能引腳，在此只挑一些主要的引腳進行功能說明：VCC（40）與VSS（20）：單片機工作，必然需要電流驅動，這兩個為單片機的電源引腳和地引腳，分別連接板上電源和參考地，為單片機提供工作電源；RST（9）：單片機的復位引腳，當程序運行到一半卡死時，會經常用到復位，作用是使得單片機程序從最初的起始點重新運行。往該引腳輸入持續(xù)兩個機器周器的高電平，單片機便會進行復位，執(zhí)行初始化操作。VPP（31）：該引腳接收的是訪問外部存儲器的控制信號，低電平有效，本系統(tǒng)的程序并不涉及外部存儲器，因此接的是電源VCC；XTAL1（19）與XTAL2（18）：前者為片內振蕩器反相放大器和時鐘振蕩電路的輸入端，后者為片內振蕩器反相放大器的輸出端，晶振電路用到的便是這兩個引腳。STC89C52的內部構造Stc89c52單片機的體積不算大，內部卻大有乾坤。圖3.3為其內部構造的簡單示意圖：圖3.3單片機內部電路圖按鍵控制電路與單片機進行交互需要輸入設備來支撐，按鍵便是最常見的人機交互器件。本系統(tǒng)的設計包含了4個按鍵，各個按鍵都是相互獨立的，占用的是單片機p1口的前四個引腳。按鍵是一種非自鎖的接觸型開關，按鍵按下時，觸點閉合，電路導通，按鍵松開時電路也會隨之斷開。單片機通過我們設計好的單片機按鍵程序不斷地循環(huán)檢測相應I/O的高低電平情況，按鍵的另一端接到了參考地上，因此按鍵按下為低電平，松開時為高電平，然后單片機便可以據(jù)此來判斷哪個按鍵被按下了。值得注意的是，當按鍵按下時的那一瞬間，按鍵觸片會在閉合與斷開之間快速變換，這種情況一般被稱作按鍵的抖動，會干擾單片機對按鍵狀態(tài)判斷的準確性，要消除這種干擾，可以從硬件和軟件兩個方向下手。硬件的方法是給按鍵并聯(lián)電容，消除高頻干擾。本次設計采取的是軟件消抖，通過設計一個延時程序，讓單片機在每次的按鍵狀態(tài)檢測之前都延時一定的時間，讓抖動的時間過去后再進行檢測，這樣便能消除這種情況的影響。圖3.4為按鍵模塊的電路圖。圖3.4按鍵控制電路開關及電源電路本系統(tǒng)的供電電路由一個六腳自鎖開關和一個圓孔電源插座組成，搭配輸出電壓為5V的電源適配器便可以為整個單片機進行供電，若其他的電路模塊有采用不同的電壓標準進行供電，也可以借助相應的升壓或降壓電路進行電壓變換，因為本系統(tǒng)的所有模塊都工作在5V的電壓下，所以并不需要設計電壓變換電路。選用的這款開關有兩排共六個引腳，分別為第一排的1、2、3腳和第二排的4、5、6,腳，而實際上我們只用到其中的兩個引腳。那要怎么分辨要用哪個引腳呢？最簡單的方法使用萬用表去測量分清哪兩個松開是斷路而按下是通路，對于熟悉這款開關的人，也可以減少一點工作量。其實每一排中間那個引腳為公共引腳，對應的左右兩邊一個是常閉引腳，一個是常開引腳，只需要測一下中間引腳與哪一個引腳在開關按下時為閉合的就可以直接選用了。直流電路的開關一般設置在正極回路上，防止在開關松開時電勢能的存在對電路器件造成損害。圓孔插座一般有三個腳，底部及側面的腳為負極，一般我們只需用到一個就好，背后的腳為電源正極，將其連到開關選用的引腳上，另一個引腳與單片機電路的正極部分相連即可。圖3.5即為所設計的開關及電源電路。圖3.5開關及電源電路3.5蜂鳴器報警電路蜂鳴器在很多場景中都有應用，本次設計中的蜂鳴器起到了報警和提示的作用。蜂鳴器有許多種類，可以分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器，根據(jù)不同的工作原理，也可劃分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器，本系統(tǒng)采用的是壓電式式蜂鳴器。其工作原理是，由單片機引腳向蜂鳴器提供一個5V的直流電壓，蜂鳴器內部自帶多諧振蕩器，多諧振蕩器在電壓的驅動下會發(fā)生振動，從而產生變化的電壓給到蜂鳴器內部的壓電陶瓷，壓電陶瓷的作用是將電能轉化為機械能，帶動膜片的振動，從而發(fā)出了聲音。因為單片機引腳所能提供的驅動電流很小，只有幾十毫安左右，遠遠達不到蜂鳴器的驅動電流，因而需要用到三極管來進行電流的放大。本次采用的是PNP型三極管，其基極通過一個阻值為1K的電阻與單片機相連，電阻的作用主要是限流，單片機的引腳所能承受的電流大小是有限的，超過一定的數(shù)值便會有損壞的風險，同時也能在可以驅動三極管的前提下減少功耗。三極管的集電極不僅接了蜂鳴器，也并聯(lián)了一個LED燈，用來提示蜂鳴器的工作狀態(tài)。單片機引腳的輸出電流經過三極管的放大作用后被放大了200倍，剛好能蜂鳴器正常工作。當有人經過或者系統(tǒng)檢測到周圍的環(huán)境溫度和煙霧濃度值超過了設定上限，蜂鳴器便會發(fā)出警報提示音，提示小燈也會亮起。圖3.6為蜂鳴器報警電路。圖3.6蜂鳴器報警電路3.6液晶顯示電路系統(tǒng)采用的是LCD1602液晶顯示屏進行顯示，當系統(tǒng)開啟時，溫度、濕度，以及煙霧濃度會分別顯示在第一和第二行上。LCD1602是一款很常見的顯示模塊，內部的主控芯片為HD44780，能顯示的內容包括英文字母，數(shù)字，和一些符號，并不能顯示漢字。它有16個引腳，包括1,2號電源和地引腳，3號引腳VO為液晶顯示的偏壓信號，一般此引腳通過滑動變阻器與地相連，通過滑動變阻器改變偏置電壓，從而調節(jié)字符與背光源的對比度，使顯示的內容最清晰地顯示，沒有滑動變阻器也可直接用1K的電阻代替之，差別不大。4號引腳RS為命令/數(shù)據(jù)選擇引腳，5號為讀/寫命令選擇引腳，6號EN為使能引腳，這三個為1602顯示屏的控制引腳，在與單片機的交互中起著至關重要的作用。7至14號引腳D0-D7為數(shù)據(jù)傳輸口，單片機的P0口通過排阻進行上拉后與該數(shù)據(jù)傳輸口進行相連。最后兩個引腳為液晶屏背光源的電源正負極。圖3.7為為液晶顯示電路的電路示意圖。圖3.7LCD1602液晶顯示電路圖3.7SIM800模塊電路本系統(tǒng)與手機交互是通過營運商的短信息服務來進行的，這就需要相應的硬件模塊支持。SIM800L是本次設計中用到的通信模塊，它是一款四頻、工業(yè)級的GSM/GPRS模塊，支持850MHz/900MHz/1800MHz/1900MHz四個頻段，具有高性能、體積小等優(yōu)點。該模塊通過串口與單片機的TXD、RXD相連接，單片機通過AT指令對該模塊進行控制，根據(jù)芯片手冊便可以編寫相應的控制程序，實現(xiàn)短信的收發(fā)控制。當系統(tǒng)上的傳感器檢測到有人經過或周圍有險情發(fā)生時，單片機都會控制SIM800模塊向業(yè)主手機發(fā)送警示短信。該模塊需要的啟動電流較大，系統(tǒng)上電源電路無法滿足這一要求，因此我們在該模塊的正負極之間采用了一顆1000UF的大電容進行供電。此外，單片機電源與該模塊間的二極管起到了防止反向擊穿芯片的功能。圖3.8為SIM800模塊的電路設計。圖3.8sim800模塊電路3.8DTH11模塊電路系統(tǒng)采用DTH11數(shù)字溫濕度傳感器進行環(huán)境溫度與濕度數(shù)據(jù)的采集，與傳統(tǒng)的DS18B20溫度傳感器相比，DTH11的精確度相對更低一點，溫度的精度范圍是±2℃，濕度的精度范圍是±5％。DTH11采用的是單總線數(shù)據(jù)格式，只需一個端口便可完成數(shù)據(jù)的輸入與輸出，非常方便。DTH11共有三個引腳，中間的為串行數(shù)據(jù)端口，與單片機的P1.6相連，另外兩個一個為電源，另一個為地，其中要注意的是，溫濕度傳感器的電源與單片機電源相連時需要接一個阻值為1K的上拉電阻，不然器件沒法正常工作。圖3.9為本系統(tǒng)的溫濕度傳感器電路。圖3.9DTH11模塊電路3.9紅外傳感器模塊電路系統(tǒng)的自動開燈以及防盜功能需要借助人體紅外傳感器的硬件設計才得以實現(xiàn)，該模塊主要包括三個部分，分別為菲涅爾透鏡、熱釋電紅外傳感器和信號處理芯片。其中的菲涅爾透鏡可以顯著的提高傳感器接收的靈敏度，并增加檢測的距離。36攝氏度的人體會通過紅外光的方式發(fā)出熱輻射，這些熱輻射被熱釋電紅外傳感器捕捉到后，會產生微弱的電信號，信號處理芯片接收到信號后會輸出高電平，使得與之相連的三極管導通。三極管的集電極與單片機相連，因此檢測到有人時反饋給單片機的是低電平信號，電路中的1K電阻起到了限流的作用。圖3.10為該人體紅外檢測部分的電路組成框圖。檢測對象檢測對象菲涅爾透鏡熱釋電紅外傳感器信號處理電路Vm圖3.10人體紅外檢測電路框圖軟件系統(tǒng)設計4.1軟件主函數(shù)架構在設計每一個程序之前，應該對整個系統(tǒng)的功能有一個總體的把握，根據(jù)各個模塊的作用，處理好程序執(zhí)行的先后順序。每個單片機程序都是從主函數(shù)開始運行的，接著便是完成各個模塊電路相關程序的初始化工作，做好準備等待主控芯片的調用。初始化完成之后，各個模塊便開始正常工作了，此時溫濕度傳感器和煙霧傳感器已經在采集數(shù)據(jù)了，并將溫濕度值和煙霧濃度顯示在LCD1602液晶顯示屏上。之后便進入到一個while(1)的循環(huán)之中，因為有很多模塊的程序都是需要不斷地檢測當前狀態(tài)的，例如按鍵掃描程序，需要不斷地檢測按鍵的狀態(tài)是否發(fā)生了變化，除此之外，還有溫、濕度數(shù)據(jù)的讀取，短信的收發(fā)控制等等，都是需要不斷地更新的。其實每個單片機程序的結尾一般都會是循環(huán)程序，防止單片機在執(zhí)行完所有代碼后無法判斷下一步的動作而導致死機。主函數(shù)中涉及兩個判斷，一是單片機將接收到的溫度、煙霧濃度與預設的上限值進行比較，超過上限值則會控制SIM800向業(yè)主手機發(fā)送短信并開啟蜂鳴器；而是判斷系統(tǒng)是否處于防盜模式下，若在該模式下檢測到有人經過，會發(fā)送“警告，有人靠近”的短信到業(yè)主手機，并控制蜂鳴器電路發(fā)出警報聲響。圖4.1為整個程序的主流程圖。開始開始GSM串口初始化 GSM串口初始化ADC0832煙霧初始化ADC0832煙霧初始化 手機端發(fā)送短信獲取信息/控制DTH11初始化手機端發(fā)送短信獲取信息/控制DTH11初始化否否LCD1602顯示當前信息否否LCD1602顯示當前信息LCD液晶顯示蜂鳴器聲光報警，發(fā)送短信是開啟風扇蜂鳴器聲光報警GSM發(fā)送短信是是按鍵設置防盜模式按鍵設置煙霧上限返回否是紅外檢測有人進入防盜模式防盜開啟水泵超過上限超過上限按鍵設置溫度上限LCD液晶顯示蜂鳴器聲光報警，發(fā)送短信是開啟風扇蜂鳴器聲光報警GSM發(fā)送短信是是按鍵設置防盜模式按鍵設置煙霧上限返回否是紅外檢測有人進入防盜模式防盜開啟水泵超過上限超過上限按鍵設置溫度上限圖4.1主流程圖4.2LCD1602顯示流程圖系統(tǒng)上電后，LCD1602的顯示程序也隨之開始運行。在初始化之后首先會對LCD1602的數(shù)據(jù)端口的最高位進行檢測，只有當其值等于0時程序才會往下運行，代表顯示屏此時處于空閑狀態(tài)，否則將一直檢測到該值變?yōu)?為止。根據(jù)時序圖和器件手冊可以編寫出1602的寫命令函數(shù)與寫數(shù)據(jù)函數(shù)，先前的初始化也要借助寫指令函數(shù)來完成，因此寫指令函數(shù)應放在初始化函數(shù)之前。要想在指定的位置顯示一個字符，只需在程序中設置對應的坐標位置就行，1602顯示的區(qū)域有兩行，第一行首字節(jié)的地址為ox80,，第二行首字節(jié)的地址為ox80+ox40，（x，y）中的x代表字符在顯示屏上的位置，y=0時代表第一行，y=1時代表第二行，設置好顯示的內容以及對應的地址便可在顯示屏上顯示數(shù)據(jù)了。圖4.2為LCD1602的程序框圖。圖4.2LCD1602初始化流程圖4.3串口與GSM函數(shù)流程圖程序在電路模塊上電后開始執(zhí)行，首先對串口進行初始化，液晶顯示屏出現(xiàn)初始化提示標志。因為SIM800模塊是通過串口與單片機連接的，因此本子程序需要用到串口中斷，所以在初始化完成后，接著進行開啟串口中斷的操作。首先是開啟全局中斷，之后才可以打開串口中斷，具體的指令為令EA=1,ES=1。開啟串口中斷后單片機便可以在執(zhí)行程序的過程中優(yōu)先處理串口中斷中的緊急情況，例如需要發(fā)送短信或者是收到短信指令需要執(zhí)行相應的操作。然后就是SIM800模塊的初始化，先是初始化AT指令，然后裝載接收短信的手機號碼。之后便是通過串口中斷來檢測是否需要執(zhí)行收發(fā)短信的操作就可以了。圖4.3為子程序的程序流程框圖。開始開始定時器的選擇定時器的選擇 初始化串口初始化串口打開總中斷，和串口中斷ES=1;EA=1; 打開總中斷，和串口中斷ES=1;EA=1;初始化AT指令，裝載發(fā)送短信號碼初始化AT指令，裝載發(fā)送短信號碼否否是否發(fā)送短信是否發(fā)送短信是是返回返回圖4.3GSM串口初始化流程圖4.4溫濕度檢測流程圖在單片機上電后，DTH11數(shù)字溫濕度傳感器模塊便會開始工作采集周圍環(huán)境的溫度以及濕度，并將其轉化為特殊的電信號，當系統(tǒng)需要用到這些數(shù)據(jù)時，便會調用對應的子程序控制DTH11向單片機發(fā)送轉碼后的數(shù)據(jù)，接著將溫度、濕度顯示在主屏上。圖4.4為該溫度檢測程序的程序框圖。圖4.4溫度檢測流程圖4.5按鍵子程序本系統(tǒng)中的四個按鍵主要是實現(xiàn)三個功能，包括開啟、關閉防盜模式，設置溫度、煙霧濃度上限值和手動報警。第一個按鍵為防盜模式的開關，第二和第三個按鍵分別為加減按鍵，最后一個為手動報警按鍵，該按鍵按下會使蜂鳴器模塊響起警報聲，并向業(yè)主手機發(fā)送提示信息。第二個按鍵還可以選擇按鍵的模式，按一下為設置溫度上限，按兩下為設置煙霧濃度上限，然后變成加一功能。按鍵掃描程序在while循環(huán)里不斷循環(huán)檢測，當按鍵狀態(tài)發(fā)生變化時，單片機程序會立即進入按鍵子程序中執(zhí)行。圖4.5為按鍵程序流程圖。設置設置按鍵是否按下子程序入口返回Y加減NY圖4-5按鍵流程圖5系統(tǒng)調試5.1焊接過程總結本次設計中的硬件焊接部分涉及的元器件種類多，大小不一，高度參差不齊，所以在焊接之前需要各個模塊進行合理的布局：（1）將單片機STC89C52放在靠中間部分。因為STC89C52單片機需要直接連接的元器件比較多，而單片機左右需要連接的元器件大小相差不大，所以就將單片機安排中間的位置，避免影響其他器件的安放。（2）1602液晶顯示屏所占的洞洞板面積比較大，所以要在它和單片機底座之間留好足夠的距離，防止顯示屏擋住單片機的插入。顯示屏和單片機的8個雙向數(shù)據(jù)端一一對應會比較美觀。（3）在焊接SIM800的時候發(fā)現(xiàn)其排插與洞洞板焊盤的距離不對應，插不進去，想到的解決方法是在排插對應的地方焊接三排插座，通過插座與SIM800模塊相連接；與單片機相連接的引腳安排在離單片機最近的那一面。（4）各個元器件之間的距離要合理，使其均勻地安置在這張10*15cm的洞洞板上，相互之間的距離不要太過緊湊，為與單片機的連線留出一定的走線空間，也不要空余太多的空間，影響美觀。值得注意的是，成功的焊接也需要良好的思路，我自己的話是各個模塊內部的線路以及和單片機的連接先焊好，盡量將電源還有地安排到外圈能不用飛線就能連接到的地方，然后用最短的走線將地還有電源端連接在一起。再者一些器件的焊接也需要對其有充分的理解，像六腳開關，焊接之前需要測出哪兩個腳在按下的狀態(tài)是閉合的，然后四腳按鍵開關需要連接的是對角的兩個引腳，而繼電器要分清三個腳的中間引腳是開關公共端，另外兩個是是線圈的兩端，而另外一邊的引腳一個是常開端，一個是常閉端。還有許多諸如之類的知識需要我們慢慢去摸索，唯有如此，才能很好地完成這款智能家居系統(tǒng)的設計。5.2功能調試當系統(tǒng)上所有的硬件模塊都焊接完成后，便要開始進行系統(tǒng)的功能驗證了。首先用串口工具將單片機程序燒錄到本系統(tǒng)的單片機上，燒錄成功后，給系統(tǒng)接通電源，給SIM800模塊插上中國移動的SIM卡。單片機首先進行的是各模塊的初始化工作，此時液晶顯示屏應該顯示“GSMINIT”字樣，提示GSM模塊正在初始化，初始化成功也會顯示“OK”的提示標志，若初始失敗系統(tǒng)會一直卡在這里。進入系統(tǒng)后，主屏上第一行顯示的是溫度煙霧濃度，第二行顯示的是濕度。用手遮住人體紅外傳感器模擬有人經過的情況，照明燈會自動開啟，再經過5秒后又自動熄滅。按下按鍵1，代表開啟了防盜模式，此時再檢測到有人會向指定號碼的手機發(fā)送短信，并且蜂鳴器發(fā)出響聲，也可以主動按下按鍵4進行主動報警。按下按鍵二進入上限值設定界面，可以通過加減鍵設定上限值。在此，設置溫度上限值為33攝氏度進行驗證，用手捏住溫濕度傳感器，直至其檢測到的溫度超過33攝氏度，此時單片機會控制SIM800模塊向預設手機發(fā)送短信，并且蜂鳴器電路會發(fā)出報警聲。向系統(tǒng)上的SIM卡發(fā)送開燈，關燈指令，小燈隨之亮滅；發(fā)送關窗簾命令，繼電器開關打開。至此，所有功能測試完畢。成果展示智能家居系統(tǒng)實物焊接圖，圖6.1為洞洞板正面，圖6.2為洞洞板背面，主要注意元器件布局，焊接采用飛線和拉錫的手法。 圖6.1實物焊接圖圖6.2實物焊接圖智能家居系統(tǒng)顯示屏界面，圖6.3為系統(tǒng)開啟時主屏的顯示內容，圖6.4是系統(tǒng)檢測到有人經過時自動開燈并顯示“somebod