99單片機智能家居控制系統(tǒng)的軟件設計及調(diào)試分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u4062單片機智能家居控制系統(tǒng)的軟件設計及調(diào)試分析案例 17283第1章系統(tǒng)軟件實現(xiàn) 17461.1系統(tǒng)總體功能實現(xiàn) 180851.2溫濕度采集的實現(xiàn) 2151881.3溫濕度采集比對的實現(xiàn) 3115231.4按鍵模塊的實現(xiàn) 4313911.5能量管理模塊的實現(xiàn) 55509第2章系統(tǒng)測試 6139732.1系統(tǒng)測試環(huán)境 6182592.2系統(tǒng)功能測試 676132.2.1溫度調(diào)節(jié)功能測試 749272.2.2濕度調(diào)節(jié)功能測試 7205812.2.3系統(tǒng)功耗測試 8266542.3系統(tǒng)性能測試 8第1章系統(tǒng)軟件實現(xiàn)1.1系統(tǒng)總體功能實現(xiàn)本設計是以STM32為主控核心的設計主要實現(xiàn)對家居環(huán)境溫濕度的采集與控制，保證用戶有良好的生活環(huán)境。同時還對家居的能量進行控制管理，并且將采集的數(shù)據(jù)與顯示屏中顯示，方便及時觀察系統(tǒng)的變化，使系統(tǒng)實現(xiàn)便捷、高效與實惠結(jié)合的功能。系統(tǒng)的總程序流程圖如下圖3-1所示，首先是對系統(tǒng)進行初始化主要包括LED屏與溫濕度I/O接口的初始化，然后執(zhí)行溫濕度采集程序和電壓采集程序，STM32通過計算測量到的電壓和電流得出功率，同時STM32將采集的數(shù)據(jù)與溫度濕度值進行對比，判斷溫度和濕度是否超過限值，最后在LED屏上顯示溫度和濕度、電壓、電流、功率。3-1總程序流程圖1.2溫濕度采集的實現(xiàn)系統(tǒng)使用的是DHT11溫濕度傳感器采集溫濕度，溫度濕度采集程序是通過主控芯片STM32調(diào)用DHT11函數(shù)實現(xiàn)溫度的直接讀取，程序的流程如圖3-2所示，先運行程序初始化溫濕度傳感器，準備讀取溫度數(shù)據(jù)，發(fā)送指令讀取的溫濕度數(shù)據(jù)，對采集讀取到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，然后分離出整數(shù)和小數(shù)，然后計算溫濕度值。圖3-2溫濕度傳感器程序流程圖1.3溫濕度采集比對的實現(xiàn)主控芯片STM32對采集到的溫濕度數(shù)據(jù)進行分析處理主要采用的是對比分析法，該方法已經(jīng)在第一章有所介紹下面就不算做多余的解釋。下圖3-3是溫度分析處理流程圖，針對溫度的閾值比較分析，如果溫度過高或者過低，STM32就通過開關(guān)控制溫濕度調(diào)節(jié)。圖3-3溫度分析處理流程圖1.4按鍵模塊的實現(xiàn)本設計按鍵的功能是用于設置開關(guān)燈，溫度、濕度等傳感器數(shù)據(jù)的閾值功能，具體的原理是通過檢測按鍵的程序?qū)崿F(xiàn)閾值設定。按鍵模塊的程序流程圖如圖3-4所示，當按鍵被檢測到或者按下時，此時按鍵將信號傳輸給另一端實現(xiàn)低電平檢測，即判斷按鍵被檢測到，再對其做個5毫秒的延時，然后再次進行檢測，如果再次檢測到低電平時，就確定為按鍵被按下，然后等待按鍵松開后輸出的高電平信號，此時一個完整的按鍵執(zhí)行流程就完成了。圖3-4按鍵模塊程序流程圖1.5能量管理模塊的實現(xiàn)主控芯片STM32對能量計量模塊采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，下圖3-5是能量分析處理框圖，如果能量過高或者過低，STM32就通過開關(guān)控制調(diào)節(jié)能量。圖3-5能量分析處理框圖第2章系統(tǒng)測試2.1系統(tǒng)測試環(huán)境本設計測試環(huán)境的目的是測試系統(tǒng)能否實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能。驗證系統(tǒng)對家居環(huán)境溫度濕度的檢測與智能調(diào)控，系統(tǒng)的能量管理的功能是否正常。因此，對系統(tǒng)進行功能性能測試驗證時，需要選取廣泛的測試方法，通過測試的得到的數(shù)據(jù)來體現(xiàn)出系統(tǒng)的設計需求是否滿足，并要努力找出系統(tǒng)中可能存在缺陷。2.2系統(tǒng)功能測試智能家居能量管理系統(tǒng)的功能包括家居環(huán)境溫濕度的檢測、家居環(huán)境溫濕度的調(diào)節(jié)、智能家居能量的管理、智能家居能量的控制。分別針對上述功能進行對應性測試。功能測試方案采用循環(huán)測試，對不同狀態(tài)下的系統(tǒng)進行測試，查看各部分功能是否能夠正常運行。實物調(diào)試如圖4-1所示，測試過程分模塊進行敘述。經(jīng)測試，LED燈照明設備開啟后，單片機STM32采集電壓，單片機計算電壓和電流以及功率，在屏幕上顯示這些數(shù)據(jù)。圖4-1實物調(diào)試圖2.2.1溫度調(diào)節(jié)功能測試溫度調(diào)節(jié)測試方法如下：用熱吹風機加熱傳感器時，溫度值上升，此時超過限值，開啟風扇散熱；溫度自動降溫后，溫度值下降，低于限值，此時繼電器開啟驅(qū)動加熱設備進行加熱。測試的數(shù)據(jù)如表4-1所示。表4-1溫度調(diào)節(jié)測試表溫度最大值最小值系統(tǒng)27.1℃40℃20℃正常，不工作27.3℃25℃20℃進行散熱處理27.2℃40℃30℃進行加熱處理27.4℃30℃20℃正常，不工作2.2.2濕度調(diào)節(jié)功能測試濕度調(diào)節(jié)測試方法如下：用熱吹風機稍微吹干溫濕度傳感器，看到濕度變小，此時濕度低于限值，繼電器模塊打開加濕設備；用噴霧水對傳感器噴下濕氣，然后可以看到濕度值增加，當濕度大于限值時，此時開啟風扇除濕。測試的數(shù)據(jù)如表4-2所示。表4-2濕度調(diào)節(jié)測試表濕度最大值最小值系統(tǒng)72%80%60%正常，不工作72%70%60%進行除濕處理68%80%70%進行加濕處理68%80%60%正常，不工作2.2.3系統(tǒng)功耗測試系統(tǒng)的模塊功耗測量主要考慮的是LED測量電壓電流時產(chǎn)生的功耗。系統(tǒng)利用直流穩(wěn)壓電源進行測試。測試數(shù)據(jù)如表4-3所示。表4-3系統(tǒng)功耗測試表供電電壓（V）供電電流（mA）平均功耗（mW）2.76513.82.74513.72.72513.62.74513.72.76513.82.3系統(tǒng)性能測試系統(tǒng)的性能測試為了評估系統(tǒng)在測量范圍能否實現(xiàn)設計的功能，滿足設計的需求以及在測試