I單片機控制的遠程輔助喂魚系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u4459單片機控制的遠程輔助喂魚系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計案例 1210531硬件設(shè)計 1225811.1遠程輔助喂魚應(yīng)用的硬件總體設(shè)計 1188641.2主要芯片介紹 253861.1.1微控制器STC89C52 255801.1.2Wi-Fi模塊芯片ESP8266 3257352遠程輔助喂魚應(yīng)用的軟件設(shè)計 3227872.1軟件設(shè)計方法 378022.2主程序的設(shè)計 3221482.3Wi-Fi模塊軟件設(shè)計 43882.4步進電機模塊設(shè)計 54732.5程序的燒錄工具 61硬件設(shè)計1.1遠程輔助喂魚應(yīng)用的硬件總體設(shè)計遠程輔助喂魚應(yīng)用硬件部分由STC89C52芯片控制，通過Wi-Fi模塊與移動終端的通信、單片機與Wi-Fi模塊利用串口通信，完成相應(yīng)的預(yù)期功能。然后，單片機根據(jù)Wi-Fi模塊傳輸來的信息進行處理，以控制步進電機，原理圖如下圖3-1與3-2。圖3-1Wi-Fi模塊連接原理圖圖3-2步進電機連接原理圖1.2主要芯片介紹1.1.1微控制器STC89C52綜合考慮性能、經(jīng)濟等因素后，本應(yīng)用選用了STC（宏晶）公司生產(chǎn)STC89C52微控制器，基于Intel標準的8052，STC89C52單片機具有抗干擾性強、速度快功耗低和指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機等特點。工作頻率范圍為0~40MHz，內(nèi)置8KB的FLASHROM，512B的RAM和2KB的EEPROM，3個16位定時器、計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)[10]。1.1.2Wi-Fi模塊芯片ESP8266Wi-Fi模塊ESP8266有能耗很低、封裝方便且尺寸小等優(yōu)點，使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)便捷了許多，可以讓物理設(shè)備連接到無線網(wǎng)絡(luò)，使物理設(shè)備在局域網(wǎng)內(nèi)與其他物理設(shè)備進行通信，從而達到聯(lián)網(wǎng)的目的。其產(chǎn)品特性如下：工作模式有STA模式、AP模式和STA+AP模式；支持的AT指令比較豐富；持UART/GPIO數(shù)據(jù)通信接口；內(nèi)置32位MCU，可兼作應(yīng)用處理器；能耗較低；供電模式為1.3V單電源。2遠程輔助喂魚應(yīng)用的軟件設(shè)計2.1軟件設(shè)計方法遠程輔助喂魚應(yīng)用因為需要完成遠距離控制，所以需要利用Wi-Fi模塊來維持移動終端與控制中心之間的通信。例如，步進電機是低電平有效，所以移動終端需要發(fā)送一個低電平的信號，單片機將數(shù)據(jù)進行處理就能控制步進電機旋轉(zhuǎn)。遠程輔助喂魚應(yīng)用需要完成遠距離投喂魚飼料、遠距離監(jiān)控魚缸內(nèi)情況的功能，所以，依據(jù)功能分成兩個部分進行程序的設(shè)計。最后，想要完成移動終端的控制還需要設(shè)計安卓的App應(yīng)用程序。2.2主程序的設(shè)計遠程輔助喂魚應(yīng)用使用的芯片是STC89C52，它有豐富的外部設(shè)備功能，許多引腳也有多種功能，可以復(fù)用，節(jié)約了引腳資源。因此，我們需要首先初始化使用到相關(guān)的引腳。其次，想要通過Wi-Fi模塊與終端設(shè)備建立通信，我們將要把Wi-Fi模塊配置成對應(yīng)的模式，修改其配置等，在后文會提及。完成初始化的配置之后，芯片執(zhí)行main()函數(shù)，在while(1)循環(huán)中完成相應(yīng)的操作，如圖4-1。圖4-1主程序流程圖2.3Wi-Fi模塊軟件設(shè)計Wi-Fi模塊ESP8266有三種工作方式，分別是STA模式、AP模式和STA+AP模式，ESP8266出廠默認是第三種模式[11]。本設(shè)計選擇的是AP模式，因為需要手機與單片機進行通信來達到控制步進電機旋轉(zhuǎn)的目的，使用AT指令（用于控制、調(diào)測設(shè)備以及通信模塊入網(wǎng)等）對Wi-Fi模塊進行配置。用杜邦線將Wi-Fi模塊的TX、RX、3V3、GND以及EN分別與單片機的URX、UTX、1.3V、GND以及5V連接起來，然后使用串口助手對Wi-Fi模塊進行配置。（在串口助手中必須勾選自動換行才能進行配置）配置如下圖4-2：圖4-2Wi-Fi模塊的配置完成以上配置，Wi-Fi模塊就可以正常使用了。完成后，以后啟動Wi-Fi模塊只需將RX接到P31，等一分鐘后將TX接到P30，其他接線不變就可以實現(xiàn)通過Wi-Fi模塊來與單片機通信了。而必須等待一分鐘的原因如下：單片機串口接收中斷會影響單片機發(fā)送給Wi-Fi模塊的配置數(shù)據(jù)，這可能會導(dǎo)致Wi-Fi模塊的配置失敗，從串口助手中看，單片機一直給Wi-Fi模塊發(fā)送相同的配置命令，而不進行下一步配置，如圖4-3。圖4-3Wi-Fi模塊配置失敗示意圖2.4步進電機模塊設(shè)計本設(shè)計采用的步進電機是28BYJ-48型四相八拍電機。當(dāng)脈沖信號被發(fā)出并被接受時，步進電機就會開始以一個固定的速度和反方向，所以我們只要調(diào)整步進電機旋轉(zhuǎn)的角度和脈沖的個數(shù)，就可以使它旋轉(zhuǎn)一圈，然后回到原來的位置。我們選擇的步進電機每接收到一個脈沖信號就會旋轉(zhuǎn)45°，所以只要讓步進電機接收到八個連續(xù)的脈沖信號就能夠剛好旋轉(zhuǎn)一圈，完成投喂魚飼料的功能。2.5程序的燒錄工具程序燒錄的軟件我們選擇的是PZ-ISP普中自動下載軟件，是與普中單片機開發(fā)