智能家居設計畢業(yè)設計

1、畢 業(yè) 論 文題 目： 智能家居設計 智能家居設計 摘 要：近幾年，在各大公司和媒體的強大概念宣傳攻勢下，智能家居行業(yè)逐漸形成，可用的、接近現(xiàn)實需求的產(chǎn)品不斷增加，集成商、開發(fā)商以及裝修公司已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗。如何建立一個高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當前社會一個熱點問題。而國家政府機構及各大信息家電生產(chǎn)廠商不失時機地開展了中國智能家庭網(wǎng)絡的標準化制定工作，為中國智能家居的發(fā)展提供了一個開放的標準化平臺，指明了智能家居研究領域正確的發(fā)展方向。但是，此行業(yè)仍存在幾個問題。首先，定位偏高，目前智能家居的用戶是中上檔次的人群，而這類人群畢竟是少數(shù)，因此降低定位，讓智能家居進入尋常百姓家，可擴大市

2、場范圍；其次，切實分析用戶需求，否則就只是房地產(chǎn)開發(fā)商售樓時一個宣傳賣點。本文簡單介紹了智能家居國內(nèi)外的發(fā)展趨勢，主要產(chǎn)品及其技術原理，特點，設計規(guī)范，應用領域等。III 計算機科學與技術系畢業(yè)設計目 錄1 前言 ································&

3、#183;···································1 1.1 智能家居概念············&

4、#183;············································1 1.2 智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀··

5、3;················································1 1.3 智能家居

6、的市場潛力·················································&

7、#183;· 1 1.4 智能家居的未來發(fā)展方向·············································&

8、#183;· 12 總體方案的確定··············································&#

9、183;············2 2.1 設計任務···································

10、3;·····················2 2.2 方案介紹···························

11、·························· 32.3 系統(tǒng)實現(xiàn)和原理分析·····················

12、83;·····························32.3 方案特點3 各部分設計說明·················

13、83;········································7 3.1 單片機部分·······

14、3;·················································

15、3;19 3.2 遙控部分················································

16、;·············7 3.3 電源部分···································&

17、#183;························10 3.4 液晶顯示部分·······················

18、·································13 3.5 溫度傳感部分···············

19、;·········································17 3.6 房間燈部分·······

20、;··················································

21、;·194 硬件電路設計···············································&

22、#183;············5 制作、調試與分析···································

23、83;·····················20 5.1 系統(tǒng)PCB板的設計··························

24、;··························5.2 系統(tǒng)硬件調試······················&

25、#183;···································5.3 系統(tǒng)軟件調試············

26、83;·····································6 結論 ···········

27、3;·················································

28、3;·····21致謝············································

29、··························22參考文獻·······················

30、··········································· 23附錄 程序清單·····&#

31、183;·················································&#

32、183;···· 25智能家居設計1 前言1.1 智能家居概念智能家居(Smart Hom e)是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、自動化?智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。家居智能化技術起源于美國，隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展 ，特別是無線網(wǎng)絡的發(fā)展，網(wǎng)絡化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電、空調，熱水器等控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安全。1.2 智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀家居智能化技術起源于80年代美國和日本，它是以家為平臺進行設計的。目前在國內(nèi)大多數(shù)智能家居化系統(tǒng)都應用

33、在高檔住宅和高檔別墅，因此應用在普通家庭還具有很大的開發(fā)價值。智能家居進人中國發(fā)展已有近十年的時間，隨著人們從陌生到熟悉，從誤解到理解，智能家居的發(fā)展道路可謂非常坎坷。它經(jīng)過了早期的概念普及期到現(xiàn)在開始進入快速的發(fā)展期。1.3智能家居的市場潛力隨著計算機技術和通信技術的飛速發(fā)展，人類的生活水平有著日新月異的變化，“以人為本、舒適、便利、智能化“已成為家居系統(tǒng)的重要設計理念，家居智能化控制系統(tǒng)力求創(chuàng)造安全、舒適的生活環(huán)境的設計理念，成為當今眾多開發(fā)商高度關注的賣點之一。以計算機技術和網(wǎng)絡技術為基礎，各種家電通過不同的互連方式進行通信及數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)家用電器之間的“互聯(lián)互通”，使人們足不出戶就可以

34、更加方便快捷地獲取信息，目前數(shù)字家庭極大的提高人類居住的舒適性和娛樂性。1.4智能家居的未來發(fā)展方向智能家居是具有充滿智慧的控制系統(tǒng) ，可提供全方位的信息交互功能，優(yōu)化人們的生活方式，提高家居的安全性，節(jié)約各種能源費用。智能家居怎樣做到實用、易用、人性化，真正提高人們的生活品質，才是智能家居的發(fā)展方向。實用為本，才是智能家居的發(fā)展方向。2總體方案的確定2.1 設計任務本設計屬于單片機應用系統(tǒng)。確定單片機控制系統(tǒng)總體方案，是進行系統(tǒng)設計最重要、最關鍵的一步?？傮w方案的好壞，直接影響整個控制系統(tǒng)的性能及實施細則?？傮w方案的設計主要是根據(jù)被控對象的任務及工藝要求而確定的。本文利用51系列單片機、無線

35、單片機NRF24l01和各類家居傳感器設計制作一款智能家居控制系統(tǒng)樣機。實驗樣機的設計包括：系統(tǒng)硬件的設計與調試和控制軟件的編寫與調試。(1)硬件部分智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由五大部分構成，即遙控部分、溫度傳感部分、液晶顯示部分、單片機部分和電源部分。遙控部分由無線單片機NRF24L01模塊完成主機與從機之間的信號的處理和發(fā)送；溫度傳感器數(shù)據(jù)完成對周圍環(huán)境溫度進行監(jiān)測采集；液晶顯示對主機的指令和溫度大小等進行顯示；單片機部分完成各個部分的連接和控制，是整個系統(tǒng)電路的核心；電源部分則為各個部分提供工作電源。(2)軟件部分軟件設計部分主要由五大部分構成：即NRF24l01模塊程序編程、溫度傳

36、感器DS18B20程序編程、液晶顯示部分編程。2.2 方案介紹無線單片機nrf24l01具有成本低、功耗低、傳輸速率高、軟件設計簡單以及通信穩(wěn)定可靠等特點, 使用nRF24L01芯片進行無線數(shù)據(jù)通信時不需要進行曼徹斯特編碼，編程和應用非常方便.設計。本系統(tǒng)圍繞無線單片機nrf24l01原理進行設計，本設計分三個大部分：兩個發(fā)射部分和一個接收部分，每個部分分為兩大模塊，分別是單片機模塊和nrf24l01模塊。NRF24l01模塊單片機鍵盤系統(tǒng)框圖如下：發(fā)射模塊：I/O口I/O口液晶顯示接收模塊1執(zhí)行相應動作作單片機I/O口NRF24l01模塊 接收模塊2執(zhí)行相應動作單片機I/O口NRF24l01

37、模塊2.3系統(tǒng)實現(xiàn)和原理分析：本系統(tǒng)實現(xiàn)了兩從機與一主機之間的通信。當電路進入正常工作時，接收部分進入實時監(jiān)測狀態(tài)，當某一用戶按下某一控制信號，接收部分的led燈和液晶顯示執(zhí)行相應的動作告知接收者這一用戶所執(zhí)行的動作。nrf24l01采用ShockBurstTm Mode完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。下面具體介紹發(fā)送和接收的軟件編程：ShockBurstTM發(fā)送，發(fā)送模式的過程為: 1)配置寄存器位PRIM_RX 為低; 2)當MCU 有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，接收節(jié)點地址和有效數(shù)據(jù)通過SPI接口寫入nRF24LO1.當CSN 為低時發(fā)送數(shù)據(jù)被不斷地寫入; 3)設置CE 為高，啟動發(fā)射.CE 高電平持續(xù)時間最小

38、為10 ps; 4)啟動內(nèi)部16 MHz時鐘，MCU 設置發(fā)送速度為1M或2 Mbps，無線發(fā)送數(shù)據(jù); 5)若啟動了自動應答模式，nRF24LO1 立即進入接收模式;6)如果CE 置低，則系統(tǒng)進入待機模式.基于此原理設計出以下發(fā)射程序：SPI_Write_Buf(WRITE_REG + TX_ADDR, TX_ADDRESS, TX_ADR_WIDTH); / 寫本地地址SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, RX_ADDRESS, RX_ADR_WIDTH); / 寫接收端地址SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x03); / 頻

39、道0和頻道1自動ACK應答允許SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x03); / 允許接收地址只有頻道0和頻道1SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40); / 設置信道工作為2.4GHZ，收發(fā)必須一致SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P0, RX_PLOAD_WIDTH); /設置接收數(shù)據(jù)長度，本次設置為2字節(jié)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); /設置發(fā)射速率為1MHZ，發(fā)射功率為最大值0dBSPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0e);

40、/ IRQ收發(fā)完成中斷響應，16位CRC，主發(fā)送接收模式和發(fā)送模式的設置過程大概相同，具體過程為: 1)配置寄存器位:PRIM_ RX為高; 2)打開所使用的接收數(shù)據(jù)通道，自動應答功能，有效數(shù)據(jù)寬度由設置; 3)設置CE 為高啟動接收模式; 4)130s后nRF24LD1開始檢測空中信息; 5)接收到有效的數(shù)據(jù)包后，數(shù)據(jù)存儲在RX_ FIFO中，同時RX_ DR 位置高; 6)如果啟動自動應答功能，則發(fā)送應答信號;7) MCU 設置CE 腳為低，進人待機模式. 基于此原理設計出以下程序：SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P0, TX_ADDRESS, TX_A

41、DR_WIDTH); /寫接收通道0的接收地址，與發(fā)送地址相同SPI_Write_Buf(WRITE_REG + RX_ADDR_P1, RX_ADDRESS1, TX_ADR_WIDTH);/寫接收通道1的接收地址，與發(fā)送地址相同SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_AA, 0x03); /頻道0和1自動ACK應答允許SPI_RW_Reg(WRITE_REG + EN_RXADDR, 0x03); /允許接收地址只有頻道0和1SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_CH, 40); /設置信道工作為2.4GHZ，收發(fā)必須一致SPI_RW_Reg(WRITE_REG

42、+ RX_PW_P0, TX_PLOAD_WIDTH); /設置接收數(shù)據(jù)長度，本次設置為2字節(jié)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RX_PW_P1, TX_PLOAD_WIDTH); /設置接收數(shù)據(jù)長度，本次設置為2字節(jié)SPI_RW_Reg(WRITE_REG + RF_SETUP, 0x07); /設置發(fā)射速率為1MHZ，發(fā)射功率為最大值0dBSPI_RW_Reg(WRITE_REG + CONFIG, 0x0f); / IRQ收發(fā)完成中斷響應，16位CRC，主接收2.4 方案特點：l 系統(tǒng)電路簡單l 操作方便 l 能實現(xiàn)多模塊擴展 l 實現(xiàn)多模塊同時進行智能控制3 各部分設計說明

43、3.1 單片機部分單片機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備以及輸出設備共五個基本部分組成的。單片機是把包括運算器、控制器、少量的存儲器、最基本的輸入輸出口電路、串行口電路、中斷和定時電路等都集成在一個尺寸有限的芯片上。通常，單片機由單個集成電路芯片構成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O備相結合，便可成為一個單片機控制系統(tǒng)。單片機經(jīng)過1、2、3、3代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓、低功耗?？梢哉f，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時

44、代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機等。現(xiàn)在有些工廠的技

45、術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。 目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。它主要是作為控制部分的核心部件。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與

46、智能化控制的科學家、工程師。STC89C52芯片主要功能列舉如下：1、為一般控制應用的 8 位單片機2、晶片內(nèi)部具有時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 33MHz）3、內(nèi)部程式存儲器（ROM）為 4KB4、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 128B5、外部程序存儲器可擴充至 64KB6、外部數(shù)據(jù)存儲器可擴充至 64KB7、32 條雙向輸入輸出線，且每條均 可以單獨做 I/O 的控制8、5 個中斷向量源9、2 組獨立的 16 位定時器10、1 個全雙工串行通信端口11、8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能12、單芯片提供位邏輯運算指令STC89C52各引腳功能介紹：如圖3圖3 STC89C5

47、2VCC：STC89C52電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反向放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩個引腳與地之間加入一個 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定， 避免噪聲干擾而死機。 RESET：STC89C52的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行

48、程序。EA/Vpp："EA"為英文"External Access"的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因為其內(nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文"Address Latch Enable"的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號

49、。ATAT89S51可以利用這個引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0A7）鎖進鎖存器中，因為ATAT89S51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的1/6，因此可以用來驅動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄8751程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。PSEN：此為"Program Store Enable"的縮寫，其意為程序儲存啟用，當8051被設成為讀取外部程序代碼工作模式時（EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。STC89C52可以利

50、用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一個8位寬的開路電極（Open Drain）雙向輸出入端口，共有8個位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此類推。其他三個I/O端口（P1、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在當作I/O用時可以推動8個LS的TTL負載。如果當EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器），P0就以多工方式提供地址總線（A0A7）及數(shù)據(jù)總線（D0D7）。設計者必須外加一個鎖存器將端口0送出的地址鎖住成為A0A7，再配合

51、端口2所送出的A8A15合成一組完整的16位地址總線，而定位地址到64K的外部存儲器空間。PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。P2除了當作一般I/O端口使用外，若是在STC89C52擴充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié)A8A15，這個時候P2便不能當作I/O來使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個LS TTL負載，同樣地，若將端口1的輸出設為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)

52、據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當作定時器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)引腳。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動4個TTL負載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或寫入控制等功能。其引腳分配如下：P3.0：RXD，串行通信輸入。P3.1：TXD，串行通信輸出。P3.2：INT0，外部中斷0輸入。P3.3：INT1，外部中斷1輸入。P3.4：T0，計時計數(shù)器0輸入。P3.5：T1，計時計數(shù)器1輸入。P3.6：W

53、R：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。P3.7：RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。3.2 遙控部分1、NRF24L01無線單片機模塊介紹遙控部分主要由NRF24L01無線單片機模塊完成，NRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4 GHz2.5 GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊,并融合了增強型ShockBurst技術，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗低,在以-6 dBm的功率發(fā)射時，工作電流也只有9 mA;接收時，工作電流只有12.3 mA，多種低功率工作模式(掉電模式和空閑模式)使節(jié)能設計更方便。(1)2.4Ghz

54、全球開放 ISM 頻段免許可證使用(2)最高工作速率2Mbps，高效GFSK調制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合(3)126頻道，滿足多點通信和跳頻通信需要(4)內(nèi)置硬件CRC檢錯和點對多點通信地址控制(5)低功耗1.9-3.6V工作，待機模式下狀態(tài)為22uA；掉電模式下為900nA(6)內(nèi)置 2.4Ghz 天線，體積小巧 15mmX29mm(7)模塊可軟件設地址，只有收到本機地址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便(8)內(nèi)置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括DC/DC開關電源均有很好的通信效果(9)1.27MM間距接口，貼片封裝(10)工作于Enhance

55、dShockBurst具有Automaticpackethandling,Autopackettransactionhandling,具有可選的內(nèi)置包應答機制，極大的降低丟包率。(11) 與 51 系列單片機 P0 口連接時候，需要加 10K 的上拉電阻,與其余口連接不需要。(12)其他系列的單片機，如果是5V的，請參考該系列單片機IO口輸出電流大小，如果超過10mA，需要串聯(lián)電阻分壓，否則容易燒毀模塊 ! 如果是 3.3V 的，可以直接和 RF24l01 模塊的 IO 口線連接。比如 AVR 系列單片機如果是 5V 的，一般串接 2K 的電阻2、接口電路說明：（1）VCC腳接電壓范圍為1.9

56、V3.6V之間，不能在這個區(qū)間之外，超過 3.6V 將會燒毀模塊。推薦電壓 3.3V 左右。(2)除電源 VCC 和接地端，其余腳都可以直接和普通的 5V單片機 I/O口直接相連，無需電平轉換。當然對3V左右的單片機更加適用了。(3)硬件上面沒有SPI的單片機也可以控制本模塊，用普通單片機I/O口模擬SPI不需要單片機真正的串口介入，只需要普通的單片機IO口就可以了，當然用串口也可以了。3、模塊結構和引腳說明NRF24L01 模塊使用 Nordic 公司的 nRF24L01 芯片開發(fā)而成。4、NRF24l01工作方式NRF24l01有工作模式有四種：收發(fā)模式配置模式空閑模式關機模式工作模式由

57、PWR_UPregister 、 PRIM_RXregister 和 CE 決定。詳見下表5、 配置 NRF24L01 模塊 NRF2401 的所有配置工作都是通過 SPI 完成，共有30 字節(jié)的配置字。NRF24L01 工作于 Enhanced ShockBurstTM 收發(fā)模式，這種工作模式下，系統(tǒng)的程序編制會更加簡單，并且穩(wěn)定性也會更高，因此，下文著重介紹NewMsg_RF24L01配置為 EnhancedShockBurstTM 收發(fā)模式的器件配置方法。ShockBurstTM 的配置字使 NewMsg_RF24L01 能夠處理射頻協(xié)議，在配置完成后，在 NewMsg_RF24L01

58、工作的過程中，只需改變其最低一個字節(jié)中的內(nèi)容，以實現(xiàn)接收模式和發(fā)送模式之間切換。 ShockBurstTM 的配置字可以分為以下四個部分：數(shù)據(jù)寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)占用的位數(shù)。這使得 NRF24L01 能夠區(qū)分接收數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)和 CRC 校驗碼；地址寬度：聲明射頻數(shù)據(jù)包中地址占用的位數(shù)。這使得 NRF24L01 能夠區(qū)分地址和數(shù)據(jù)； 地址：接收數(shù)據(jù)的地址，有通道 0 到通道 5 的地址； CRC：使 NRF24L01 能夠生成 CRC 校驗碼和解碼。當使用 NRF24L01 片內(nèi)的 CRC 技術時，要確保在配置字(CONFIG的EN_CRC)中 CRC 校驗被使能，并且發(fā)送和接收使用相同

59、的協(xié)議。 NRF24L01 配置字的 CONFIG 寄存器的位描述如下表所示。3.3 電源部分NRF24l01模塊在1.9V to 3.6V低電壓工作，所以本設計采用了AM1117-3.3穩(wěn)壓管將USB的5V電源轉化為3V左右的電源給NRF24l01供電。1、AM1117-3.3穩(wěn)壓管介紹AM1117-3.3是一個低漏失電壓調整器，它的穩(wěn)壓調整管是由一個 PNP 驅動的 NPN 管組成的，漏失電壓定義為：V DROP  = V BE + V SAT 。有固定和可調兩個版本可用，輸出電壓可以是：1.2V、1.5V 、1.8V、2.5V 、3.3V 和 5.0V 。片

60、內(nèi)過熱切斷電路提供了過載和過熱保護，以防環(huán)境溫度造成過高的結溫。為了確保的穩(wěn)定性，對可調電壓版本，輸出需要連接一個至少 22F 的鉭電容。對于固定電壓版本，可采用更小的電容，具體可以根據(jù)實際應用確定。通常，線性調整器的穩(wěn)定性隨著輸出電流增加而降低。2、電源電路設計固定輸出3.3V:3.4 液晶顯示部分 液晶顯示部分采用工業(yè)字符型液晶1602，能夠同時顯示16x02即32個字符。（16列2行） 1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，其中：引腳符號功能說明1VSS一般接地2

61、VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度）。4RSRS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。5R/WR/W為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。6EE(或EN)端為使能(enable)端，下降沿使能。7DB0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8DB1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12

62、DB5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14DB7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flag）15BLA背光電源正極16BLK背光 電源負極寄存器選擇控制表RSR/W操作說明00寫入指令寄存器（清除屏等）01讀busy flag（DB7），以及讀取位址計數(shù)器（DB0DB6）值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)注：關于E=H脈沖開始時初始化E為0，然后置E為1，再清0，busy flag（DB7）：在此位為被清除為0時，LCD將無法再處理其他的指令要求。3.5 溫度傳感器部分 溫度傳感器采用DS18B20溫度

63、傳感器。 1、DS18B20的主要特性（1）、適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線供電。（2）、獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊（3）、 DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫（4）、DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)（5）、溫范圍55125，在-10+85時精度為±0.5 （6）、可編程 的分辨率為912位，對應的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125

64、和0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫（7）、在9位分辨率時最多在 93.75ms內(nèi)把溫度轉換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉換為數(shù)字，速度更快（8）、測量結果直接輸出數(shù)字溫度信號，以"一 線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力（9）、負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 2、DS18B20的外形及管腳排列（如下圖1）  (1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； (2)GND為電源地；(3)VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。圖1：3、DS18B20的內(nèi)部結構圖（

65、如圖2）DS18B20的外形和內(nèi)部結構DS18B20內(nèi)部結構主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。圖2：4、DS18B20工作原理DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉換時的延時時間由2s 減為750ms。 DS18B20測溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在55所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對 低溫度

66、系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，計數(shù)器1重 新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度。圖3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預置值。圖3：5、DS18B20的電路設計 3.6 房間燈設計4 智能家居硬件電路圖5 制作、調試與分析5.1 系統(tǒng)PCB板的設計PCB即印刷電路板，是電子電路的承載體。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，幾乎都要使用PCB。PCB板的設計是電路設計的最后一個環(huán)節(jié)，也是對原理

67、電路的再設計。因此PCB板的設計是理論設計到實際應用一個十分重要的內(nèi)容。印制電路板(PCB)是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件它提供電路元件和器件之間的電氣連接。PCB設計的好壞對抗干擾能力影響很大因此，在進行PCB設計時必須遵守印制電路板設計原則和抗干擾措施的一般原則，并應符合抗干擾設計的要求。本次設計采用Altium公司PROTEL系列設計完成SCH到PCB的設計，并且手工完成電路焊接以及整機的裝配。5.2 系統(tǒng)硬件調試本系統(tǒng)的硬件調試分為以下階段進行調試： (1)邏輯錯誤調試樣機硬件的邏輯錯誤是由于設計錯誤和加工過程中的工藝性錯誤所造成的。這類錯誤包括：錯線、開路、短路等幾種，其中短路是

68、最常見的故障。(2)器件調試元器件失效的原因有兩個方面：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是由于組裝錯誤造成的元器件失效，如電解電容、二極管的極性錯誤，集成塊安裝方向錯誤等。(3)可靠性調試引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞；內(nèi)部和外部的干擾、電源紋波系數(shù)過大、器件負載過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。(4)電源故障若樣機中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。電源的故障包括：電壓值不符合設計要求，電源引出線和插座不對應，電源功率不足、負載能力差。在本次調試中，由于實驗板中NRF24L01是用兩節(jié)1.5V干電池供電，成功實現(xiàn)點對點通信，但是一段時間之后發(fā)現(xiàn)發(fā)射信息和接收信息不能同步，于是反復更改程序，仍然不行，最后更換電池之后，發(fā)現(xiàn)又能成功對應。應對策略：用AM1117 3.3穩(wěn)壓管將USB 5V電源轉換為穩(wěn)定的3.3V電源給NRF24L01供電，解決問題。結論：NRF24L01供電不穩(wěn)定會造成發(fā)送接收信息不穩(wěn)定。5.3軟件調試我們采用的是Keil Software生產(chǎn)的Cx51編譯器。運行在Windows XP操作平臺下。 開啟計算機進入Ke