基于单片机的智能家居毕业设计正文--最终版(5)

地）；

⑦36可编程I/O线；

⑤4个16位定时器；

③片上集成1280字节RAM；

系统的各个功能模块的协调运作。

⑧低功耗的闲置和外部掉电检测电路；

2.2.3 STC12C5A60S2单片机的主要特性

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图2-2 STC12C5A60S2引脚图

④2个时钟输出口，可由T0/T1的溢出在P3.4/P3.5输出时钟；

②工作频率范围：0~35MHz，相当于普通8051的0~420MHz；

⑥如ALE、NA端口有第二功能，可以作为普通的I/O口接入元器件；

输出，增强型的51单片机等特点，都使得此单片机有更大的优势，来控制整个家居

⑨内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻 接

①Flash工艺程序存储器，可以用电的方式瞬间擦擦、改写，而且支持串口程序烧写；

单片机STC12C5A60S2成为本设计中智能家居系统的主控元件，多端口的输入/

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第三章 系统硬件选择及模块电路设计

系统的硬件选择决定着整个智能家居系统的功能和质量，因此在选件前必须做好充分的准备工作，无论是资料的查阅还是同类型器件优缺点的比较及取舍，都非常重要。有时可能某个元器件的微弱误差引起整个系统的失误或失败。所以在硬件的选取工作上一定要细致，全面比较，综合考虑，在结合性价比的同时更主要功能的实现。 硬件选取后，接下来的工作就是模块电路的连接及整合，根据所选硬件和关键芯片的工作原理和接线方式，进行相关模块电路的设计，在充分考虑可行性的同时还要注重功能实现的简便快捷和准确性。

3.1电源电路模块的设计

系统的主控和核心单元STC12C5A60S2的工作电压为5V直流，而常用家居电源电压均为220V交流，因此若要整个家居系统正常工作，必须提供合理的电源电压，所以需要进行必要的电压转换。

常见的三端稳压集成电路有正电压输出的LM78xx 系列和负电压输出的LM79xx系列。由此我们我们知道，三端IC是指分别由输入端、接地端和输出端这三条引脚输出的一种稳压用的集成电路。本设计中选用LM78xx系列，由于本设计中需用到两个不同的直流电源，即+5V和+12V，则电路原理图如下：

图3-1 电源转换电路

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电源电路工作原理：由于LM78xx系列的三端稳压器都有一个所谓的“压损”问题，也就是稳压时所导致的输入电压与输出电压的落差值（稳压损耗），一般压损为2.5V，所以要想得到想要的稳压值，必须使输入端高于所需值+压损值，综合LM7805和LM7812的输入电压范围，变压器变压后所得的电压分别为9V和15V。5V电源的获得方式如下：首先220V交流电经过一个变压比约为1：24的小型变压器变为9V交流电压，然后通过4个二极管组成的桥式整流器进行整流，滤去大部分纹波电压，输出信号通过电容再次进行滤波，防止产生自激振荡。然后通过一个三段集成器LM7805得到一个5V直流电源，在输出端再接入电容来滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态效应。最后得到一个稳定的+5V直流电源输出。同理，当经过整流桥的电流流经LM7812时，最终经过滤波和稳压，得到一个稳定的+12V电压输出。

3.2温度检测模块电路设计

智能家居的一个主要控制对象就是住户室内温度，适宜的温度为主人提供良好的家居环境，这样一来，温度检测与控制模块就成了首先应该实现的功能。在测温电路中选取了数字温度传感器DS18B20。它独特的一线接口，耐磨耐碰，体积小，并能直接输出温度的数字信号，便于单片机控制。 3.2.1 温度传感器器件介绍

DS18B20内部结构主要由64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器四大部分构成。内部结构如下图所示：

图3-2 DS18B20内部原理图

DS18B20工作原理：DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s 减为750ms。 DS18B20测温原理是：受温度影响很小的低温度系数晶振，产生固定频率的脉冲信

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号送给计数器1。随温度变化其振荡率明显改变的高温度系数晶振，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。

根据DS18B20的通讯协议，主机（单片机）控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行 复位操作，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500微秒，然后 释放，当DS18B20收到信号后等待16～60微秒左右，后发出60～240微秒的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。 3.2.2温度检测模块电路设计

图3-3 温度检测电路

温度检测电路工作原理：DS18B20工作电压为3.0~5.5V，所以5V电源足矣保证其正常工作。数据总线可以对其进行供电，但完成温度测量时间较长，为使其达到迅速测温的要求，采用外部供电。首先，DS18B20把直接读出的被测室温根据实际要求通过简单编程实现9~12位的数字量，然后通过DQ接口由导线进入单片机的P1.1端口，单片机根据所得数字量进行读取，并通过导线传给接在其他端口的LCD，并显示。完成温度的测量和显示。

3.3亮度检测模块电路设计

光敏电阻特性是在不同光照强度下，其阻值发生变化（只要是人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化）。利用这一特性，我们把光敏电阻接入电路实现亮度检测。

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图3-4 亮度检测电路

亮度检测电路工作原理：我们把光敏电阻接入电路后，光敏电阻置于窗口处，由于光线的变化，其阻值也在一定时间内不断变化，从而产生连续的电信号，通过P1.0口进入单片机。由于单片机内部自带A/D转换电路，通过相应程序，能使P1.0口传来的电信号转换成数字信号，单片机读取这些数字信号，就能得出相应的光照强度，并决定是否启动其他应对措施。

3.4时钟电路模块设计

时钟电路可以简单定义如下：

1).就是产生象时钟一样准确的振荡电路。

2).任何工作都按时间顺序。用于产生这个时间的电路就是时钟电路。 3.4.1时钟芯片的选取

由于采用单片机计时有诸多缺点，比如一方面需要采用计数器，额外的占用了硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，都需要耗费单片机的资源，而且，可能某些测控系统不支持这种中断、查询等。因此，在本系统中引入时钟电路，芯片选择为DS1302，则能很好地解决这个问题。

DS1302是DALLAS公司生产的的一种具有涓细电流充电能力的电路，它是采用串行数据传输，可为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。它采用普通32768Hz晶振发出脉冲信号。DS1302 是一种高性能、低功耗、带 …… 此处隐藏：1670字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……