51单片机远程家电控制系统的设计 电路流程图 源码

1、-范文最新推荐- 51单片机远程家电控制系统的设计+电路流程图+源码 摘要: 伴随着新世纪信息化与家庭生活智能化发展，对家居生活中各种信息资源的集中采集及控制显得越来越重要，本设计是以MCS-51单片机为核心设计的一个有键盘、通信接口、定时时钟等的多功能定时器，其主要部分由上位机和下位机两个部分组成，并且通过软件的整体分析建模和测试，通过编码软件写出可靠稳定的程序代码。系统的时钟部分和世界不同时区的显示主要通过按键调节，时钟电路和发送命令的键盘主要由上位机的控制，多块单片机之间的通信是采用串行通信接口。最终实现了远程遥控家电的功能。关键词:智能家居；物联网技术；单片机AT89C51；家电远程控

2、制4288Design of the System of Remote Home Appliance ControlAbstract: With the development of information and the home intelligent in the new century, the centralized collection and control of the various information resources becomes more and more important, this design is based on MCS-51 with a keyb

3、oard, communication interface, timer, the system included two main parts of the upper machine and lower machine, and by the overall analysis modeling and test software, write reliable code by code software. Clock parts of the system and the world is in a different time zone display mainly through th

4、e button control, clock circuit and sends commands to the keyboard is mainly composed of a control host computer, communication between single-chip is the use of serial communication interface. Finally realizes the function of remote control home appliances.Key Words: Intelligent home furnishing; In

5、ternet of things; Microcontroller; RemoteControl of appliance目录摘要2引言21. 课题背景及现实意义31.1课题背景及当前研究现状3 1. 课题背景及现实意义1.1课题背景及当前研究现状智能家居控制可以定义为一个过程或者说一个系统。利用计算机技术、网络技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各个子系统，有机而统一地结合在一起，通过统筹运算管理，让我们的家居生活舒适、安全。和普通家居相比之下，智能家居不但具有传统的居住功能，提供舒适，安全、高品位的家庭生活。它还将原来被动的静止的结构转变为具有智慧的工具4，提供全面全方位的信息交换功能，

6、使家庭与外部保持信息交换畅通，优化改变我们的生活方式，帮助我们有效安排时间，增进家居生活安全性，还可以为节约各种能源费用。控制系统的网络化功能可以提供遥控、家电（空调，热水器，电饭煲等）控制、室内外遥控、照明控制、窗帘自控、电话远程控制、防盗报警、计算机控制等多种功能。使人们的生活更加舒适、安全。因智能家居控制系统功能灵活、布线简单，扩展容易而被人们广泛接受。信息家电、网络家电、智能家居的概念已经被提出和炒作可很多年，格式各样的产品也都被提出并研发出来。它们被推到了展厅和展台上，它们代表着未来发展的方向，但是由于智能家居系统的技术复杂，它们或多或少的存在这样或者那样的问题，有的与我们的生活尚且

7、存在差距，完美的产品并不多见。基于网络的智能家电的意义在于所有的家电包括窗帘，照明和小家电产品能够有机的结合起来成为统一的整体，在这里没有贵贱大小之分，它们同属于智能家电系统的一部分。就这一问题而言还有许多亟待解决的问题，比如对于价值上万元的大型家用电器来说安装一个千元左右的网络接口是可以让人们接受的，而对于价值几百元的下行家用电器来说就不是太容易是消费者接受了。在国内没有网络家电技术的家电品牌占到总品牌的95%，他们势必会成为家电网络化的强大阻力。没有哪家公司愿意投资开发能和竞争对手进行通信的技术。 本设计属于单片机应用系统。确定单片机应用系统的总体方案，是系统设计极为重要、最为关键的一步。

8、系统总体方案的好坏，将直接影响整个系统的性能及实施细则。方案的设计主要是依据受控对象的工作任务及其工艺要求而确定的。确定系统的设计方法大致如下：根据要求，首先确定出是采用开环控制系统还是闭环控制系统，或者是处理系统。然后选择检测元件，确定总体设计方案时，首先选择适当参数的元件，因为它是影响控制系统精度的重要因素。2.1 系统结构设计本论文采用MCS-51单片为核心设计了一个有键盘、通信接口和时钟的多功能控制器。键盘和时钟电路有一片单片机控制，由另一片单片机控制多功能控制电路，这两片单片机之间是由通信接口连接即串行通信。控制键盘的单片机作为上位机，键盘一般有两种输入方式，第一种是普通的开关按键，

9、另外一种是感应键，为了降低成本本设计采用的是普通的开关键，普通按键接通时，作为“有键”输入信息，把按键信号经过处理后，将键值直接发送给作为下位机的单片机。多功能单片机作为下位机，它接受上位机发来的指令执行相应的操作，控制多路开关信号，调节电路等220V交流强电输出。多功能时钟控制器具备以下的功能：世界时钟显示，校正时、分等功能，空调分为高、中、低、关四个档位。音响的选台和开关，电饭煲的开，关控制，热水器的加热与停止控制等等。系统的结构如图1所示。图1 系统的结构图该控制系统在设计分为上位机和下位机两个大部分组成，以及各个子系统组成。上位机拥有键盘显示和通讯电路，全部由+

10、5V供电。下位机是有电源、通讯两个部分组成。按照系统的功能要求控制系统的框图如下。上位机的时钟采用内部中断的方式来控制，即利用定时器产生20000us的时间，到时产生一次内部中断，中断50次后，对时间的秒加一，六十秒后对分加一。 2.2 程序及算法设计本设计采用广泛使用的C语言，程序的编码、仿真、调试等采用的是Proteus和Keil软件，以下为相关介绍。2.2.1程序代码语言C语言程序是由各种函数构成的2，一个C程序至少要包括一个函数，并且一个C源程序有且只能有一个main()函数，但也可能包含其它的函数，因此，函数是构成C程序的基本单位。主程序是通过直接写语句和调用其它的函数实现有关功能的

11、，这些函数可以是C语言本身提供的函数，像这样的函数称为库函数，它们也可以是自己编写的函数，这样的函数称为用户自定义函数。库函数和用户自定义函数会有什么样的区别呢? 简单地说，使用Keil C语言的人，可以直接调用C的库函数但不需要为这个函数书写任何代码，但要包含具有该函数的相应的头文件，而用户自定义函数则是个性化的，它们是用户根据需要而编写的。一个C语言程序，总是从main函数开始执行的5，而不管物理位置上这个Main()放在什么地方。2.2.2 工作原理CS-51单片机的内部有2个定时和2个计数器14：TO和T1，全双工串行口UART、中断系统，下面一一做出介绍。当设置为定时工作方式时，输入

12、信号来自内部振荡器，每个机器周期内定时器的计数器做一次加一运算。因此定时器也叫计算机机器周期的计数器。但是每个机器周期又相当于12个正带脉冲，故定时器计数速率为振荡频率的112。如果定时器的计数器产生溢出，则标志着定时时间到。下面分别介绍方式寄存器和控制寄存器。（1）方式寄存器TMOD：方式控制寄存器，是一可以编程的特殊功能寄存器，字节地址是88H，不可以位寻址。其低4位来控制TO，高4位来控制T1，格式如表1。表1 方式寄存器TMOD TFl(TCON7)：T1是溢出标志位。当Tl产生溢出的时候，由硬件置“1”，可向CPU发中断请求，CPU在响应中断后被硬件自动清&l

13、dquo;0”。TRl(TCON6)：T1是运行控制位。由软件置“l”或“0”，从而来启动或关闭Tl工作。TF0(TCON5)：TO是溢出标志。TR0(TCON4)：TO是运行控制位。TCON的低4位和外部中断有关，复位之后，TCON被清“0”。（3）串行口控制寄存器SCON串行口控制寄存器的字节地址是98H，可以位寻址，位地址是98H-9FH，如表3所示：表3 控制寄存器SCON（D7）（D0）SM0SM1SM2RENTB8RB8T1R1串行口通信控制器由方式选择位、接收发送控制位和状态标志位组成。(4) 特

14、殊功能寄存器PCON：其字节地址是87H。PCON的格式如下表4所示。表4 控制寄存器PCON（D7）（D0）SMOD-GF1GF0PDIDL2.3 通信方式上文已经对智能家居控制系统的软硬件的设计进行了相关的说明，在现实生活中，我们还可以通过不同的通信方式来实现各个系统之间的协同工作。下面我重点介绍基于以太网和PSTN的远程控制系统。 51系列的单片机有很多的内置功能，例如定时计数功能，串行口通讯功能，外部中断功能等等这些功能不仅大大的省略了外围硬件电路，而且使用方便，用户只需要写出简单的初始化程序就可以了。为了保证单片机时钟的精度，设计采用外接时钟源从OSC1引脚输入，这里采用的是集成电路

15、74f04，如图5所示。图5 外接时钟源电路看门狗电路是一个具有独立的时钟源、计时周期约是18ms的计时器，无需外围器件，单片机运行期间，一旦WDT超时溢出，将使单片机产生复位操作，即使单片机处于睡眠状态，其溢出也将是单片机被唤醒，恢复正常的运行状态。看门狗的启动通过系统配置字wdte位实现，即wdte=1时，看门狗永久启用。因此，需要在用户主程序循环中将看门狗定时器清零，使它们无法计时到最大值。2.3.3系统软件的设计该系统的软件设计部分主要分远程控制部分以及网络监控部分。网络芯片的处理及TCP/IP协议的实现是网络监控部分的重点和难点，包括RTl8019AS初始化、数据发送及接收，RTLl

16、8019AS初始化的主要目的是对寄存器的初始化，这里用到了NE2000寄存器组，网卡初始化要进行网卡复位，复位之后要对网卡进行控制方式的设定，主要是命令寄存器的设置，寄存器内容如表5所示。表5 寄存器内容位76543210内容PS1PS0RD2RD1RD0TXPSTASTP选择寄存器页用PS1和PS0；RD2、RD1和RD0代表要执行的各种功能；TXP=1，发送数据包，发完后自动清零；STA和STP是启动或停止的命令。 P3口：P3口是8个有上拉电阻的准双向I/O口，可以接收4个TTL门电路。当P3口写入“1”之后，内部被上拉为高电平。P3口也可作为特殊功能寄存器，如表

17、6所示。表6 寄存器内容P3.0 RXD串行输入口P3.1 TXD串行输出口P3.2 /INT0外部中断0P3.3 /INT1外部中断1P3.4 T0记时器0外部输入P3.5 T1记时器1外部输入P3.6 /WR外部数据存储器写选通P3.7 /RD外部数据存储器读选通3.1.2 PIC16F887单片机简介PIC单片机的总线结构是哈佛结构，指令和数据空间是完全分开的，一个用于指令，一个用于数据，由于可以对程序和数据同时进行访问，所以提高了数据吞吐率。正因为在PIC单片机中采用了哈佛双总线结构，所以与常见的微控制器不同的一点是：程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但指令总线位数

18、分别位12、14、16位。PIC单片机的指令周期比51单片机的短，同样的晶振下，PIC单片机的指令周期是4个时钟周期，51单片机是12个，并且PIC单片机绝大部分指令都是单周期指令，一个指令周期执行一条指令，51单片机一般是2到4个指令周期执行一条指令，所以用同样晶振情况下，除了执行乘除法外，PIC单片机要比51单片机快。PIC单片机的外部引脚图如图6所示。图6PIC单片机外部引脚3.1.3 时钟电路和显示电路LED数码管采用的是CD4511数码管译码器直接驱动的，芯片CD4511具有BCD转换、锁存、七段译码及驱动功能6，其功能是用来驱动LED数码管。其内部结构如图7所示。图7时钟芯片CD4511共阴LED数码管的电路图及LED数码管的外形图如图8所示。 上位机软件的流程如图12所示。图12上位机软件总程序以上为上位机软件总程序，对于上位机的单片机初始化程序及主程序见附录1。4.2 开关程序由于整个程序运