1、本 科 毕 业 论 文（20XX 届）题 目 基于单片机的智能家居控制设计学 院 理学院专 业 光信息科学与技术班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 杭州电子科技大学本科毕业论文1摘 要智能家居系统是利用先进的通信，自动控制等技术，将与家庭生活有关的各种应用子系统有机地结合在一起，通过综合管理，让家庭生活更舒适、安全、有效和节能。PIC 单片机（Peripheral Interface Controller）是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路（IC） 。本文应用了 PIC 单片机作为控制器对智能家居控制系统进行了研究。采用了 Proteus 软件进行仿真。用一个数码管模拟代替窗帘
2、和灯的开与关。通过单片机扫描按键与响应按键手动控制窗帘和灯；通过计时程序实现全天 24 小时计时，时间到点按照模拟情景打开合作关闭窗帘和灯光；并且通过单片机感应当前时间来综合控制灯光。附加有数码管时间显示电路和按键调节小时和分钟变量的电路。关键词：单片机；智能家居控制系统；Proteus杭州电子科技大学本科毕业论文2ABSTRACTPIC microcontroller (Peripheral Interface Controller) is a kind of used to development of the Peripheral equipment to control the int
3、egrated circuit (IC). A kind of dispersion (task) function of the CPU. Compared with the human, the brain is part of the CPU, PIC sharing is equivalent to the nervous system. SCM after 1, 2, 3 generation of development, at present, the single chip microcomputer is toward the high performance and man
4、y varieties direction, in low voltage power real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the single chip microcomputer often as a core component to use.Based on the PIC microcontroller to intelligent home control system are studied. Using the Proteus simulation soft
5、ware. Realize the lights and electric curtain timing and manual control. The completion of this circuit, can be simple intelligent home control system to provide an initial hardware foundation.Key words: single chip microcomputer; Intelligent home control system; Proteus杭州电子科技大学本科毕业论文3目录1 引言42 硬件52.
6、1 单片机52.2 PIC16F877 简介62.3 PIC16F977 的输入输出端口92.4 PIC16F877 基本电路10 3 软件133.1 PROTE133.2 MPLAB144 仿真软件使用16 4.1 仿真电路16杭州电子科技大学本科毕业论文44.2 共阳(6)数码管174.3 开关去抖195 智能家居的实现225.1 智能家居介绍225.2 本设计功能实现256 结论297 致谢308 参考文献319 附录32杭州电子科技大学本科毕业论文5第一章 引言单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与
7、数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。单片机控制智能家居系统是其中的一种用途，不仅可以在实验室演示成功，更可以在实际生活中发挥重要作用。智能家居在保持了传统的居住功能的基础上，摆脱了被动模式，成为具有能动性智能化的现代工具智能化家居就是创造一个简便的生活方式、舒适的生活环境、经济实用的家居控制手段这样一个智能化家庭生活平台。这个智能化家庭生活用一个手持无线遥控器、墙上开关、定时器，甚至任何一个电
8、话及计算机就能控制家中所有的灯、家电，调节室内温度，设置不同时间的窗帘开关控制。单片机控制智能家居系统是利用单片机运算，控制功能对电器的控制。通过软件和单片机自身的时间系统来实现全天 24 小时的感知，从而实时，定时的控制家中电器，达到智能，安全，方便，节能的效果。实现控制硬件方面包括单片机和外围电路，包括电源电路，复位电路，外围灯光电路，电动窗帘电路，开关电路和时间显示的数码管电路，为软件电路设计立下基础。软件方面包括时间程序，时间显示程序，时间判断程序，灯光电机控制程序，开关响应程序等。通过对硬件电路和软件程序来实现智能家居中灯光与窗帘的定时控制。杭州电子科技大学本科毕业论文6第二章 硬件
9、2.1 单片机 1,2,3单片机尽管大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器（Microcontroler） ，是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL 的 Z80
10、 是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有 1-2 部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备 40 多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过 PC 机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如 CPU，内存
11、，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电杭州电子科技大学本科毕业论文7脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过 10 元即可.用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的排烟罩、VCD 等等的家电里面都可以看到它的身影！.它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的主要区别。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不
12、是很复杂的功能要是用美国 50 年代开发的74 系列，或者 60 年代的 CD4000 系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大 PCB 板！但是如果要是用美国 70 年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的 CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面
13、即使只有一个按钮，也会达到几十K 的尺寸！对于家用 PC 的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用 PC上来运行，家用 PC 的也是承受不了的。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC 机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图 1 所示） 。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器） 。顾名思义，这种计算机的最小系统
14、只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型” ，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。杭州电子科技大学本科毕业论文82.2 PIC16F877 简介 2.2.
15、1 PIC16F877 的核心区域 1)程序存贮器: 存放由用户预先编好的程序和一些固定不变的的数据。程序存贮器是由闪存贮器（FLASH）构成的，由程序计数器 PC 寻址。具有一个 13为的程序计数器，它的寻址能力达到 8KX14 个程序存贮器空间，地址编码的最大范围为 0000H1FFFH.2)RAM 数据存贮器:包括通用寄存器和特殊功能寄存器两种，用于存贮 CPU在执行程序过程中产生的中间数据。普通的 RAM 存贮器一般只能实现数据的读出和写入操作，而 16F877 中的 RAM 存贮器的每个存贮单元功能都十分强大，除了具备普通存贮器功能之外，还能实现移位，置位，清位，位测试等一系列复杂操
16、作。3)间接寻址寄存器 INDF 和 FSR: 间接寻址寄存器 INDF 和 FSR 位于 PIC 数据存贮器的最顶端，地址 00 的单元。它只有地址码，在物理上不是一个真正的寄存器。它常常与寄存器 FSR 配合工作，实现间接寻址目的。4)堆栈:保存程序断点的地址。在程序执行过程中，有时需要调用子程序，在进入子程序之前，必须保存程序断点的地址，以便子程序执行完成后，在恢复断点地址，使主程序继续执行。具有 8X13 的独立堆栈空间，不占用程序存贮器和数据存贮器的区域，也不需要进栈出栈的命令，在调用和返回时自动实现入口地址的进出栈操作，遵循后进先出的规则。5)指令寄存器: 暂存从程序寄存器取出的指
17、令，并将指令按不同的字段分解为操作码和操作数，分别送到各自的目的地。6)算术逻辑单元 ALU:实现算术运算和逻辑运算操作。7)工作寄存器 W:一个重要的的工作寄存器，许多指令都把它作为操作过程的中转，比如暂存参加运算的一个操作数，或者暂存运算产生的结果。在运算之前 W 是源操作数的出发地，在运算之后 W 是目标操作数的目的地。8)地址复用器:访问数据存贮器所需要的地址由地址复用器选择和传递，该地址既可以源于间接寻址寄存器 FSR，也可以指令码。来源与 FSR 的地址叫做间接地址，来源与指令码的地址叫做直接地址。9)看门狗定时器 WDT:它是一个自带 RC 式振荡器时钟源的定时器，用来监视程序运
18、行状态。由于意外原因，一旦 CPU 跑到正常程序之外而出现死机，WDT将强行把 CPU 复位，使其返回正常运行状态。10)状态寄存器 STATUS:及时反映运算结果的一些算术状态。杭州电子科技大学本科毕业论文9除了以上基本部件外，还有程序计数器，指令译码和控制器，数据复用器，时基发生器，上电延时，起振延时，上电复位，在线调试，低压编程，欠压复位，数据总线和程序总线。2.22 PIC16F877 的模块 PIC16F877 的内部集成了丰富的外围设备模块，开发过程充分节省了外围电路。1)输入/输出端口: 输入/输出端口是单片机内部与外部交换信息的通道。PIC16F877 有五个基本输入/输出端口
19、分别是 RA,RB,RC,RD 和 RE，其中RB,RC,RD 为 8 位宽，RA 为 6 位宽，RE 为 3 位宽，共 33 个引脚。输入输出方式可编程，部分引脚与其他功能复用。2)定时器/计数器:有 TIMER0,TIMER1,TIMER2 三个可编程定时器。TIMER0,TIMER2 是 8 位宽的可编程定时器，TIMER1 是 16 位宽的可编程定时。其中 TIMER0,TIMER1 也可以作为计数器。3)A/D 转换器:也叫 ADC，是一个有 8 通道和 10 位分辨率的模数转换器，用来将外部的各种模拟物理量转换为便于单片机内部处理的数字量。4)EEPROM 数据存贮器:是一个 256X8 的可擦写存贮器，存贮的内容掉电也不会丢失。PIC16F877 内部的外围模块还包括捕捉/比较脉冲调制 CCP1 和 CCP2,通用同步/异步收发器 USART，主同步串行端口 MSSP，并行从动端口 PSP。2.23 PIC16F877 的引脚功能
