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1、 基于51單片機(jī)智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) 摘要：隨著氣溫的逐漸上升，風(fēng)扇的需求量也逐漸擴(kuò)大。傳統(tǒng)風(fēng)扇不能根據(jù)外界溫度的變化對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快慢進(jìn)行調(diào)整，也不能對風(fēng)扇的開關(guān)與否進(jìn)行自動控制，這將會損耗大量的電力資源。針對這些問題，開發(fā)設(shè)計了智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)。 該系統(tǒng)以STC89C51RC單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心，利用DS18B20溫度采集模塊，LCD 1602顯示屏、L298N電機(jī)驅(qū)動模塊、HC-SR501人體感應(yīng)模塊、舵機(jī)控制模塊、ESP8266 WIFI控制模塊組成智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)。當(dāng)有人進(jìn)入室內(nèi), HC-SR501人體感應(yīng)模塊會監(jiān)測到有人出現(xiàn),同時DS18B20溫度采集模塊將采集到

2、的溫度與系統(tǒng)開始設(shè)置的閾值做比較,并將采集到的溫度數(shù)據(jù)顯示在LCD 16 -02顯示屏上。當(dāng)室溫高于所設(shè)置的溫度且有人存在的情況下,風(fēng)扇將會自動吹風(fēng)；當(dāng)溫度低于所設(shè)置的溫度時風(fēng)扇仍保持關(guān)閉狀態(tài)。該系統(tǒng)采取了三種工作方式，第一種工作方式為按鍵控制，從左至右按鍵功能依次為搖擺、紅外、定溫、定時。第二種工作方式為紅外遙控器控制，在遙控器上按下相應(yīng)的功能按鍵，即可控制風(fēng)扇。第三種工作方式為手機(jī)終端APP控制，通過手機(jī)客戶端實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的自動啟動和停止，旋轉(zhuǎn)方向，改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速等。 關(guān)鍵詞：STC89C51RC單片機(jī)；智能風(fēng)扇；人體感應(yīng)；keil Uvision；

3、 Intelligent Fan Control System Based on51SingleChipDesignandImplementation Abstract: With the gradual rise in temperature, the demand for fans has gradually expanded. However, the traditional fan can not adjust the speed of the fan according to the change of the outside temperature, and can not co

4、ntrol the fan switch automatically. In response to this problem, we will develop intelligent control system of the fan. The system is based on the minimum system of the STC89C51RC MCU.The intelligent fan control system is composed of DS18B20 temperature acquisition module, LCD 1602 display, L298N m

5、otor drive module, HC-SR501 human body induction module, steering control module and ESP8266 WIFI control module. When the person enters the room, the human body infrared sensor module will detect people, while the DS18B20 temperature acquisition module will collect the temperature and the system be

6、gins to set the threshold to compare, and the collected temperature data is displayed on the LCD 1602 display. When the room temperature is higher than the set temperature and someone exists, the fan will automatically blow; when the temperature is lower than the set temperature ,the fan will still

7、turn off . The system takes three kinds of work, the first work for the key control, from left to right button function in order of swing, infrared, fixed temperature and timing. The second mode of operation for the infrared remote control, press the corresponding function button on the remote contr

8、ol, you can control the fan. The third type of work for the mobile terminal APP control, through the mobile client to achieve automatic fan start and stop, rotation direction, change the fan speed and so on. Key words: STC89C51RC Single-Chip; Intelligent Fan; Human Infrared Sensor Module; Keil Uvis

9、ion ; I 目 錄 一、論文(設(shè)計)正文..............................................................................................1 1緒論 1 1.1系統(tǒng)開發(fā)的背景 1 1.2系統(tǒng)開發(fā)的目的和意義 1 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 1.3.2國外研究現(xiàn)狀 2 1.4主要研究內(nèi)容 3 2系統(tǒng)分析 4 2.1可行性分析 4 2.2系統(tǒng)需求分析 5 2.2.1功能需求分析 5 2.2.2性能需求分析 6 2.2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式

10、 7 3系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 3.1系統(tǒng)概述 9 3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 9 3.2.1 STC89C51RC單片機(jī)簡介 9 3.2.2 STC89C51RC單片機(jī)常用寄存器 10 3.3 LCD 1602顯示屏模塊 11 3.4 DS18B20溫度傳感器模塊 12 3.4.1 DS18B20溫度傳感器的特性 12 3.4.2 DS18B20溫度傳感器的電路實(shí)現(xiàn) 13 3.5紅外遙控模塊 13 3.6 HC-SR501人體感應(yīng)模塊 14 3.6.1 HC-SR501人體感應(yīng)模塊工作原理 14 3.6.2 HC-SR501人體感應(yīng)模塊特性 14 3.6.3 HC-SR5

11、01人體感應(yīng)模塊的電路實(shí)現(xiàn) 15 3.7舵機(jī)控制模塊 15 3.7.1舵機(jī)的特性 16 3.7.2舵機(jī)控制模塊工作原理 16 3.8 ESP8266 WIFI控制模塊 17 3.8.1 ESP8266 WIFI控制模塊特性 18 3.8.2 ESP8266 WIFI控制模塊AT指令 18 3.9系統(tǒng)其它電路 21 3.9.1復(fù)位電路 21 3.9.2晶振電路 22 3.9.3開關(guān)電路 22 3.9.4按鍵電路 22 3.9.5 DS1302時鐘芯片電路 23 3.9.6 L298N電機(jī)驅(qū)動電路 24 4系統(tǒng)軟件設(shè)計 25 4.1程序語言及開發(fā)環(huán)境 25 4.2主

12、程序 25 4.3 LCD 1602顯示屏控制程序 26 4.4 DS18B20溫度監(jiān)測控制程序 27 4.5紅外遙控控制程序 29 4.6 HC-SR501人體感應(yīng)控制程序 30 4.7 舵機(jī)控制程序 31 4.8 ESP8266 WIFI控制程序 32 5系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)與測試 34 5.1系統(tǒng)顯示界面與實(shí)物圖 34 5.2 LCD 1602顯示屏的測試 34 5.3 DS18B20溫度傳感器的測試 35 5.4紅外遙控器的測試 35 5.5 HC-SR501人體感應(yīng)的測試 36 5.6舵機(jī)控制測試 37 5.7 ESP8266 WIFI測試 38 6總結(jié) 39

13、 參考文獻(xiàn) 40 謝 辭 41 二、附錄……..................................................................................................... 42 寶雞文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 42 寶雞文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計結(jié)題報告 43 寶雞文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計答辯評分表 44 寶雞文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計答辯過程記錄 45 1緒論 1.1系統(tǒng)開發(fā)的背景 在我國，電風(fēng)扇是80年代開始興起的一

14、種小型的家用電器，開始時功能單一，而且耗電量大。隨著技術(shù)的不斷更新，功能更加強(qiáng)大，更加趨于人性化。作為一種老式的家電，電風(fēng)扇具有價格便宜，擺放方便，體積輕巧等特點(diǎn)。由于大部分家庭消費(fèi)水平的限制，電風(fēng)扇作為一個成熟的家電行業(yè)的一員，尤其在中小城市以及鄉(xiāng)村將來一段時間內(nèi)仍然會占有市場大部分份額。面臨龐大的市場需求，提高電風(fēng)扇的市場競爭力，使之在技術(shù)含量上有所提高，是現(xiàn)在面臨的主要問題。 目前，國內(nèi)市場雖然上出現(xiàn)了一些機(jī)械定時風(fēng)扇，能夠控制風(fēng)扇在工作一定時間后關(guān)閉，但定時范圍有限，且無法對溫度變化靈活處理。其次，傳統(tǒng)風(fēng)扇不能根據(jù)外界溫度的變化對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快慢進(jìn)行調(diào)整，也不能對風(fēng)扇的開關(guān)與否進(jìn)行自動控

15、制。尤其對于晝夜溫差相對較大的地區(qū)，在使用風(fēng)扇時常常會遇到這樣的問題：當(dāng)凌晨氣溫已經(jīng)下降，不再需要風(fēng)扇進(jìn)行降溫?？墒?，當(dāng)人們已經(jīng)熟睡而無法察覺此時需要關(guān)閉風(fēng)扇。這時候，對于一些體質(zhì)較弱的人就會面臨感冒的分險。這樣一來，不僅對身體造成一定的影響，同時也浪費(fèi)了一些不必要的電力資源。 針對傳統(tǒng)風(fēng)扇存在的缺陷，開發(fā)設(shè)計了智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)以解決這些問題。 1.2系統(tǒng)開發(fā)的目的和意義 該系統(tǒng)開發(fā)的目的在于解決傳統(tǒng)風(fēng)扇耗電量大以及使用當(dāng)中存在安全隱患，從而提高人們的生活質(zhì)量，節(jié)約電力資源。該系統(tǒng)在傳統(tǒng)風(fēng)扇的基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計出了一些創(chuàng)新功能。例如，采用溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇自動監(jiān)測室內(nèi)溫度，當(dāng)監(jiān)測到的溫度

16、大于系統(tǒng)設(shè)置閾值時，風(fēng)扇將開啟；當(dāng)監(jiān)測到的溫度小于系統(tǒng)設(shè)置閾值時，風(fēng)扇將保持關(guān)閉狀態(tài)。采用人體感應(yīng)模塊實(shí)現(xiàn)了無人時風(fēng)扇自動關(guān)閉，有人時風(fēng)扇自動開啟。該系統(tǒng)采用按鍵、紅外遙控、手機(jī)終端控制三種操作方式，用戶可任意選擇一種方式進(jìn)行相應(yīng)的操作，從而為用戶提供了方便、快捷。 該智能風(fēng)扇克服了傳統(tǒng)風(fēng)扇的缺點(diǎn)，具有很好的穩(wěn)定性，精確的溫度控制， 0 低功耗，低成本等優(yōu)點(diǎn)。隨著我國電子技術(shù)的發(fā)展，該智能風(fēng)扇將會走進(jìn)千千萬萬普通人的家里，為廣大人民帶來生活上的便捷。 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 隨著我國電子行業(yè)的不斷發(fā)展，家用電器已經(jīng)走進(jìn)了千千萬萬普通人的家中。在改革初

17、期，平均100個家庭當(dāng)中或許才有1個家庭擁有一兩件家用電器。這對于當(dāng)時的中國家庭來說已經(jīng)是非常奢侈的消費(fèi)品。與現(xiàn)在相比，無論是從風(fēng)扇的體積規(guī)模還是功耗性能方面與現(xiàn)在相比都有著天壤之別。如果將風(fēng)扇整晚開啟，耗費(fèi)的電量是現(xiàn)在的十幾倍。所以，在風(fēng)扇行業(yè)發(fā)展的初期，市場還面臨著很大的技術(shù)缺陷。隨著改革的深入，市場經(jīng)濟(jì)也逐漸發(fā)展起來，風(fēng)扇行業(yè)也開始了技術(shù)方面的更新。比如，將以前體積龐大的風(fēng)扇改裝為體積輕巧，外形美觀的風(fēng)扇，在功耗方面也做了很大的技術(shù)改良。 如今，隨著生活水平的上升，人們對風(fēng)扇的需求不止停留在技術(shù)方面，風(fēng)扇的創(chuàng)新性、節(jié)能性、便捷性等也都是人們在選購風(fēng)扇時考慮的重要因素。同時，輕巧靚麗的外

18、觀也是人們追求的一大目標(biāo)。目前，風(fēng)扇行業(yè)的工業(yè)技術(shù)也趨于成熟。今后，智能風(fēng)扇將會完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的風(fēng)扇，給人們帶來方便、快捷、舒適的生活。 1.3.2國外研究現(xiàn)狀 國外在風(fēng)扇行業(yè)的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如我國積極，但是不得不說在智能電器方面的研究早已走在我國前列。智能化電器采用微處理器及可編程器件，具有良好的現(xiàn)場保護(hù)和現(xiàn)場恢復(fù)功能。智能化電器包含三個方面，智能化的電器元件如智能化斷電路、智能化接觸器和智能化供配電系統(tǒng)。智能化電器在智能家居領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的作用。 在國外，風(fēng)扇的自動無極調(diào)速已經(jīng)有了一定的成效，可以使風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化進(jìn)行自動調(diào)速。當(dāng)溫度低于正常溫度時，風(fēng)扇將不會工作。當(dāng)溫度高于正常

19、溫度時，風(fēng)扇將自動開始工作。除此之外，國外一些家庭采用家庭智能化系統(tǒng)，已經(jīng)步入了智能家居時代。通過網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)家居的遠(yuǎn)程遙控等便捷操作。 美的公司推出的安全無葉風(fēng)扇采用智能遙控的方式，可在8m的范圍內(nèi)隨意控制。這款風(fēng)扇最重要的是采用超靜音隔離效果，克服了傳統(tǒng)風(fēng)扇噪音大的缺點(diǎn)。同時，采用無葉技術(shù)也便于清洗，更加安全。 智能風(fēng)扇現(xiàn)也逐漸開始普及，但是在風(fēng)扇的功能以及性價比方面仍然有著很大的發(fā)展空間。相信隨著電子技術(shù)的發(fā)展，智能風(fēng)扇將會為人們帶來意想不到的便利。 1.4主要研究內(nèi)容 該系統(tǒng)以STC89C51RC單片機(jī)為核心，由溫度采集模塊，LCD 1602顯示屏、L298N電機(jī)驅(qū)動模塊、HC-

20、SR501人體感應(yīng)模塊、舵機(jī)控制模塊以及ESP8266 WIFI控制模塊構(gòu)成。通過DS18B20溫度傳感器對環(huán)境溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，若采集到的溫度值大于系統(tǒng)設(shè)置閾值，風(fēng)扇將開啟；若采集到的溫度小于系統(tǒng)設(shè)置閾值，風(fēng)扇將關(guān)閉。LCD 1602顯示屏主要顯示日期，溫度等數(shù)據(jù)。L298N電機(jī)驅(qū)動模塊主要為風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向提供動力能源。HC-SR501人體感應(yīng)模塊監(jiān)測是否有人，若有人并且采集到的溫度大于初始溫度值，則風(fēng)扇轉(zhuǎn)動；反之，風(fēng)扇關(guān)閉。舵機(jī)控制模塊主要功能為控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向。ESP8266 WIFI控制模塊用來發(fā)出WIFI信號，通過手機(jī)終端連接相應(yīng)的WIFI信號，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能。 該系統(tǒng)包括如下功能：

21、 (a)旋鈕調(diào)節(jié)風(fēng)速，可控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)向； (b)具有電子表功能，時間可以自行調(diào)整，利用電容充電放電，時間可以斷電不停，能保持一到兩天的時間記錄； (c)人體紅外感應(yīng)功能，無人時風(fēng)扇將保持關(guān)閉狀態(tài)； (d)定時開關(guān)功能； (e)具有溫控功能，可通過按鍵等設(shè)定最低溫度，低于最低溫度風(fēng)扇將保持關(guān)閉狀態(tài)； (f)可通過紅外遙控器和手機(jī)APP無線遙控； (g)USB線直插使用； 2系統(tǒng)分析 2.1可行性分析 傳統(tǒng)風(fēng)扇最大的缺點(diǎn)是不能實(shí)時根據(jù)外界的溫度變化自動調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，開關(guān)與否等。該智能風(fēng)扇的開發(fā)將有效解決傳統(tǒng)風(fēng)扇的不足，真正地實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的運(yùn)行情況受外界環(huán)境的控制

22、。從而實(shí)現(xiàn)了低功耗，高性能的智能風(fēng)扇，既節(jié)省了大量的電力資源，又減少了不必要的人力消耗。該智能風(fēng)扇適用于所有家庭，尤其針對老人小孩設(shè)計的當(dāng)室內(nèi)溫度低于系統(tǒng)設(shè)置的閾值時自動關(guān)閉這一功能，保護(hù)了老人和小孩的身體健康。 該智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)的開發(fā)成本低，開發(fā)時間短。既可彌補(bǔ)傳統(tǒng)風(fēng)扇的不足，又在此基礎(chǔ)上增加了新的創(chuàng)意。如果大量投入生產(chǎn)，將會對人們的生活質(zhì)量有著較大的提高。所以，該智能風(fēng)扇將會有很好的發(fā)展空間和前景。 該系統(tǒng)主要從技術(shù)可行性，經(jīng)濟(jì)可行性，法律可行性這三個方面來分析本次設(shè)計確實(shí)是切實(shí)可行的。 技術(shù)可行性。該系統(tǒng)以STC89C51RC單片機(jī)為核心，由溫度采集模塊，LCD 1602顯示屏、

23、L298N電機(jī)驅(qū)動模塊、HC-SR501人體感應(yīng)模塊、舵機(jī)控制模塊以及ESP8266 WIFI控制模塊構(gòu)成。該系統(tǒng)的編程工具采用keil Uvision4和Eclipse，這兩款編程工具在本科期間都有著深入的學(xué)習(xí)，可靈活掌握。該系統(tǒng)在keil Uvision4環(huán)境下采用C語言編程實(shí)現(xiàn)STC89C51RC單片機(jī)的有關(guān)功能，在Eclipse環(huán)境下采用Java語言編程實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端APP的有關(guān)功能。這兩種高級語言在編程方面都便于維護(hù)，方便對系統(tǒng)進(jìn)行操作且生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。 經(jīng)濟(jì)可行性。從經(jīng)濟(jì)方面來看，該系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)方面的投入適當(dāng)。該系統(tǒng)的開發(fā)成本符合一個小型風(fēng)扇的成本。具體而言，硬件

24、只需提供一塊STC89C51RC芯片以及溫度傳感器，HC-SR501人體感應(yīng)模塊以及舵機(jī)控制模塊。軟件只需設(shè)計出相應(yīng)的APP程序即可。綜上，所需材料成本和人工費(fèi)總計不超過100元。所以，該智能風(fēng)扇的開發(fā)設(shè)計可大量投入工業(yè)生產(chǎn)。 從法律方面來說，該系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分的設(shè)計都是由本人單獨(dú)完成，本人對該系統(tǒng)所涉及的技術(shù)、文檔內(nèi)容、源程序代碼都具有自主權(quán)，因此不用承擔(dān)任何法律責(zé)任，也不觸犯任何國家法律，并且沒有侵犯任何公司的專利。所以基于51單片機(jī)的智能風(fēng)扇系統(tǒng)在法律方面也是可行的。 通過以上分析可知，該系統(tǒng)開發(fā)從上都是技術(shù)可行性，經(jīng)濟(jì)可行性，法律可行性可行的。 2.2系統(tǒng)需求分析 智能

25、家電一直是控制領(lǐng)域研究的方向，其目的是為了讓人們的生活更加便捷化，電子化，自動化，具有廣闊的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價值。 風(fēng)扇曾一度被認(rèn)為是空調(diào)產(chǎn)品沖擊下的淘汰品，其實(shí)并非如此，市場人士稱，家用風(fēng)扇并沒有隨著空調(diào)的普及而淡出市場，最近幾年反而出現(xiàn)了市場銷售復(fù)蘇的態(tài)勢。其主要原因有以下兩個：一是風(fēng)扇和空調(diào)的降溫效果不同，空調(diào)有強(qiáng)大的制冷功能，可以快速有效地降低環(huán)境溫度，但是風(fēng)扇更加溫和，更加適合老人婦女兒童等體弱人群。二是風(fēng)扇有價格優(yōu)勢，價格低廉且相對省電，安裝和使用都簡單易懂。 風(fēng)扇作為夏天生活中的必需品，就現(xiàn)有功能而言，傳統(tǒng)風(fēng)扇是220V交流電供電，電機(jī)轉(zhuǎn)速分為幾個檔位，通過人為調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到

26、改變風(fēng)力大小的目的，即每次風(fēng)力改變，必然有人參與操作。其次，傳統(tǒng)的風(fēng)扇無法對溫度的變化靈活處理，這樣必定會帶來諸多不便，不足以滿足人們的需求，開發(fā)設(shè)計一種真正為人們生活考慮的智能風(fēng)扇十分必要。 智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)的開發(fā)避免了空調(diào)對人們身體造成的傷害，同時減少了不必要的電力消耗，具有廣闊的應(yīng)用前景。 該系統(tǒng)的開發(fā)在延用傳統(tǒng)風(fēng)扇功能的基礎(chǔ)上將從以下幾個方面進(jìn)行創(chuàng)新： a)溫度的實(shí)時監(jiān)控 b)時間的實(shí)時記錄 c)人體感應(yīng)，無人時風(fēng)扇不工作 d)手機(jī)終端遠(yuǎn)程控制 2.2.1功能需求分析 該系統(tǒng)按照功能需求可分為溫度采集模塊，LCD 1602顯示屏模塊、L298N電機(jī)驅(qū)動模塊、HC

27、-SR501人體感應(yīng)模塊、舵機(jī)控制模塊以及ESP8266 WIFI控制模塊。 a)溫度采集功能模塊：選用DS18B20溫度傳感器，該傳感器可以實(shí)現(xiàn)從-55℃到+125℃的測量范圍，并且測量精度高。通過DS18B20溫度傳感器測量所處環(huán)境的溫度，采用LCD 1602顯示屏作為輸出端，將測量數(shù)據(jù)顯示在LCD 1602顯示屏端。 b)L298N電機(jī)驅(qū)動模塊：使用三極管8050構(gòu)成H橋直流電機(jī)驅(qū)動電路，該電路對于小功率風(fēng)扇驅(qū)動足夠安全可靠。 c)HC-SR501人體感應(yīng)模塊：人體感應(yīng)模塊具有體積小，使用方便，工作可靠，監(jiān)測靈敏，感應(yīng)距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，從而在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。該系統(tǒng)通過人體紅外感

28、應(yīng)來監(jiān)測是否有人進(jìn)入房間，若監(jiān)測有人進(jìn)入并且室內(nèi)溫度高于初始設(shè)置值，則風(fēng)扇葉片將會旋轉(zhuǎn)。否則，風(fēng)扇將仍然保持關(guān)閉狀態(tài)。 d)舵機(jī)控制模塊:控制電路板接受來自信號線的控制信號，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動，電機(jī)帶動一系列齒輪組，減速后傳動至輸出舵盤。舵機(jī)的輸出軸和位置反饋電位計是相連的，舵盤轉(zhuǎn)動的同時，帶動位置反饋電位計，電位計將輸出一個電壓信號到控制電路板，進(jìn)行反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決定電機(jī)轉(zhuǎn)動的方向和速度，從而達(dá)到目標(biāo)停止。 e)ESP8266 WIFI控制模塊:手機(jī)APP智能一鍵遠(yuǎn)程操控，風(fēng)扇風(fēng)量大小、預(yù)約定時、開關(guān)機(jī)等多種功能同步顯示，可有手機(jī)終端操作者全方位自由掌控。 2.2.2性能需

29、求分析 根據(jù)該系統(tǒng)的性能需求，通過對該系統(tǒng)的適用條件，系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)功能等方面進(jìn)行具體分析： (1)測量范圍-55℃一+125℃； (2)延時誤差0.14ms； (3)實(shí)現(xiàn)電子表功能，時間可以自行調(diào)整，并利用電容充放電，時間可以斷電不停，可保持一到兩天的時間記錄； (4)定時開關(guān)功能； (5)人體感應(yīng)功能，無人時風(fēng)扇將保持關(guān)閉狀態(tài)； (6)可通過紅外遙控器和手機(jī)APP無線遙控； (7)USB線直插使用； 2.2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式 該系統(tǒng)采用軟硬件相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方式，硬件以STC89C51RC單片機(jī)為核心，由溫度采集模塊，LCD 1602顯示屏模塊、L298N電機(jī)

30、驅(qū)動模塊、HC-SR501人體感應(yīng)模塊、舵機(jī)控制模塊以及ESP8266 WIFI控制模塊構(gòu)成。通過DS18B20溫度傳感器對環(huán)境溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，若采集到的溫度值大于系統(tǒng)設(shè)置閾值，風(fēng)扇將開啟；若采集到的溫度小于系統(tǒng)設(shè)置閾值，風(fēng)扇將關(guān)閉。LCD 1602顯示屏主要顯示日期，溫度等數(shù)據(jù)。L298N電機(jī)驅(qū)動模塊主要為風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向提供動力能源。HC -SR501人體感應(yīng)模塊監(jiān)測是否有人，若有人并且采集到的溫度大于初始溫度值，則風(fēng)扇轉(zhuǎn)動；反之，風(fēng)扇關(guān)閉。舵機(jī)控制模塊主要功能為控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向。ESP8266 WIFI控制模塊用來發(fā)出WIFI信號，通過手機(jī)終端連接相應(yīng)的WIFI信號，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能。 該

31、系統(tǒng)采用keil Uvision4和Eclipse等編程工具。這兩款編程工具生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，容易理解。在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢。 Keil Uvision4引入靈活的窗口管理系統(tǒng)，使開發(fā)人員能夠使用多臺監(jiān)視器，并提供了視覺上的表面對窗口位置的完全控制的任何地方。新的用戶界面可以更好地利用屏幕空間和更有效地組織多個窗口，提供一個整潔，高效的環(huán)境來開發(fā)應(yīng)用程序。新版本支持更多最新的ARM芯片，還添加了一些其他新功能。ARM公司發(fā)布最新集成開發(fā)環(huán)境Real View MDK開發(fā)工具中集成了最新版本的Keil Uvision4，其編譯器、調(diào)試工具實(shí)現(xiàn)與ARM器件的

32、最完美匹配。 Eclipse是一個開放源代碼的、基于Java的可擴(kuò)展開發(fā)平臺。就其本身而言，它只是一個框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。幸運(yùn)的是，Eclipse 附帶了一個標(biāo)準(zhǔn)的插件集。 Eclipse是著名的跨平臺的自由集成開發(fā)環(huán)境。最初主要用來Java語言開發(fā)，但是目前亦有人通過插件使其作為其他計算機(jī)語言比如C++和Python的開發(fā)工具。Eclipse的本身只是一個框架平臺，但是眾多插件的支持使得Eclipse擁有其他功能相對固定的IDE軟件很難具有的靈活性。許多軟件開發(fā)商以Eclipse為框架開發(fā)自己的IDE。 盡管Eclipse是使用Java語言開發(fā)的，但它的用途并

33、不限于Java語言；例如，支持諸如C/C++、COBOL和Eiffel等編程語言的插件已經(jīng)可用，或預(yù)計會推出。Eclipse框架還可用來作為與軟件開發(fā)無關(guān)的其他應(yīng)用程序類型的基礎(chǔ)，比如一些管理系統(tǒng)。 3系統(tǒng)硬件設(shè)計 3.1系統(tǒng)概述 該系統(tǒng)以STC89C51RC單片機(jī)為核心，通過溫度采集模塊，LCD 1602顯示屏、L298N電機(jī)驅(qū)動模塊、HC-SR501人體感應(yīng)模塊、舵機(jī)控制模塊以及ESP8266 WIFI控制模塊構(gòu)成。溫度采集模塊主要將采集到的溫度值與系統(tǒng)設(shè)置的初始溫度值進(jìn)行比較。若采集到的

34、溫度值大于初始溫度值，則風(fēng)扇將會開啟；若采集到的溫度值小于初始溫度值，風(fēng)扇將一直保持關(guān)閉狀態(tài)。LCD 1602顯示屏主要顯示日期，溫度等數(shù)據(jù)。L298N電機(jī)驅(qū)動模塊主要為風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向提供動力能源。HC-SR501人體感應(yīng)模塊監(jiān)測是否有人，若有人并且采集到的溫度大于初始溫度值，則風(fēng)扇轉(zhuǎn)動；反之，風(fēng)扇關(guān)閉。舵機(jī)控制模塊主要功能為控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向。ESP8266 WIFI控制模塊用來發(fā)出ESP8266 WIFI信號，通過手機(jī)終端連接相應(yīng)的WIFI信號，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示： 圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖 3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 3.2.1 STC89C51RC單片機(jī)簡介

35、STC89C51RC單片機(jī)中包含中央處理器(CPU)、程序存儲器（Flash）、數(shù)據(jù)存儲器（SRAM），定時/計數(shù)器、UART串口、I/O接口、EEPROM、看門狗等模塊。STC89C51RC單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)。 STC89C51RC單片機(jī)有1280字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，其在物理和邏輯上部分為兩個地址空間：內(nèi)部RAM（256字節(jié)）和內(nèi)部擴(kuò)展RAM（1024字節(jié)）。而STC89C51RC單片機(jī)內(nèi)部有512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器。 STC89C51RC單片機(jī)的特殊功能寄存器（SFR）是用來對片內(nèi)各功能模塊進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，

36、是一個特殊功能的RAM區(qū)， STC89C51RC單片機(jī)內(nèi)的特殊功能寄存器（SFR）與內(nèi)部高128字節(jié)RAM模擬共用相同的地址范圍，都使用80H-FFH，但特殊功能寄存器（SFR）必須直接尋址指令訪問。 STC89C51RC單片機(jī)引腳如圖2所示： 圖2 STC89C51RC單片機(jī)引腳圖 3.2.2 STC89C51RC單片機(jī)常用寄存器 (a)程序計數(shù)器(PC) 程序計數(shù)器PC在物理上是獨(dú)立的，不屬于SFR之列。PC字長16位，是專門用來控制指令執(zhí)行順序的寄存器。單片機(jī)上電或復(fù)位后，PC=0000H，強(qiáng)制單片機(jī)從程序的零單元開始執(zhí)行程序。 (b)累加器(ACC) 累加器A

37、CC是8051單片機(jī)內(nèi)部最常用的寄存器，也可寫作A。常用于存放參加算數(shù)或邏輯運(yùn)算的操作數(shù)及運(yùn)算結(jié)果。 (c) B寄存器 B寄存器在乘法和除法運(yùn)算中須與累加器A配合使用。MUL AB指令把累加器A和寄存器B中的8位無符號整數(shù)相乘，所得16位乘積的低字節(jié)存放在A中，高字節(jié)存放在B中。DIV AB指令用B除以A，整數(shù)商存放在A中，余數(shù)存放在B中。寄存器B還可以用作通用暫存寄存器。 (d)程序狀態(tài)字(PSW)寄存器 CY：志位。進(jìn)行加法運(yùn)算時，當(dāng)最高位即B7位有進(jìn)位，即執(zhí)行減法運(yùn)算最高位有借位時，CY為1；反之為0。 AC：進(jìn)位輔助位。進(jìn)行加法運(yùn)算時，當(dāng)B3位有進(jìn)位，或執(zhí)行減法運(yùn)算B3有借位

38、時，AC為1；反之為0。設(shè)置輔助進(jìn)位標(biāo)志AC的目的是為了便于BCD碼加法，減法運(yùn)算的調(diào)整。 F0：用戶標(biāo)志位0。 RS1、RS0：工作寄存器組的選擇位。 OV：溢出標(biāo)志位. F0：用戶標(biāo)志位1。 B1：保留位。 P ：奇偶標(biāo)志位。該標(biāo)志始終體現(xiàn)累加器ACC中1的個數(shù)的奇偶性。如果累加器ACC中1的個數(shù)為奇數(shù)，則P置1；當(dāng)累加器ACC中的個數(shù)為偶數(shù)（包括0個）時，P位為0。 3.3 LCD 1602顯示屏模塊 LCD 1602顯示屏模塊是提供字母、數(shù)字、符號等顯示的點(diǎn)陣式LCD，現(xiàn)在常用的模塊為161，162，202和402行。LCD 1602顯示屏可以清楚給用戶和開發(fā)者顯示各種

39、字母和數(shù)字，LCD 1602顯示屏占整個開發(fā)系統(tǒng)面積小、顯示內(nèi)容豐富、對系統(tǒng)能源消耗低。LCD 1602顯示屏能夠進(jìn)行2行16個字符的顯示，有 D0- D7，8位數(shù)據(jù)總線及三個控制端口RS，R/ W，EN，工作電壓為5 V，對比度和背光調(diào)節(jié)兩個功能字符。它還由很多個點(diǎn)陣字符位組成，例如5X7或5X11等，每個點(diǎn)陣字符位進(jìn)行一個字符的顯示。每位之間有一個點(diǎn)距的間隔起到了字符間距的作用，每行之間也有間隔起到了行間距的作用，所以不能進(jìn)行圖形的顯示?？梢詫︼@式屏的亮暗程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，用戶可以清楚的看到上面的16個字符。 LCD 1602顯示屏電路是并行通信的，8跳線，R2為一個電位器，可以調(diào)節(jié)屏幕的亮

40、度。C1和C2為兩個濾波電容，起到濾波的作用，同時也可以起到穩(wěn)定信號的作用。LCD 1602顯示屏電路如圖3所示： 圖3 LCD 1602顯示屏電路圖 3.4 DS18B20溫度傳感器模塊 DS18B20數(shù)字溫度傳感器提供9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。數(shù)據(jù)信息經(jīng)過單線接入口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從中央處理器到DS1 -8B20僅需連接一條線。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。因?yàn)槊恳粋€DS18B20有唯一的序列號，因此多個DS1 -8B20可以存在于同一條單線總線上。 3.4.1 DS18B20溫度傳感器的特性 DS18

41、B20 溫度傳感器，即“一線器件”，其具有如下幾個獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： (a)DS18B20溫度傳感器測量溫度范圍寬、測量精度高，測量范圍為-55 ℃至+ 125 ℃ 。 (b)持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20溫度傳感器可以并聯(lián)在唯一的單線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。 (c)供電方式靈活DS18B20溫度傳感器可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時序滿足一定的要求時，可以不接外部電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。 (d)測量參數(shù)可配置DS18B20溫度傳感器的測量分辨率可通過程序設(shè)定9至12位。 (e)單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能

42、力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。 3.4.2 DS18B20溫度傳感器的電路實(shí)現(xiàn) 該模塊主要用來測量溫度，中間管腳為輸出管腳。兩端管腳分別用來接地和電源。DS18B20溫度傳感器電路如圖4所示： 圖4 DS18B20溫度傳感器電路圖 3.5紅外遙控模塊 在光譜中波長自760nm至400m的電磁波稱為紅外線，它是一種不可見光。目前幾乎所有的視頻和音頻設(shè)備都可以通過紅外遙控的方式進(jìn)行遙控，比如電視機(jī)、空調(diào)、影碟機(jī)等，都可以見到紅外遙控的影子。這種技術(shù)應(yīng)用廣泛，相應(yīng)的應(yīng)用器件都十分廉價，因此該系統(tǒng)選用紅外遙控作為智能風(fēng)扇控

43、制的方式之一。 該系統(tǒng)中紅外遙控模塊的電路連接方式為紅外遙控管腳與P32管腳相連，P32具有外部中斷功能，若按鍵遙控器相對應(yīng)的按鍵就會出現(xiàn)一個低電平。紅外遙控電路如圖5所示： 圖5 紅外遙控電路圖 3.6 HC-SR501人體感應(yīng)模塊 HC-SR501 是基于紅外線技術(shù)的自動控制模塊，采用德國原裝進(jìn)口LHI778 探頭設(shè)計，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，超低電壓工作模式，廣泛應(yīng)用于各類自動感應(yīng)電器設(shè)備，尤其是干電池供電的自動控制產(chǎn)品。本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好且價格低廉。 3.6.1 HC-SR501人體感應(yīng)模塊工作原理 人體都有恒定的體溫，一般在3

44、7度，所以會發(fā)出特定波長10μM左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10μM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10μM左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)監(jiān)測處理后就能產(chǎn)生報警信號。 3.6.2 HC-SR501人體感應(yīng)模塊特性 HC-SR501人體感應(yīng)模塊有三個引腳，即電源、地和輸出引腳。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，在一個辦公室中如果有人，但 200 秒之內(nèi)都沒有人有動作，導(dǎo)致感應(yīng)模塊輸出低電平的情況基本不會發(fā)生，所以將延時時間調(diào)到最大就可以滿足監(jiān)測要求。

45、同時，將感應(yīng)距離調(diào)節(jié)也到最大。在通電后有一分鐘左右的初始化時間，一分鐘后進(jìn)入監(jiān)測狀態(tài)。HC-SR501人體感應(yīng)模塊具有如下特性： (a)全自動感應(yīng):人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。 (b)光敏控制:可設(shè)置光敏控制，白天或光線強(qiáng)時不感應(yīng)。光溫度補(bǔ)償(可選擇，出廠時未設(shè))：在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至30~32℃，探測距離稍變短，溫度補(bǔ)償可作一定的性能補(bǔ)償。 (c)兩種觸發(fā)方式：L不可重復(fù)，即感應(yīng)輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變成低電平；H可重復(fù)，默認(rèn)值為H(跳帽選擇)，即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如

46、果有人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖健? (d)具有感應(yīng)封鎖時間(默認(rèn)封鎖時間為2.5S)感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號。此功能可以實(shí)現(xiàn)“感應(yīng)輸出時間”和“封鎖時間”兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。(此時間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒到幾十秒鐘)。具體HC-SR501人體感應(yīng)參數(shù)見表3.1： 表3.1 HC-SR501人體感應(yīng)參數(shù)表 HC-SR501人體感應(yīng)模塊 工作電壓范圍 直流電壓4.5-20v

47、靜態(tài)電流 <50微安 電平輸出 高3.3v 低0v 觸發(fā)方式 L不可重復(fù)觸發(fā)/H可重復(fù)觸發(fā) 延時時間 5-200s 封鎖時間 2.5s 3.6.3 HC-SR501人體感應(yīng)模塊的電路實(shí)現(xiàn) 若為正常工作只需接通地線和電源線，若監(jiān)測到有人，輸出信號RIR0輸出為1，否則為0。由于人體紅外一般用于控制燈光或報警，所以具有延時功能。只要監(jiān)測到有人，即使人已經(jīng)離開但是仍然會延時3秒。HC-SR501人體感應(yīng)模塊硬件電路如圖6所示： 圖6 HC-SR501人體感應(yīng)模塊電路圖 3.7舵機(jī)控制模塊 舵機(jī)也叫伺服電機(jī)，最早用于船舶上實(shí)現(xiàn)其

48、轉(zhuǎn)向功能，由于可以通過程序連控制其轉(zhuǎn)角，因而被廣泛應(yīng)用智能風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向以及機(jī)器人各類關(guān)節(jié)運(yùn)動中。舵機(jī)由一般是由直流電機(jī)、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成的一套自動控制系統(tǒng)。通過發(fā)送信號，指定輸出軸旋轉(zhuǎn)角度。舵機(jī)一般而言都有最大旋轉(zhuǎn)角度（比如180度）。 舵機(jī)與普通直流電機(jī)的區(qū)別主要是直流電機(jī)是一圈圈轉(zhuǎn)動的，舵機(jī)只能在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動，不能一圈圈轉(zhuǎn)（數(shù)字舵機(jī)可以在舵機(jī)模式和電機(jī)模式中切換）。普通直流電機(jī)無法反饋轉(zhuǎn)動的角度信息，而舵機(jī)可以。 舵機(jī)與普通直流電機(jī)的用途也不同，普通直流電機(jī)一般是整圈轉(zhuǎn)動做動力用，舵機(jī)是控制某物體轉(zhuǎn)動一定角度用（比如風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向）。 舵機(jī)的控制一般需要一個20ms左右

49、的時基脈沖，該脈沖的高電平部分一般為0.5ms-2.5ms范圍內(nèi)的角度控制脈沖部分，總間隔為2ms。 以180度角度伺服為例，那么對應(yīng)的舵機(jī)時間與角度的控制關(guān)系見表3.2： 表3.2 舵機(jī)時間與角度的控制關(guān)系表 時間(ms) 角度 0.5 0 1.0 45 1.5 90 2.0 135 2.5 180 3.7.1舵機(jī)的特性 假設(shè)現(xiàn)在舵機(jī)穩(wěn)定在A點(diǎn)，這時候CPU發(fā)出一個PWM信號，舵機(jī)全速由A點(diǎn)轉(zhuǎn)向B點(diǎn)，在這個過程中需要一段時間，舵機(jī)才能運(yùn)動到B點(diǎn)。 假設(shè)舵機(jī)的保持時間為Tw， 當(dāng)Tw≧△T時，舵機(jī)能夠到達(dá)目標(biāo)，并有剩余時間； 當(dāng)Tw≤△T時，舵

50、機(jī)不能到達(dá)目標(biāo)； 理論上：當(dāng)Tw=△T時，系統(tǒng)最連貫，而且舵機(jī)運(yùn)動的最快。 實(shí)際過程中w不盡相同，連貫運(yùn)動時的極限△T比較難以計算出來。假如我們的舵機(jī)1DIV =8us，當(dāng)PWM信號以最小變化量即（1DIV=8μs）依次變化時，舵機(jī)的分辨率最高，但是速度會減慢。 3.7.2舵機(jī)控制模塊工作原理 采用單片機(jī)的兩個定時器用來控制舵機(jī)，單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角的控制，必須首先完成兩個任務(wù)：首先是產(chǎn)生基本的PWM周期信號，本設(shè)計是產(chǎn)生20ms的周期信號；其次是脈寬的調(diào)整，即單片機(jī)模擬PWM信號的輸出，并且調(diào)整占空比。舵機(jī)控制模塊電路如圖7所示： 圖7 舵機(jī)控制模塊電路圖 3.8

51、ESP8266 WIFI控制模塊 ESP8266 WIFI控制模塊是一款超低功耗的UART-WIFI透傳模塊，擁有業(yè)內(nèi)極富競爭力的封裝尺寸和超低能耗技術(shù)，專為移動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計，可將用戶的物理設(shè)備連接到無線網(wǎng)絡(luò)上，進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。 ESP8266 WIFI控制模塊封裝方式多樣，天線可支持板載PCB天線，IPEX接口和郵票孔接口三種形式。ESP8266 WIFI控制模塊可以實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：串口透明傳輸，PWM 調(diào)控，GPIO控制。其中，串口透傳主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，最大的傳輸速率為可達(dá)到460800bps。PWM 調(diào)控主要負(fù)責(zé)燈光調(diào)節(jié)，三色LED 調(diào)節(jié)，電機(jī)調(diào)速等

52、。GPIO控制用來控制開關(guān)，繼電器等。 ESP8266 WIFI控制模塊支持三種天線接口形式：板載PCB天線、IPEX接口和郵票孔接口，板載PCB天線和IPEX接口天線客戶可直接使用，無需添加任何匹配電路。如果客戶需要在大板上設(shè)計天線部分，可使用ESP8266郵票孔天線接口，這種設(shè)計時大板需要預(yù)留匹配電路。 ESP8266 WIFI控制模塊可廣泛應(yīng)用于串口CH340轉(zhuǎn)WI-FI；工業(yè)透明傳輸DTU；WI-FI遠(yuǎn)程監(jiān)控、控制；玩具領(lǐng)域；LED控制；消防、安防智能一體化管理；智能卡終端，無線POS機(jī)，WI-FI攝像頭，手持設(shè)備等眾多領(lǐng)域。ESP8266 WIFI控制模塊電路如圖8所示：

53、圖8 ESP8266 WIFI控制模塊電路圖 3.8.1 ESP8266 WIFI控制模塊特性 ESP8266 WIFI硬件接口豐富，可支持UART，IIC，PWM，GPIO，ADC等，適用于各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場合。ESP8266 WIFI控制模塊具有如下特性： (a)支持無線802.11 b/g/n標(biāo)準(zhǔn) (b)支持STA/AP/STA+AP三種工作模式 (c)內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，支持多路TCP Client連接 (d)支持豐富的Socket AT指令 (e)支持UART/GPIO數(shù)據(jù)通信接口 (f)支持Smart Link智能聯(lián)網(wǎng)功能 (g)支持遠(yuǎn)程固件升級(OTA)

54、 (h)內(nèi)置32位MCU，可兼作應(yīng)用處理器 (i)超低能耗，適合電池供電應(yīng)用 (j)3.3V單電源供電 3.8.2 ESP8266 WIFI控制模塊AT指令 若ESP8266 WIFI控制模塊正常使用，服務(wù)器和客戶端需搭載在同一個網(wǎng)絡(luò)上，則需要以下常用指令： 當(dāng)前可用接入點(diǎn)指令：AT+CWLAP，如表3.3、表3.4、表3.5所示： 加入接入點(diǎn):AT+CWJAP，如表3.6、表3.7所示： 退出接入點(diǎn):AT+CWQAP，如表3.8所示： 設(shè)置AP模式下的指令，如表3.9、表3.10所示： 表3.3 ESP8266 WIFI控制模塊AT指令表 命令類型

55、 語法 返回和說明 設(shè)置命令 AT+CWMODE= OK 此指令需重啟后生效(AT+RST) 查詢命令 AT+CWMODE? +CWMODE: OK 當(dāng)前處于哪種模式？ 測試命令 AT+CWMODE? +CWMODE:(取值列表) OK 當(dāng)前可支持哪些模式？ 表3.4 當(dāng)前可用接入點(diǎn)指令表 命令類型 語法 返回和說明 執(zhí)行命令 AT+CWLAP +CWLAP: ,,[,] OK 此指令返回AP列表 表3.5 當(dāng)前可用接入點(diǎn)參數(shù)定義表 參數(shù) 定義

56、 取值 對取值的說明 加密方式 0 OPEN 1 WEP 2 WPA_PSK 3 WPA2_PSK 4 WPA_WPA2_PSK 接入點(diǎn)名稱 字符串參數(shù) 連接模式 0 手動連接 1 自動連接 表3.6 加入接入點(diǎn)指令表 命令類型 語法 返回和說明 設(shè)置命令 AT+CWJAP=, OK 或 ERROR 加入該AP成功則返回OK，失敗則返回ERROR 查詢命令 AT+CWJAP? +CWJAP:OK 返回當(dāng)前選擇的AP 表3.

57、7 加入接入點(diǎn)參數(shù)表 參數(shù) 定義 取值 對取值的說明 接入點(diǎn)名稱 字符串型 密碼 字符串型，最長64字節(jié)，ASCII編碼 表3.8 退出接入點(diǎn)指令表 命令類型 語法 返回和說明 執(zhí)行命令 AT+CWQAP OK 表示成功退出該AP 測試命令 AT+CWQAP=? OK 查詢該命令是否支持 表3.9 設(shè)置AP模式下的指令表 命令類型 語法 返回和說明 設(shè)置命令 AT+CWSAP=,,, OK 設(shè)置參數(shù)成功 查詢命令 AT+CWSA

58、P=? OK 查詢當(dāng)前AP參數(shù) 表3.10 設(shè)置AP模式下的參數(shù)表 參數(shù) 定義 取值 對取值的說明 加密方式 0 OPEN 1 WEP 2 WPA_PSK 3 WPA2_PSK 4 WPA_WPA2_PSK 接入點(diǎn)名稱 字符串參數(shù) 密碼 字符串型，最長64字節(jié)，ASCII編碼 通道號 3.9系統(tǒng)其它電路 3.9.1復(fù)位電路 復(fù)位電路和晶振電路是單片機(jī)中最重要的兩個電路，復(fù)位電路中的EA管腳與單片機(jī)第29管腳的EA相互連

59、接。該電路中串聯(lián)一個4.7k的電阻，然后直接連接VCC，EA的功能是給該管腳置高電平，則與該電路相連的芯片就可以選擇片內(nèi)的內(nèi)存地址開始執(zhí)行這些代碼，如果EA是低電平的話，STC89C51RC單片機(jī)就選擇外部的內(nèi)存地址執(zhí)行代碼。如果選用該芯片的話，必須置為高電平。電路中C4和R5，C4為10微法的電容，R5為10k的電阻。REST為連接到該芯片內(nèi)的復(fù)位管腳。該芯片如果為低電平的話，則正常工作。若該芯片為高電平，將自動復(fù)位。若將開關(guān)按下，則該芯片置高電平，電容將會充電。若放開，電容將會放電。R4和D2一端連接VCC一端接地，若電源可以接通的話，指示燈將會亮，D2為電源指示燈。復(fù)位電路如圖9所示：

60、 圖9 復(fù)位電路圖 3.9.2晶振電路 STC89C51RC單片機(jī)若正常工作，則必須有脈沖信號，所以需要用到12M的晶振電路。STC89C51RC單片機(jī)為12分頻的，即就是晶振震動12次，STC89- C51RC單片機(jī)執(zhí)行一條指令。所以說，此晶振為12M的，即震動12次STC89C51RC單片機(jī)才會工作一次，該STC89C51RC單片機(jī)的指令周期為1微秒。22皮法的電容起到調(diào)節(jié)晶振的作用，一般選擇34到100左右的。晶振電路如圖10所示： 圖10 晶振電路圖 3.9.3開關(guān)電路 VDD0連接的是USB接口，若將VDD0按下，VDD0和VCC將會導(dǎo)通。即將電源接通了，指示燈將亮

61、，就可以將電源打開。C7和C8為濾波電容，470微法電容為濾高頻波長，0.1微法的電容為濾低頻波長。開關(guān)電路如圖11所示: 圖11 開關(guān)電路圖 3.9.4按鍵電路 一個按鍵通常有4個管腳，上端的兩個管腳相互導(dǎo)通，下端的兩個管腳相互導(dǎo)通。但是上端和下端管腳相互之間未導(dǎo)通。若將按鍵按下，上端和下端管腳也相互導(dǎo)通。相當(dāng)于4個管腳處于短路狀態(tài)。若將key0，key1，key2全部置于高電平，key3，key4，key5置于低電平，按下S1，將會監(jiān)測到管腳的狀態(tài)，key0導(dǎo)通，key0此時置于低電平0，從而可以得知第一行被按下，key3，key4，key5變?yōu)楦唠娖?，key0，ke

62、y1，key2變?yōu)榈碗娖?，從而可以得知第一列被按下。按鍵電路如圖12所示： 圖12 按鍵電路圖 3.9.5 DS1302時鐘芯片電路 該電路采用SPR通信電路，主要有DRST復(fù)位線，DSCLK時鐘，DIO數(shù)據(jù)線以及地線GND四根線。該電路采用32.78K晶振，若用其它頻率晶振將會產(chǎn)生較大誤差。DS1302時鐘芯片電路如圖13所示： 圖13 DS1302時鐘芯片電路圖 3.9.6 L298N電機(jī)驅(qū)動電路 IN1連接的是STC89C51RC單片機(jī)，OUT1為輸出管腳控制電機(jī)。若將OUT1置1，則OUT1將會導(dǎo)通。L298N電機(jī)驅(qū)動電路如圖14所示： 圖14 L298N電機(jī)

63、驅(qū)動電路圖 4系統(tǒng)軟件設(shè)計 4.1程序語言及開發(fā)環(huán)境 該系統(tǒng)采用keil Uvision4和Eclipse兩種開發(fā)環(huán)境。在keil Uvision4開發(fā)環(huán)境下，采用的編程語言是C語言。C語言是一種計算機(jī)程序設(shè)計語言，它既具有高級語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。它由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的Dennis M. Ritchie于1972年推出，1978年后，C語言已先后被移植到大、中、小及微型機(jī)上，它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計語言，編寫不依賴計算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。它的應(yīng)用范圍廣泛，具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，不僅僅是在軟件開發(fā)上，而且各類科研都

64、需要用到 C語言，適于編寫系統(tǒng)軟件、二維、三維圖形和動畫，具體應(yīng)用例如單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。C語言比匯編語言更容易學(xué)習(xí)，使用方便，傳統(tǒng)的C語言在UNIX系統(tǒng)中廣泛的使用，C語言比匯編語言更接近底層，更接近數(shù)據(jù)，更容易描述。 在Eclipse開發(fā)環(huán)境下，采用的編程語言是Java語言。Java是一個面向?qū)ο蟮恼Z言。對程序員來說，這意味著要注意應(yīng)中的數(shù)據(jù)和操縱數(shù)據(jù)的方法，而不是嚴(yán)格地用過程來思考。在一個面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，類是數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的方法的集合。數(shù)據(jù)和方法一起描述對象的狀態(tài)和行為。每一對象是其狀態(tài)和行為的封裝。類是按一定體系和層次安排的，使得子類可以從超類繼承行為。在這個類層次體系中有一

65、個根類，它是具有一般行為的類。Java還包括一個類的擴(kuò)展集合，分別組成各種程序包，用戶可以在自己的程序中使用。 4.2主程序 首先在主函數(shù)中分別調(diào)用系統(tǒng)初始化函數(shù)， LCD 1602顯示屏初始化函數(shù)LcdInit ( )，紅外線接收初始化函數(shù)IrInit( )，時鐘芯片初始化函數(shù)Ds1302Init( ),舵機(jī)初始化函數(shù)DuojiInit( )等。其次利用while循環(huán)監(jiān)測溫度是否大于設(shè)定值，如果條件為真，則電機(jī)運(yùn)行，即風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。反之，風(fēng)扇不會轉(zhuǎn)動。主程序流程圖如圖15所示： 圖15 主程序流程圖 4.3 LCD 1602顯示屏控制程序 首先初始化LCD 1602顯示屏，執(zhí)行L

66、cdInit( )函數(shù)。其次，在12MHZ晶振下，12分頻單片機(jī)的硬件條件下執(zhí)行延時函數(shù)Lcd1602_Delay1ms( )，延時1ms。接著向LCD 1602顯示屏寫入一個字節(jié)的命令，調(diào)用LcdWriteCom( )函數(shù)。LCD 1602顯示屏控制程序流程圖如圖16所示： 圖16 LCD 1602顯示屏控制程序流程圖 4.4 DS18B20溫度監(jiān)測控制程序 該程序主要由DS1820Init( )初始化函數(shù)，DS18B20WriteByte( )寫入字節(jié)函數(shù)，讀取一個字節(jié)DS18B20ReadByte( ),DS18B20ChangTemp( )溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)以及DS18B20ReadTemp( )讀取溫度函數(shù)組成。首先執(zhí)行DS18B20Init( )初始化函數(shù)，若初始化成功則返回1，否則返回0。接下來執(zhí)行DS18B20WriteByte( )函數(shù)，每寫入一位數(shù)據(jù)之前先把總線拉低1μs，然后寫入一個數(shù)據(jù)，從最低位開始。接著延時68μs，持續(xù)時間最少60μs，然后釋放總線，至少1μs給總線恢復(fù)時間才能接著寫入第二個數(shù)值，依此類推直到寫入最后一個數(shù)值