智能客房控制器的设计

1、毕业设计书课题名称智能客房控制器的设计目 录绪论3第1章AT89S52概述41.1 AT89S52的功能41.2 AT89S52的特性4第2章客房控制器的系统结构52.1 客房控制器的系统结构52.2 控制器电路硬件设计52.3 I/O输入电路设计6第3章 AT89S52控制的电路73.1 AR89S52控制LED显示时间83.2 4X4矩阵式键盘按键93.2.1 试验任务103.2.2硬件电路原理图113.2.3 系统板上硬件连线123.2.4程序设计内容133.2.5 程序框图143.2.6 C语言源程序103.3 LED点阵显示103.3.1 8X8LED点阵显示驱动技术原理图103.3

2、.2 16X16LED点阵显示汉字103.4 红外线发射电路的设计103.4.1红外线传感器103.4.2放大电路的基本知识103.4.3半导体三极管103.4.4红外线发射电路图11第4章总结31致谢32参考文献33摘 要介绍了智能客房控制系统的结构、功能和特点。给出了以At89S52单片机为主控制器的客房控制器输入、输出硬件接口电路的设计，并对其特点做出阐述。结合控制系统的功能要求，对软件设计的程序流程及实现的基本过程进行了说明。关键词：At89S52  智能客房  单片机  楼宇自动化随着智能建筑和楼宇自动化的飞速发展，出现了与传统家居有着本质差别的智能家居

3、，给住户提供了高品质的生活环境。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适、安全、高品位、宜人的家庭环境，而且将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效的安排时间，增强家居生活的安全性，并实现有效的节能管理。因此，智能家居在人们生活中获得了越来越广泛的应用。本文以宾馆客房的智能控制和管理为例，介绍基于At 89S52单片机的智能客房控制系统的设计。第1章AT89S52概述 AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。AT89S52使用

4、Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，AT89S52拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。1.1 AT89S52功能AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择

5、节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。1.2 AT89S52 特性· 兼容MCS-51指令系统· 8k可反复擦写(>1000次）ISP Flash ROM · 1000次擦写周期· 32个双向I/O口· 工作电压· 3个16位可编程定时/计数器· 时钟频率0-33MHz · 全双工UART串行中断口· 128x8bit内部RAM · 低功耗空闲和省

6、电模式· 中断唤醒省电模式· 3级加密位· 看门狗（WDT）电路· 软件设置空闲和省电功能· 灵活的ISP字节和分页编程· 双数据寄存器指针第二章 客房控制器的系统结构2.1 客房控制器的系统结构    与传统客房相比，现代客房在室内装备上已经有了很大的改进，主要体现了智能、舒适、高效、节能和便利的特点。客房控制系统的总体结构如图1所示，主控制器需要对客房内的廊灯、夜灯、房灯、吧灯以及清理、勿扰、门铃等开关进行控制和管理。而总制开关、节电开关用于客房的节能控制，求救按钮、门磁开关等则是基于安全方面的考虑。

7、主控制器通过对风机和电磁阀的控制，可以调节客房的温度。温度控制器主要用于时钟、日历、风机状态的显示和客房温度的设定。主控制器通过RS485总线与温控器进行通信，通过现场总线与酒店的服务台及工程部的管理服务器进行通信。     智能客房控制器在安全、舒适、节能和强化功能方面具有以下特点：（1）不仅实现了对客房内的灯具、背景音乐、空调、服务等常规设施的控制，还有紧急救助、防盗报警等监控功能。此外，客房控制器通过现场总线将客房状态传送到楼层服务台、总台等，从而实现了客房的远程控制和管理。  (2 ) 强弱电分开，所有的强电控制都是由12V弱

8、电继电器的控制来实现，安全性好。 （3） 用插卡节电开关控制客房总电源，客人进入宾馆客房时插卡取电，客人离开时拔卡断电；设置“总制”键，客人入睡前，按此键后系统便进入低能耗状态；客房室内温度控制采用模糊控制，大大降低宾馆中央空调的能耗。   (4)  客房有人时，客房温度由客人通过温度控制器设定，由主控制器通过对风机、电磁阀的控制来完成；而无人或待租时，总台向主控制器发送命令，使空调处于节能状态。2.2 控制器硬件电路设计    为降低成本、小体积和满足控制功能，主控制器选用技术成熟、性价比高的AT89S

9、52单片机。 AT89S52内置在线可擦除编程8KB FLASH，不需要扩展存储器；具有32个可编程I/O口；而且采用了ISP在线编程，提高了调试效率, 减少了传统烧写器烧写芯片时对芯片造成的损耗。2.3  I/O输入电路设计    客房控制系统的最大特点是输入、输出开关量多，主控制器单片机已有的I/O口不能满足使用需求，需要进行扩展。为降低成本，采用简单的TTL电路扩展I/O口，即单片机的P2.0、P2.1口地址信号作为译码器74LS139的输入信号，74LS139的输出信号作为总线驱动器74LS244的片选信号，74LS244的8个输出脚分别接单片机

10、P0口的8位，通过片选74LS244单片机即可把74LS244输入脚上的数据读入，其I/O输入接口电路如图2所示。IG01IG08是一组弱电端子输入信号线，它们分别和8个弱电开关相连。由于系统有24个开关输入量，因此，电路共用了3个74LS244，当片选信号CS1CS3中有一个有效时，其对应74LS244上的数据就被读入到单片机中。图3  I/O输出接口电路原理图为保证用电安全，智能客房控制系统的输出电路采用了弱电控制强电的方式，即用12V继电器控制220V交流电。输出接口电路也采用TTL电路扩展I/O口，即单片机的P2.2、P2.3口地址信号作为译码器74LS139的输入信号，74

11、LS139的输出信号作为74LS273锁存器的片选信号；74LS273锁存器的8个输入脚分别接单片机P0口的8位，其输出经达林顿功率驱动芯片ULN2803，即可控制继电器；I/O输出接口电路如图3所示。由于系统有24个开关输出量，因此，电路共用了3个74LS273和3个ULN2803，当片选信号CS4CS6中有一个有效时，其对应74LS273上的数据即可输出到继电器。    控制器的其它电路主要还有，为了在系统出现故障或程序跑飞的情况下，控制器能够自动恢复正常工作，采用MAX813L芯片设计了看门狗监测和系统复位电路；为了实现主控制器与总台及温控器的通信，采用MA

12、X1487E芯片设计了RS485通信接口电路。第三章 AT89S52控制的电路3.1AT89S52控制LED显示时间时间万年历程序程序 2009-05-28 08:56:40 阅读15 评论0   字号：大中小 订阅/#include<windows.h>#include<iostream>#include<string>#include<ctime>#include<windows.h>      int hour,min,sec; 

13、      /定义整型时分秒。int year,month,day;       /定义整型年月日。void print();void printhour();       /函数调用。void printmin();void printsec();void printyear();void printmonth();void printday();void progress();using na

14、mespace std;void main() string password; cout<<"-"<<endl; cout<<"欢迎使用时钟万年历软件"<<endl; /输出提示。 cout<<"请根据提示完成时间设置"<<endl; cout<<"初始密码：wang："<<endl; cout<<"-"<<

15、;endl; cout<<"+"<<endl; cout<<"+设置时间+"<<endl;     /初始化时间。 cout<<"+"<<endl; printhour();       /设置小时。 printmin();      &

16、#160; /设置分钟。 printsec();        /设置秒钟。 printyear();       /设置年份。 printmonth();       /设置月份。 printday();        /设置号数。 co

17、ut<<"请输入密码："<<endl; cin>>password; while(password="wang")        progress();       /函数主要执行过程。  system("cls");      /清屏函数。 

18、/以下是在程序中调用的函数。void print() cout<<"设置时间格式不正确"<<endl;void printhour() cout<<"输入小时数："<<endl; cin>>hour; while(hour>=24|hour<0)    print();    /提示输入时间不正确。   cin>>hour; void

19、 printmin() cout<<"输入分钟数："<<endl; cin>>min; while(min>=60|min<0)   print();    /提示输入时间不正确。  cin>>min; void printsec() cout<<"输入秒钟数："<<endl; cin>>sec; wh

20、ile(sec>=60|sec<0)   print();    /提示输入时间不正确。  cin>>sec; void printyear() cout<<"输入年份："<<endl; cin>>year; void printmonth() cout<<"输入月份："<<endl; cin>>month;&#

21、160;while(month>12|month<0)   print();    /提示输入时间不正确。  cin>>month; void printday() cout<<"输入号数："<<endl; cin>>day; while(day>30|day<0)   print();    /提示输入时

22、间不正确。  cin>>day; void progress() /sec+; cout<<"-"<<endl; cout<<"北京时间："<<endl; cout<<"-"<<endl; cout<<"YY:"<<"MM:"<<"DD:"<<endl; /

23、输出年月日的标题。 /cout<<year<<":"<<month<<":"<<day<<endl; cout<<year<<"年"<<month<<"月"<<day<<"日"<<endl; cout<<"_"<<endl; cout<<"

24、;HH:"<<"MM:"<<"SS:"<<endl; /输出时分秒的标题。 /cout<<hour<<":"<<min<<":"<<sec<<endl; cout<<hour<<"时"<<min<<"分"<<sec<<"秒"<<

25、endl; cout<<"_"<<endl; Sleep(1000);      /注意理解为什么要把延时放在这儿。 sec+;        /延时以后秒钟加1. /为什么上面两行的Sleep(1000);和sec+;要放在此处，而不放在下面。 /首先设置时间以后得显示当前设置时间，然后再延时一秒以后，秒钟 /才加1，如果把sec+;放在执行显示过程的

26、前面，则显示结果要比设置 /的时间晚一秒。注意此处的用意。 if(sec=60)         sec=0;      /当增加到60，清零。     min+;      /同时分加1。  /Sleep(1000);     /延时1秒。 if(

27、min=60)            min=0;      /fen增加到60则清零。  hour+;      /hour加1。  if(hour=24)           hour=0;   

28、   /hour增加到24则清零。  sec=0;      /sec清零。  min=0;      /min清零。  day+;      /hour增加到24则day加1。   if(day=31)         

29、;   day=1;  month+;      /day增加到31（30号那一天完了以后）则month加1。   if(month=13)           month=1;  year+;      /month增加到13（12月那一月完了以后）则year加1。 

30、 3.2 4X4矩阵式键盘按键3.2.1试验任务如图 4.14.2 所示，用 AT89S51 的并行口 P1 接 4 × 4 矩阵键盘，以 P1.0 P1.3 作输入 线 ，以 P1.4 P1.7 作输出线；在数码管上显示每个按键的 “ 0 F ” 序号。对应的按键的序号排列如图 4.14.1 所示3.2.2 硬件电路原理图 系统板上硬件连线（ 1 把 “ 单片机系统 “ 区域中的 P3.0 P3.7 端口用 8 芯排线连接到 “ 4X4 行列式键盘 ”区域中的 C1 C4 R1 R4 端口上；（ 2 把 “ 单片机系统 ” 区域中的 P0.0/AD0 P0.7/AD7 端

31、口用 8 芯排线连接到 “ 四路静 态数码显示模块 ” 区域中的任一个 a h 端口上；要求： P0.0/AD0 对应着 a ， P0.1/AD 1对应着 b ， ， P0.7/AD7 对应着 h 。3.2.4 程序设计内容（ 1 4 × 4 矩阵键盘识别处理（ 2 每个按键有它的行值和列值 ，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和 CPU 通信。每个按键的状态同样需变成数字量 “ 0 ” 和 “ 1 ” ，开关的一端（列线）通过电阻接 V CC ，而接地是通过程序输出数字 “ 0 ” 实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪 一个键

32、按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。3.2.5 程序框图3.2.6 C 语言源程序#include <AT89S52.H>unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;unsigned char temp;unsigned char key;unsig

33、ned char i,j;void main(void)while(1)P3=0xff;P3_4=0;temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)for(i=50;i>0;i-)for(j=200;j>0;j-);temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;switch(temp)case 0x0e:key=7;break;case 0x0d:key=8;break;case 0x0b:key=9;break;case 0x07:key=

34、10;break;temp=P3;P1_0=P1_0;P0=tablekey;temp=temp & 0x0f;while(temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0fP3=0xff;P3_5=0;temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)for(i=50;i>0;i-)for(j=200;j>0;j-);temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;switch(temp)case 0x0e:k

35、ey=4;break;case 0x0d:key=5;break;case 0x0b:key=6;break;case 0x07:key=11;break;temp=P3;P1_0=P1_0;P0=tablekey;temp=temp & 0x0f;while(temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;P3=0xff;P3_6=0;temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)for(i=50;i>0;i-)for(j=200;j>0;j-);temp=P3;temp=temp & 0x

36、0f;if (temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;switch(temp)case 0x0e:key=1;break;case 0x0d:key=2;break;case 0x0b:key=3;break;case 0x07:key=12;break;temp=P3;P1_0=P1_0;P0=tablekey;temp=temp & 0x0f;while(temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;P3=0xff;P3_7=0;temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0

37、x0f)for(i=50;i>0;i-)for(j=200;j>0;j-);temp=P3;temp=temp & 0x0f;if (temp!=0x0f)temp=P3;temp=temp & 0x0f;switch(temp)case 0x0e:key=0;break;case 0x0d:key=13;break;case 0x0b:key=14;break;case 0x07:key=15;break;temp=P3;P1_0=P1_0;P0=tablekey;temp=temp & 0x0f;while(temp!=0x0f)temp=P3;temp

38、=temp & 0x0f;3.3 LED点阵显示3.3.1 8X8 LED点阵显示驱动技术原理图3.3.2 16×16点阵LED显示汉字        Proteus中点阵LED最大为8×8点阵，不能用来显示汉字，而四片接在一起又因为引脚太近，无法接线。然而，是不是这样就意味着不能仿真“点阵汉字”了呢？笔者经过研究，将库里的8×8点阵LED修改后，将四片8×8点阵LED合并成一体，就成了16×16的点阵LED了。    该LED的特点是：

39、共阴、逐行扫描、低在前高位在后，上面的引脚为数据口，下面的引脚为行选引脚，低电平有效。    电路由AT89C52、4片74HC138、4片8×8点阵组成。74HC138用于选择行，4片74HC138的有效顺序为：左上，右上，左下，右下。P0口作为数据口，4片74HC138列引脚都接到P0口。以下程序在16×16点阵LED上依次显示“梅川酷子”四个字，分别用正向显示和反向显示，间隔两秒钟变换一次，电路图和效果图下图所示。 AT89c52晶振频率为24MHz，用T0定时，改变变量flag值，从而让程序确定显示哪个汉字和显示方式（正向or反向）。i

40、 nclude <atmelregx52.h>#define int8 unsigned char#define int16 unsigned int#define int32 unsigned longint8 flag;/*flag变量MSB 7   6   5   4   3   2   1   0    LSB     × ×  

41、;        × Bit51，Bit4=0 时，负向显示Bit50，Bit4=1 时，负向显示Bit2.074HC138的片选信号*/int8 n;int8 code table32=0x88,0x00,0x88,0x00,0x88,0x7F,0x48,0x00,0xDF,0x1F,0xA8,0x10,0x9C,0x12,0xAC,0x14,0xEA,0x7F,0x8A,0x12,0x89,0x14,0x88,0x10,0x88,0x7F,0x08,0x10,0x08,0x14,0x08,0x08,/*&quo

42、t;梅",0*/0x08,0x20,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x08,0x21,0x04,0x21,0x04,0x20,0x02,0x00,/*"川",1*/0x00,0x08,0xFE,0x08,0x28,0x0A,0x28,0x7E,0xFE,0x0A,0xAA,0x09,0xAA,0xFF,0xEA,0x00,0x86,0x00,0x82,0x7E,0xFE,0x4

43、2,0x82,0x42,0x82,0x42,0xFE,0x7E,0x82,0x42,0x00,0x00,/*"酷",2*/0x00,0x00,0xF8,0x1F,0x00,0x08,0x00,0x04,0x00,0x02,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x41,0xFE,0xFF,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0x40,0x01,0x80,0x00/*"子",3*/;void delay(void);void main(void)int8 i;int8 j;int8

44、 index;flag=0x10;n=0;/定时器T0初始化TMOD=0x01;TH0=0xb1;TL0=0xe0;ET0=1;EA=1;TR0=1;while(1)index=flag&0x03;if(flag&0x30)=0x10)   /正向显示        for(i=0;i<8;i+)      /显示上半屏         

45、0; P0=tableindex2*i;            /左上            P2=i|0x08;                      delay();  &

46、#160;       P0=tableindex2*i+1;           /右上         P2=i|0x10;         delay();           

47、60;      for(i=8;i<16;i+)      /显示下半屏         P0=tableindex2*i;         /左下        P2=(i-8)|0x20;        &#

48、160;             delay();                         P0=tableindex2*i+1;          /右下  &

49、#160;     P2=(i-8)|0x40;             delay();            if(flag&0x30)=0x20)   /反向显示     for(i=0;i<8;i+)       &#

50、160;        P0=(tableindex2*i);          /左上          P2=i|0x08;                       del

51、ay();         P0=(tableindex2*i+1);           /右上         P2=i|0x10;       delay();             

52、;       for(i=8;i<16;i+)               P0=(tableindex2*i);             /左下         P2=(i-8)|0x20;   &#

53、160;                delay();        P0=(tableindex2*i+1);         /右下        P2=(i-8)|0x40;    

54、       delay();           void delay(void)int16 i;for(i=0;i<50;i+);void timer0() interrupt 1 using 3   TF0=0;TH0=0xb1;TL0=0xe0;        /10ms中断一次if(n<200)    n+

55、;else /2秒改变一次    switch(flag)          case 0x10:          flag=0x11;/下次显示正向“川”         break;             cas

56、e 0x11:          flag=0x12;/下次显示正向“酷”         break;                case 0x12:           flag=0x13;/下次显示正

57、向“子”           break;                      case 0x13:           flag=0x20;/下次显示负向“川”          

58、break;                    case 0x20:            flag=0x21;/下次显示负向“梅”            break;         

59、      case 0x21:           flag=0x22;/下次显示负向“酷”           break;                   case 0x22:      &

60、#160;    flag=0x23;/下次显示负向“子”           break;                      case 0x23:           flag=0x10;/下次显示正向“梅”  

61、;         break;                     n=0;3.4红外线发射电路的设计要将信号以红外线的方式发射出去，首先要把脉冲信号进行调制，而电路中的信号往往比较小，不能驱动负载。所以要通过放大电路将信号放大，通过红外线发光二极管发射出去。发射器件和放大电路是发射中必不可少的。3.4.1.红外线传感器要将红外线发射出去，发射器件是必不可少的，则我们就要对红外线的发射器件进行选择，要能够发射比自然发射的红外线有更强的辐射强度。而要对信号接收器件，则要有较强的接收能力，它能将接收的红外线转换成足够强的电信