【基于单片机的客房呼叫系统设计7400字（论文）】

基于单片机的客房呼叫系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u15820摘要 摘要：随着科技的快速发展，我们已经进入了一个物联网的时代，在物联网时代中，一些智能设备的生产厂家开始进行生产出各种各样的设备来迎合用户的需求，单片机的房客呼叫系统就是为了一些棋牌娱乐室而设计的远程呼叫系统，能够通过STC89C52单片机来进行处理数据，NRF2401无线模块来进行无线传输数据，当棋牌娱乐室当中的某个房间按下按键的时候，就能够通过无线传输模块将信息传送到主机上面并在LCD显示屏幕上面进行显示，来提示当前的管理人员某个房间进行呼叫，需求服务，然后管理人员按下主机的按键来进行复位，以此来回应管理员已经接到了通知。设计该系统的目的就是了为了能够提供一个成本低并且操作简单的远程呼叫系统来使用户使用，该系统不仅能够在休闲娱乐场合当中进行使用，也能够在一些办公场合进行使用，有很强的实用价值。关键词：STC89C52单片机；NRF2401无线模块；远程呼叫引言课题的研究背景及意义当前世界各个国家都在发展自己独有的先进技术，我国也从一个技术落后的国家经过不懈努力发展成为了一个技术强国，在早些年的时候，我国的计算机技术是十分落后的，单片机技术更是不发达，随着最近一二十年的不断发展，科技在不断的更新迭代，我国的计算机技术已经十分成熟了，单片机技术发展迅猛成为了一项比较成熟的技术，在单片机技术成熟的同时，各行各业都使用单片机来作为数据处理器来进行处理数据，特别是在一些智能行业当中，但是单片机涉及的行业不仅仅在传统的制造业和工业当中了，目前我国电力行业和冶金行业也使用到了单片机技术。本次研究的基于单片机的无线房客呼叫系统使用的就是单片机技术，其使用单片机来作为数据处理器，能够很迅速的进行处理数据是系统的灵活性大大增加，另外单片机的成为低、抗扰性强还能够外接一些辅助模块来实现各种各样的功能，使用单片机设计出一款房客呼叫系统具有成本低、设计简单等优点，能够加强用户和管理员的沟通。国内外现状及发展趋势国外单片机技术发展的是十分成熟的，因为第一款微型处理器就是国外进行研发的，经过一百多年的发展，已经形成了一整套的生态链了，国外在使用单片机进行制作的设备非常多，能够实现各式各样的功能，房客呼叫系统就属于智能是被当中的一种，随着人们的生活水平不断的提高，人们对生活质量要求的也是越来越高了，就像在一些娱乐场合就出现了能够进行远程呼叫的系统，能够满足顾客的需求，但是传统的远程呼叫系统要大部分都是有线系统，其缺点就是成本高昂，维护价格高并且还容易出现故障，并且还容易遭受破坏，研究一款无线传输系统是已经是迫在眉睫了，日韩等国家因为其科技比较先进，是最先开始研究无线传输系统的，从最开始的短距离无线传输系统慢慢的发展到远程无线传输系统，日韩等国家花费了将近二十年的时间才将这项技术给完善起来。我国的单片机技术是发展比较晚的，在改革开放的时候，我国的科学技术是比较薄弱的，对这方面研究也是一直没有停止过，但是取得的成果是比较少的，自从我国进入二十一世纪以来，我国的综合国力不断的增强，科学技术也在不断的发展，单片机技术和无线传输技术也开始慢慢发展起来了，但是我国的无线发展技术在发展之初的时候还是依靠国外的先进技术进行支持的，通过外国企业和我国的科技企业不断的合作，是我国的无线传输技术发展的也是比较成熟了，但是和一些科技发达的国家想比较，我国的无线传输技术还是有很长一段发展的路途要走的。设计的基本要求两个房间号，一个总机总共三个设备房间设备能够通过按键进行叫服务和报警按下服务键位总机的LCD显示屏幕上面会显示哪个房间需要服务按下报警键位总机的LCD显示屏幕上面会显示哪个房间报警并且蜂鸣器响客房呼叫系统方案概述总体方案概述本次设计的客房呼叫系统主要是采用单片机来作为控制核心，主机和从机都是使用了STC89C52单片机来作为微控制器通过无线模块来进行数据传输，主机能够通过无线模块进行传输数据到从机，从机也能够通过无线模块传输数据到主机，并在主机的LCD显示屏幕上进行显示。总体设计方案如图2-1和2-2所示。图2-1主机总体设计方案图2-2从机总体设计方案主要模块的选择及方案论证主控制模块的选择单片机的选型是非常重要的。内存大小、工作速度、应用程序范围大小和成本都是要考虑的因素。因此，我们选择了两种方案进行比较和论证。方案一：使用STC89C52型号的单片机充当控制器。其具有的特征主要有：抗干扰的能力强，功耗较低，可以兼容AT89S51单片机，与其定义的管脚一致，对编程器和仿真器的需求不大，只需要使用TTL线就可以进行程序的下载和烧录，具有较长的寿命、便宜的价格、外形比较优美，编写的程序比较简单。该单片机的主要组成是：有2个可以外接到电源的引脚，4个用于控制的引脚，32个控制I/O的引脚。方案二：采用FPGA芯片作为本次设计的主控制核心。FPGA的中文名被称为现场可编程门阵列，在设计的时候就将所有的元器件都设计在一块芯片上面了，所以FPGA的外部电路较少，芯片的板子较小，并且稳定高，工作速度快，其工作模式为并行工作模式，数据处理速度极快。FPGA的处理器技术已经相当成熟了，其开发环境和开发工具等资源也是比较丰富的，为FPGA的工业设计打下了基础，FPGA处理器的缺点就是成本较高。求需要更好的电路的设计能力，但鉴于其快速的运算能力，因此被广泛应用于各种高速场合。方案三：使用STC12C5A60系列单片机来充当本次设计的主控制器，STC12C5A60系列单片机一款增强型的8051单片机，其在8051单片机的原始功能上进行更新换代而来了，不但保留了8051单片机的所有指令集，而且内部还集成了一个专用的复位电路来保证其能够在发生错误的时候，第一时间进行复位，STC12C5A60系列单片机的处理信息的速度比8051单片机处理信息的速度快了将近10倍，并且抗干扰能力进一步提升，能够让单片机在干扰状况较强的情况下也能够保持正常的工作。STC12C5A60单片机开发是非常方便的，不需要专用编程序来进行编程，只需要使用C语言进行相关的编程后，使用TTL线进行程序烧录就行，STC12C5A60单片机的主要优点就是成本低、兼容性强，在工程设计当中被广泛使用。总而言之，考虑到本次设计的成本和难以程度，选择STC89C52单片机来作为本次设计的数据处理器。液晶显示模块的选择LCD是液晶显示器的简称，液晶显示器本身是不发光的，但通过对液晶的电处理来改变光的方向通过，达到显示字体的效果。方案一：选取八位的LED数码管来作为本次课题的数据信息显示界面，对于数码管来说，其成本低廉，可靠性高，无论是汽车行业还是航空都可以见到其身影，其工作温度范围和抗干扰性远远大于其他如LCD等显示方式。但是其显示信息有限，无法对复杂的英文和中文进行显示，主要用来进行十六进制数以内的显示。方案二：Lcd1602显示，这是一个简单的工业字符LCD应用，Lcd1602显示是可以显示两行，每一行可以显示16个字符，显示内容是16乘以2个字符，最多允许32个字符同时显示，显示分辨率为5X7。每个字符之间有一个点间距，还有一个行间距，使显示更清晰，但由于设计原因，它不能很好地显示图形。方案三：选取OLED显示屏幕充当本次设计的显示屏幕，OLED显示屏幕是应用发光二极管制成的一块显示器，而发出的光源取决于发光材料的种类，能够通过改变发光材料来进行改变OLED显示屏的颜色，OLED显示屏幕具有速度快、厚度薄等优点，但是相对而言成本价格偏高。综上所述，本次设计不需要显示屏能够显示太过复杂的东西，LCD1602显示屏的功能能够满足我们的使用需求，所以本次设计就采用LCD1602来当显示模块。按键模块的选择方案一：使用独立键盘来作为智能环境控制系统的按键模块，因为独立键盘可以通过焊接直接将按键与单片机引脚焊接在一起，然后通过我们焊接出来的电路，通过C语言进行相对应的编程，就可以使按键实现我们所要设计的功能，具有延迟低，编程简单，易于操作等优点。方案二：使用矩阵键盘来作为人机交互设备，矩阵键盘正常分为4×4矩阵键盘和3×3矩阵键盘的，矩阵键盘外部只有一条引线能够和单片机的外部接口进行连接，能够节省单片机大量的外部接口其缺点就是信息处理过慢，每一个按键都需要进行延时消抖。综合上述的描述，本次设计不需要太多的按键，所以本次设计选择了独立按键来充当按键模块。电源模块的选择电源设计方案1：采用USB供电接口设计，可以兼容手机220V充电器，也可以采用电脑或者、充电宝进行设备的供电。USB是一种稳定的电源供电系统，应用也是非常的广泛，采用USB供电非常安全可靠，输出直流的5V电压可以为设备提供工作电压。USB输出的电压也是非常的稳定，波动范围与抗干扰的性能也是非常的优秀。电源设计方案2：采用220V的电压进行变压设计，通过搭建外围的整流电路、滤波电路、降压电路来实现设备的供电。这种电源一般需要专业的工程师才可以设计出优质的电源。采用220V直接接入处理也是相对不安全，如果需要两级电压或者大功率设备供电会选择220V进行供电，220V供电在使用交流系统中是比较常用的。综上所述，本次设备采用直流供电可以完成系统的设计，并且对设备来说更加安全稳定。房客呼叫系统硬件设计单片机及其最小系统模块整个主控模块的设计应用中，主要是运用最小单片机系统作为本设计的控制核心，最小单片机系统包括三个部分，首先是单片机部分，其次是晶振电路部分，最后是复位电路部分。STC89C52的复位系统极性的大小会影响到单片机，主要是影响单片机的复位时间，其中容量一般在10到30uF之间，STC89C52的系统可以缩短单片机的复位时间，与此同时还可以将其最小容量值进行复位，STC89C52的晶体使用频率通常是6MHz或11.0592MHz，如果晶体频率越快，那么STC89C52的反应速度就越快，处理能力也就越迅速。STC89C52单片机的震荡电容通常是15到33pF之间，STC89C52可以和晶振接触的很近，P0通常是输出端，需要在输出端添加阻力，在一般情况下的输出端口的阻力是10K。阻力通常在最小单片机系统中起到很大的作用，其中最小单片机系统中的最小元件工作系统。单片机最小电路图如图3-1所示。图3-1单片机的最小系统显示模块电路设计LCD1602液晶又称1602字符型液晶，它是一种用于显示字母、数字、符号等点阵的液晶模块。它由一些5X7或5X11位点阵字符组成，每个点阵字符位可以显示一个字符，每个字符之间有一个点间距，还有一个行间距，使显示更清晰，但由于设计原因，它不能很好地显示图形，LCD1602液晶显示意味着是显示的内容为16x2，也就是说，它可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。根据显示能力可分为单行16字、2行16字等。如图3-2为LCD1602显示模块。图3-2LCD1602显示电路按键电路的的设计目前，基于单片机的按键检测模块多种多样，其中最为典型的是矩阵式按键检测以及独立式键盘检测。其中矩阵式按键结构较为复杂，排布类似于键盘组，使用动态扫描模式，中断实现。此方法可以更好的利用单片机有限的I/O口，所以适合用于键位较多的场景。本文仅仅设计了5个按键，所以采用的是独立式按键，独立按键相比较矩阵式按键不仅设计简单而且反应速度更快，按键接口电路如3-3图所示，将按键一路与单片机的I/O相连，另一路与地相连，单片机利用I/O口的高电平输出进行工作，在对整体按键电路设计的过程中，只要对I/O口进行判断就可以了解单片机采用的输入方式，假设单片机在采集高电平，如果不按下按键就不会有任何改变，如果按下按键解除单片机默认输出高电平的状态，从而采集到低电平，按键就会和地表串联，整体表示按键有发生改变，从而执行其他电路中的操作。图3-3按键电路无线驱动模块的设计nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHzISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。nRF2401适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。无线驱动模块如图3-4所示图3-4无线驱动电路报警模块设计本次设计的报警电路主要采用的是蜂鸣器，能够在从机按下按键后，主机进行报警提醒，主机按下复位按键后，从机进行提醒，能够达到很好的信息交互功能，报警电路如图3-5所示。图3-5报警电路设计系统的软件流程图设计主程序的设计系统的程序分为主程序和子程序，这也是模块化编程的基本思路，所有的子程序都需要围绕主函数展开，可以说主函数是整个系统的核心，主函数对系统的功能进行分层处理，架构起系统编程的框架，在框架下运行每一个子程序，通过顺序执行子函数完成系统的功能设计。具体的主程序流程如图4-1所示。图4-1主程序流程框图LCD子程序的设计LCD作为人机交互界面主要进行设备的参数录入与数据显示LCD显示流程图如图4-2所示上电之后LCD显示程序会进行初始化设置，主要包括了引脚与数据寄存器的设计，然后根据写入命令函数与写入数据函数进行整体的参数与数据显示。图4-2LCD子程序设计按键子程序的设计按键是通过按键按下与平时电平的反向特性来进行IO口的电平翻转变化，单片机识别到这个信号会对信号进行判断，根据按键返回数值去执行相应的动作，主要包括按键的实时检测，按键的动作数值返回与处理，按键模块的流程图程序图如4-3所示。图4-3按键子程序设计实物调试通过上面的软件调试完成后，开始对实物进行焊接，实物焊接完成图和背部接线图如图5-1和图5-2所示。图5-1实物焊接完成图图5-2实物背部接线图实物焊焊接完成后，对实物进行进行通电开机，LCD显示屏幕上面会进行显示数据，如图5-3所示。图5-3LCD显示数据图通过图5-3观察到当前的LCD显示屏幕上面显示的数据有一号房间的温度和二号房间的数据。观察完数据后进行下一步测试，按下二号房间上面的服务按键，看主机上面是否会接收到数据，并且接收的数据是否会通过LCD1602显示出来，如图5-4所示。图5-4LCD显示二号房间需要服务通过图5-4可以观测到，二号房间需要服务，在进行测试一二号房间都需要服务的时候，LCD显示屏幕上面显示的数据，如图5-5所示。图5-5LCD显示一二号需要房间服务图上面进行测试完成后，对报警设置进行测试，二号房间按下报警按键，看服务台的显示屏幕上面是否会接收到报警信息，测试结果如图5-6所示。图5-6二号房间报警图通过上述一系列的服务测试，本次设计的房客呼叫系统设计能够满足最开始设计的功能。结论本次设计的设备系统，完成了目标的设计功能，通过本次设计对设备的制作，调试有了一定的体验，梳理了主要的流程步骤。1.在设备设计初始阶段，要对原理图的设计做到准确无误，对每一个硬件模块都要去深入了解其参数，包括电压，驱动方式，输出的结果。这些资料最有效的方法是直接问导师，进行系统的设计，其次可以去网上与图书馆进行查找，这样的资料不一定全部正确需要自己去验证。2.在软件设计阶段遇到了显示输出错误的情况，这样会导致系统无法正确的完成，通过查找程序改正了错误，实现正常的运转。在编写程序时候一定要分模块化的进行编写，这样非常有利于查找错误的程序。将程序模块化进行设计后，可以对每一个模块分步进行调试测试，方便观察输出结果，更加有利于整体系统的完成。3.在系统完成之出，系统会有很多不足之处，这个时候只能进行设备的反复调试，在整体的程序中舔砖加瓦进行整体的完善，对逻辑的重新编写，对逻辑的限制执行，通过这种手段最后完成一个比较满意的设备。本次设计完成了目标的功能，由于自身知识量的原因，可能对设备并不一定能做到很好的基础延伸，这个在完成基础功能上进行扩展，需要相应的深度。本次设计做到了解决问题的能力，可以独立完成目标的任务，实现了整体的目标功能，也将所学的内容进行融会贯通，变成了自己的知识体系，自己也得到了进步。参考文献孙黎明,李雷雨,廖乐,等.基于单片机的无线呼叫系统研究[J].福建电脑,2016(6):49-50.刁永锋.基于单片机的智能报警呼叫系统[J].自动化技术与应用,2003,22(4):61-64.陈新岗,赵阳阳,李太鑫,曹傲琴,郑林.基于单片机的无线病房呼叫器[J].重庆工学院学报(自然科学版)(10):126-130.杨进宝.无线医疗呼叫系统的设计[D].湖南师范大学.柯宝中,蔡启仲.基于单片机一以太网的酒店客房数字终端[J].计算技术与自动化,2012.王宽.基于ARM的酒店客房控制系统的设计[D].中国计量学院,2015.傅国锋.基于LPC11C14的酒店客房智能控制器的设计[D].哈尔滨工程大学.傅士淦.单片机旅馆客房门卫系统[J].电子与电脑,1991(第7期):27-32.半双工通信.单片机控制的多路呼叫系统设计.刁永锋.基于单片机的智能报警呼叫系统[J].自动化技术与应用,2003,22(4):61-64.王篮仪,梁崇安.基于单片机的智能客房控制系统的设计[J].科技视界,2017,01(No.187):358+370.陈明,胡小龙,许群岚,等.酒店客房智能控制器的设计与实现[J].电子工程师,2004(6):75-77.邓淳.基于AT89C55的酒店客房控制系统下位机设计[D].电子科技大学.蒋惠萍.智能客房控制器的硬件设计[J].福建电脑,2015(03):128.刘利方,罗亚辉,李旭.酒店客房智能管理与控制终端设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2017,017(007):71-74.附录附录1主机原理图附录2从机原理图附录3源程序代码#include"main.h"#include"delay.h"#include"uart.h"#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include"stc15.h"#include"oled.h"#include<math.h>#defineunintunsignedint#defineuncharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#include"nrf24l01.h" ucharZhuangTai=0;intCJ_EW=0;intCJ_NS=0;intidataCJ_NS1=0,CJ_NS2=0,CJ_NS3=0;intidataCJ_EW1=0,CJ_EW2=0,CJ_EW3=0;intidataZJ_NS1=0,ZJ_NS2=0,ZJ_NS3=0;intidataZJ_EW1=0,ZJ_EW2=0,ZJ_EW3=0;uintidataBJ_distance=30;sbitBUZ=P3^2;externuncharxdataRevTempDate[21];#defineUart1_Buf_Max40//串口数据缓存长度externu8xdataRec_Buf[Uart1_Buf_Max];//串口数据缓存ucharxdataBuffer2[Uart1_Buf_Max];ucharidatamode=0;charxdataTxDate[20];floatxdatadistance=0;uintxdataJS=0;sbitSB1=P0^0;sbitSB2=P0^1;sbitSB3=P0^2;sbitSB4=P0^3;ucharxdataMS=0;ucharxdataFS=0;voidXian_String(ucharx,uchary,uchar*p){ OLED_ShowString(y,x,p,16);}voidmain(void){ uchara=5; GPIO_config(); UartInit(); NRF24L01Int(); SendString("ILoveMCU."); delay_ms(200); clrStruct(); OLED_Init(); OLED_Clear(); OLED_Clear(); a=NRF24L01_Check(); if(a!=0) { Xian_String(0,0,"NONRF24L01!!!"); while(1); } NRFSetRXMode(); while(1) { parseGpsBuffer(); printGpsBuffer(); Get_Data(); Display(); Scankey(); if(mode==1) { GSH_Data(); NRFSetTxMode(TxDate) while(CheckACK()); mode=0; 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case5:memcpy(Save_Data.longitude,subString,subStringNext-subString);break; case6:memcpy(Save_Data.E_W,subString,subStringNext-subString);break; default:break; } subString=subStringNext; Save_Data.isParseData=true; if(usefullBuffer[0]=='A') Save_Data.isUsefull=true; elseif(usefullBuffer[0]=='V') Save_Data.isUsefull=false; } else { errorLog(2); //解析错误 } } }