畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于ARDUINO的智能家居設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目：基于arduino的智能家居設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)形式： 成人高等教育 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 層 次： 本 科 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 【摘 要】基于arduino的智能家居控制系統(tǒng)，以arduino 為核心，通過結(jié)合wifi轉(zhuǎn)串口模塊搭建本地tcp/ip服務(wù)器。arduino 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，發(fā)送，接受和處理。然后通過wifi轉(zhuǎn)串口模塊和遠(yuǎn)端安卓客戶端通信，實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境信息的智能采集和控制。本文拋磚引玉，實(shí)現(xiàn)安卓客戶端燈光亮度調(diào)節(jié)，舵機(jī)角度控制，以及家居溫度和光照度采集顯示在安卓客戶端。本設(shè)計(jì)采用arduino為核心，arduino具有外圍電路簡(jiǎn)單，程序

2、開源，擴(kuò)展模塊豐富等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)難度在于程序中數(shù)值的處理，以及客戶端軟件的編寫。【關(guān)鍵詞】arduino；智能家居；wifi轉(zhuǎn)串口模塊；服務(wù)器；客戶端。目錄1、概述41.1課題研究背景41.2 本課題的研究的內(nèi)容及目的41.4系統(tǒng)的控制思路與流程52、軟件、硬件介紹62.1客戶端軟件62.2 arduino介紹72.2.1 arduino 研發(fā)過程72.2.2 arduino 編程軟件82.2.3 arduino硬件82.2.4 arduino 編程語言簡(jiǎn)介92.3 wifi模塊介紹123、硬件連接133.1 溫度傳感器133.2光線傳感器163.3伺服舵機(jī)163.4燈光控制184、通訊194.

3、1串行通訊194.2異步通訊194.3 arduino與wifi模塊連接204.4 通訊協(xié)議205、成品展示22參考文獻(xiàn)23致謝24附錄24 西南科技大學(xué)成人教育學(xué)院 自動(dòng)化專業(yè) 姓名：羅永勇 學(xué)號(hào)：146850310006 1、概述1.1課題研究背景近年來隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能生活的理念深入人心，物聯(lián)網(wǎng)和智能家居真正開始走向人們的視野。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和電子元件制造工藝的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的自動(dòng)化程度和穩(wěn)定性得到很大的提高，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備也逐步向輕量化、自動(dòng)化和智能化發(fā)展，還有高可靠性、高可控性、高效率等特點(diǎn)，功能不斷增強(qiáng)和完善，這推動(dòng)了智能家居技術(shù)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了多種多樣的智能

4、家居設(shè)備，如next恒溫器，空氣凈化器等，但國(guó)內(nèi)外對(duì)本課題的研究尚存在待解決的問題： (1) 家居智能化水平較低； (2) 使用的平臺(tái)不統(tǒng)一，功能單一且不完善； (3) 價(jià)格相對(duì)昂貴，普及的難度比較大。1.2 本課題的研究的內(nèi)容及目的本系統(tǒng)以arduino uno為核心，聯(lián)合hlk-rm04 wifi轉(zhuǎn)串口模塊，通過安卓客戶端使用tcp/ip協(xié)議連接外圍電路及各類傳感器，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)家居的遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能控制。 研究目的基于家居生活的便捷高效的方向出發(fā)，主要是為了改進(jìn)當(dāng)下傳統(tǒng)家居的控制方式落后及使用不方便等缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)的智能遠(yuǎn)程控制代替了傳統(tǒng)家居設(shè)備手動(dòng)機(jī)械控制，不僅效率高、成本低、使用方便、可控性

5、強(qiáng)，更能提升家居便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)由七部分組成（如圖一）：安卓app客戶端、燈光控制、arduino 以及wifi模塊、光敏電阻、舵機(jī)、溫度傳感器、外圍電路。各部分組成如下：(1)app客戶端為易安卓軟件用易語言編寫的安卓客戶端；(2)燈光亮度控制采用pwm調(diào)節(jié) (3)核心模塊通過arduinouno單片機(jī)連接 wifi轉(zhuǎn)串口模塊組成，核心模塊不僅是本系統(tǒng)的中央處理器，而且通過連接無線路由器搭建了本地的tcp/ip服務(wù)器；(4)溫度傳感器采用單總線ds18b02集成溫度傳感器，該傳感器可以在一個(gè)io上并接多個(gè)ds18b02，大大的節(jié)約了c

6、pu的硬件資源。(5)光線的測(cè)量采用光敏電阻；(6)伺服舵機(jī)；(7)外圍電路由簡(jiǎn)單的發(fā)光二極管及各類元器件組（圖一）1.4系統(tǒng)的控制思路與流程app客戶端使用tcp/ip協(xié)議，遠(yuǎn)程無線連接上工作在服務(wù)器模式的wifi模塊，wifi模塊連接上家庭路由器，需要注意的是家庭網(wǎng)絡(luò)要處于公網(wǎng)模式，在app客戶端發(fā)送控制命令，wifi模塊接受命令轉(zhuǎn)成串口數(shù)據(jù)輸出，arduino讀取串口數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)led燈光亮度智能調(diào)節(jié)，舵機(jī)角度控制，同時(shí)arduino模塊讀取溫度傳感器數(shù)值，采樣光敏電阻電壓轉(zhuǎn)換為光照度，然后arduino把數(shù)據(jù)通過串口傳給wifi模塊，wifi模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，客戶端接收數(shù)據(jù)然后顯示在安卓手機(jī)上

7、；控制流程如圖二； （圖二）控制流程圖2、軟件、硬件介紹2.1客戶端軟件采用安卓智能手機(jī)作為命令發(fā)送和接受端，通過因特網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)家居的智能監(jiān)控和遠(yuǎn)程操控，操作簡(jiǎn)單，使用方便?？蛻舳塑浖捎弥形陌娴陌沧烤帉戃浖疚闹饕獙Ｗ⒂谡w框架的實(shí)現(xiàn)，在此就不再對(duì)開發(fā)軟件進(jìn)行詳細(xì)介紹，對(duì)軟件界面的美觀性和舒適性未做過多的修飾。如有不足之處，請(qǐng)指教！客戶端軟件界面如圖三：（圖三）2.2 arduino介紹2.2.1 arduino 研發(fā)過程massimo banzi之前是意大利ivrea一家高科技設(shè)計(jì)學(xué)校的老師。他的學(xué)生們經(jīng)常抱怨找不到便宜好用的微控制器。 2005年冬天， massimo banzi

8、跟david cuartielles討論了這個(gè)問題。 david cuartielles是一個(gè)西班牙籍晶片工程師，當(dāng)時(shí)在這所學(xué)校做訪問學(xué)者。兩人決定設(shè)計(jì)自己的電路板，并引入了banzi的學(xué)生david mellis為電路板設(shè)計(jì)編程語言。兩天以后，david mellis就寫出了程式碼。又過了三天，電路板就完工了。這塊電路板被命名為arduino。2.2.2 arduino 編程軟件arduino ide基于processing ide開發(fā)的。對(duì)于初學(xué)者來說，極易掌握，同時(shí)有著足夠的靈活性。arduino語言基于wiring語言開發(fā)，是對(duì) avrgcc庫(kù)的二次封裝，不需要太多的單片機(jī)基礎(chǔ)、編程基

9、礎(chǔ)，簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)后，你也可以快速的進(jìn)行開發(fā)。（圖四）arduino 編程軟件界面2.2.3 arduino硬件arduino發(fā)展至今，出現(xiàn)了適應(yīng)各種環(huán)境的硬件版本，如arduino uno、arduino nano、arduino nano、arduino lilypad，arduino mega 2560。本文采用arduino uno為主控器， arduinouno是arduinousb接口系列的最新版本，作為arduino平臺(tái)的參考標(biāo)準(zhǔn)模板。uno的處理器核心是atmega328，同時(shí)具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為pwm輸出），6路模擬輸入，一個(gè)16mhz晶體振蕩器，一個(gè)usb口

10、，一個(gè)電源插座，一個(gè)icspheader和一個(gè)復(fù)位按鈕。uno已經(jīng)發(fā)布到第三版，與前兩版相比有以下新的特點(diǎn)：1、 在aref處增加了兩個(gè)管腳sda和scl，支持i2c接口；2、 增加ioref和一個(gè)預(yù)留管腳，將來擴(kuò)展板將能兼容5v和3.3v核心板。3、 改進(jìn)了復(fù)位電路設(shè)計(jì)，usb接口芯片由atmega16u2替代了atmega8u2，如圖五為改進(jìn)后的arduinouno。（圖五）arduino uno 硬件圖2.2.4 arduino 編程語言簡(jiǎn)介arduino語言是建立在c/c+基礎(chǔ)上的，其實(shí)也就是基礎(chǔ)的c語言，arduino語言只不過把a(bǔ)vr單片機(jī)（微控制器）相關(guān)的一些參數(shù)設(shè)置都函數(shù)化，不

11、用我們?nèi)チ私馑牡讓樱屛覀儾涣私鈇vr單片機(jī)（微控制器）的朋友也能輕松上手。關(guān)鍵字： if if.else for switch case while do. while break continue return goto語法符號(hào)：; / 數(shù)據(jù)類型： boolean 布爾類型 char 字符類型 unsigned int 無符號(hào)整數(shù)類型 long 長(zhǎng)整數(shù)類型unsigned long 無符號(hào)長(zhǎng)整數(shù)類型float 浮點(diǎn)類型double 雙精度浮點(diǎn)類型 string 字符數(shù)組型array 數(shù)組類型void 無類型數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換：char() byte() int() long() float()

12、常量： high | low ：表示數(shù)字io口的電平，high 表示高電平（1），low 表示低電平（0）。 input | output：表示數(shù)字io口的方向，input 表示輸入（高阻態(tài)），output ： 表示輸出（avr能提供5v電壓 40ma電流）。 true | false ： true 表示真（1），false表示假（0）。 程序結(jié)構(gòu)：聲明變量及接口名稱（例如：int val;int ledpin=13;）。 void setup() 函數(shù)在程序開始時(shí)使用，初始化變量，管腳模式，調(diào)用庫(kù)函數(shù)等（例如：pinmode(ledpin,outupt);）。 void loop() 在se

13、tup()函數(shù)之后，即初始化之后，loop() 讓你的程序循環(huán)地被執(zhí)行。使用它來運(yùn)轉(zhuǎn)arduino。數(shù)字i/o：pinmode(pin,mode)：數(shù)字io口輸入輸出模式定義函數(shù)，pin表示為013，mode表示input或output。digitalwrite(pin,value)：數(shù)字io口輸出電平定義函數(shù)，pin表示為013，value表示為high或low。必須先定義為輸入或輸出模式digitalwrite才能生效。intdigitalread(pin):數(shù)字io口讀輸入電平函數(shù)，pin表示為013，value表示為high或low。比如可以讀數(shù)字傳感器。模擬i/o:intanalog

14、read(pin):模擬io口讀函數(shù)，pin表示為05（arduinodiecimila為05，arduinonano為07）。比如可以讀模擬傳感器（10位ad，05v表示為01023）。analogwrite(pin,value)pwm :數(shù)字io口pwm輸出函數(shù)，arduino數(shù)字io口標(biāo)注了pwm的io口可使用該函數(shù)，pin表示3,5,6,9,10,11，value表示為0255。比如可用于電機(jī)pwm調(diào)速或音樂播放。時(shí)間函數(shù):unsigned long millis(): 返回時(shí)間函數(shù)（單位ms），該函數(shù)是指，當(dāng)程序運(yùn)行就開始計(jì)時(shí)并返回記錄的參數(shù)，該參數(shù)溢出大概需要50天。delay(m

15、s): 延時(shí)函數(shù)（單位ms）。delaymicroseconds(us): 延時(shí)函數(shù)（單位us）。串口收發(fā)函數(shù)：serial.begin(speed)： 串口定義波特率函數(shù)，speed表示波特率（串行每秒傳輸數(shù)據(jù)的速率），如9600，19200等。 int serial.available()：判斷緩沖器狀態(tài)。int serial.read()：讀串口并返回收到參數(shù)。serial.flush()： 清空緩沖器。serial.print(data)：串口輸出數(shù)據(jù)。serial.print：(數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的進(jìn)制) 默認(rèn)為十進(jìn)制（dec） serial.println(data)：串口輸出數(shù)據(jù)并帶回車

16、符。以上為arduino使用過程中常用的函數(shù)和語法，其他的函數(shù)和庫(kù)可以參考說明書；2.3 wifi模塊介紹（圖六）wifi串口模塊本設(shè)計(jì)所使用的wifi模塊（圖六）是海凌科電子新推出的低成本嵌入式uart-eth-wifi(串口-以太網(wǎng)-無線網(wǎng))模塊。內(nèi)置tcp/ip 協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口、以太網(wǎng)、無線網(wǎng)（wifi）3 個(gè)接口之間的轉(zhuǎn)換。通過hlk-rm04 模塊，傳統(tǒng)的串口設(shè)備在不需要更改任何配置的情況下，即可通過internet 網(wǎng)絡(luò)傳輸自己的數(shù)據(jù)。為用戶的串口設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)提供完整快速的解決方案。（圖七）hlk-rm04功能結(jié)構(gòu)圖 hlk-rm04 模塊在使用之前需要做些相應(yīng)的

17、配置，模塊提供兩種配置方式： 1.web 頁面；2.串口at 指令；訪問web配置界面需要確認(rèn)模塊的ip地址，以及web認(rèn)證的用戶名密碼。通過串口at指令配置參數(shù)需要先讓模塊進(jìn)入at 指令模式,hlk-rm04_config串口配置工具即通過at 指令方式提供簡(jiǎn)單方便的配置過程。在此就不再做過多的介紹，詳細(xì)可以參考說明書；3、硬件連接3.1 溫度傳感器溫度的測(cè)量方式有很多種，本文采用單總線數(shù)字式的溫度傳感器ds18b20，ds18b20是dallas公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳to92小體積封裝形式（圖八）；溫度測(cè)量范圍為55125,可編程為9位12位a/d轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可

18、達(dá)0.0625，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)ds18b20可以并聯(lián)到3根或2根線上，cpu只需一根端口線就能與諸多ds18b20通信，占用微處理器的端口較少， 可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使ds18b20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。（圖八） ds18b02封裝ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如（圖九）所示，主要由4部分組成：64位rom、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器th和tl、配置寄存器。dq為數(shù)字信號(hào)輸入輸出端（如圖）；gnd為電源地；vdd為外接供電電源輸入端。 rom中的64位序列號(hào)是出廠前被激光刻好的，

19、它可以看作是該ds18b20的地址序列碼，每個(gè)ds18b20的64位序列號(hào)均不相同。這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)ds18b20的目的。（圖九）ds18b20內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖ds18b02供電方式有兩種，分別為寄生電源供電方式（圖十）和外部電源供電方式（圖十一）；（圖十）ds18b02寄生電源供電方式（圖十一）外部電源供電方式獨(dú)特的寄生電源方式有三個(gè)好處：1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無需本地電源2）可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取rom3）電路更加簡(jiǎn)潔，僅用一根i/o口實(shí)現(xiàn)測(cè)溫要想使ds18b20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，i/o線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個(gè)ds18b20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電

20、流達(dá)到1ma，當(dāng)幾個(gè)溫度傳感器掛在同一根i/o線上進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，只靠4.7k上拉電阻就無法提供足夠的能量，會(huì)造成無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。因此近寄生電源供電方式只適應(yīng)于單一溫度傳感器測(cè)溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并且工作電源vcc必須保證在5v，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會(huì)使溫度誤差變大。因此必須采用獨(dú)立電源供電方式，本設(shè)計(jì)及采用外部電源供電方式；3.2光線傳感器光線測(cè)量采用光敏電阻（圖十二），光敏電阻，是一種特殊的電阻，簡(jiǎn)稱光電阻，又名光導(dǎo)管。它的電阻和光線的強(qiáng)弱有直接關(guān)系。光強(qiáng)度增加，則電阻減??；光強(qiáng)度減小，則電阻增大。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)

21、電，在外加電場(chǎng)的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。（圖十二）光敏電阻實(shí)物圖光敏電阻接入arduino 的電路圖如下： (圖十三)光敏電阻接線圖3.3伺服舵機(jī)舵機(jī)（英文叫servo）（圖十四）：它由直流電機(jī)、減速齒輪組、傳感器和控制電路組成的一套自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過發(fā)送信號(hào)，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。）與普通直流電機(jī)的區(qū)別主要在，直流電機(jī)是一圈圈轉(zhuǎn)動(dòng)的，舵機(jī)只能在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，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，沒有這個(gè)問題）。普通直流電機(jī)無法反饋轉(zhuǎn)動(dòng)的角度信息，而舵機(jī)可以。用途也不同

22、，普通直流電機(jī)一般是整圈轉(zhuǎn)動(dòng)做動(dòng)力用，舵機(jī)是控制某物體轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度用（比如機(jī)器人的關(guān)節(jié)）。（圖十四）舵機(jī)實(shí)物圖舵機(jī)的伺服系統(tǒng)由可變寬度的脈沖來進(jìn)行控制，控制線是用來傳送脈沖的。脈沖的參數(shù)有最小值，最大值，和頻率。一般而言，舵機(jī)的基準(zhǔn)信號(hào)都是周期為20ms，寬度為1.5ms。這個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)定義的位置為中間位置。舵機(jī)有最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度，中間位置的定義就是從這個(gè)位置到最大角度與最小角度的量完全一樣。最重要的一點(diǎn)是，不同舵機(jī)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度可能不相同，但是其中間位置的脈沖寬度是一定的，那就是1.5ms。如圖十五：（圖十五）角度是由來自控制線的持續(xù)的脈沖所產(chǎn)生。這種控制方法叫做脈沖調(diào)制。脈沖的長(zhǎng)短決定舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)多

23、大角度。例如：1.5毫秒脈沖會(huì)到轉(zhuǎn)動(dòng)到中間位置（對(duì)于180舵機(jī)來說，就是90位置）。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，讓舵機(jī)移動(dòng)到某一位置，并讓他保持這個(gè)角度，這時(shí)外力的影響不會(huì)讓他角度產(chǎn)生變化，但是這個(gè)是由上限的，上限就是他的最大扭力。除非控制系統(tǒng)不停的發(fā)出脈沖穩(wěn)定舵機(jī)的角度，舵機(jī)的角度不會(huì)一直不變。當(dāng)舵機(jī)接收到一個(gè)小于1.5ms的脈沖，輸出軸會(huì)以中間位置為標(biāo)準(zhǔn)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度。接收到的脈沖大于1.5ms情況相反。不同品牌，甚至同一品牌的不同舵機(jī)，都會(huì)有不同的最大值和最小值。一般而言，最小脈沖為1ms，最大脈沖為2ms。如下圖：（圖十六）伺服舵機(jī)接線圖如下：（圖十七）舵機(jī)控制電路圖3.4燈光控制對(duì)于控

24、制燈光由暗到亮或由亮到暗，采用的是脈寬pwm法。脈沖寬度調(diào)制(pwm)，是英文“pulse width modulation”的縮寫，簡(jiǎn)稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，本文燈光亮度控制通過arduino輸出不同占空比（占空比是指脈沖信號(hào)的通電時(shí)間與通電周期之比）的方波，然后用去觸發(fā)固態(tài)繼電器，達(dá)到控制燈光亮度的功能；原理圖如下：（圖十八）燈光亮度控制電路4、通訊4.1串行通訊串行通信是指使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別使用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)

25、距離通信。串行接口是一種可以將接受來自cpu的并行數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為連續(xù)的串行數(shù)據(jù)流發(fā)送出去，同時(shí)可將接受的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)字符供給cpu的器件。由于wifi模塊內(nèi)部自帶tcp/ip協(xié)議，能夠把網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)發(fā)出來，所以我們只需考慮如何接收和發(fā)送串口數(shù)據(jù)，大大的降低了開發(fā)的難度。4.2異步通訊異步方式通信async(asynchronous data communication),又稱起止式異步通信，是計(jì)算機(jī)通信中最常用的數(shù)據(jù)信息傳輸方式。它是以字符為單位進(jìn)行傳輸?shù)?，字符之間沒有固定的時(shí)間間隔要求，而每個(gè)字符中的各位則以固定的時(shí)間傳送。收、發(fā)雙方取得同步的方法是采用在字符格式中設(shè)置起

26、始位和停止位。在一個(gè)有效字符正式發(fā)送前，發(fā)送器先發(fā)送一個(gè)起始位，然后發(fā)送有效字符位，在字符結(jié)束時(shí)再發(fā)送一個(gè)停止位，起始位至停止位構(gòu)成一幀。串行異步傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)格式: 起始位:起始位必須是持續(xù)一個(gè)比特時(shí)間的邏輯0電平，標(biāo)志傳送一個(gè)字符的開始。數(shù)據(jù)位:數(shù)據(jù)位為5-8位，它緊跟在起始位之后，是被傳送字符的有效數(shù)據(jù)位。傳送時(shí)先傳送字符的低位，后傳送字符的高位。數(shù)據(jù)位究竟是幾位，可由硬件或軟件來設(shè)定。 奇偶位:奇偶校驗(yàn)位僅占一位，用于進(jìn)行奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)，也可以不設(shè)奇偶位。 停止位:停止位為1位、1.5位或2位，可有軟件設(shè)定。它一定是邏輯1電平，標(biāo)志著傳送一個(gè)字符的結(jié)束。 空閑位:空閑位表示線路處于空閑狀

27、態(tài)，此時(shí)線路上為邏輯1電平?？臻e位可以沒有，此時(shí)異步傳送的效率為最高。4.3 arduino與wifi模塊連接（圖十九）通訊連接4.4 通訊協(xié)議由于數(shù)據(jù)在傳輸過程中容易受到干擾和一些錯(cuò)誤，造成接收到的數(shù)據(jù)丟失和不完整，為保證數(shù)據(jù)的完整性，必須用一種指定的算法對(duì)原始數(shù)據(jù)計(jì)算出的一個(gè)校驗(yàn)值。接收方用同樣的算法計(jì)算一次校驗(yàn)值，如果和隨數(shù)據(jù)提供的校驗(yàn)值一樣，說明數(shù)據(jù)是完整的，方可利用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和控制。本設(shè)計(jì)采用的串口設(shè)置為：波特率9600，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，無奇偶校驗(yàn)；為保證數(shù)據(jù)的完整、正常，采用的通訊協(xié)議如下：arduino端發(fā)送的數(shù)據(jù)協(xié)議包頭溫度數(shù)據(jù)1溫度數(shù)據(jù)2光線數(shù)據(jù)1光線數(shù)據(jù)2異

28、或校驗(yàn)包尾0xffarduino讀取溫度值的千位和百位arduino讀取的溫度值的十位和個(gè)位arduino讀取的光線值的千位和百位arduino讀取的光線值的十位和個(gè)位溫度數(shù)據(jù)1、2和光線數(shù)據(jù)1、2的異或校驗(yàn)0xfe注：由于arduino的模擬量端為10位的精度；最大值為1024，但是串口一個(gè)數(shù)據(jù)為8位；所以把采集到的數(shù)據(jù)拆分后再組合；手機(jī)客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)協(xié)議包頭控制器件編號(hào)舵機(jī)角度數(shù)據(jù)燈光亮度數(shù)據(jù)異或校驗(yàn)包尾0xff0xaa或0xee控制數(shù)據(jù)1控制數(shù)據(jù)2控制器件和舵機(jī)角度以及燈光亮度數(shù)據(jù)的異或校驗(yàn)0xfe注：控制器件的編號(hào)規(guī)則:舵機(jī)控制界面為0xaa，燈光控制界面為0xee；arduino通

29、過這個(gè)數(shù)據(jù)值來判別當(dāng)前手機(jī)客戶端處于哪個(gè)器件的控制界面；5、成品展示參考文獻(xiàn)1 網(wǎng)絡(luò)上查找資料2 班茲愛上arduino人民郵電出版社20113 程晨arduino開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南機(jī)械工業(yè)出版社2012 致 謝對(duì)于這次畢業(yè)論文的撰寫，最需要感謝的是余訓(xùn)鋒老師。他在整個(gè)過程中都給予了我充分的幫助與支持。余訓(xùn)鋒老師不僅耐心地為我指出論文中的不足之處，對(duì)論文的改進(jìn)提出寶貴的建議，而且還在我遇到困難時(shí)盡心地進(jìn)行指點(diǎn)與解答。在此借論文完成之際，表示由衷的感謝與敬意。 附錄:#include / 調(diào)取單總線庫(kù)函數(shù)#include /舵機(jī)庫(kù)函數(shù)#include #include #define one_wire_bus 2/ 初始連接在單總線上的單總線設(shè)備servo myservo; onewire onewire(one_wire_bus);dallastemperature sensors(&onewire);unsigned int rpotpin =0; / 設(shè)定模擬輸入引腳unsigned int val = 0; /定義一個(gè)變量 unsigned char servo = 0; /定義一個(gè)變量unsigned char diandeng = 0; /定義一個(gè)變量unsigned char object = 0; /定義一個(gè)變量unsigned int wendu=0;byte