基于s3c2440的智能家居监控系统设计毕业论文(编辑修改稿)

基于s3c2440的智能家居监控系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

: 采用普通 MCS51单片机作为总的控制元件和信号处理单元。 方案二 : 采用凌阳 ARM9处理器作为总的控制元件和信号处理单元。 比较论证 : 方法一 MCS51单片机功能较少，不含有模数转换等功能 ,因此需增加一些外围电路来实现模数转换功能 ,使电路复杂化 ,精确度不高，且采样速率偏低。 而方案二简化了电路，增加了系统稳定性。 凌阳 ARM9处理器在设计方面提供了极大的方便，它的好处在于，功能较多。 因为它不仅囊括了普通单片机的所有功能，而且还有普通单片机所不具有的许多新的功能，如 : A/D、 D/A转换， 语音等 ,另外还提供了便利的编程环境。 显示部分 方案一 : 采用数码管显示。 方案二 : 用 LCD显示器显示。 比较论证 : 就我们的需要而言 LED显示内容单一 ,不易产生生动具体的图文 ,而LCD显示器则给我们提供了更大的发挥空间 ,看起来舒服自然 ,而且能增加显示的美观性与直观性。 最重要的是提供了友好的人机界面。 服务器部分 方案一 : 采用 TCP或 UDP服务器。 方案二：采用 boa服务器。 比较论证：方案一虽然可行，虽搭建容易但移植和执行比较困难，而方案二则不同， Boa 是一款单任务的 HTTP 服务器 , 与其他传统的 Web 服务器不同的是，当有连接请求到来时 , 它并不为每个连接单独 创建进程 , 也不通过复制自身进程来处理多链接 , 而是通过建立 HTTP 请求列表来处理多路 HTTP 连接请求 , 同时它只为CGI 程序创建新的进程 , 这样就在最大程度上节省了系统资源 , 这对嵌入式系统 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 6 来说至关重要。 系统总体设计和分析 远程控制 利用 IE 浏览器访问 boa 服务器，通过在浏览器终端点击不同 button，使boa服务器调用不同的 cgi脚本程序，完成对住宅内设备信息的读取及控制等操作，从而完成对住宅的管理。 （如图 ~图 ） 图 (登录 界面 ) 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 7 图 (系统设 置平台 ) 本地控制 在本地用 QT方法实现 UI,并完成对住宅内设备信息的读取及控制等操作，从而完成对住宅的管理。 总体分析 本设计属于嵌入式应用系统设计。 确定嵌入式控制系统设计总体方案，是进行系统设计最重要、最关键的一步。 总体方案的好坏，直接影响整个控制系统的性能及实施细则。 总体方案的设计主要是根据被控对象的任务及工艺要求而确定的。 设计方法大致如下：根据系统的要求，首先确定出系统类型。 选择检测元件，在确定总体方案时，必须首先选择好的被测参数的测量元件，它是影响控制系统精度的重要因素之一。 选择执行机构，执行机构是微控制系统的 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 8 重要组成部件之一。 执行机构的选择一方面要与控制算法匹配，另一方面要根据被控对象的实际情况确定。 选择输入 /输出通道及外围设备。 选择时应考虑以下几个问题：被控对象参数的数量；各输入 /输出通道是串行操作还是并行操作；各通道数据的传递速率；各通道数据的字长及选择位数；对显示、打印有何要求。 系统框图 本控制系统是 32 位 ARM 处理器在系统检测以及工程控制方面的应用，其特点是体积小，成本低，功能强，功耗低，是微机应用产品化的最佳机种之一，它已广泛地应用在产品智能化和工业自动化 上。 而把微处理器面向工控领域对象，嵌入到工控应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。 本设计系统框图如图 所示： 图 （ 系统框图 ） 温湿 传感模组 GPRS 模组 LED 显示模组 红外传感模组 LCD 触摸屏 IE 浏览器 BOA 服务器 CGI 接口 S3C2440 CPU 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 9 3 硬件电路设计 硬件资源和模块介绍 CPUS3C2440 介绍 S3C2440A 是韩国三星公司推出的 16/32 位 RISC 微控制器，其 CPU 采用的是 ARM920T 内核。 （ 1）特点： 1） 具有 PLL 时钟发生器，主频最高可达 533M。 2） 内核 供电最高 400M, 供电最高 533M。 3） 存储器支持 、 、 、。 4） I/O 均支持 供电。 5） s3c2440 为单机器周期执行指令集。 6） 具有电源管理功能，可以使系统以普通方式、慢速方式、空闲方式和掉电方式工作，降低产品功耗。 （ 2） 内核结构： 采用 ARM920T 内核，具有 16KB 指令 Cache、 16KB 数据 Cache 和存储器管理单元 MMU，指令高速存储缓冲器（ ICache），数据高速存储缓冲器（ Dcache）提高指令执行效率及数据存储效率，减少主存带宽 和响应性带来的影响，加强的 ARM 体系结构 MMU，用于支持 winCE、 linux 等操作系统，内部高级微控制总线（ AMBA）体系结构（ ， AHB/APB）。 （ 3） 存储器控制器特性： 1） S3C2440 采用总线结构管理片上外设及内存。 2） S3C2440 的存储器管理器提供访问外部存储器的所有控制信号。 3） 27 位地址信号、 32 位数据信号、 8 个片选信号、以及读 /写控制信号等。 4） 总共有 8 个存储器 bank（ bank0—bank7），其中， bank0bank5 为固定128MB， bank6 和 bank7 的容量可编程改变，可以是 1 3 6 128MB，最大共 1GB。 bank0 可以作为引导 ROM，其数据线宽只能是 16 位和 32 位，其它存储器的数据线宽可以是 8 位、 16 位和 32 位。 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 10 5） 8 个存储器 bank: bank0bank5： SRAM、 ROM。 Bank6—bank7： SRAM、 ROM SDRAM。 6） s3c2440 支持两种启动方式： NOR FLASH 启动，即代码直接写入 NOR FLASH，运行时直接在 NOR FLASH 上运行。 NAND FLASH 启动方式，即代码烧到 NAND FLASH中，借助片内 4K 的sram，将代码由 NAND FLASH 烤到 SDRAM 中，在 SDRAM 中运行。 7） 所使用的 Sunplus S3C2440 Board 说明图 如下： 图 （ S3C2440 说明图） 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 11 GPRS无线模组的介绍 GPRS 模组采用 SIM300 通讯芯片，利用无线移动网络实现语音传输和点对点数据传输。 同时，模组内具备 TCP/IP 协议栈，可以直接利用它实现无线上网。 模组使用标准的 UART 串行通信接口与主芯片进行通信，可以 与任何带有通用 UART 串行通信接口的控制器进行连接。 该模组具有以下特性： （ 1） 支持 EGSM900M， DCS1800M， PCS1900M 三种频段，兼容 GSM Phase 2/2+。 （ 2）集成 PAP 协议，可供 PPP 连接使用。 （ 3）集成 TCP/IP 协议，方便实现上网功能。 （ 4）支持包交换广播控制通道（ PBCCH）。 （ 5）无限制的辅助服务数据支持（ USSD）。 GPRS 模组使用标准串口与主控制器进行通讯。 模组带有一个 10 针的接口，该接口可以和 MCU 相连接也可以通过模组上的 RS232 接口和 PC 机串口相连接。 GPRS 模组需通过 J4 的电源开关信号（ PWRKEY）输入引脚向 GPRS 模组输入如图 所示的上电时序 GPRS 才能被启动，启动后 GPRS 的信号指示灯会闪烁。 也可以手动按下 GPRS 模组上的 ON/OFF 按键，大约 2 秒之后松开，GPRS 模组亦可以被启动。 图 （ GPRS 上电时序图） PowerONNNNNN ON 15000msmms 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 12 GPRS 模组实物图 如下： 图 (GPRS 模组实物图 ) 当 GPRS 模组启动之后，就可以利用 AT 指令通过 UART 接口实现数据和语音的通信功能； GPRS 的核心芯片 SIM300 通讯芯片的原理图 如下： 图 （ SIM300 芯片原理图 ） 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 13 GPRS 模组的部分接口电路如下图 ： 图 （ GPRS 模组接口电路 ） 连接 GPRS 模组到开发板的 J15（ GPRS）接口上，注意顺序（实验箱的 12V接模组的 VCC， IOB0 接 PWRKEY…… ， GND 接 GND）插接，且不可插反或错位；断开 JP JP8 的所有跳线；断开手柄接口与手柄的连接；配置 GPRS；如连接耳麦和天线。 J5 JP1 图 （ GPRS 模组 跳线连接图） 温湿度传感器（ SHT10）的介绍 SHT1x (包括 SHT10, SHT11 和 SHT15) 属于 Sensirion温湿度传感器家族中的贴片封装系列。 传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，输出完全标定的数字信号。 传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，在同一芯片上，与 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。 每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以程序形式储存在 OTP 内存中 ，用于内部的信号校准。 两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。 SHT1x： 实 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 14 物图 如图 ： 图 (sht10 实物 ) 接口定义如图 ： 引脚 名称 描述 1 GND 地 2 DATE 串行数据 3 SCK 串行时钟，输入口 4 VDD 电源 NC NC 必须为空 图 （接口定义图） SHT1x 的供电电压范围为 , 建议供电电压为。 在电源引脚（ VDD,GND）之间须加一 个 100nF 的电容，用作去耦滤波。 如图 ： 图 （ SHT10 的连接图） 传感器不能按照 I2C 协议编址，但是，如果 I2C 总线上没有挂接别的元件，传感器可以连接到 I2C 总线上，但处理器必须按照传感器的协议工作。 SCK 用于微处理器与 SHT1x 之间的通讯同步。 由于接口包含了完全静态 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 15 逻辑，因而不存在最小 SCK 频率。 DATA 引脚为三态结构，用于读取传感器数据。 当向传感器发送命令时 , DATA 在 SCK 上升沿有效且在 SCK 高电平时必须保持稳定。 红外传感器的介绍 （ 1） 红外技术在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。 红外传感系统是用红外线为介质的测量系统，按照功能能够分成五类： 1）辐射计，用于辐射和光谱测量； 2）搜索和跟踪系统，用于搜索和跟踪红外目标，确定其空间位置并对它的运动进行跟踪； 3）热成像系统，可产生整个目标红外辐射的分布图像； 4）红外测距和通信系统； 5）混合系统，是指以上各类系统中的两个或者多个的组合。 （ 2）红外传感器根据探测机理可分成为：光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。 红外传感器图 ：红外模块实物图 图 （ 红外传感器实物图 ） 图 (红外模块实物 ) 模块接上电源后若检测到有人接近，输出端会输出 1 秒左右的高电平，随 基于 S3C2440 的智能家居监控系统设计 16 后恢复到低电平。 5 伏开关电源电路设计 由于本控制系统单元电路较多对且对 5V 电源的要求比较高，其中 TC35 模块的突发耗电电流峰值可达 ,故外加的稳压器件必须达到足以提供 TC35 和其它电路额定电流的条件。 在本系统中 ,采用了芯片 s3c2440 完成从 12V 到5V 的转换 ,必须特别注意的是 ,如图 由 s3c2440 芯片完成 开关电源转换需要大功率的电感 (100uH)和电容 ,以提高储能的能力 ,达到单元电路的耗电需求。 s3c2440 为 开关电源稳压器。 （ 5V。