基于arm的嵌入式智能家居远程监控系统设计_毕业设计(编辑修改稿)

基于arm的嵌入式智能家居远程监控系统设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

位的。 CortexM3 采用了哈佛结构，拥有独立的 Dcode 总线 和 Icode 总线 ，可以让数据访 问和 取指并行不悖 ， 这样数据访问 就 不再占用 Icode 总线，从而提升了 工作 性能。 为实现这个特性， CortexM3 内部含有好几条总线接口，每条都为自己的应用场合 而 优化过，并且它们可以并行工作。 Cortex M 3Fl ash 接口 Fl ashSRAMFSMCSDIOBr i dge 2Br i dge 1AHB 系统总线复位和时钟控制 （ RCC ）IcodeDcodeSyst emDMA总线矩阵通道 1通道 1通道 1DMA 1通道 1通道 1通道 1DMA 2 ADC 1ADC 2ADC 3USA RT 1SPIIT IM 1T IM 8GPIOAGPIOBGPIOCGPIODGPIOEGPIOFGPIOGE XTIAFIODACPW RBKPbxCANUSBI 2 C 2I 2 C 1USA RT 5USA RT 4USA RT 3USA RT 2SPI 3 / I 2 SSPI 2 / I 2 SIW DGW W DGRT CT IM 7T IM 6T IM 5T IM 4T IM 3T IM 2DMA 请求DMADMA 请求第 2章 各个硬件模块的说明 5 BOOT094NC73NRST14OSC_IN12OSC_OUT13PA0WKUP23PA124PA225PA326PA429PA530PA631PA732PA867PA968PA1069PA1170PA1271PA13/JTMS/SWDIO72PA14/JTCK/SWCLK76PA15/JTDI77PB035PB136PB2/BOOT137PB3/JTDO89PB4/JNTRST90PB591PB692PB793PB895PB996PB1047PB1148PB1251PB1352PB1453PB1554PC015PC116PC217PC318PC433PC534PC663PC764PC865PC966PC1078PC1179PC1280PC13TAMPERRTC7PC14OSC32_IN8PC15OSC32_OUT9PD081PD182PD283PD384PD485PD586PD687PD788PD855PD956PD1057PD1158PD1259PD1360PD1461PD1562PE097PE198PE21PE32PE43PE54PE65PE738PE839PE940PE1041PE1142PE1243PE1344PE1445PE1546VDD_150VDD_275VDD_3100VDD_428VDD_511VDDA22VREF20VREF+21VSS_149VSS_274VSS_399VSS_427VSS_510VSSA19VBAT6U1STM32F103VET6 图 22 STM32F103VET6 引脚图 (2) 存储器： 512KB 的闪存程序存储器； 64K 字节的静态数据存储器燕山大学本科生毕业设计（论文） 6 SRAM，它可以以字节、半字 (16 位 )或全字 (32 位 )访问。 (3) 时钟和电源管理： (a) 三种不同的时钟源可被用来驱动系统时钟 (SYSCLK)： 1) HSI 振荡器时钟 ； 2) HSE 振荡器时钟 ； 3) PLL 时钟。 (b) STM32 的工作电压 (VDD)为 ～ ， 通过内置的电压调节器提供所需的 电源； (c) 独立的 A/D 转换器供电和参考电压 ； (d) 一个完整的上电复位 (POR)和掉电复位 (PDR)电路； (e) 可有 3 种不同 工作模式 的 电压调节器； (f) 可编程电压监测器 (PVD)。 (4) 通用和复用功能 I/O(GPIO 和 AFIO)： 5 组多功能双向 5V兼容的通用 I/O 端口；可使用复用功能重新映射到其他一些引脚上。 (5) DMA 控制器： 支持定时器、 ADC、 SPI、 IIC 和 USART 等外设。 (6) 嵌套向量中断控制器： (a) 有 68 个可屏蔽中断通道 (不包含 16 个 Cortex™M3 的中断线 )； (b) 16 个可编程的优先等级 (使用了 4 位中断优先级 )； (c) 低延迟的异常和中断处理； (d) 电源管理控制； (e) 系统控制寄存器的实现。 (7) 模拟 /数字转换 (ADC)： 12 位的 ADC 是一种逐次逼近型模拟数字转换器，它有多达 18 个通道，可测量 16 个外部和 2 个内部信号源。 (8) 定时器： 2个高级控制定时器 (TIM TIM8)； (a) 4 个通用定时器 (TIM TIM TIM TIM5)； (b) 2 个基本定时器 (TIM TIM7)； (c) 一个实时时钟、两个看门狗定时器和一个系统滴答定时器(Systick)。 (9) 通用异步收发器 (USART)： 全双工的，异步通信 RZ标准格式 ； 发送和接收共用的可编程波特率，最高达 ； 智能卡模拟功能。 第 2章 各个硬件模块的说明 7 短信收发模块 GPRS 本设计选用的 GPRS 模块为华为的 GTM900B。 华为 GTM900B 无线模块是一款两频段 GSM/GPRS 无线模块。 它支持标准的 AT 命令及增强 AT 命令，提供丰富的语音 和数据业务等功能，是高速数据传输等各种应用的理想解决方案。 GTM900B 模 代表支持 PPP 协议的模块，主要兼容西门子 C35 模块还有 数据传送的 AT 命令，适用于小数据量传送的场合，用户无需实现PPP 协议也可实现数据传输 的 功能。 GTM900B采 用 AT 命令集，通过 UART 接口与外部 的 CPU 进行 通信，主要实现无线 短信的 发送和接收、 音频处理 、 基带处理 等功能。 键盘、 液晶显示 LCD等外部设备由外部 CPU 进行控制。 本设 计主要用于短信的首发来监控主机上的一些外围设备， GTM900引脚图如图 23所示 ， 主要 引脚说明如表 21所示。 SIM_CD24SIM_RST25SIM_DATA26SIM_CLK27SIM_VCC28SIM_GND29PWON15DSR016RI017RXD018TXD019CTS020RTS021DTR022DCD023VBAT5VBAT4VBAT3VBAT2VBAT1GND6GND7GND8GND9GND10USB_D+11USB_D12VBUS13ADC14AUX0+33AUX034EAR+35EAR36MIC+37MIC38AUXI+39AUXI40VBACKUP30RST31LPG32U5GTM900 图 23 GTM900 引脚图 燕山大学本科生毕业设计（论文） 8 表 21 GTM900 引脚功能说明 序号 名称 I/O 功能 1～ 5 VBAT I 供电 6～ 10 GND 工作地 14 ADC I 模拟数字采样 15 PWON I 开关控制信号 17 RIO O 振铃指示 18 RXD0 O GTM900模块 AT 命令串口发送信号（对端设备接收） 19 TXD0 I GTM900 模块 AT 命令串口接收信号（对端设备发送） 20 CTS0 O 清 除 发送 21 RTS0 I 请求发送 22 DTR0 I 数据设备准备就绪 23 DCD0 O 载波检测 24～ 29 SIM_x SIM卡的信号 31 RST I 复位信号 32 LPG O 指示灯状态控制信号 温湿度测量模块 温湿度的测量选择温湿度传感器 DHT11，数字温湿度传感器 DHT11 是一 种具 有已校准数字信号输出的温 度与 湿度复合 的 传感器。 它 采 用 了 专用的温湿度传感技术 与 数字模块采集技术 ，确保 DHT11 具有极高的可靠性与 优越的长期稳定性。 DHT11 的引脚说明 数字温湿度传感器 DHT11 中具有 一个 NTC 测温元件 和 一个 电阻式感湿元件 ，并与一个高性能 的 8 位单片机相连接。 因此 DHT11 具有 抗干扰能力强、 超快响应、 品质卓越、 性价比极高等优点。 每个 温湿度 传感器 DHT11产品 都在极为精确的 温 湿度校验室中进行 了 校准。 校准系数以程序的形式储存在 DHT11 中的 OTP 内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要 使 用这些校准系数。 其引脚接线图如图 24 所示，引脚说明如表 22 所示。 第 2章 各个硬件模块的说明 9 MCUDH T 11VDDGNDVDD5KDATA4 Pin2 Pin1 Pin 图 24 DHT11 引脚接线图 表 22 DHT11引脚功能说明 引脚 Pin 名称 注释 1 VDD 供电， 2 DATA 串行数据，单总线双向 3 NC 空脚，悬空 4 GND 接地，电源负极 DHT11 的工作原理 DHT11的供电电压为 3~。 传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态 ， 在此期间无需发送任何指令。 DATA引脚 用于微处理器与 DHT11之间的通讯和同步 ， 采用 的是 单总线数据格式 ， 一次通 信 时间 为 4ms左右 ， 数据分 为 整数部分 和小数部分 ， 当前 的 小数部分 现读出为零。 (1) 数据的格式 进行 一次 温湿度采集得到 完整的数据 为 40bit， 高位 数据 先出。 数据格式 :8bit湿度整数 +8bit湿度小数 +8bi温度整数 +8bit温度小数 +8bit数据 校验和。 采集到的温湿度 数据传 输 正确时 ，其 校验和 等于 “8bit湿度整数 +8bit湿度小数 +8bi温度整数 +8bit温度小数 ”所得结果的末 8位 数据。 (2) 主机与 DHT11的通信过程 主机与 DHT11进行通信要有一个握手的过程， 如图 25所示， 当主机 开燕山大学本科生毕业设计（论文） 10 始 发送 开始 信号后 ,温湿度传感器 DHT11即 从低功耗模式转换到高速模式 ，等 到 主机 的 开始信号结束后 ， DHT11立即 发送响应信号 ，接下来开始 送出40bit的 温湿度 数据 ， 用户 可选择 需要 读取 的温湿度 数据。 若 没有接收到主机发送开始信号 ， DHT11就不会响应主机的信号也就 不会主动进行温湿度采集。 当 DHT11采集数据 完成 后 就会 转换到低 功耗 模式。 主 机 发 开始 信 号V C CG N D拉 高并 延时 等待D H T 1 1响 应 输出拉 高延 时准 备输 出数 据 ‘ 0 ’ 数 据 ‘ 1 ’从 机拉 低5 0 u s数 据 传 送 接 束拉 高 总 线主 机 信 号D H T 信 号图 25 DHT11与主机通信过程 如图 26所示， 当 总线空闲 是其 状态为高电平 ， 主机 要与 DHT11通信则需要 主机 将 总线拉低 至少 18毫秒 以上 ,再拉高 20~40us， 保证 DHT11传感器 能检测到 开始 信号。 当 DHT11检测 到主机的 握手 开始信号后 ，会 等待主机开始信号 的 结束 ,然后发送 80us低电平 的 响应信 号。 主机发送开始信号结束后 , 接收 DHT11的响应信号 ,当 主机发送开始信号后 ,就 可以 由输出模式 切换到输入模式 ，开始接收 DHT11测量出来的温湿度数据。 V C CG N D主 机 信 号D H T 信 号主 机 至 少 拉 低1 8 m s主 机 拉 高2 0 ～ 4 0 u sD H T 响 应 信 号8 0 u sD H T 拉 高 8 0 u s开 始 传送 数 据 图 26 主机与 DHT11的握手过程 DHT11发送 80us低电平的 响应信号后 ， 再把总线拉高 80us， 准。