电气工程及其自动化毕业设计大论文123(2) - 图文

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摘要

智能家电就是微处理器和计算机技术引入家电设备后形成的家电产品，具有自动监测自身故障、自动测量、自动控制、自动调节与远方控制中心通信功能的家电设备。因而,建立让家居生活更加舒适、安全、有效。

本课题的主要内容是利用VB和数据库软件编程来设计家电的控制与测试。通过综合分析国内外智能家电技术现状,利用虚拟仪器来模拟实物的动作状态，提出了一种用软件编程设计远程控制家电界面的方案，并完成了相应的软件系统的设计。软件设计采用模块化, 主要包括控制按钮、画面窗口、以及串口等功能模块。此设计可以实现九个基本功能，一为控制房间家居自动门、吊灯、窗帘的开/关调节；二是控制空调的开/关与温度风速调节；三为控制热水器的开/关与加热上限温度，并控制加热时间段；四为控制冰箱的开/关与冻速快慢，并控制冻速模式；五为控制电饭煲的开/关与工作模式；六为控制洗衣机的开/关与工作模式；七为查看各家用电器工作时的相关电气量以及电度使用量；八为实时监测家中电器总电流、总有功的变化情况；九为历史调用查看家中电器总有功、总有功的变化情况。实现控制的同时还能实时传送家居设备的电气量状态，如家居的频率、电流、电压以及有功、无功用电度数等。这些功能都由一个切换按钮控制，以此完成家居设备的切换。本文重点介绍智能家居的控制与测试系统。

经过不断的调试和运行表明，本家电控制与测试系统简单可靠、可维护性好，通过电脑界面操作起来轻松方便。具有重要的经济价值和实用价值,应用前景良好。

关键词：智能家居、Visual Basic 6.0、数据采集

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Abstract

Intelligent household appliances is the appliances after the formation of the microprocessor and computer technology into the home appliance equipment, with automatic monitoring their own fault, automatic measurement, automatic control, automatic adjustment and control center distance communication function of home appliance equipment. Therefore, it’sestablishing let household life more comfortable, safe and effective.

The main content of this subject is to use vb and database software programming to design the control of home appliance and test. Intelligent home appliance technology at home and abroad through the comprehensive analysis of the status quo, using the virtual instrument to simulate the physical state of action, this paper proposes a software programming design of the remote control home appliances interface scheme, and the corresponding software system design are completed. Software design use modular, which mainly includes control button, screen window, and functional modules, such as serial port. This design can achieve the nine basic functions, one for the control room to live in automatic door, droplight, the on/off control of the curtain; The second is to control the on/off of air conditioning wind speed and temperature regulation; Three for the control of the water heater on/off and maximum heating temperature, and control the heating time period; Four to control the on/off of freezer with frozen fast speed, and frozen speed control mode; Five for the control of rice cooker on/off and work mode; Six to control the on/off of the washing machine and working mode; Seven to view in electrical work related electric parameters and the electricity usage; Eight for real-time monitoring the change of home electric appliance total current, total active. At the same time it also can real-time transmit state of electric parameters of household equipment, such as the frequency of household, current, voltage, an active function, electric power, etc. These features are controlled by a switch button whichcan switch household equipment. This article focuses on smart home control and test system.

Debugging and running show that the electrical home appliances control and test system is

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simple, reliable, good maintainability.The computer interface is easy and convenient to operate. It has important economic value and practical value and application prospect is good.

Keywords:Smart home, Visual Basic 6.0, joint simulation

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目 录

摘要 ..................................................................................................... 错误！未定义书签。 ABSTRACT ............................................................................................................................. 1 目录 .......................................................................................................................................... 3 第1章 绪论 ......................................................................................................................... 5

1.1选题背景及研究意义 .................................................................................................................... 5 1.2国内外智能家居的现状与发展趋势 ............................................................................................. 6 1.2.1国内外智能家居的发展现状 ..................................................................................................... 6 1.2.2智能家居的发展趋势 ................................................................................................................. 7 1.3本文设计的主要工作 .................................................................................................................... 8

第2章所用软件简介 ........................................................................................................... 9

2.1 Visual Basic 6.0简介 ..................................................................................................................... 9 2.2 Microsoft SQL Server Management Studio简介 ......................................................................... 11 2.3串口调试助手简介 ..................................................................................................................... 11

第 3 章系统总体设计 ...................................................................................................... 13

3.1 设计步骤 .................................................................................................................................... 13 3.2 VB软件设计思路 ........................................................................................................................ 13 3.3 控制部分设计 ............................................................................................................................ 13 3.3.1 VB与下位机通讯原理 .............................................................................................................. 13 3.3.2串口控件MSComm简介 ......................................................................................................... 14

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3.3.3串口调试助手设置 ................................................................................................................... 15 3.3.4 VB中串口设置 .......................................................................................................................... 15 3.3.5 动画连接命令 .......................................................................................................................... 15 3.3.6 控制模块画面演示 .................................................................................................................. 19 3.4智能家居测试设计 ..................................................................................................................... 23 3.4.1数据采集通讯规约 ................................................................................................................... 23 3.4.2智能家居测试串口调试 ........................................................................................................... 24

第4章上位机与下位机调试 ........................................................................................... 30

4.1与硬件调试原因分析 .................................................................................................................. 30 4.2 软硬件调试 ................................................................................................................................ 30 4.2.1下位机硬件简介 ....................................................................................................................... 30 4.2.2软硬件调试过程 ....................................................................................................................... 32

结论 ....................................................................................................................................... 37 参考文献 .............................................................................................................................. 38 致谢 ....................................................................................................................................... 39 附录 ....................................................................................................................................... 40

附录1 ............................................................................................................................................... 40 附录2 ............................................................................................................................................... 53 附录3 ............................................................................................................................................... 55

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第1章 绪论

1.1选题背景及研究意义

随着社会的发展，财富的积累，人们认识到信息、时间、生命的重要性，对生活效率和生活质量的要求越来越高，人们的生活已经不再是简单的吃穿住行，而是更加丰富多彩的文化生活。

进入20世纪90年代后期以来，数字化技术取得了更加迅猛的发展并日益渗透到各个领域。随着Internet网向普通家庭生活不断扩展，消费电子、计算机、通讯一体化趋势日趋明显，智能化信息家电产品已经开始步入社会和家庭。智能信息家电由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点在21世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。当家庭综合服务器(Integrated Home Server)将家庭中各种各样的智能信息家电通过家庭总线技术连接在一起时，就构成了功能强大、高度智能化的现代智能家居系统。传统的家电需要有人在旁边操作才能启动，而智能家居是信息时代的产物，它的研究与开发，符合未来家庭住宅发展的需要，具有时代的前瞻性,对进一步提高居民生活水平和生活质量将具有非常重要的意义。可见，智能家居的开发与应用，具有非常广阔的发展前景，有人甚至断言，在未来，没有智能家居系统的住宅将像今天不能上网的住宅那样不合潮流。智能家居成为“标配”，显然只是一个时间和时机的问题。

由于计算机控制技术的发展与电子信息通信技术的成长，促成了智能家居的发展与成熟。智能家居系统可以划分为以下几个子系统：

（1）家电控制系统：包括电冰箱、空调、微波炉、电饭锅等电器控制； （2）家居安防系统：实现防盗、防灾与求助；

（3）环境控制系统：对窗帘、通风设备、采暖设备等进行统一管理； （4）远程控制系统：通过电话、浏览器等控制家中设备。

这能让我们更多的了解社会的需要，掌握现代社会的知识，并充分利用现有条件来扩展知识，从而让我们适应这个社会的发展的主题，在日常生活之中更有帮助和研究的意义。随着人们生活水平的不断提高，人们不断地对居住环境提出更高的要求，越来越注重家庭生活中每个成员的舒适、安全与便利。因此从市场需求的角度看，智能家居必然是前景广阔。未来几十年的蓬勃发展，将使智能化家居系统的应用越来越广泛。对于智能化家居的研究，将在理论上推动智能化技术在家居领域的纵深发展，

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并为各类智能化家居新产品的设计与开发提供一定理论依据，产生一定的经济效益和社会效益，大大丰富并充实了家居系统理论。因此以此作为主要研究内容具有现实指导意义。

1.2国内外智能家居的现状与发展趋势

1.2.1国内外智能家居的发展现状

进入二十一世纪，日新月异的现代科技的力量，打破了传统的时空界限，计算机网络和层出不穷的信息技术，改变了人类的生产、生活方式，科技正以超乎想象的速度深刻地影响着人类的思维模式和生存状态。住宅作为人类生存的物质基础，必将受到信息技术的冲击和影响，传统住宅己不能满足现代社会对其使用功能及其所能提供的环境的更高要求，未来住宅应是高科技与传统技术的有机融合体：不仅功能齐全、居住舒适、使用方便，而且安全节能，有益人类健康和自然生态环境。目前，智能技术在家居行业中已经得到初步应用，一些智能化家居的雏形或前期产品己经出现。国外，如爱尔兰的兰开斯特大学与苏黎世、德国、瑞典及芬兰等学府合作开发了一系列“智能家具”。用“智能沙发”可以开启电视机、激活电话录音机，还可以认出是谁坐在沙发上，懂得说欢迎辞，甚至根据输入的程序自动唤醒躺在特定位置的病人。“智能书架”会在负荷过重时做出投诉。“智能药品柜”会在药物过期时发出警告。在国外，自从第一幢智能建筑在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都得到了广泛应用。许多计算机、通信、家电行业的巨人都认识到智能信息家电的巨大市场潜力，纷纷进入这个领域。Cisco、Inter、Nortel、Motorola、Lucent、3Com、IBM、Ericsson和松下等公司都已经开始建立智能信息家电和智能家居公司。

中国现在已经成为世界上家电生产和出口的大国，国内传统家电市场日趋饱和，对外出口家电也急需升级换代，中国主要的家电生产商在传统家电降价“大比拼”的同时，开始了数字化家电研究开发的角逐。然而，目前信息家电的发展并不乐观。首先是价格问题。信息家电必须迈过价格这道门槛，才能为更多的家庭所接受。其次是否实用。消费者不会在意你用的是什么样的技术，而只会在意你的产品是否有用，是否好用。近几年，随着经济日益腾飞，人们对生活水平的要求也越来越高，“智能家居”

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这个概念已经逐渐被大众接受。一些对科技发展动向和市场趋势敏感的科研机构和有实力的公司，已经看到这个市场的广阔前景，意识到这是一个难得的机遇，开始或已经研究和开发相关系统和产品，并作了先期的部署和规划。家电远程控制系统是智能家居系统的重要组成和支持部分，代表家庭智能化的发展方向。我国的家居智能化水平还处在起步和尝试阶段，具体表现在基础比较薄弱、技术含量低等方面。国内家居智能化的研究仅仅停留在概要性论述和一些简单产品开发的层面上，缺乏系统的理论研究，有待于进一步开发设计。

1.2.2智能家居的发展趋势

智能家居怎样做到实用、易用、人性化，真正提高人们的生活品质，才是智能家居的发展方向。智能家居的发展趋势有以下几个方向：

1、智能化、人性化。随着人工智能的不断发展和机器人的出现，使得智能化不再是一个神话。智能化是智能控制发展的必然趋势。因此，家居的智能化也必然向智能化方向发展。智能化应服务于人们的生活，所以应更全面、更富有人性化，这是智能家居未来的一个发展方向。

2、节能环保。智能化的本质之一是降低成本和提高效率,节能是降低成本的关键技术。绿色、环保、节能将成为未来家居的重要考核指标，甚至是首要考虑因素。在住宅实现了基本智能化后，绿色生态住宅成为必然的追求目标。提高生活环境的质量，这些也是其未来发展必须考虑的因素。

3、一体化。家居智能化需满足自动化管理、安全防范监控、火灾报警、对讲呼叫、设备监控等内容，把它们智能化功能集成,从而降低成本，也是未来发展的一个方向。

4、规范化、标准化。由于智能家居发展较晚，新技术、新产品层出不穷，标准和规范还在制定之中，规范化、标准化是智能家居快速发展，走入国际市场的必由之路。

致力于智能家居产品的应用接轨，很多问题并不在于技术水平的高低，而在于怎样去做到实用、易用、人性化，只有更加贴近实用、易用和人性化的智能家居概念，才能真正提高人们的生活品质，才能真正体现智能家居的价值，这也是现代科技价值的核心所在。

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1.3本文设计的主要工作

本次系统设计基于容易实现，方便操作，贴近使用的实验理念，采用VB为控制核心，为控制终端，利用VB编写相应的代码，并采用单片机等在内的多个控制源来控制家用电器。重点研究家用电器控制、家用电器信息量的数据采集、信息量实时显示和信息量的历史调用等关键问题和理论。通过简易的系统设计，才能更加深入地了解智能家居的应用。

具体内容如下：

（1）思考题目和查阅相关资料，掌握智能家居系统基本原理和智能家居的； （2）上位机软件选择并且进行相关软件以及数据库的学习； （3）串口的选择； （4）设计上位机界面；

（5）编写上位机数据采集测试、实时显示、历史数据查看和控制系统的程序； （6）将编写的上位机程序与下位机无线通讯进行调试； （7）整体性能测试与完善。

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第2章所用软件简介

本章对本次设计所用的所有软件进行了简单的介绍。

2.1 Visual Basic 6.0简介

Visual Basic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。Visual Basic源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。

Visual Basic,简称VB，无论是开发功能强大、性能可靠的商务软件，还是编写能处理实际问题的实用小程序，VB都是最快速、最简便的方法。“Visual”指的是采用可视化的开发图形用户界面（GUI）的方法，一般不需要编写大量代码去描述界面元素的外观和位置，而只要把需要的控件拖放到屏幕上的相应位置即可；“Basic”指的是BASIC语言，因为VB是在原有的BASIC语言的基础上发展起来的，至今包含了数百条语句、函数及关键词，其中很多和 Windows GUI 有直接关系。专业人员可以用 Visual Basic 实现其它任何 Windows 编程语言的功能，而初学者只要掌握几个关键词就可以建立实用的应用程序。

图2-1 Visual Basic 6.0启动界面 VB软件通常有以下几方面的功能：

（1）强大的界面显示组态功能。目前，工控组态软件大都运行于Windows环境下，充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点，从而将开发人员从繁重的

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界面设计中解放出来，丰富的动画连接方式，如隐含、闪烁、移动等等，使界面生动、直观。

（2）良好的开放性。开放性是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标。组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。

（3）丰富的功能模块。利用各种功能模块，完成实时监控产生功能报表显示历史曲线、实时曲线、提供报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作。

（4）强大的数据库。配有实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、离散量、字符型等，实现与外部设备的数据交换。

（5）可编程的命令语言。有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编撰程序，增强图形界面。

（6）周密的系统安全防范，对不同的操作者，赋予不同的操作权限，保证整个系统的安全可靠运行。

（7）仿真功能．提供强大的仿真功能使系统并行设计，从而缩短开发周期。 这里我选择组态王作为设计软件因为组态王是国内第一家较有影响的组态软件开发公司。组态王提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。组态王也提供多种硬件驱动程序。并且是他运行于Microsoft Windows98/2000/NT/XP等一系列中文界面的人机界面软件，采用了多线程、COM+组件等新技术，实现多任务，软件运行稳定可靠。

它由工程浏览器、工程管理器和画面运行系统三个部分组成。创建应用工程大致分为六个步骤：

（1）创建新工程； （2）设计图形界面； （3）定义设备驱动； （4）构造数据库变量； （5）建立动画链接； （6）运行和调试。

完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。创建过程简单易懂。

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2.2Microsoft SQL Server Management Studio简介

数据库是存储在一起的相关数据的集合，这些数据是结构化的，无有害的或不必要的冗余，并为多种应用服务；数据的存储独立于使用它的程序；对数据库插入新数据，修改和检索原有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。当某个系统中存在结构上完全分开的若干个数据库时，则该系统包含一个“数据库集合”。

VB应用程序与数据库的链接，是一种非常典型的的前后台软件结构，前台就是VB应用程序，后台就是数据库库管理系统（如SQL Server）。而前后台之间主要通过数据库引擎进行通信。

图2-2SQL Server 2005启动界面

2.3串口调试助手简介

串口调试助手是串口调试相关工具，有多个版本。如：友善串口调试助手，支持常用的110-25600bps波特率及自定义波特率，可以自动识别串口，能设置校验、数据位和停止位，能以ASCII码或十六进制接收或发送任何数据或字符，可以任意设定自动发送周期,并能将接收数据保存成文本文件，能发送任意大小的文本文件硬件连接方面，传统台式PC机支持标准RS232接口，当下带有串口的PC很少见，所以需要USB/232转换接口，并且安装相应驱动程序。

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图2-3串口调试助手启动界面

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第 3 章系统总体设计

本章针对智能家居的设计要求，软件设计采用模块化, 主要包括控制按钮、画面窗口、以及串口等功能模块。此设计可以实现九个基本功能，一为控制房间家居自动门、吊灯、窗帘的开/关调节；二是控制空调的开/关与温度风速调节；三为控制热水器的开/关与加热上限温度，并控制加热时间段；四为控制冰箱的开/关与冻速快慢，并控制冻速模式；五为控制电饭煲的开/关与工作模式；六为控制洗衣机的开/关与工作模式；七为查看各家用电器工作时的相关电气量以及电度使用量；八为实时监测家中电器总电流、总有功的变化情况；九为历史调用查看家中电器总有功、总有功的变化情况。实现控制的同时还能实时传送家居设备的电气量状态，如家居的频率、电流、电压以及有功无功用、电度数等。这些功能都由一个切换按钮控制，以此完成家居设备的切换。

3.1 设计步骤

1.了解设计所需的控制测试要求；

2.用VB编程使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来； 3.与采集、控制设备间进行数据交换； 4.最终生成的应用系统运行稳定可靠；

3.2VB软件设计思路

本次的设计是智能家电控制与测试,所以电器控制画面我设置了五个按钮分别是空调控制画面进入、热水器控制画面进入、冰箱控制画面进入、电饭煲控制画面进入、洗衣机控制画面进入以及八个按钮直接控制自动门、吊灯、窗帘的启停;至于电器测试画面我设置了三个按钮分别是查看电气量信息、查看实时电气量曲线、查看历史电气量曲线。

3.3 控制部分设计

3.3.1 VB与下位机通讯原理

利用Visual Basic支持串口通信的特点，以VB为开发平台，写一个数据通讯应用程序，一方面实现与单片机的连接，另一方面实现与VB的动态数据交换。让串口

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MSComm通信作为连接VB和单片机的中转站，从而使开发周期更短开发过程更轻松但数据通讯效率比较低。

3.3.2串口控件MSComm简介

1．定义：MSComm 控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能。

2．通讯方式：MSComm 控件提供下列两种处理通讯的方式：

（1）事件驱动通讯是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。在许多情况下，在事件发生时需要得到通知，例如，在 Carrier Detect (CD) 或 Request To Send (RTS) 线上一个字符到达或一个变化发生时。在这些情况下，可以利用MSComm 控件的OnComm 事件捕获并处理这些通讯事件。OnComm 事件还可以检查和处理通讯错误。所有通讯事件和通讯错误的列表，参阅 CommEvent 属性。

（2）在程序的每个关键功能之后，可以通过检查CommEvent 属性的值来查询事件和错误。如果应用程序较小，并且是自保持的，这种方法可能是更可取的。例如，如果写一个简单的电话拨号程序，则没有必要对每接收一个字符都产生事件，因为唯一等待接收的字符是调制解调器的“确定”响应。

每个使用的MSComm 控件对应着一个串行端口。如果应用程序需要访问多个串行端口，必须使用多个MSComm 控件。可以在 Windows“控制面板”中改变端口地址和中断地址。

3．属性

尽管MSComm 控件有很多重要的属性，但首先必须熟悉几个属性。

属性 CommPort Settings 描述 设置并返回通讯端口号。 以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。 14

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PortOpen 设置并返回通讯端口的状态。也可以打开和关闭端口。 Input 从接收缓冲区返回和删除字符。 Output 向传输缓冲区写一个字符串。 表3-1 MSComm控件属性表

3.3.3串口调试助手设置

串口调试助手设置如图3.3所示：

图3-1串口调试助手设置图

3.3.4VB中串口设置

VB中串口设置如下所示：

MSComm1.CommPort = 4 MSComm1.Settings = \

MSComm1.SThreshold = 1 '设置发射区字符的长度 MSComm1.RThreshold = 1 '设置接收缓冲区字符的长度 MSComm1.InputMode = 1 MSComm1.PortOpen = True

3.3.5动画连接命令

1.进入系统的动画连接命令如图3-2所示：

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图3-2动画进入连接命令图

图3-3动画进入连接程序图

2.进入各电器控制界面的命令指令如图3-4所示： 指令定义：点击各个进入后连接各个画面。

图3-4电器控制界面进入指令图

空调控制界面进入指令： form3.Show (\空调控制\热水器控制界面进入指令：form4.Show(\热水器控制\冰箱控制界面进入指令：form5.Show (\冰箱控制\

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电饭煲控制界面进入指令：form6.Show(\电饭煲控制\洗衣机控制界面进入指令：form7.Show(\洗衣机控制\3.上位机发送给VB的命令指令

指令定义：点击开启后给VB发送数据命令 （1）以空调为例说明

图3-5空调控制界面进入及开启指令图

图3-6空调控制程序图

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图3-7空调开启指令图

（2）所有家用电器控制命令 自动门：打开&H11关闭&H10 吊灯：打开&H21关闭&H20 窗帘：打开&H31关闭&H30

空调：打开&H4关闭&H14升温&H0A 降温&H0B

升风速&H0C降风速&H0D

热水器：打开&H5关闭&H15放热水&H1A放冷水&H1B

加热30分钟&H1C加热1小时&H1D 加热到50度&H1加热到100度&H1F

冰箱：打开&H6关闭&H16

冻速为快&H2A冻速为标准&H2冻速为慢&H2C

工作模式为正常&H2D工作模式为省电&H2E 电饭煲：打开&H7关闭&H17

工作模式为煮饭&H3A工作模式为煲汤&H3B 工作模式为保温&H3C

洗衣机：打开&H8关闭&H18

工作模式为漂洗&H4A工作模式为甩干&H4B 工作模式为漂洗加甩干&H4C

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3.3.6控制模块画面演示

首先如图3-8所示，开始系统看到这个系统的名称和进入该系统的按钮：

图3-8系统画面进入图

之后如图3-9所示，进入系统可以看到五个控制画面的进入按钮和六个控制电器启停按钮，这次的系统将进行八个家电工作状态控制：

图3-9家电控制画面进入

点击电器旁的进入按钮则进入该电器的控制系统：

1.自动门、吊灯、窗帘：直接对这三种只需启停的电器进行打开关闭的控制

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图3-10自动门、吊灯、窗帘启停画面图

2.空调：点击进入按钮进入空调控制画面，进行空调系统的控制：

图3-11空调开启图

如图3-12所示空调控制可以完成6个功能，开启空调和关闭空调，温度调节和风速调节。

图3-12空调开关控制图

4.热水器：点击进入按钮进入热水器控制画面，进行热水器系统的控制：

图3-13热水器画面进入图

如图3-14所示热水器控制可以完成8个功能，开启自动门和关闭自动门，放冷

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热水，加热时间和加热上限温度的控制。

图3-14热水器开关控制图

5.冰箱：点击进入按钮进入冰箱控制画面，进行冰箱系统的控制：

图3-15冰箱画面进入图

如图3-16所示冰箱控制可以完成7个功能，冰箱的3种冻速选择和冰箱的2种模式选择。

图3-16冰箱开关控制图

6.电饭煲：点击进入按钮进入电饭煲控制画面，进行电饭煲系统的控制：

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图3-17电饭煲画面进入

如图3-18所示电饭煲控制可以完成5个功能，开启电饭煲和关闭电饭煲，以及三种工作模式的选择。

图3-18电饭煲开关控制图

7.洗衣机：点击进入按钮进入洗衣机控制画面，进行洗衣机系统的控制：

图3-19洗衣机画面进入

如图3-20所示洗衣机控制画面可以完成3个功能，漂洗和甩干以及漂洗加甩干。

图3-20洗衣机开关控制图

最后可点击右上角的关闭图标该系统了。 至此控制部分演示过程结束。

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3.4智能家居测试设计

3.4.1数据采集通讯规约

智能家居通讯规约规定如下：

波特率：9600bps。10位一个字节：起始位1，数据位8，停止位1。

下位机每隔40ms（两个周波时间）向上位机发送一帧14字节数据，内容是采集及控制参数。字节格式如下： 1 2 3 4 FH 5 UL 6 7 8 IH 9 PL 10 PH 12 QL 13 14 15 JS AA XH FL UH IL QH ZT 表3-2 数据采集字节表

第1字节，十六进制0AAH为起始标志字节，位于每帧数据首位，用以定位每帧接收数据。为了防止数据中存在AA，上位机初次检测时应检测到相距14个字节的2个标志符AA，才能认为找到了帧的首部。

第2字节，XH为位于第三第四字节的发送电器参数顺序号。XH范围为0～8，顺序表示含义为：当XH=01时代表采集上来的信息量为自动门的，当XH=02时代表采集上来的信息量为吊灯的，当XH=03时代表采集上来的信息量为窗帘的，当XH=04时代表采集上来的信息量为空调的，当XH=05时代表采集上来的信息量为热水器的，当XH=06时代表采集上来的信息量为冰箱的，当XH=07时代表采集上来的信息量为电饭煲的，当XH=08时代表采集上来的信息量为洗衣机的。上述8个XH依据控制命令发送。

第3字节：FL为发送参数频率低8位 第4字节：FH为发送参数频率高8位 第5字节：UL为机端电压低8位 第6字节：UH为机端电压高8位。 第7字节：IL为发送参数电流低8位 第8字节：IH为发送参数电流高8位 第9字节：PL为发送参数有功低8位 第10字节：PH为发送参数有功高8位。

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第11字节：QL为发送参数无功低8位 第12字节：QH为发送参数无功高8位 第13字节：ZT代表家电状态量 第14字节：JS为数据结束位

下位机随时准备接受上位机的命令指示，一个命令长度为一个字节

由于上位机和下位机之间是全双工通信，因此，上位机在任意时刻都可以向下位机发送命令，不受下位机上传数据的影响。以上命令可以通过按钮等方式从上位机给出。

3.4.2智能家居测试串口调试

1.单片机开发试验箱与VB平台的连接如下图所示

图3-21单片机开发试验箱连线图

图3-22单片机与电脑串口连接图

图3-23单片机与电脑串口连接图

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2.先调试一个：以自动门为例演示说明 串口调试助手发送一帧14字节的数据

图3-24串口调试助手发送一帧数据图 观察测试系统数据采集情况： 进入数据采集

图3-25进入查看电气量信息图

图3-26电气量信息显示图

可见只发送一帧自动门的数据时，显示量只在第一列自动门处有数据显示 再观察实时曲线显示部分如下： 进入实时曲线

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图3-27进入实时电气量曲线图

图3-28电气信息实时曲线图 调用历史库曲线如下： 进入历史调用曲线

图3-29进入查看历史电气量曲线图 日负荷曲线查询按五分钟查询

图3-30日负荷曲线查询图

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同理可以得到按15分钟、30分钟、一小时查询图 下面按月负荷曲线查询

图3-31月负荷曲线查询图

3.一起调试多个：以三个家用电器自动门、空调、热水器同时打开为例 串口调试助手发送三帧14字节的数据：

图3-32串口调试助手发送三帧数据图

观察测试系统数据采集情况：

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图3-33电气量信息显示图

再观察实时曲线显示部分如下：

图3-34电气信息实时曲线图

调用历史库曲线如下：日负荷按5分钟查询，其他类似

图3-35日负荷曲线查询图

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按月负荷曲线查询如下所示

图3-36日负荷曲线查询图

至此测试系统部分调试演示结束。

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图4-11 上位机实时信息曲线图

依然接近于横坐标轴，虽然三组均工作，每组都产生微弱的电气量，尽管叠加，总和依然保持在较低水平。

当按下自动门、吊灯、窗帘的关闭控制开关，则停止上传数据。 3.三个同时工作，并且1号带灯泡负载。

图4-12 下位机三个同时工作且1号带负荷图

如上图所示，三组灯均量，但是1号接了一个负载电钻，虽然1号表示的是自动门，但是由于课设的局限性，负荷没法用真正的电器来演示，所以用一个普通负荷来说明问题，来校验软硬件相关功能是否都已经实现。

打开灯泡开关，功率增大，然后观察实时采集上来的电气量变化。

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观察上位机数据接收情况：

图4-13 上位机采集数据信息图

如图所示，1号接负载之后，有功明显增大，第一列显示为正确，而第二列第三列有功出现负值是由于下位机传的数值出错的原因。

再观察实时曲线：

图4-14 上位机实时信息曲线图

当有一个接负荷之后，电流和有功都大大增加，从上图曲线幅度就可以看出。 至此与下位机硬件演示部分就到此结束。

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结 论

1.本文工作总结

本次设计是一个给我很好锻炼和实践的机会，把所学知识综合应用，在不断的完善过程中让我对未来的家庭生活充满了希望，对这种智能的生活充满了期待。同时也让我学习到了新的领域的一些相关知识，让我懂得了如何自学与创新思维。

在这半学期的时间里我徘徊在图书馆的书海里查阅资料让我明白了在科技与信息迅速发展的时代，计算机以及信息家电的不断普及，并且在不断的融入我们的生活中。把计算机网络与休息家电结合应用在实际生活中，将会给人们带来极大的方便，家电远程控制就是其中一个很好的例子，在人们工作的时候，可以通过网络，开启家中的家用电器，使电器工作，给人们的生活带来方便。这是我对所看到的各种资料得出的结论。刚刚接手这个课题的时候我对这个课题并不是很了解，甚至很茫然，觉得人在外出工作确能轻松控制家里的电器运作这样的事情这种未来的感觉离我们太远了，于是我在图书馆查阅了大量的书籍，终于有了些眉目，在之后的设计中我不断的查阅书籍和向老师和同学请教，克服种种的问题。这次设计让我明白了几个道理。提出的假设和思考要大胆。这样才能突破，求证问题要小心。由于我的水平问题，本设计存在着一些不足，但这次设计为我积累了经验，使我的水平不断提高，使自己更加完善。

2.存在不足

本次所做的毕业设计虽然完成了。但由于自己的水平有限，在写论文的过程中遇到了许多的问题，例如，寻找串口。单一的做组态界面不是很难，但要组态界面和单片机相连接这就需要一个串口，我们尝试了很多的方法，但还是不能解决问题。最后还是在老师的提点下我们才找到突破口。同时系统功能还需要进一步的完善。在后续的工作学习中，希望自己能够有所突破，改善自己的不足，让自己更加的完善。

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参考文献

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致 谢

经过这半个学期的查资料、编写程序、系统设计与仿真、写作论文，今天终于可以顺利地完成论文的最后谢辞了。时光匆匆飞逝，随着论文的完成，终于让我在大学的生活得以划下完美的句号。

论文得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感谢戴老师的悉心指导，才能顺利地完成整个毕业设计与论文。戴老师严谨的治学态度，精益求精的工作作风，平易近人的人格魅力对我影响深远。在我的毕业设计期间，戴老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，并引导我的论文写作方向和架构，使我有了思考的方向，然后顺利的完成论文。在此向戴武昌老师表示深深的感谢和崇高的敬意。与此同时，还要感谢同组的各位同学，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们的帮助和支持，在此我深表感谢。

在临近毕业之际，我还要借此机会向在大学生涯中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们的辛勤栽培。在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好地掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利地完成毕业论文。

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