基于AVR单片机物联网系统设计毕业设计.doc

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1、目 录目 录1摘 要3第一章 绪论51.1 选题背景51.2 国内外发展现状和趋势5第二章 系统总体方案设计72.1智能终端设计72.2 Atmega128物联网应用系统72.3 基于KingView与单片机实时对智能终端的控制及数据采集82.4 本章小结8第三章 系统硬件的选择93.1 智能终端硬件的选择93.1.1单片机的选择93.1.2模数转换芯片的选择103.1.3步进电机驱动芯片的选择103.1.4 通信芯片的选择113.1.4 红外遥控和红外接收管的选择123.1.5 温度传感器的选择133.1.6 步进电机的选择133.1.7 液晶显示器的选择143.1.8 光敏电阻的选择153

2、.2 物联网应用系统硬件的选择153.2.1 单片机的选择153.2.2 网络接口芯片的选择163.2.3 锁存器的选择173.2.3 存储器的选择183.3 本章小结19第四章 硬件电路设计204.1 智能终端硬件电路设计204.1.1晶振振荡电路及复位电路204.1.2 光强采集及AD转换电路204.1.3 串口通信电路214.1.4 步进电机驱动电路224.1.5 液晶驱动电路224.1.5 红外接收电路224.1.5 智能终端系统总图234.2 物联网应用系统硬件设计234.3 本章小结24第五章 软件设计255.1 智能终端软件设计255.1.1 红外解码程序255.1.2 AD转换

3、程序275.1.3 串口发送与接收程序285.1.4 步进电机驱动程序295.1.5 液晶驱动程序295.1.6 DS18B20温度传感器驱动程序315.1.6 单片机与Kingview 6.55通信程序355.1.7 主程序365.2 物联网应用系统软件设计385.2.1嵌入式中的WEB页设计385.2.2 HTTP服务程序设计395.2.3 串口中断uart1服务程序425.3 本章小结42第六章 系统调试436.1 物联网系统调试436.2 本章小结47结 论48致 谢49附录50参考文献51毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个

4、人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为

5、目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有

6、关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计

7、）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是

8、否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良

9、 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主

10、任： （签名）年 月 日摘 要本论文中介绍了关于AVR单片机以太网通信系统、系统的结构组成及工作原理，提供了基于Atmega128单片机和RTL8019的硬件电路图，并介绍了NUT/OS实时操作系统和RTL8019的特点。本设计介绍了基于51单片机的智能终端系统，如何采集室内环境参数，设计了终端系统原理图以及说明如何将数据通过串口将采集的数据传输到AVR单片机中，然后用户可以通过IE浏览器查询。在离线状态时，本设计介绍了51单片机与组态王KingView的通信协议，以及单片机在组态王中的通讯格式及通讯设置。通过实践证明，系统能够满足对室内环境的检测和控制，如室内温度、光强以及百叶窗的旋转角度等

11、。电路设计方法简单成本低，而且模块具有良好的扩展性。设计中的物联网控制系统与需要联网的设备连接，可以远程实时操纵设备，并通过单片机采集数据，传输到本地计算机，并且用浏览器将信息图文并茂的显示，这样可以方便的得到实验数据，实现硬件设备的共享，也可以大大节省人力物力。【关键词】：物联网、NUT/OS、组态王 Abstract This paper is described in the Ethernet communication system on the AVR Microcontroller, the structure and working principle of the system

12、, provides a hardware circuit based on the Atmega128 MCU and RTL8019, and describes the characteristics of the NUT / OS real-time op- erating system and RTL8019.This design also introduces intelligent terminal system based on 51 micro controller, how to collect the indoor environmental parameters, T

13、he design of the terminal system schematic diagram and description of how the data will be collected through the serial port to transfer data to the AVR micro controller, then the user through the IE browser queries. In the offline state, the design MCU of 51 and KingView communication protocols, an

14、d MCU in King- view communication formats and communication settings. Practice has proved that the system canmeet the detection and control of indoor environments, such as indoor temperature, light inte- nsity and the rotation angle of the blinds. The circuit design method is simple and low cost, an

15、d the module has good scalability. Internet of Things in the design of control systems and equipment to be networked connectivity, remote real-time manipulation of equipment and collect data through the micro controller, transmit to the local computer and the browser will be illustra- ted display, s

16、o you can easily get the experimental data, to achieve the sharing of hardware devi- ces,can also be significant savings in manpower and resources. 【Keywords】Internet of Things,NUT/OS,Kingview 第一章 绪论1.1 选题背景 随着科技的发展，计算机电子技术迅猛发展，已经成为生活中不可缺少的部分。目前人们绝大多数都是采用PC进行网络数据传送，但由于成本高，限制了应用的范围。而嵌入式系统却越来越受到人们的青睐。

17、它采用嵌入式的微处理器，支持TCP/IP协议，它已成为网络发展新阶段的标志。物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。顾名思义，物联网的意思就是物物相连的互联网。这有两层意思：第一，物联网是建立在互联网之上的，是互联网的拓展和延伸；第二，其用户端扩展和延伸到了物品与物品之间，进行信息通信和交换。物联网有如下特征： 首先，广泛应用了各种感知技术。在物联网中部署了大量的多种传感器，每个传感器都能从外界采集信息，不同类的传感器捕获的信息不同。而且获得的数据具有实时性，按照一定的规律来采集数据，不断更新数据。 其次，它是建立在互联网上的网络。物

18、联网技术的核心和基础仍是互联网，通过各种无线和有线网络与互联网结合起来，将物体的信息准确实时地传递出去，数据传输过程中必须适应各种网络协议。 还有，物联网本身也具有一种智能处理的能力，能够智能控制物体。物联网从传感器中获得数据，然后进行分析，处理处有意义的数据，来适应不同用户的需求。1.2 国内外发展现状和趋势物联网是建立在互联网技术之上的。目前，我国物联网发展与全球同处于起步阶段，初步具备了一定的技术、产业和应用基础，呈现出良好的发展态势。把单片机应用系统和Internet连接也已经是一种趋势。目前无线通信网络已经覆盖各地，是实现“物联网”必不可少的设施，可以将安置在每个物品上的电子介质产生

19、的数字信号通过无线网络传输出去。“云计算”技术的运用，使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能。物联网技术的推广已经取得一定的成效。在多方面已经开始应用，如远程抄表，电力行业，视频监控等等。以及在物流领域和医疗领域也都日趋成熟，如物品存储及运输监测，远程医疗，个人的健康监护等。除此之外在环境监控，楼宇节能，食品等方面也开展了广泛应用。尽管在这些领域已经取得一些进展，但应认识到，物联网发展技术还存在一系列制约和瓶颈。有几个方面可以表现出来：核心技术与国外差距较大，集成服务能力不够，缺乏骨干企业，应用水平不高，信息安全存在隐患。我们国家在PC架构领域还没有主动权，软件产品很少。目前，计算环境正在

20、向以网络为中心发展，有很多产品不必也windows兼容，因此，研究单片机系统接入网络，前途宽广。1.3 设计内容设计主要是关于基于AVR+RTL8019设计的物联网应用系统，采用UTP接口与以太网相连，通过IE浏览器访问此系统，通过单击所设计WEB页中的超链接，可以实现用户密码设置，家用电器的启动与停止，电器的运行情况的测控，如温度、湿度等及并将采集到的信息反馈到IE网页等功能。以及用组态王软件作为上位机软件对数据进行采集。硬件设计时，掌握AVR单片机的用法，以及最小系统的搭建。应了解RTL8019AS的工作模式，寻址方式，与AVR之间的接口电路以及周围电路等，以及智能终端的设计和终端与AVR

21、之间的接口电路等。终端的设计主要针于室内环境的测控以及智能窗帘的设计。设计内容包括用步进电机控制百叶窗的开合角，测量室内的光强，以及用采光系统来控制窗帘等等。软件设计时，基于AT89S52单片机的终端设计而言，近距离采用红外遥控，控制的内容主要有步进电机转动的角度，室内光强的测量以及温度的测量功能的切换。此时需要编写32位红外遥控码的识别程序，步进电机的驱动程序，DS18B20的驱动程序，对于采光系统所需要的AD转换程序，以及1602液晶驱动程序等等。采集到的数据需要通过串口传给AVR单片机，此时需要编写串口通信程序。对于AVR而言，重点在于数据的网络传输，此时需要编写或者调用RTL8019的

22、驱动程序。通过学习html语言，编写嵌入式系统中的WEB页设计。进行http服务程序设计时，设计的要点在于动态页面的返回，单片机程序对带参数连接的处理，对所传送过来的表单数据的处理，从而可以控制设备的状态和设备做如何运转。研究TCP/IP协议，并结合嵌入式系统的具体应用对各个协议进行不同程度的简化和改写，将改写后的TCP/IP协议嵌入单片机，完成以太网的驱动程序，保证数据能够准确传输。这个这是整个系统设计的难点。1.4 设计的目的及其意义设计以AVR单片机为控制器，结合太网控制芯片RTL8019AS，通过RTL8019AS实现智能终端采集的数据与Internet网络上的数据进行互传，可以远程控

23、制各类家用设备以及对工业环境中的数据进行采集和控制。将WEB页写入到单片机内，通过这些页面远程操控智能终端。通过单片机采集室内的温度、光强以及窗叶的角度，传输到本地计算机，并且通过浏览器显示，可以方便的得到数据。选用的AVR单片机已广泛地应用于工业、军事、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域，使产品功能、精度和质量大幅度提升，且电路简单，故障率低，可靠性高，成本低廉。最重要的是简单易学，容易开发。里面添加了用组态王来对室内环境的实时监控，不仅可以查看实时数据，也可以查看历史数据。所以整个设计对于终端的控制分为三个方面，一个是组态王控制，网络控制，以及红外控制。当不在线的时候，可以用组态王

24、进行控制，以及现场可以用红外控制等等。实现多功能测控。第二章 系统总体方案设计2.1智能终端设计智能终端的功能主要是实现对室内环境的参数进行采集及对日常家庭用具的控制，如对温度，光强的采集，以及对窗帘的摆动的角度进行控制。本设计是以STC89C52RC单片机为控制芯片，采用DS18B20温度传感器来采集室内温度，利用光敏电阻在太阳光的照射下阻值迅速减少的特性制成的传感器来对室内光线进行采集采集，输出的电压值在通过AD芯片进行模数转换，通过读取单片机引脚相应的高低电平，获取相应的数值，达到获取室内光强的目的。通过控制步进电机来达到控制窗叶旋转的角度。如果在室内，终端上安装了红外一体化接收头，通过

25、编程，可以用专用遥控器或者一般的电视机遥控器等来查询室内环境的参数以及对窗叶的控制。智能终端的设计分为硬件和软件两部分组成。硬件部分主要是对环境变量的采集用到的传感器及显示装置，控制窗叶的步进电机，红外接收装置等。涉及到传感器与单片机的接口电路设计、步进电机驱动以及AD转换等等。软件部分主要为温度传感器的驱动编写，AD转换程序、步进电机驱动编写红外解码程序编写以及LCD液晶显示程序的编写等等。系统框图如图2-1所示。数字式温度传感器STC89C52光强采集传感器AD转换红外遥控器红外接收头LCD数据显示串口PC机/AVR步进电机 图2-1 智能终端系统框图2.2 Atmega128物联网应用系

26、统 物联网应用系统主要是以Atmega128为控制芯片来控制以太网接口芯片实现与Internet网络的通信。其中，单片机中不仅要嵌入实时操作系统，还要完成对和以太网接口芯片的控制。而以太网接口芯片除了本身实现了物理层和数据链路层协议，还要通过RJ45接口与Internet网络进行通信。本设计是基于Etnernut-4.10的http应用案例进行设计，通过设计嵌入式系统中的WEB页，通过浏览器来对智能终端采集的信号进行显示和对智能终端进行控制。Atmega128有双串口，UART0在仿真时接入了虚拟终端，用于显示网络连接情况以及IP地址的分配情况，UART1主要用于和智能终端的通信，实现采集的数

27、据和控制信号的传输等等。设计与调试主要分为以下几个方面：1.以太网控制器RTL8019的选择2.Nut/OS的安装与编译3.嵌入式系统中WEB页设计4,http服务程序设计5.编译设置6.系统安装调试系统框图如图2-2所示。单片机以太网接口芯片RJ45接头集线器以太网PC1PC2图2-2 物联网系统设计框图2.3 基于KingView与单片机实时对智能终端的控制及数据采集本设计采用KingView 6.55组态王设计软件设计的组态画面，其实控制页面来对室内温度以及光强进行实时采集，生成实时数据曲线，因为实时数据曲线只能表示当前的数据变化情况。而历史数据不能显示，所以历史数据要在历史趋势曲线画面

28、中进行查询，以备今后查看。也可以对步进电机进行控制，并在控制页面中显示当前电机旋转的角度。在组态王软件中除了要放置各种控件之外，还要对各个控件的地址进行设置，并且与单片机中的地址相对应，单片机的数据地址就是指对应的单片机程序中定义的变量。一个单片机下可定义很多变量，每个变量对应一个寄存器。组态王在和单片机进行通信时要遵循通信协议。组态王提供的单片机的通信协议可以支持HEX和ASCII,其中ASCII开发比较简单，所以本设计采用ASCII传输协议编写了单片机程序。设计好的组态画面可以做成安装包，倘若电脑中没有安装组态软件，则可以直接对安装包进行安装，则可使用。系统图如图2-3所示。历史数据页面控

29、制页面主页面智能终端图2-3 KingView控制系统框图2.4 本章小结 系统总体方案分为三个部分，智能终端设计、物联网系统设计、组态王数据采集等等。包括硬件制作和软件的编写。可分别在不同的控制状态对智能终端进行控制来对室内环境数据的采集，避免了在一种状态失效就对数据的无法采集的状态。第三章 系统硬件的选择3.1 智能终端硬件的选择3.1.1单片机的选择STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，单片机引脚如图3-1所示。输入/输出口线P0.0-P0.7：P0口8位双向口线P1.0-P1.7：P1口8位双向口线P2.0-P2.7：P2口8位双向口线P3.0-P3.7：P3口8位

30、双向口线ALE：地址锁存控制信号ALEPSEN：外部程序存储器选通信号EA：访问程序存储器控制信号RST：复位信号XTAL1和XTAL2外接晶体引线端Vss：地线Vcc：+5V电源STC89C52RC单片机有如下特点: 1.8K字节程序存储空间 2.512字节数据存储空间 3.内带4K字节EEPROM存储空间 4.可直接使用串口下载 5.AT89S52单片机 6.8K字节程序存储空间 7.256字节数据存储空间 8.没有内带EEPROM存储空间图3-1 STC89C52引脚图3.1.2模数转换芯片的选择在A/D转换器中，是将模拟信号转换成数字信号，一般的A/D转换过程通过采样保持、量化和编码这

31、三个步骤完成的，即首先对输入的模拟电压信号采样，采样结束后进入保持时间，在这段时间内将采样的电压量转化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果，然后开始下次采样。模拟量到数字量的转换过程框图如图3-2所示。数字信号模拟信号量化采样图3-2 模拟量-数字量转换过程框图本设计中选取逐次比较型单片集成A/D转换器ADC0804。它是早期的A/D转换器，因其价格低廉而要求不高被广泛应用。采用CMOS工艺20引脚集成芯片，分辨率为8位，转换时间为100微秒，输入电压范围为0-5V。芯片内具有三态输出数据锁存器，可直接连接在数据总线上。ADC0804引脚分布图如图3-3所示。各引脚作用如下：VIN（+）、

32、VIN（-）:两个模拟信号输入端。DB7-DB0:数字信号输出端。AGND：模拟信号接地。DGND：数字信号接地。CLK：时钟信号的输入端。CLKR：内部时钟发生器的外接电阻端。CS：片选信号输入端。WR：写信号输入，低电平启动A/D转换。RD：读信号输入，低电平输出端有效。INTR：A/D转换结束信号，低电平表示本次转换已完成。VREF/2：参考电平输入，决定量化单位。VCC：芯片电源5V输入。图3-3 ADC0804引脚图3.1.3步进电机驱动芯片的选择ULN2003 是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成。该电路的特点如下： ULN2003 的每一对达林顿都串联一

33、个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。 ULN2003 采用DIP16 或SOP16 塑料封装。ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS。 ULN2003是一个非门电路，包含7个单元，单独每个单元驱动电流最大可达350mA，9

34、脚可以悬空。比如1脚输入，16脚输出，你的负载接在VCC与16脚之间，不用9脚。ULN2003由七个硅NPN达林顿管组成。 ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003芯片引脚介绍:引脚1-7：CPU脉冲输入端，端口对应一个信号输出端。 引脚8：接地。 引脚9：该脚是内部7个续流二极管负极的公共端，各二极管的正极分别接各达林顿管的集电极。用于感性负载时，该脚接负载电源正极，实现续流作用。如果该脚接地,实际上就是达林顿管的集电极对地接通。 引脚1016：脉冲信号输出端，对应71

35、脚信号输入端。 引脚如图3-4所示： 图3-4 ULN2003内部原理及引脚图3.1.4 通信芯片的选择MAX232 是MAXIM公司为RS-232串口设计的电平转换芯片，使用+5v电源供电。引脚介绍:第一部分是由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成电荷电路。为的是产生-12v和+12v两个电源，提供给串口电平需要。 第二部分是由7、8、9、10、11、12、13、14脚组成双数据通道。其中的13脚、12脚、11脚、14脚为第一个数据通道。7脚、8脚、9脚、10脚构成第二个数据通道。 第三部分是供电，15脚GND、16脚VCC（+5v）。 主要特点:1符合所有的RS-232C标准 2只需要单

36、一的+5V电源提供电压 3功耗低，典型供电电流5mA 4内部集成2个RS-232C驱动器 5高集成度，片外最低只需4个电容即可工作引脚如图3-5所示。图3-5 MAX232引脚图3.1.4 红外遥控和红外接收管的选择 1.红外遥控器编码遥控器编码分好几种，常见的32位编码码和42位编码，目前我手中遥控器就是32位编码，如图1所示，当有按键时就会产一个9.12ms低电平和4.5ms高电平的起始码，接着是16位系统码，系统码能区别不同的电器设备，防止不同的遥控码互相干扰，接下来是8位数据码和8位数据反码,间隔23ms的高电平后，再发一个结束码，与启始码完全一样的。发送波形如图3-6所示。图3-6

37、遥控码波形2.硬件连接接收电咱我们使用一化红外接红外接收管1838，不需要任何外接无件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，实物如图3-7所示。图3-7 红外一体接收管3.1.5 温度传感器的选择在本设计中采用DS18B20作为温度传感器。省去了模数转换芯片，直接读取度数。 1.DS18B20的主要特性 1）单线接口：仅需一根接口线与MCU连接；2）无需外围元件；3）可由接口线提供能量，也可由5V电源供电；4）温范围55+125，在-10+85时精度为0.5；5）912位温度读数；6）在使用12位分辨率时，A/D转换最长为750ms，使用9位分辨率时，转换时间为93.75

38、ms；7）用户可以自设定温度报警上下限，其值在断电后仍可保存；8）报警搜索命令可识别哪片DS18B20超温度限。 DS18B20的引脚如图3-8。 DS18B20引脚定义： 1）I/O：数字信号输入/输出端； 2）GND：为接地端； 3）VDD：为外接电源输入端。 图3-8 DS18B20引脚图3.1.6 步进电机的选择 本设计中选择的步进电机为28BYJ-48步进电机，如图3-9简单介绍一下步进电机的工作原理。步进电机脉冲转化为角位移，就是说当步进驱动器每接收到一个脉冲时，步进电机按规定的方向转动一个步进角。于是角位移量就可以通过控制脉冲个数来控制。从而准确定位。同时又可以通过调整脉冲频率，

39、从而达到调速的目的。图3-9 28BYJ-48步进电机 步进电机28BYJ-48型四相八拍电机，电压为DC5V-DC12V。常见的通电方式有单（单相绕组通电）四拍（A-B-C-D-A。），双（双相绕组通电）四拍（AB-BC-CD-DA-AB。），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。）。绕组通电方式如表3-1所示。表3-1 步进电机各绕组通电方式号线颜色123456785红+4橙+3黄+2粉+1蓝+3.1.7 液晶显示器的选择本设计选用的1602工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）。1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号

40、等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。实物如图3-10所示。图3-10 1602液晶 1工作参数如表3-2：表3-2工作参数显示容量：16X2个字符工作电压：4.5v-5.5v工作电流：2.0mA（5.0V）最优电压：5.0V字符尺寸：2.95X4.35（WXH）mm2.接口信号说明如表3-3：表3-3 接口信号说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Data2VDD电源正极10D3Data3VL偏压信号11D4Data

41、4RSData命令选择12D5Data5R/W读写选择端（H/L）13D6Data6E使能信号14D7Data7D0Data I/O15BLA背光电源正极8D1Data I/O16BLK背光电源负极3.1.8 光敏电阻的选择对于室内光线的采集，采用光敏电阻制成的一个对光线采集的传感器电路。光敏电阻两端的输出电压经过AD转换后输出，其数值由单片机读出。再送入液晶显示或者经串口发送。光敏电阻如图3-11所示。图3-11 光敏电阻外形3.2 物联网应用系统硬件的选择3.2.1 单片机的选择 在物联网应用系统中，单片机选择Atmega128，因为在本次设计中，要在单片机里面嵌入实时操作系统。NUT/O

42、S实时操作系统支持两种AVR单片机，一种是Atmega128，一种是Atmega103，综合考虑，选择Atmega128。引脚如图3-12所示。 引脚说明VCC 数字电路的电源。GND 地。端口A(PA7.PA0) 端口A 为8 位双向I/O 口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。复位发生时端口A 为三态。端口B(PB7.PB0) 端口B 为8 位双向I/O 口，并具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。复位发生时端口B为三态。端口C(PC7.PC0)