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智能家庭电子时钟.rar

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    编号:20180825165428786    类型:共享资源    大小:7.50MB    格式:RAR    上传时间:2018-08-25
      
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    智能 家庭 电子 时钟
    资源描述:
    论文格式***********************************************************注意:此为封面格式***********************************************************2017 Mouser 电子智造创新大赛项目报告题 目: 智能家庭电子时钟 单 位: 天津铁道职业技术学院 参赛队员序号: 41 参赛队成员名单:张彪请认真填写相关信息,尤其是联系人信息,请保证在比赛结束前保持联系畅通。参赛队员信息将用于获奖证书制作。********************************************************************注意:此为正文起始格式正文和附录中均不得大段复制源代码和原理图,只允许能充分体现创新方法或关键设计的少量源代码示例和原理图。正文+附录尽量控制在 20 页内*********************************************************************题 目: 智能家庭电子时钟 关键词: LPC824,电子时钟,蓝牙通信,夜灯调光 基于平台:设计使用 NXP LPC824Lite 平台作为主板,通过 LPC824 单片机对外围单元(传感器单元、按键、LCD 显示单元、蓝牙模块、时钟单元、LED夜灯、彩灯等)进行控制。 视频观看地址:摘要 本设计使用 NXP LPC824Lite 平台,LPC824 单片机对外围各单元进行控制,系统实现了时间、日期的实时显示,通过 PM2.5 传感器、温湿度传感器等采集室内环境参数并显示;按键部分可以实现时间调整、夜灯、彩灯、蜂鸣器的控制;借助蓝牙模块可以通过手机对 LCD 液晶背光、LED 夜灯开关及调光、彩灯进行开关控制,并可查询当前室内环境状况。1. 引言简述系统设计的背景、目的、和所要解决的问题。设计背景:目前,市面上大部分的桌面电子时钟只实现时钟、温湿度等参数的显示功能,部分可能有彩灯功能。随着电子技术的不断发展,功能单一的桌面时钟不再满足大部分人的需求,另外智能手机的普及也是人们对智能设备的需求更加迫切;例如:桌面时钟能否实现室内参数的采集,并具备夜灯、彩灯功能,并能够将数据上传到手机;能否通过手机对夜灯进行控制(开关、调光),同时产品的价格是否可接受,为了应对上述需求,特开发本系统。本系统主要解决的问题:将夜灯、彩灯、蓝牙模块、温湿度、PM2.5、光照传感器集成到桌面时钟,手机对夜灯、彩灯进行控制,手机可以查询实时环境参数。2. 系统方案 详细说明系统设计的整体思路,用模块的形式指出系统设计的各个关键点,并指出其中使用的关键算法系统框图如下所示:图 1:系统结构框图3. 系统硬件设计控制器:采用 NXP 公司的 LPC824(M201FHI33)单片机作为整个系统的控制核心,该单片机为低功耗 32 位 Cortex-M0+内核控制器,最高工作频率30MHz;32KFlash、8KSRAM;最多可提供 29 个 IO 口(P0_0-P0_28),同时单片机内部集成有多个外围模块(如 USART、SPI、IIC、12 位ADC、PWM)、工作温度范围宽,完全满足设计需求。显示单元:系统对显示汉字、字符、图像要求较低,选用低成本 LCD5110点阵液晶模块(不带字库),单片机通过 5 条 IO 线进行控制。(在实现字符、汉字、图像时,需要使用字库生成软件提前生成对应字库、图形库文件,存储在内部存储器中,会占用小部分内部存储资源)。时钟模块:系统设计为家庭时钟,精准的时钟是最基本的要求,设计中使用了 DS3231 高精度 I2C 实时时钟芯片,内置晶振及温度补偿电路;可提高长期精确度,省去经常调整时间的烦恼。传感器单元:采用 夏普 GP2Y1010AU0F 灰尘传感器检测空气质量(单片机使用内置 12 位 ADC 将输出电压值转换为灰尘课题浓度值),DHT11(单总线通信)及 DS3231 内置温度传感器实现温湿度检测;光敏电阻对光线进行检测,利用分压电路实现电压输出,后使用单片机内置 ADC 进行转换处理。 按键部分:系统采用四个独立按键,实现对液晶背光、夜灯、彩灯的开关控制,蜂鸣器控制(定时提醒),时间定时调整等功能。蓝牙模块:使用串口蓝牙模块,简化通信协议,手机通过蓝牙实现对系统的通信,单片机使用内部串口模块与蓝牙通信。LED 夜灯、彩色 LED 灯: 采用高亮度 LED 作为夜灯,通过单片机 PWM输出控制亮度(理论上可实现多级调光,本系统使用 3 级调光)。蜂鸣器:使用无源蜂鸣器,使用三极管驱动,通过单片机 IO 口进行控制。4. 系统软件设计详细介绍算法设计与算法流程图(不得大量复制源代码)系 统 上 电 初 始 化与 手 机 连 接 并 通 信待 机 - 基 本 时 钟 显 示检 测 蓝 牙 是 否连 接是否接 受 手 机 数 据唤 醒 控 制 器 并 执 行 相应 程 序外 部 事 件 ( 按 键 操 作 、 蓝 牙 、 定时 检 测 等 功 能 )返 回返 回程 序 执 行 完 毕分 析 数 据 并 执 行 相 应程 序程 序 执 行 完 毕蓝牙通信:开启串口接收中断,当单片机监测到串口发来数据后,开启蓝牙通信并向手机发送请输出指令字符,手机端输入相应指令,单片机接收串口数据后,进行分析并执行对应操作(包括上传监测参数、夜灯开关控制、彩灯开关控制、夜灯调光、定时开启、退出蓝牙通信等功能)。显示界面:时钟显示界面包括基本时钟显示界面、室内环境参数显示界面、全部显示界面、系统开机界面;待机时上述 4 个显示界面轮流显示,基本时钟界面显示时间较长,其他界面显示时间较短;蓝牙通信界面,只有在蓝牙通信时才显示,退出蓝牙通信后,显示界面回到时钟显示界面。按键操作:按键处理采用软件查询方式实现。软件使用按键值计数模式,单个按键实现多个功能,例如 K1 键,键值为 1 时 LED 灯开,键值为 2 时 LED灯关,键值为 3 时彩灯开,键值为 4 时彩灯关,键值为 5 时 LED 灯、彩灯开,键值为 6 时 LED 灯、彩灯关,键值大于 6 时清零。5. 系统创新总结系统设计的创新之处本系统将桌面时钟、室内环境参数采集、夜灯无线调光、彩灯、蓝牙通信功能,集成于一体;并能够将数据上传到手机;手机端可对夜灯进行控制(开关、调光)。6. 评测与结论(1) 系统预期的功能基本实现,(2) 按键部分(由于数量限制,有时需要两只手操作,否则容易出现抖动情况)软件处理功能有待优化;(3) 蓝牙通信部分还有很大的开发空间,液晶显示部分有待优化,让显示界面更加人性化;(4) LPC824 主控板,板载部分外围模块尚未使用,有待进一步开发;使功能更加强大。附录能体现工作成果的实物照片等
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