基于A(yíng)VR技術(shù)的智能家居管理系統，包含原理圖、電路結構

光敏電阻主要參數：

a）暗電阻 在不受光照射時(shí)的阻值稱(chēng)為暗電阻，此時(shí)流過(guò)的電流稱(chēng)為暗電流。

b）亮電阻 光敏電阻在受光照射時(shí)的電阻稱(chēng)為亮電阻，此時(shí)流過(guò)的電流稱(chēng)為亮電流。

c）光電流 亮電流與暗電流之差稱(chēng)為光電流。

2.2.2 光敏電阻的基本特性

a）伏安特性在一定照度下，流過(guò)光敏電阻的電流與光敏電阻兩端的電壓的關(guān)系稱(chēng)為光敏電阻的伏安特性。

b）光照特性 光敏電阻的光照特性是描述光電流I和光照強度之間的關(guān)系，不同材料的光照特性是不同的，絕大多數光敏電阻光照特性是非線(xiàn)性的。圖3.1.5為硫化鎘光敏電阻的光照特性。

c）光譜特性 光敏電阻對入射光的光譜具有選擇作用，即光敏電阻對不同波長(cháng)的入射光有不同的靈敏度。光敏電阻的相對光敏靈敏度與入社波長(cháng)的關(guān)系稱(chēng)為光敏電阻的光譜特性，亦稱(chēng)為光譜響應。對于不同波長(cháng)，光敏電阻的靈敏度是不同的，而且不同材料的光敏電阻光譜響應曲線(xiàn)也不同。

通過(guò)對光敏電阻、光電池、光電二極管、光電三極管等光電傳感器的各種性能進(jìn)行比較，以及通過(guò)分析光敏電阻的工作原理、基本特性，發(fā)現光敏電阻的光譜響應峰值比較接近人的視覺(jué)敏感區555nm波長(cháng)；以及當光照強度減弱時(shí)，它的響應時(shí)間相對增加，這對光敏電阻在光照強度變化進(jìn)行檢測時(shí)輸出狀態(tài)保持相對穩定十分重要，為避免光敏電阻受光面笑的光敏電阻件應在教室周?chē)M(jìn)行合理地分布，用于探測自然光的有無(wú)及強弱（可根據需要進(jìn)行調整）。

2.2.3 光照監測接口電路

光敏電阻與電阻R構成反向比例放大電路。由于光敏電阻是敏感性元件，對光照強度、距離等有一定的敏感性，以及電源的噪聲等引起的各種干擾都會(huì )隨設備進(jìn)入到單片機控制系統中，系統的干擾影響了需要采集的真實(shí)信號，給光敏電阻的前端供電加上穩壓管，以避免電源的噪聲的影響獲取更接近真實(shí)的信號，單片機的模擬信號輸入端GM口。當光敏電阻的阻值發(fā)生變化時(shí)，GM端上的應發(fā)生變化，該信號被單片機的模擬通道GM采集，采集的是光敏電阻上的暗時(shí)，光敏電阻上的電壓值接近5V，光強時(shí)，大約0V，模數轉換為數字量后0~255。

圖3.1.6中可知: I=Vcc（R+Rp），V=R*Vcc*（R+Rp）

（1）當R>>Rp時(shí)，V=Vcc。因此光敏電阻電壓V近似等于Vcc。此時(shí)為恒壓偏置。

（2）當R<（3）當R=Rp時(shí)，表示負載匹配，探測器輸出功率最大。此時(shí)的工作狀態(tài)為恒功率偏置

2.3 溫度傳感器

本系統采用數字溫濕度傳感器DHT11。此傳感器包括一個(gè)電阻式測濕元件和一個(gè)NTC測溫元件。單線(xiàn)制串行輸出接口，單總線(xiàn)結構輸出有效地節省用戶(hù)控制器的I/O口資源。40bit二進(jìn)制數據輸出，其中濕度整數部分占1Byte，小數部分1Byte，溫度整數部分1Byte，小數部分1Byte。濕度為高16位。最后1Byte為校驗和。具體如表3.2所示：

表3.2 溫濕度傳感器DHT11輸出特性

計算方法為：

Humi（濕度）=bite 4.bite 3

Temp（溫度）=bite 2. bite 1

Jiaoyan( 校驗)=bite4+bite 3+bite 2+bite 1

DHT11的外形以及引腳排列如圖3.1.7所示：

圖3.1.7 DHT11外形引腳

DHT11的供電電壓為3.5~5.5V。傳感器上電后，要等待1s以越過(guò)不穩定狀態(tài)在此期間不要發(fā)送任何指令。電源引腳之間可增加一個(gè)瓷片電容用以去耦濾波。

DHT11與單片機的連接如圖3.1.8所示：

圖3.1.8 DHT11與單片機的連接圖

2.4 液晶顯示器

本系統采用LCD1602作為顯示器顯示輸出信息。與傳統的LED數碼管相比，液晶顯示器模塊具有體積小、功耗低、顯示內容豐富等優(yōu)點(diǎn)，而且外加驅動(dòng)電路，現在液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應用設計中最常見(jiàn)的顯示器件了。LCD1602可以顯示2行16個(gè)漢字。

2.4.1 LCD1602的引腳功能

LCD1602模塊的引腳圖如圖3.1.9所示，其引腳功能如表：

（二）、控制子系統模塊

1）模塊概要

控制子系統模塊由RS-232串口通信、遙控器、鍵盤(pán)組成，實(shí)現PC機在線(xiàn)控制以及紅外遙控器和按鈕的實(shí)時(shí)控制。該子系統既可以通過(guò)PC機上位機上安裝與系統連接的控件，實(shí)現可以在使用一根線(xiàn)發(fā)送數據的同時(shí)用另一根接收數據，從而實(shí)現很簡(jiǎn)單的遠程通信，該系統也可以通過(guò)遙控器發(fā)送紅外數據，通過(guò)紅外解碼，實(shí)現對家電的實(shí)時(shí)控制，又可以通過(guò)按鈕對家用電器實(shí)行控制。整體硬件框圖如圖3.2—1所示：

圖3.2—1 控制子系統模塊

2）單元模塊介紹

2.1 RS-232串口通信

RS-232的RS的英文意思就是Recommended standard的縮寫(xiě)，意為推薦標準。C表示為此協(xié)議為第三版（1962年的版本）。PD0和PD1是ATmega16的兩根全雙工串行通信傳輸線(xiàn)，其中RXD為輸入線(xiàn)、TXD為輸出線(xiàn)。從理論上講，它是可以實(shí)現全雙工工作的，但CPU是不可能同時(shí)執行“接收”和“發(fā)送”兩種指令的，因此該“全雙工”的定義只是對串行接口有獨立的接受通道和發(fā)送通道而言。RS-232與單片機的連接圖如圖3.2.2所示：

串口通信的概念就是串口按位（bit）發(fā)送和接收字節。盡管比按字節（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線(xiàn)發(fā)送數據的同時(shí)用另一根接收數據。它很簡(jiǎn)單實(shí)現遠距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規定設備線(xiàn)總長(cháng)不得超過(guò)20米。并且任意兩個(gè)設備間的長(cháng)度不得超過(guò)2米；而對于串口而言，長(cháng)度可達15米。典型地，串口用于A(yíng)SCLL碼字符的傳輸。通信使用3根線(xiàn)完成：（1）地線(xiàn)（2）發(fā)送（3）接收。由于串口通信是異步的，端口能在一根線(xiàn)上發(fā)送數據同時(shí)在另一根線(xiàn)上接收數據。其他線(xiàn)用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數是波特率、數據位、停止位和奇偶校驗。對于兩個(gè)進(jìn)行通行的端口，這些參數必須匹配：

a 波特率:這是一個(gè)衡量通信速度的參數。它表示每秒鐘傳送的bit的個(gè)數。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個(gè)bit。當我們提到時(shí)鐘周期時(shí)，我們就是指波特率。例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時(shí)鐘是4800Hz。這意味著(zhù)串口通信在數據線(xiàn)上的采樣率為4800Hz。通常電話(huà)線(xiàn)的波特率為14400,28800和36600.波特率可以遠遠大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB設備的通信。

b 數據位：這是衡量通信中時(shí)機數據位的參數。當計算機發(fā)送一個(gè)信息包，時(shí)機的數據不會(huì )是8位的，表示的值是5、7和8位。如何設置取決于你想傳送的信息。例如，標準的ASCLL碼是0~127（8位）。如果數據使用簡(jiǎn)單的文本（標準ASCLL碼），那么每個(gè)數據包使用7位數據。每個(gè)包指一個(gè)字節，包括開(kāi)始/停止位，數據位和奇偶檢驗位。由于實(shí)際數據位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語(yǔ)“包”指任何通信的情況。

c 停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1,1.5和2位。由于數據是在傳輸線(xiàn)上定時(shí)的，并且每一個(gè)設備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸的結束，并且提供計算機校正時(shí)鐘同步的機會(huì )。適用于停止位的位數越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數據傳輸率同時(shí)也越慢。

d 奇偶校驗位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當然沒(méi)有檢驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況，串口會(huì )設置檢驗位（數據位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸的數據有偶個(gè)或者奇哥邏輯高位。例如，如果數據時(shí)011，那么對于偶校驗，校驗位是0，保證邏輯高的位數是偶數個(gè)。如果是奇校驗，校驗位為1，這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的見(jiàn)車(chē)數據，簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗。這樣使得接收設備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機會(huì )判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數據是否不同步。

2.2 紅外遙控器

紅外線(xiàn)遙控就是利用波長(cháng)為0.76～1.5μm之間的近紅外線(xiàn)來(lái)傳送控制信號的。其實(shí)現原理，是在遙控器的內部芯片中存放了對應電器可以解析的編碼，從而在使用中，可以和電器進(jìn)行互相通信，具有抗干擾能力強，信息傳輸可靠，功耗低，成本地，易實(shí)現等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。

紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來(lái)發(fā)出經(jīng)過(guò)調制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接受二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉換為相應的電信號，再送后置放大器。

2.2.1 發(fā)射電路

發(fā)射機一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統、調制電路、驅動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載波進(jìn)行調制，再由驅動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調制定的指令編碼信號。

圖3.2.3 紅外遙控發(fā)射原理框圖

遙控發(fā)射器專(zhuān)用芯片很多，根據編碼格式可以分成兩大類(lèi)，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類(lèi)來(lái)加以說(shuō)明，現以日本NEC的uPD6121G組成發(fā)射電路為例說(shuō)明編碼原理。當發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：

采用脈寬調制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”，其波形如圖3.2.4所示。