串口通信在智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

汪小涵++趙慧娟

摘 要 串口通信是單片機(jī)與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的常用方式，本文以智能家居監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹了串口通信方式在該系統(tǒng)中的應(yīng)用。核心控制板接收網(wǎng)絡(luò)指令，將指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換后通過(guò)串口通信傳輸至單片機(jī)控制板，單片機(jī)控制板將傳輸過(guò)來(lái)的指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而根據(jù)指令控制相應(yīng)的設(shè)備完成相應(yīng)功能。

【關(guān)鍵詞】串口通信 核心控制板 單片機(jī)控制板

1 概述

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能家居系統(tǒng)會(huì)逐漸的進(jìn)入家庭，本文提到的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)方面：客戶(hù)端控制軟件、Wi-Fi通信模塊、核心控制板、單片機(jī)控制主板。核心控制板負(fù)責(zé)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送以及采集來(lái)的視頻圖像的輸出，單片機(jī)控制主板負(fù)責(zé)系統(tǒng)的舵機(jī)、電機(jī)、燈光、避障等功能，要建立核心控制主板和單片機(jī)控制板之間的數(shù)據(jù)連接，本文采用了單片機(jī)的串行口來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。通過(guò)串口的數(shù)據(jù)交換，單片機(jī)接收了互聯(lián)網(wǎng)的客戶(hù)端軟件發(fā)送的指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于家庭中的監(jiān)控系統(tǒng)的移動(dòng)、聚焦、轉(zhuǎn)向、電機(jī)控制、舵機(jī)控制等功能。

2 串口輸入輸出硬件電路

家居監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制板上的芯片STM32F407A9與控制板上的單片機(jī)AT89S52進(jìn)行通信是通過(guò) RS232 串口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。硬件電路的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的TTL電平和串口的邏輯電平的轉(zhuǎn)換的是MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片。計(jì)算機(jī)COM串口RS232電平邏輯是使用的-5v和+5V，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是TTL電平0 表示邏輯0，然而邏輯1用+5v來(lái)表示的，MAX232就是用來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)的電平和單片機(jī)之間電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，該芯片具備一個(gè)DATA發(fā)送端和DATA的接收端，接收器的主要作用是將EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平，發(fā)送器的作用是將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。

3 串口輸入輸出軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用的是單片機(jī)AT89S52，單片機(jī)控制板主要是通過(guò)串口建立和主控制板的通信，通過(guò)將采集來(lái)的8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后控制小車(chē)的前后左右運(yùn)動(dòng)、云臺(tái)的上下左右運(yùn)動(dòng)、以及機(jī)械手臂的各種動(dòng)作。

下面我們以車(chē)燈的開(kāi)和閉為例來(lái)分析一下單片機(jī)控制板的整個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程，通過(guò)客戶(hù)端軟件的車(chē)燈的開(kāi)關(guān)按鈕發(fā)送到了主控制板上相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)命令，然后主控制板從Wi-Fi視頻模塊傳輸協(xié)議獲取了7位的16進(jìn)制字符串FF 00 00 09 00 02 0B，這7位字符的含義如下：1起始位；2地址位；3、4云臺(tái)和攝像機(jī)控制位；5、6云臺(tái)水平和垂直速度控制位；7校驗(yàn)位2-6字節(jié)。這個(gè)數(shù)據(jù)的獲取是在主程序的命令ser_receive=SBUF獲取的，通過(guò)如下判斷語(yǔ)句 ：

Reg_4=receive_number[3]；//-0x30；

Reg_5=receive_number[4]；//-0x30；

Reg_6=receive_number[5]；//-0x30；

Reg_7=receive_number[6]；//-0x30；

完成了數(shù)組的賦值，然后再到串口再賦值程序中根據(jù)如下語(yǔ)句：

if（Reg_4==0x09）

{if（Reg_7==0x0b）comout_temp=91；//comout_temp=91； //燈光開(kāi)

if（Reg_7==0x0a）comout_temp=92；//comout_temp=92；} //雨刷開(kāi)

來(lái)完成變量comout_temp的賦值，最終到控制語(yǔ)句中完成相應(yīng)的控制語(yǔ)句：

case 91：witch_led=1；break；case 93：witch_led=0；break；

根據(jù)電路得出witch_led=1是車(chē)燈亮，witch_led=0是車(chē)燈滅。電機(jī)控制、云臺(tái)控制、機(jī)械手臂控制的機(jī)制都是如此。

下面以小車(chē)的移動(dòng)來(lái)說(shuō)明字符處理程序的功能實(shí)現(xiàn)。字符串處理程序主要處理接收到的字符串進(jìn)行判斷再賦值，本程序中主要定義了以下幾個(gè)變量ucharmovout_temp、ucharcomout_temp、uchar movout2_temp、ucharmovout_four作為數(shù)據(jù)輸出存儲(chǔ)變量，同時(shí)定義了7個(gè)hex數(shù)據(jù)緩存存儲(chǔ)器個(gè)uchar Reg_1，Reg_2，Reg_3，Reg_4，Reg_5，Reg_6，Reg_7來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，具體的實(shí)現(xiàn)主要采用if語(yǔ)句進(jìn)行判斷，從而進(jìn)行賦值，比如Reg_4接收到0x08的數(shù)據(jù)，則小車(chē)做出向“上”動(dòng)作的程序的流程圖如圖1。

通過(guò)程序和流程圖可以得出本程序主要是根據(jù)串口傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)值進(jìn)行變量的再賦值，從而根據(jù)賦值實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

4 小結(jié)

本文主要探討了串口通信在家居監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，探討了串口通信的硬件和軟件的設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)于軟件的設(shè)計(jì)提出了一種簡(jiǎn)單可行的思路。

參考文獻(xiàn)

[1]李現(xiàn)勇.Visual C++串口通信技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[2]戚偉.一種基于硬盤(pán)錄像機(jī)的可移動(dòng)家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（10）.

[3]吳桂祥：應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的嵌入式視頻采集與GUI設(shè)計(jì).浙江大學(xué) 2007（05）.

[4]戚偉.一種帶Wi-Fi功能的視頻處理板的設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（06）.

作者簡(jiǎn)介

汪小涵 （1982-），女，四川省樂(lè)山市人。學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)為九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向?yàn)镋DA技術(shù)、嵌入式技術(shù)。

趙慧娟（1981-），女，江蘇省泰州市人。學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)為九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向?yàn)閿?shù)字電子技術(shù)、PLC技術(shù)。

作者單位

九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省徐州市 221116