CN202003556U - 基于智能家居控制系统项目的dsp应用技术教学设备 - Google Patents

基于智能家居控制系统项目的dsp应用技术教学设备 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于DSP应用技术教学的技术领域，尤其涉及一种基于建立在实物模型上的智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备。一种基于智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备，包括计算机、DSP最小系统、DSP仿真器，所述DSP最小系统包括DSP芯片，仿真器通过USB线连接到计算机，DSP仿真器与DSP最小系统的JTAG接口相连，计算机通过USB线向DSP最小系统供电。本实用新型所述DSP应用技术教学设备以一个系统——一套智能家居系统为研究对象，将该系统分解为各个项目，体现DSP应用的不同方面，通过每个项目的学习及实践，最终使得学生掌握DSP开发应用的技能。

Description

基于智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备
技术领域
本实用新型属于DSP应用技术教学的技术领域，尤其涉及一种基于建立在实物模型上的智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备。
背景技术
DSP应用十分广泛普及，每个人身边的电子设备都有DSP的应用产品；因此DSP应用技术课程成为电子信息类专业核心课程，具有发展迅速、工程实践性强、紧跟技术发展前沿等特点。课程目标是让学生掌握DSP技术初步应用，具有设计简单电子系统的能力，并掌握电子技术方面的基础理论。然而，DSP应用技术的教学却集中于研究生和生源较优秀的本科生，目前现有DSP教学设备尤其适合于这类学生的学习，学习入门的门槛较高，很难普及于大多数应用型本科学生和高职高专的学生学习。本实用新型正为解决这个难题，开发“一种基于智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备”，让学生学习DSP像学习单片机一样容易。基于本实用新型涉及的DSP教学设备，DSP应用技术课程根据实际产品的设计、开发与制作过程，结合课程内容和学生特点，按照工作过程的要求选择相关知识，使学生在真实或仿真的工作过程中开展学习，熟练掌握DSP技术相关的理论支撑和各项操作技能，以工作任务为核心整合理论并突出实践。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于建立在实物模型上的智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备，易于大多数电子类高校学生学习DSP应用技术。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备，包括计算机、DSP最小系统、DSP仿真器，所述DSP最小系统包括DSP芯片，仿真器通过USB线连接到计算机，DSP仿真器与DSP最小系统的JTAG接口相连，计算机通过USB线向DSP最小系统供电。
进一步的，还包括DSP学习开发板、液晶屏、智能家居实物模型，其特征在于：DSP最小系统与DSP学习开发板通过板间接插件连接，液晶屏与DSP学习开发板的显示接口相连，DSP学习开发板的COM1口与计算机的COM1口相连，智能家居实物模型与DSP学习开发板连接。
更进一步的，所述智能家居实物模型的窗帘电机控制端与DSP学习开发板的步进电机接口相连、智能家居实物模型的智能照明控制端与DSP学习开发板的PWM接口相连，智能家居实物模型的红外传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、亮度传感器与DSP学习开发板的数据采集接口相连，智能家居实物模型的玄关照明灯、漱洗间照明灯、音响设备控制端与DSP学习开发板的控制接口相连，串口摄像头与DSP学习开发板的COM2口相连。
更进一步的，所述液晶屏显示诗词展示和宠物动画展示。
更进一步的，所述智能家居实物模型包括玄关照明控制、漱洗间照明控制、烟雾报警控制、家居时钟实现、定时背景音乐控制、家居安防设置、远程电话和短信报警、图像采集和无线发送、电动窗帘的升降控制和智能照明控制。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：本实用新型所述DSP应用技术教学设备引领的教学完全颠覆了以往DSP课程教学的结构，摒弃了大多数电子类高校学生难以接受的过多的理论内容，而以实物平台为出发点，引领学生进入DSP的学习，根据重应用，轻理论的思路进行设计，以任务推动学习。以一个系统——一套智能家居系统为研究对象，将该系统分解为各个项目，体现DSP应用的不同方面，通过每个项目的学习及实践，最终使得学生掌握DSP开发应用的技能。由此可见，该实用新型的最大创新在于将理论部分和实践部分完全融合在一起，并且让学生可以看得见、摸得着，一套智能家居的实物样品就是学生的实验平台，也是理论的依托，更可激发学生的兴趣，从而更好的理解DSP的应用。
附图说明
图1为本实用新型实施例的系统结构方框图。
图2为本实用新型实施例中DSP最小系统启蒙学习线路连接图。
图3为本实用新型实施例中智能家居控制实物模型图。
图4为本实用新型实施例中DSP学习开发板三维模型图。
图5为本实用新型实施例的计算机控制软件界面。
具体实施方式
参见图1，本实施例包括DSP最小系统1、DSP学习开发板2、液晶屏5、智能家居实物模型4、DSP仿真器3，其中的DSP最小系统1与DSP学习开发板2通过板间接插件9连接，DSP仿真器3与DSP最小系统1的JTAG接口7相连，DSP仿真器3与计算机6通过USB线8相连，液晶屏5与DSP学习开发板2的显示接口2-8相连、智能家居实物模型4的窗帘电机控制端与DSP学习开发板2的步进电机接口相连、智能家居实物模型4的智能照明控制端与DSP学习开发板2的PWM接口2-6相连，智能家居实物模型4的红外传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、亮度传感器与DSP学习开发板2的数据采集接口2-1相连，智能家居实物模型4的玄关4-3照明灯、漱洗间4-2照明灯、音响设备4-5控制端与DSP学习开发板2的控制接口2-7相连，串口摄像头4-4与DSP学习开发板2的COM2口2-4相连，DSP学习开发板2的COM1口2-3与计算机6的COM1口2-3相连。
其中，JTAG接口为DSP控制器与计算机6之间的标准接口，通过仿真器连接，用于程序调试和下载；液晶屏5与DSP学习开发板2的显示接口2-8相连，用于显示诗词内容和动画，供学生学习如何将内容显示于液晶屏5上；智能家居实物模型4的窗帘电机控制端与DSP学习开发板2的步进电机接口相连、智能家居实物模型4的智能照明控制端与DSP学习开发板2的PWM接口2-6相连，用于控制窗帘电机和智能照明的工作；智能家居实物模型4的红外传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、亮度传感器与DSP学习开发板2的数据采集接口2-1相连，智能家居实物模型4的玄关4-3照明灯、漱洗间4-2照明灯、音响设备4-5控制端与DSP学习开发板2的控制接口2-7相连，用于智能家居的简单控制；串口摄像头4-4与DSP学习开发板2的COM2口2-4相连，用于报警时图像的采集，SIM卡提供移动通信需要的ID卡号，通过与SIM无线模块的数据传输，SIM无线模块把数据发送到用户手机上；DSP学习开发板2的COM1口2-3与计算机6的COM1口2-3相连，以便计算机6控制整个智能家居系统。
本系统选取了适合绝大部分电子类高校学生学习的C2000系列的芯片为核心芯片，开发项目导向的实验平台，项目强调以学生为中心，充分调动学生的积极性，更多地让学生参与实验的分析和设计，提高学生的独立思考和创新能力，将实验内容分为基础性实验和提高性实验两个部分，基础性实验让学生熟悉DSP实验平台的使用，通过编制调试简单的DSP程序使学生掌握使用CCS集成开发环境，并通过定时器和串行口实验使学生掌握DSP外设的基本编程和使用。而提高性实验是在基础实验的基础上，使学生的实验和应用能力有进一步的提高，使学生基本具备DSP开发能力，激发学生的创新能力。在提高性实验中，由教师提供实验要求和相应的实验模块，以项目为导向，让学生自主拟定实验方法和实验步骤，自己查阅器件资料，编制相应的程序，安装实验电路并调试程序，完成实验要求。在实验过程中，教师要发挥引导作用，提高学生的自学能力和创造热情，促进学生之间围绕实验内容的相互讨论、相互交流和相互协作。
参见图2，所述的DSP最小系统作为核心单元，可以脱离DSP学习开发板单独工作，便携使用，仅用USB转接线与计算机6USB相连以获取供电，方便学生启蒙学习。本实施例由DSP最小系统1、DSP仿真器3和计算机6构成DSP启蒙学习。学生通过计算机6软件(CCS软件)，将计算机6和DSP芯片之间进行通信，实现学生和DSP芯片之间的零距离沟通；最小系统结构简单，主要的构成就是一块DSP芯片，学生学习门槛低，使学生学习DSP就像单片机一样简单；配上几个发光二极管，实现简单的发光，学生学习程序运行时实现发光，使实践工作成功与否的判断可视化，所见即所得，大大增强学生的学习信心。
参见图3，本实施例的家居实物模型中，分别在漱洗间4-2、玄关4-3安装红外传感器，系统感应有人情况下自动打开照明灯；在厨房4-1安装烟雾传感器，感应到浓烟时报警；在家居重要位置处安置摄像头4-4，意外闯入时采集图像数据，并发送到用户手机，或者语音、短消息等方式报警；起居室安置音响设备4-5，定时开启背景音乐；在阳台窗口安装电动窗帘4-6，在温度、湿度、阳光等多种因素下开启或者关闭窗帘。
参见图4，本实施例的学习开发板中，将最小系统插入对接；电源接口2-2输入电源；显示接口2-8外接液晶显示屏，所做实验项目包括诗词展示和动画演示；COM1口2-3与计算机6通信；COM2口2-4采集图像数据；数据采集接2-1采集各类传感器信号、控制接口2-7控制照明、音乐等各类控制对象；步进电机接口控制电动窗帘4-6、PWM接口2-6控制智能照明；时间显示区域2-5显示家居时钟、按键区域2-10对时间设置使用。以下是控制程序内的一些重要代码。
/******************************************************************************
彩信发送重要代码说明：发送一个彩信到指定的手机上，，没有开通GPRS的SIM卡不能使用
*****************************************************************************/
void main(void)
{
//初始化硬件基本设置
InitSysCtrl()；                            //初始化系统
EDIS；                                     //开启寄存器保护
DINT；                                     //关中断
InitPieCtrl()；                            //初始化PIE
IER＝0x0000；                              //关CPU中断并清除所有CPU中断标志
IFR＝0x0000；
InitPieVectTable()；                       //初始化PIE中断矢量表
InitXintf()；                              //XINTF初始化，设置各个存储空间的读写速度等
//进入例子应用代码
CPUTimer2_Init()；                         //初始化CPUTimer2定时器，MHz主频下us中断一次
SIM300_Init()；                            //初始化SIM300的管脚设置等
//初始化与SIM300C通讯的串口A，设置波特率为bps
SciaToUart_Init(115200，37500000，&SciaToUart_Event)；
EINT；                                     //重新开启中断
ERTM；                                     //使能DBGM全局实时中断
SIM300_Reset()；                           //复位SIM300C模块
//设置彩信信息
mmsInfo.To＝″+8613675825365″；           //这个是示范号码，实验时候必须修改
mmsInfo.Subject＝″MMS send test：″；     //彩信主题
mmsInfo.Text＝″0123456789abcdefg″     //设置彩信内容，UTF-8编码
mmsInfo.ImageType＝MMS_IMAGE_TYPE_JPEG；//设置图像类型，设置为JPEG格式
mmsInfo.Image＝(char*)DATA_3621；       //设置图像数据，位于ImageData.C文件中
mmsInfo.ImgLen＝3621；                  //设置图像长度信息
SIM300_SendMMS(&mmsInfo)；              //开始发送彩信，需要一定时间等待
while(1)；                              //结束
}
/*******************************************************************************************
音乐播放重要代码说明：连续播放一首音乐
*******************************************************************************************/
void main(void)
{
//初始化硬件基本设置
InitSysCtrl()；                         //初始化系统
EDIS；                                  //开启寄存器保护
DINT；                                  //关中断
InitPieCtrl()；                         //初始化PIE
IER＝0x0000；                        //关CPU中断并清除所有CPU中断标志
IFR＝0x0000；
InitPieVectTable()；                    //初始化PIE中断矢量表
InitXintf()；                        //XINTF初始化，设置各个存储空间的读写速度等
//进入例子应用代码
//初始化CPU Timer2
EALLOW；
PieVectTable.TINT2＝&cpu_timer2_isr；
EDIS；
InitCpuTimers()；
ConfigCpuTimer(&CpuTimer2，150，100)；//150MHz主频下us中断一次
StartCpuTimer2()；
IER|＝M_INT14；                         //与CPUTimer0不同的是CPUTimer2的中断组为
WTV020_Init()；                         //初始化WTV020
EINT；                                  //重新开启中断
ERTM；                                  //使能DBGM全局实时中断
WTV020_Write(0x0001，1)；            //先复位后写入数据模式，播放第首音乐
while(WTV020_WriteState()！＝0)；    //等待数据写完成
WTV020_Write(0xfff5，2)；            //不复位写入数据，设置音量，音量范围xfff0～0xfff7
while(WTV020_WriteState()！＝0)；    //等待数据写完成
while(WTV020_BusyState()＝＝0)；     //等待歌曲进入播放
while(1)
{
while(WTV020_BusyState()！＝0)；   //等待歌曲播放完毕
WTV020_Write(0x0001，1)；          //先复位后写入数据模式，播放第首音乐
while(WTV020_WriteState()！＝0)；  //等待数据写完成
WTV020_Write(0xfff5，2)；          //不复位写入数据，设置音量，音量范围xfff0～0xfff7
while(WTV020_WriteState()！＝0)；  //等待数据写完成
while(WTV020_BusyState()＝＝0)；   //等待歌曲进入播放
}
}
/*
函数：void WTV020_Init()
功能：初始化WTV020，移植需要修改
*/
void WTV020_Init(void)
{
w_Data＝0；
w_Mode＝0；
EALLOW；
WTV020_pinBUSY＝1；
WTV020_pinRST＝1；
WTV020_pinCLK＝1；
WTV020_pinDIN＝1；
GpioMuxRegs.GPBMUX.bit.TCLKINB_GPIOB12＝0；        //全部设置为GPIO口
GpioMuxRegs.GPBMUX.bit.C4TRIP_GPIOB13＝0；
GpioMuxRegs.GPBMUX.bit.C5TRIP_GPIOB14＝0；
GpioMuxRegs.GPBMUX.bit.C6TRIP_GPIOB15＝0；
GpioMuxRegs.GPBDIR.bit.GPIOB12＝1；                //DIN为输出
GpioMuxRegs.GPBDIR.bit.GPIOB13＝1；                //CLK为输出
GpioMuxRegs.GPBDIR.bit.GPIOB14＝1；                //RST为输出
GpioMuxRegs.GPBDIR.bit.GPIOB15＝0；                //BUSY为输入
EDIS；
}
/*
函数：void WTV020_Write()
功能：向WTV020异步写入数据
参数：
dat：发送数据
mode：发送模式：带复位发送数据；：不带复位发送数据
*/
void WTV020_Write(unsigned short dat，unsigned char mode)
{
w_Data＝dat；
w_Mode＝mode；
}
参见图5，本实施例的计算机6控制软件，通过RS232接口控制终端，实践终端(在这里即为DSP学习开发板2)和计算机6之间的应答通信，利用计算机6软件控制，实现前面所述所有控制要求。

Claims (3)

1.一种基于智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备，包括计算机、DSP最小系统、DSP仿真器，其特征在于：所述DSP最小系统包括DSP芯片，仿真器通过USB线连接到计算机，DSP仿真器与DSP最小系统的JTAG接口相连，计算机通过USB线向DSP最小系统供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备，其特征在于：还包括DSP学习开发板、液晶屏、智能家居实物模型，其特征在于：DSP最小系统与DSP学习开发板通过板间接插件连接，液晶屏与DSP学习开发板的显示接口相连，DSP学习开发板的COM1口与计算机的COM1口相连，智能家居实物模型与DSP学习开发板连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能家居控制系统项目的DSP应用技术教学设备，其特征在于：所述智能家居实物模型的窗帘电机控制端与DSP学习开发板的步进电机接口相连、智能家居实物模型的智能照明控制端与DSP学习开发板的PWM接口相连，智能家居实物模型的红外传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器、亮度传感器与DSP学习开发板的数据采集接口相连，智能家居实物模型的玄关照明灯、漱洗间照明灯、音响设备控制端与DSP学习开发板的控制接口相连，串口摄像头与DSP学习开发板的COM2口相连。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103914962A (zh) * 2014-03-28 2014-07-09 石家庄恒运网络科技有限公司 一种智能家居实验与展示平台设备
CN105359170A (zh) * 2013-05-24 2016-02-24 高通股份有限公司 修改学习设备的学习能力
CN108417135A (zh) * 2018-05-09 2018-08-17 广东技术师范学院 多课程实践教学平台及其控制方法

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