基于單片機(jī)的智能家居總線式開關(guān)畢業(yè)論文

1、上傳說(shuō)明：本論文僅供大家學(xué)習(xí)和參考用* 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）設(shè)計(jì)(論文)題目: 家居智能總線式開關(guān)系統(tǒng)系 別: 電子工程系 專 業(yè): 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級(jí):應(yīng)用電子（3） 姓 名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)老師: 完成時(shí)間: 10年5月 家居智能總線式開關(guān)系統(tǒng)緒論： 智能家居最早是在20世紀(jì)80年代興起于日本和美國(guó)，并在20世紀(jì)90年代進(jìn)入我國(guó)，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，特別是隨著我國(guó)的住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)。而且在我國(guó)智能家居引起越來(lái)越多的關(guān)注，隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)于居住環(huán)境智能化、舒適程度等要求會(huì)越來(lái)越高，這給智能家居的發(fā)展提供了很大的市場(chǎng)空間。由于我國(guó)的居住模式和發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大的

2、差別，我國(guó)人口眾多，城市多以密集型住宅為主，這造成了國(guó)內(nèi)外在智能家居的發(fā)展和技術(shù)上存在了很大的差別。國(guó)內(nèi)智能化更多地注重于整個(gè)小區(qū)智能化的建設(shè)。最早從做對(duì)系統(tǒng)開始，并且逐漸由過(guò)去的非可視對(duì)講過(guò)渡到目前的以黑白可視對(duì)講為主流，同時(shí)一些集成了安防功能、抄表功能,短信息等功能的對(duì)講產(chǎn)品出現(xiàn)并在一些地區(qū)應(yīng)用。由于可視對(duì)講的發(fā)展迅速，一些廠家的宣傳，給人造成了一種錯(cuò)誤的觀念，小區(qū)只要做可視對(duì)講或者綜合布線就稱得上智能化小區(qū)。隨著對(duì)智能家居的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深入，人們逐漸意識(shí)到智能化的真正主體是家居的智能化，更多地體現(xiàn)在家庭內(nèi)部自動(dòng)化。所以20世紀(jì)90年代后期，一些企業(yè)開始引入國(guó)外的智能家居技術(shù)和產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)推廣

3、，還有一些大的集團(tuán)公司也看好該領(lǐng)域，通過(guò)各種途徑介入，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)迅速發(fā)展。關(guān)鍵字：紅外線，at89c51，總線，雙音多頻dtfm,mt8880 目 錄摘要與關(guān)鍵字3第一章 課題描述1.1課 題 簡(jiǎn) 介31.2系 統(tǒng) 功 能 要 求4第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1方案論證與選擇42.2 智能總線式開關(guān)的設(shè)計(jì)10第3章 硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 通信結(jié)點(diǎn)電路193.2電源電路設(shè)計(jì)313.3 at89c51芯片簡(jiǎn)介32第4章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 軟件組成及結(jié)構(gòu)374.1.1 主機(jī)程序流程374.1.2 分機(jī)程序流程384.2 用普通i/o口控制mt8880的軟件實(shí)現(xiàn) 394.2.1 mt8880初始化子程

4、序394.2.2 mt8880數(shù)據(jù)發(fā)送子程序414.2.3 mt8880數(shù)據(jù)接收子程序424.2.4 紅外遙控開關(guān)程序44第5章 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)48第6章 參考文獻(xiàn)49家居智能總線式開關(guān)系統(tǒng)【摘要：】 智能家居最早是在20世紀(jì)80年代興起于日本和美國(guó)，并在20世紀(jì)90年代進(jìn)入我國(guó)，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，特別是隨著我國(guó)的住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)。而且在我國(guó)智能家居引起越來(lái)越多的關(guān)注，隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)于居住環(huán)境智能化、舒適程度等要求會(huì)越來(lái)越高，這給智能家居的發(fā)展提供了很大的市場(chǎng)空間。由于我國(guó)的居住模式和發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大的差別，我國(guó)人口眾多，城市多以密集型住宅為主，這造成了國(guó)內(nèi)外在智能家居

5、的發(fā)展和技術(shù)上存在了很大的差別。國(guó)內(nèi)智能化更多地注重于整個(gè)小區(qū)智能化的建設(shè)。最早從做對(duì)系統(tǒng)開始，并且逐漸由過(guò)去的非可視對(duì)講過(guò)渡到目前的以黑白可視對(duì)講為主流，同時(shí)一些集成了安防功能、抄表功能,短信息等功能的對(duì)講產(chǎn)品出現(xiàn)并在一些地區(qū)應(yīng)用。由于可視對(duì)講的發(fā)展迅速，一些廠家的宣傳，給人造成了一種錯(cuò)誤的觀念，小區(qū)只要做可視對(duì)講或者綜合布線就稱得上智能化小區(qū)。隨著對(duì)智能家居的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深入，人們逐漸意識(shí)到智能化的真正主體是家居的智能化，更多地體現(xiàn)在家庭內(nèi)部自動(dòng)化。所以20世紀(jì)90年代后期，一些企業(yè)開始引入國(guó)外的智能家居技術(shù)和產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)推廣，還有一些大的集團(tuán)公司也看好該領(lǐng)域，通過(guò)各種途徑介入，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)迅

6、速發(fā)展?！娟P(guān)鍵字：】紅外線，at89c51，總線，雙音多頻dtfm,mt8第一章 課題描述1.1 課題簡(jiǎn)介 智能家居的主體在于家庭自動(dòng)化，將來(lái)家庭自動(dòng)化的主體是家電、照明等電氣設(shè)備的控制。家庭自動(dòng)化系統(tǒng)能夠通過(guò)集中或者分布式控制家庭內(nèi)部照明或者家電，住戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者電話遠(yuǎn)程控制家庭內(nèi)部設(shè)備。家居自動(dòng)化系統(tǒng)是將來(lái)智能家居的主要發(fā)展方向。從智能家居所包含的內(nèi)容來(lái)看，智能總線式開關(guān)就適應(yīng)了這一需求。本次設(shè)計(jì)以采用at89c51實(shí)現(xiàn)的紅外遙控和智能總線式開關(guān)來(lái)制作一個(gè)家居智能總線式開關(guān)控制系統(tǒng)，用遙控器代替機(jī)械式開關(guān),來(lái)控制家庭內(nèi)部照明，實(shí)現(xiàn)任何一個(gè)房間能控制任何房間的用電設(shè)備，并能指示任何房間的

7、燈的狀態(tài)。整個(gè)系統(tǒng)采用總線式連接，總線形式為四總線，兩根信號(hào)線，一根電源線，一根地線。采用主從式結(jié)構(gòu)，一個(gè)主機(jī)，最多八個(gè)分機(jī)，如有特殊需要，還可擴(kuò)展。 1.2 系統(tǒng)功能要求 為實(shí)現(xiàn)家居智能化，家庭內(nèi)部照明或者其他家電的開關(guān)，需要集中或者分布式控制，有時(shí)還需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者電話遠(yuǎn)程控制。從市場(chǎng)需求出介紹的智能總線式開關(guān)具有如下功能和特點(diǎn)：任何一個(gè)房間能控制任何房間的用電設(shè)備，并用發(fā)光二極管能指示任何房間的燈的狀態(tài)。發(fā)光二極管亮代表此房間燈亮，發(fā)光二極管滅代表此房間燈滅。整個(gè)系統(tǒng)必須采用總線式連接，總線形式為四總線，兩根信號(hào)線，一根電源線，一根地線。采用主從式結(jié)構(gòu)，一個(gè)主機(jī)，最多8個(gè)分機(jī)，如有特殊需

8、要，還可擴(kuò)展。采用dtmf(雙音多頻)方式通信，通信可靠，通信距離長(zhǎng)。系統(tǒng)是集中提供電源，抗干擾性強(qiáng)。加上電話線接口模塊后，可實(shí)現(xiàn)撥電話開燈或開空調(diào)的功能，即基于公用電話網(wǎng)的遠(yuǎn)程開關(guān)。第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 方案論證與選擇方案一：無(wú)線遙控 智能總線式開關(guān)方案二：采用pt2262/pt2272實(shí)現(xiàn)的紅外遙控 智能總線式開關(guān)方案三：采用at89c51實(shí)現(xiàn)的紅外遙控 智能總線式開關(guān)方案論述方案一:無(wú)線遙控?zé)o線遙控由遙控發(fā)射機(jī)和遙控接受機(jī)兩大部分組成.如圖一所示為無(wú)線遙控發(fā)射機(jī)示意圖.圖二所示為無(wú)線遙控接受機(jī)示意圖. ant 電磁波振蕩器 圖一 發(fā)射機(jī)示意圖 ant晶體管開關(guān) 放大檢波 圖二 接收機(jī)示

9、意圖早期的發(fā)射機(jī)較多使用lc振蕩器,頻率漂移較為嚴(yán)重.聲表器件的出現(xiàn)解決了這一問(wèn)題,其頻率穩(wěn)定性與晶振大體相同,而其基頻可達(dá)幾百兆甚至上千兆赫茲.無(wú)須倍頻,與晶振相比電路極其簡(jiǎn)單.圖三和圖四所示為兩種常見的發(fā)射機(jī)電路,由于使用了聲表器件,電路工作非常穩(wěn)定,即使手抓天線,聲表器件或電路其他部位,發(fā)射頻率均不會(huì)漂移.圖2-1和圖2-2相比,圖2-2所示電路的發(fā)射功率更大一些.作用距離可達(dá)150米以上.圖2-1 發(fā)射機(jī)電路圖2-2 發(fā)射機(jī)電路 接受機(jī)可使用超再生電路或超外差電路,超再生電路成本低,功耗小,電流只需100ua左右,超載生電路的零敏度可調(diào).但是,超載生電路的工作穩(wěn)定性比較差,選擇性差,從

10、而降低了抗干擾能力.超外差電路的靈敏度和選擇性都可以做得很好.因此比較常用。方案二：采用pt2262/pt2272實(shí)現(xiàn)的紅外遙控 1. 芯片介紹 pt2262/2272是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種cmos工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路pt2262/2272最多可有12位(a0a11)三太地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441地址碼,pt2262最多可有6位(d0d5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出,可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路,紅外遙控發(fā)射電路. (1)編碼芯片pt2262 編碼芯片pt2262發(fā)出的編碼信號(hào)由:地址碼,數(shù)據(jù)碼,同步碼組成一個(gè)完整的碼字

11、,解碼芯片pt2262接收到信號(hào)后,其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后,vt腳才輸出高電平,與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平,如果發(fā)送端一直按住按鍵,編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射.當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí),pt2262不接通電源,其17腳為低電平,所以315mhz的高頻發(fā)射電路不工作,當(dāng)有按鍵按下時(shí),pt2262得電工作,其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào),當(dāng)17腳為高電平期間,315mhz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào),當(dāng)17腳為低平期間，315mhz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全受控于pt2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào) ，從而對(duì)高頻電路完成幅度控鍵（ask調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100%的調(diào)

12、幅.1,pt2262特點(diǎn) cmos工藝制造，低功耗。 外部元器件少。 rc振蕩電阻。 工作電壓范圍寬：2.6v15v。 數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位。 地址碼最多可達(dá)531441種。2，應(yīng)用范圍 車輛防盜系統(tǒng)。 家庭防盜系統(tǒng)。 遙控玩具。 其他電器遙控。3，引腳圖 pt2262的引腳如圖2-3所示。4，管腳說(shuō)明 pt2262的管腳說(shuō)明如表所示。說(shuō)明 管腳說(shuō)明a0a1118，1013地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼，可置為“0”,“1”,“f”（懸空）d0d578，1013 數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即可有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉vcc18電源正端（+）te14編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效osc116振

13、蕩電阻輸入端，與osc2所接電阻決定振蕩頻率osc215振蕩電阻振蕩器輸出端dout17編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）vss9電源負(fù)端（-）在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越低，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長(zhǎng)。5，參數(shù)指標(biāo) pt2262的極限參數(shù)如表一所示，電氣參數(shù)如表二所示。參數(shù)符號(hào)參數(shù)范圍單位電源電壓vcc215.0v輸入電壓vi-0.3vcc+0.3v輸出電壓vo-0.3vcc+0.3v最大功耗pa300mw工作溫度topr-20+70度儲(chǔ)存溫度tstg-40+125度表二 pt2262的電氣參數(shù)（除非特殊說(shuō)明tamb=25度 vcc=12.0v）

14、參數(shù)符號(hào)測(cè)試條件最小值典型值最大值單位電源電壓vcc212v電源電流iccvcc=12v振蕩器停止振蕩a0a11開路0.020.3uvdout輸出驅(qū)動(dòng)電流iohvcc=5vvoh=3v-3mavcc=8vvoh=4v-6mavcc=12vvoh=6v-10-madout輸出陷電流iolvcc=5vvol=3v2mavcc=8vvol=4v5mavcc=12vvol=6v9ma(2) 解碼芯片pt2262 1,pt2262引腳圖 圖2-3 pt2262引腳圖 方案三：采用at89c51實(shí)現(xiàn)的紅外遙控 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編、解碼專用集成電路芯片來(lái)進(jìn)行控制操作，如圖所示。

15、發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、led紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。led編碼調(diào)制鍵盤鍵陣 (a) 紅外遙控發(fā)射框圖解碼電路解調(diào)光/電放大 （b） 紅外遙控接收框圖 遙控開關(guān)是在通用紅外遙控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的。其實(shí)質(zhì)就是將紅外遙控接收部分采用單片機(jī)at89c51來(lái)控制。即當(dāng)一體化紅外接收器接收到紅外遙控信號(hào)后，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大、解調(diào)、濾波后，將原編碼信號(hào)送入單片機(jī)at98c51中進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、解碼，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理，打到控制電器的目的。下圖一所示為遙控開關(guān)的系統(tǒng)構(gòu)成框圖，圖二為遙控開關(guān)的電路原理圖。彩色電視機(jī)遙控器遙控接收頭顯示器復(fù)位at89c

16、51晶振繼電器（執(zhí)行器）電器插座受控電器 圖一 遙控開關(guān)的系統(tǒng)構(gòu)成框圖 圖二 遙控開關(guān)的電路原理圖紅外線遙控器的工作原理 1.紅外線遙控發(fā)射器 紅外線遙控器發(fā)射器包含鍵盤、指令編碼器和紅外發(fā)光二極管led等部分組成。當(dāng)按下鍵盤的不同按鍵時(shí)，通過(guò)編碼器產(chǎn)生與之相應(yīng)的特定的二進(jìn)制脈沖碼信號(hào)。將此二進(jìn)制脈沖碼信號(hào)先調(diào)制在38khz的載波上，經(jīng)過(guò)放大后，激發(fā)紅外發(fā)光二極管led轉(zhuǎn)變成以波長(zhǎng)940nm的紅外線光傳播出去。 2.紅外線遙控接收器 遙控接收器由紅外線接收器、微處理器、接口電路(控制電路)等部分組成。光電二極管將接收的紅外線信號(hào)轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，經(jīng)檢波放大，濾除去38khz的載波信號(hào)，恢復(fù)原來(lái)的

17、指令脈沖，然后送入微處理器進(jìn)行識(shí)別解碼，解譯出遙控信號(hào)的內(nèi)容，并根據(jù)控制功能輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，送往接口電路（控制電路）做相應(yīng)的處理。 3.紅外遙控開關(guān)的譯碼 在紅外線遙控開關(guān)電路圖中，當(dāng)接通電源后，at89c51的13腳所接的蜂鳴器會(huì)“嗡”的響一聲，同時(shí)14腳所接的發(fā)光二極管閃亮一次，然后熄滅。p1口所接led顯示器不顯示，繼電路jk1a至jk5a全部斷開，這些都表明紅外遙控開關(guān)沒(méi)有接收到信號(hào)，在此提示等待。此時(shí)，若將遙控器的數(shù)字“1”按下時(shí)，則在圖中的紅外遙控開關(guān)的電路圖中的遙控接收器sm0038接收來(lái)自遙控發(fā)射器發(fā)射的紅外信號(hào)，將接收的紅外線信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大、解調(diào)、濾波后，經(jīng)紅外

18、接收器的第一管腳將原編碼輸入at89c5的12腳。然后由at89c51對(duì)所接收的原編碼信號(hào)進(jìn)行判斷，識(shí)別等，然后做出響應(yīng)的處理。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)at89c51和芯片mt888o作為本設(shè)計(jì)的核心元件。智能總線式開關(guān)是通過(guò)at89c51和芯片mt8880實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)控制的。盡管無(wú)線遙控和pt2262/pt2272實(shí)現(xiàn)的紅外遙控都比較方便使用，但是采用at89c51實(shí)現(xiàn)的紅外遙控更容易實(shí)現(xiàn)與智能總線式開關(guān)的連接。采用at89c51實(shí)現(xiàn)的紅外遙控就是在通用的紅外遙控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)質(zhì)就是將紅外遙控接收部分采用單片機(jī)at89c51來(lái)控制。所以，我們選擇方案三。 2.2 智能總線式開關(guān)的設(shè)

19、計(jì)方案：1.通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通信網(wǎng)絡(luò)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可分為以下4種：總線網(wǎng)星狀網(wǎng)環(huán)狀網(wǎng)混合網(wǎng)，如樹狀網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等。（1） 總線網(wǎng)總線結(jié)構(gòu)是使用同一媒體或電纜連接所有用戶的一種方式，也就是說(shuō)，連接用戶的物理媒體由所有設(shè)備共享，如圖一所示。使用這種結(jié)構(gòu)必須解決的一個(gè)問(wèn)題是確保用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不能出現(xiàn)沖突。在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路配置時(shí)，這是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。如果這條鏈路是半雙工操作，只需使用很簡(jiǎn)單的機(jī)制便可保證兩個(gè)端用戶輪流工作。在一點(diǎn)到多點(diǎn)方式中，對(duì)線路的訪問(wèn)依靠控制端的探詢來(lái)確定，即主機(jī)循環(huán)檢測(cè)。這種結(jié)構(gòu)具有費(fèi)用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點(diǎn)或某個(gè)端用戶失效不影響其他站點(diǎn)或端用戶通信的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是一次僅能

20、一個(gè)端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其他端用戶必須等待到獲得發(fā)送權(quán)。媒體訪問(wèn)獲取機(jī)制較復(fù)雜。盡管有上述一些缺點(diǎn)，但由于布線要求簡(jiǎn)單，擴(kuò)充容易，端用戶失效、增刪不影響全網(wǎng)工作。 圖一（2） 星狀網(wǎng)星狀網(wǎng)是最古老的一種連接方式，大家每天都使用的電話就屬于這種結(jié)構(gòu)，如圖圖二所示。圖三所示為目前使用最普遍的以太網(wǎng)星狀結(jié)構(gòu)，處于中心位置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備稱為集線器，英文名為hub。 圖二這種結(jié)構(gòu)便于集中控制，因?yàn)槎擞脩糁g的通信必須經(jīng)過(guò)中心站。由于這一特點(diǎn)，也帶來(lái)了易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn)。端用戶設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會(huì)影響其他端用戶間的通信。但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點(diǎn)是，中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，因?yàn)橹行南到y(tǒng)一旦損壞，整個(gè)系

21、統(tǒng)便趨于癱瘓。對(duì)此中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份，以提高系統(tǒng)的可靠性。星狀網(wǎng)的另一缺點(diǎn)是布線較多，每一工作站要求一條線，工作站越多，線材也消耗越多。 圖三 （3）環(huán)狀網(wǎng)環(huán)狀結(jié)構(gòu)在局域網(wǎng)中使用較多。這種結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個(gè)用戶到另一個(gè)用戶，直到所有用戶連成環(huán)狀，如圖圖四所示。這種結(jié)構(gòu)顯而易見消除了用戶通信時(shí)對(duì)中心系統(tǒng)的依賴性。 圖四環(huán)形結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，每個(gè)用戶都與兩個(gè)相鄰的用戶相連，因而存在著點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，但總是以單向方式操作。于是便有上游用戶和下游用戶之稱。例如圖四中，用戶7是用戶8的上游端用戶，用戶8是用戶7的下游用戶。如果8端需將數(shù)據(jù)發(fā)送到7端，則幾乎要繞環(huán)一周才能到達(dá)7端。通過(guò)以上三種通信網(wǎng)絡(luò)

22、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的比較?？偩€式網(wǎng)絡(luò)具有費(fèi)用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點(diǎn)或某個(gè)端用戶失效不影響其他站點(diǎn)或端用戶通信的優(yōu)點(diǎn)。更重要的是布線要求簡(jiǎn)單，擴(kuò)充容易。對(duì)于家用的電器設(shè)備，選用總線式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最為適合。為解決總線沖突的問(wèn)題，可采用主從式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖五所示。圖五主機(jī)和整個(gè)系統(tǒng)的電源作為一個(gè)模塊，負(fù)責(zé)接收從機(jī)數(shù)據(jù)，并發(fā)給各從機(jī)。從機(jī)有各自不同的地址碼，一個(gè)從機(jī)對(duì)應(yīng)一組開關(guān)。當(dāng)某一從機(jī)需要打開另一從機(jī)所控制的開關(guān)時(shí)，只需發(fā)送對(duì)應(yīng)從機(jī)的地址碼，主機(jī)收到此地址碼后，立即轉(zhuǎn)發(fā)各從機(jī)，各從機(jī)都能收到此信號(hào)，但只有符合本機(jī)地址碼的從機(jī)才做出相應(yīng)的操作（開機(jī)或關(guān)機(jī)）。當(dāng)然，從機(jī)也能控制自己的開關(guān)，操作過(guò)程和上

23、述一樣。2.傳輸媒質(zhì)的選擇傳輸媒質(zhì)是通信中實(shí)際傳送信息的載體。合理的選擇傳輸媒質(zhì)，有助于提高通信質(zhì)量和兼顧性價(jià)比。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中采用的傳輸媒質(zhì)可分為有線和無(wú)線兩大類。雙絞線、同軸電纜、電力線、電話線、波導(dǎo)管和光纖是常用的幾種有線傳輸媒質(zhì)。短波通信、微波通信、衛(wèi)星通信、紅外通信、激光通信、散色通信以及藍(lán)牙通信等的信息載體都屬于無(wú)線傳輸媒質(zhì)。（1）有線傳輸媒質(zhì)有線傳輸媒質(zhì)是現(xiàn)代通信中最常用的媒質(zhì)之一，它以有形的線路為傳輸介質(zhì)，主要包括雙絞線、同軸電纜和光纖。計(jì)算機(jī)間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信一般要采用調(diào)制解調(diào)器，其傳輸介質(zhì)本應(yīng)使用專用的同軸電纜，但從成本角度考慮，還可使用雙絞線、電話線和電力線。當(dāng)然，采用光纖

24、作為通信介質(zhì)是最好不過(guò)了，但成本較高，可根據(jù)傳輸特性（包括其容量及傳輸頻率范圍）、連接性（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或多點(diǎn)）、地域范圍（網(wǎng)絡(luò)上點(diǎn)與點(diǎn)之間的最大距離）、抗干擾性（介質(zhì)對(duì)干擾的屏蔽能力）、成本（包括組成部件、安裝和維修成本等）幾個(gè)方面對(duì)上述幾種介質(zhì)進(jìn)行比較。下面，對(duì)這幾種通信介質(zhì)分別進(jìn)行分析說(shuō)明。雙絞線雙絞線是由兩條互相絕緣的銅導(dǎo)線扭絞起來(lái)構(gòu)成的，一對(duì)線作為一條通信線路。通常類似這樣的一定數(shù)量的導(dǎo)線對(duì)捆成一個(gè)電纜，外面包上硬護(hù)套。之所以采用這種扭絞結(jié)構(gòu)是為了減少相鄰導(dǎo)線的電磁干擾，以提供相對(duì)穩(wěn)定的導(dǎo)電特性。最近的研究結(jié)果表明，雙絞線作為一個(gè)建筑物內(nèi)局部通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)是有效且成本低廉的。 雙絞線可用

25、于傳輸模擬及數(shù)字信號(hào)，其通信距離一般為幾公里到幾十公里。當(dāng)距離太長(zhǎng)時(shí)，對(duì)于模擬信號(hào)，每隔56km需加放大器，以便將衰減了的信號(hào)放大到合適的數(shù)值；對(duì)于數(shù)字信號(hào)，每隔23km需加轉(zhuǎn)發(fā)器（中繼器），以便將失真了的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行整形。導(dǎo)線越粗，其通信距離越遠(yuǎn)，但導(dǎo)線價(jià)格會(huì)越高。與其他傳輸介質(zhì)相比，雙絞線的傳輸距離、帶寬和數(shù)據(jù)率有限。當(dāng)頻率增大時(shí)，信號(hào)衰減也增大。此外它易于電磁場(chǎng)耦合，對(duì)噪聲和干擾較敏感。減少損耗的辦法有兩種：第一，可在雙絞線外面加上一個(gè)金屬編制網(wǎng)的屏蔽層減少干擾，相鄰的線對(duì)采用不同扭絞長(zhǎng)度減少串音；第二，使用平衡傳輸線，接受端用相位差判斷數(shù)字0和1，而不再用幅度差判斷，因而可有效降低加性

26、噪聲干擾，增加傳輸距離。對(duì)于點(diǎn)到點(diǎn)模擬信號(hào)傳輸，雙絞線可以達(dá)到250khz的帶寬。由于用戶線路的衰減為每公里1db，而電話線通用標(biāo)準(zhǔn)為最大損耗低于6db，因此，電話線上每6km內(nèi)必須接放大器。對(duì)于數(shù)字的點(diǎn)到點(diǎn)線路，雙絞線可以達(dá)到幾mb/s的數(shù)據(jù)傳送速率，且傳輸距離可達(dá)幾公里。由于雙絞線成本低廉且性能較好，因而無(wú)論是在模擬還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信中都是一種普遍采用的傳輸介質(zhì)。目前，在某些專門系統(tǒng)中，雙絞線在短距離傳輸中的速率已達(dá)100155mb/s。 同軸電纜同軸電纜也像雙絞線那樣由一對(duì)導(dǎo)體組成，但他們是按同軸的形式構(gòu)成線對(duì)的，其結(jié)構(gòu)如圖六所示。其中最里層是內(nèi)導(dǎo)體，外包一層絕緣材料，外面再套一個(gè)空心的圓

27、柱形外導(dǎo)體，最外層是起保護(hù)作用的塑料外皮。內(nèi)導(dǎo)體忽然外導(dǎo)體構(gòu)成一組線對(duì)。單根同軸電纜直徑約為0.52.5cm，幾個(gè)同軸電纜往往會(huì)在一個(gè)大電纜內(nèi)，有些里面還裝有二芯扭絞線或四芯線組用于傳輸控制信號(hào)。由于外導(dǎo)體是接地的，故同軸電纜具有很好的抗干擾性。 圖六同軸電纜與雙絞線相比價(jià)格稍貴，因其具有帶寬寬、數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸距離長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，盡管面臨光纖、微波和衛(wèi)星等傳輸信道的競(jìng)爭(zhēng)，但仍是用途非常廣泛的傳輸介質(zhì)。由于它比雙絞線具有優(yōu)越的頻率特性，現(xiàn)已被廣泛用于較高速率和較高頻率的數(shù)據(jù)傳輸，如長(zhǎng)距離電報(bào)、電話傳輸，有線電視、局部網(wǎng)絡(luò)和短距離系統(tǒng)連接的通信線路中。 電力線利用電力線載波實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通

28、信，將大大降低成本、縮短工時(shí)。下面舉例說(shuō)明電力線載波通信的原理?？梢杂脝纹瑱C(jī)8031為控制核心，控制雙音多頻dtmf發(fā)生器（mt8880），實(shí)現(xiàn)信號(hào)編碼，再通過(guò)鎖相環(huán)電路（lm567）進(jìn)行信號(hào)調(diào)制。載波信號(hào)經(jīng)放大后，耦合至電力線上，完成數(shù)據(jù)發(fā)送。接收端將電力線上耦合進(jìn)來(lái)的載波信號(hào)，經(jīng)鎖相環(huán)電路進(jìn)行解調(diào)，再送入dtmf譯碼器（mt8880），實(shí)現(xiàn)信號(hào)譯碼，由單片機(jī)接受，使信號(hào)得以還原，從而完成兩地的數(shù)據(jù)通信。電力線載波傳輸限于同一個(gè)電力變壓器供電范圍內(nèi)，主從機(jī)最好接于同一相線上，這樣傳輸衰減減小、傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸效果好。若傳輸線不同相，則應(yīng)在他們之間就近跨接0.1uf耐壓630v以上的電容，實(shí)現(xiàn)

29、交連傳送，但傳送效果差些。電話線利用現(xiàn)成的電話線進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，是非常經(jīng)濟(jì)的一個(gè)途徑。在遠(yuǎn)程通信時(shí)，傳輸線上分布電容是使數(shù)據(jù)波形失真的主要因素。如果傳輸線是架在電線桿上的架空導(dǎo)線對(duì)，兩導(dǎo)線間是由空氣絕緣的，相互距離有數(shù)厘米，他們之間就構(gòu)成了分布電容。導(dǎo)線越長(zhǎng)，電容越大，對(duì)數(shù)據(jù)波形的影響越嚴(yán)重，兩條傳輸線距離越近，電容也越大，特別是對(duì)電纜中的導(dǎo)線，不僅導(dǎo)線間距離小，而且絕緣材料的介電常數(shù)遠(yuǎn)大于空氣的介電常數(shù)，所以同樣長(zhǎng)度的電容遠(yuǎn)比架空導(dǎo)線大，在選用傳輸線時(shí)應(yīng)該給以重視，這就是直接用電話線或普通導(dǎo)線進(jìn)行數(shù)字通信時(shí)，距離受限制的原因。如果傳輸?shù)拿}沖寬度太窄或使用的波特率太高，以至傳輸線上的電容尚未

30、充滿電荷之前就開始下降了，而電容上的電壓尚未放電到最低電壓又進(jìn)行充電，這樣在接收端無(wú)法判斷它們，這便是用電話線直接傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)對(duì)波特率加以限制的原因。實(shí)際上用電話線傳輸直流電壓要考慮由電阻、電容和電感以及非理想絕緣所帶來(lái)的漏電電阻等綜合影響。波導(dǎo)管如果發(fā)送頻率足夠高，那么信號(hào)的電磁成分可在自由空間傳播，從而不需要任何實(shí)際導(dǎo)體。盡管如此，為避免由于信號(hào)擴(kuò)散而引起的干擾和損耗，同時(shí)為了使信號(hào)沿需要的路由傳播，有時(shí)我們需要把這些電磁波禁閉在另外一種有介媒質(zhì)波導(dǎo)管中。通常，波導(dǎo)管被用來(lái)把微波發(fā)射器和接收器連接到它們的天線，其工作頻率范圍為2000110000mhz。另外，由于濕氣使微波衰減，因此波導(dǎo)

31、管使用干燥空氣來(lái)防止這些濕氣。常見的波導(dǎo)管是環(huán)形波導(dǎo)管。目前波導(dǎo)管仍被用做高功率、高頻信號(hào)的導(dǎo)體，但更新一些的系統(tǒng)采用了光纖電纜。光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱，是傳送光信號(hào)的媒質(zhì)。光纖的原材料主要是二氧化硅，再加上其他的輔助材料如塑料等制成，光纖的結(jié)構(gòu)呈圓柱形，內(nèi)部是纖芯，外部是包層。纖芯采用二氧化硅以鍺和磷等材料制成，直徑約約為575 um ；包層采用純二氧化硅制成，直徑約為100150um。光纖的最外層是塑料護(hù)皮，用于保護(hù)纖芯。纖芯的折射率比包層的折射率高1%左右，因而可以使光聚在纖芯與包層的界面之內(nèi)向前傳播，形成光導(dǎo)波。如果纖芯的直徑足夠細(xì)（例如5 um以下），則光在光導(dǎo)波中的傳播只有一種模

32、式，這樣的光纖稱為單模光纖。如果纖芯的直徑足夠粗，則光在光導(dǎo)波中可能同時(shí)有多種沿不同途徑傳播的模式，這樣的光纖稱為多模光纖。光纖的主要傳輸特性是損耗和色散。損耗是光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)單位長(zhǎng)度的衰減，單位是db/km。色散是光到達(dá)接收端的時(shí)延之差，即光脈沖展寬，單位是ns/km。損耗會(huì)影響傳輸?shù)闹屑?jí)距離，色散會(huì)影響傳輸速率，兩者都是很熱鬧重要的指標(biāo)。光纖通信的主要優(yōu)點(diǎn)有：頻帶寬、通信容量大；在很寬的頻帶范圍內(nèi)，光纖對(duì)各頻率的傳輸損耗和色散幾乎相等，不需要在接收端或中中繼站采取幅度或時(shí)延等的均衡措施；不受電磁干擾和靜電干擾的影響，即在同一根光纜中，鄰近各根光纖之間幾乎沒(méi)有串?dāng)_；構(gòu)成光纖的主要原料是

33、石英，石英的資源豐富且價(jià)格便宜；此外還有保密性好、線徑細(xì)、體積小、重量輕、損耗小、誤碼率低等優(yōu)點(diǎn)。光纖已成為當(dāng)今重要的傳輸媒質(zhì)之一，為數(shù)字通信和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的迅速發(fā)展提供了良好的傳輸環(huán)境。（2） 無(wú)線傳輸媒質(zhì)所謂無(wú)線傳輸媒質(zhì)，是指無(wú)須架設(shè)或鋪埋電纜或光纜，而通過(guò)看不見摸不著的自由空間，將電信號(hào)轉(zhuǎn)成無(wú)線電波進(jìn)行傳送。發(fā)信端待傳的信息轉(zhuǎn)換成無(wú)線電信號(hào)，依靠無(wú)線電波在空間傳播，而收信端則要把無(wú)線電信號(hào)還原成發(fā)信端所傳信息。無(wú)線電波是一種電磁波，因?yàn)槭且环N電磁波，因?yàn)轭l率（波長(zhǎng)）相差較遠(yuǎn)的無(wú)線電波往往具有不同的特性，通常用頻率（波長(zhǎng)）作為無(wú)線電波具有表征意義的參量。例如，中長(zhǎng)波沿地面?zhèn)鞑?，繞射能力較強(qiáng)

34、；短波以電離層反射方式傳播，傳輸距離很遠(yuǎn)；而微波只能在大氣對(duì)流層直線傳播，繞射能力很弱。因此，把無(wú)線電波按其頻率（波長(zhǎng)）來(lái)進(jìn)行命名，如表一所示。下面簡(jiǎn)單介紹短波通信、微波通信、衛(wèi)星通信、紅外通信、激光通信、散射通信以及藍(lán)牙技術(shù)等幾種無(wú)線傳輸新技術(shù)。 1 短波通信 短波通信是利用地面發(fā)射的無(wú)線電波在電離層反射，或電離層與地面之間多次發(fā)射而到達(dá)接收點(diǎn)的一種遠(yuǎn)距離通信方式，工作頻率范圍為3mhz30mhz。電離層的高度由數(shù)十公里到數(shù)百公里，分為多個(gè)不同的層次，而且隨著季節(jié)、晝夜及太陽(yáng)活動(dòng)等情況不斷變化，因此電離層的不穩(wěn)定是造成短波通信質(zhì)量不穩(wěn)定的主要因素。同時(shí)，由于短波通信可能存在多條傳播途徑，各途

35、徑的時(shí)延不等，從而會(huì)產(chǎn)生多徑效應(yīng)及衰落現(xiàn)象。加之它的工作頻段窄，通信距離容量小，所以在數(shù)據(jù)通信中很少使用。但是短波通信的突出優(yōu)點(diǎn)是投資少、建設(shè)快、通信距離遠(yuǎn)，因而在軍事通信及移動(dòng)通信方面仍有實(shí)用價(jià)值。2 微波通信微波通信是在對(duì)流層的視距范圍內(nèi)利用無(wú)線電波進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信方式，頻率范圍為1ghz20ghz。由于受地形和天線高度的限制，兩微波站間的通信距離一般為30km50km，長(zhǎng)途通信時(shí)必須建立多個(gè)中繼站。中繼站的功能是變頻和放大，進(jìn)行功率補(bǔ)償。通過(guò)各中繼站逐站將信息傳送下去，很像接力賽跑，所以微波通信常稱為微波接力通信。 微波通信分為模擬微波通信和數(shù)字微波通信兩種。模擬微波通信主要采用調(diào)頻制

36、，每個(gè)射頻信道可開通300、600、至3600個(gè)話路。數(shù)字微波通信大多采用相移鍵控（psk），目前國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途干線使用的數(shù)字微波主要有4ghz的960路系統(tǒng)和6ghz的1800路系統(tǒng)。微波通信的傳輸質(zhì)量比較穩(wěn)定，影響質(zhì)量的主要因素是雨雪天氣對(duì)微波產(chǎn)生的吸收損耗，不利地形或環(huán)境對(duì)微波所造成的衰落現(xiàn)象。微波通信以其成本低、中繼距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)，成為長(zhǎng)途通信的主要手段之一。 微波接力信道主要用于長(zhǎng)途電信服務(wù)。工作在1ghz以下的頻段用于移動(dòng)通信系統(tǒng)和某些數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；工作在1.5ghz10ghz的頻段用于傳輸電視和話音的同軸電纜的替代信道。大多數(shù)長(zhǎng)途電話業(yè)務(wù)使用4ghz6ghz的頻率范圍，由于在這些頻率上越

37、來(lái)越擠，因此目前也在使用其他較高的微波頻率。 微波接力通信可傳輸電話、電波、圖像、數(shù)據(jù)等信息，同時(shí)由于它具有頻帶寬、通信容量大、靈活性可靠性較好、投資少見效快等特點(diǎn)，目前在各國(guó)應(yīng)用都很廣泛。但微波接力信道也存在一些缺點(diǎn)，如相臨站間必須直視、不得有障礙物，受氣候干擾較大，保密性差，中繼站的使用與維護(hù)帶來(lái)一些問(wèn)題等等。3. 衛(wèi)星通信 檢單地說(shuō)，衛(wèi)星通信就是地球上的無(wú)線電通信站之間利用人造衛(wèi)星做中繼站而進(jìn)行的通信。人造衛(wèi)星已成為當(dāng)今通信的重要媒介之一。通信衛(wèi)星被發(fā)射到地球的赤道上空36000km處的對(duì)地靜止軌道上，利用衛(wèi)星上的通信轉(zhuǎn)發(fā)器，可以接收由陸地衛(wèi)星地球站發(fā)射的信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大，變頻后，轉(zhuǎn)發(fā)

38、到其他的地球站，從而完成地球站之間的傳輸。一個(gè)衛(wèi)星可以覆蓋地球表面1/3的地區(qū)，只經(jīng)過(guò)一次中繼，而且頻帶寬，因此衛(wèi)星通信的容量大，中繼站少。兩個(gè)地球站之間的直接通信距離可達(dá)13000千米，并且無(wú)論通信距離遠(yuǎn)近，通信的質(zhì)量都相同，所以衛(wèi)星通道已經(jīng)成為當(dāng)今長(zhǎng)途通信的主要手段之一，也是計(jì)算機(jī)通信的良好媒質(zhì)之一。4. 激光通信 激光通信時(shí)利用激光傳輸信息的通信方式。激光是一種新型光源，具有亮度高、方向性強(qiáng)、單色性好、相干性強(qiáng)等特點(diǎn)。它具有通信容量大、不受電磁干擾、保密性強(qiáng)、設(shè)備輕便、機(jī)動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)，但使用時(shí)光學(xué)收發(fā)天線相互對(duì)準(zhǔn)困難。通信距離限于視距，易受氣候影響，在惡劣氣候條件下甚至?xí)斐赏ㄐ胖袛唷４?/p>

39、氣激光通信可用于江河湖泊、邊防、海島、高山峽谷等地的通信，還可用于微波通信或同軸電纜通信中斷搶修時(shí)的臨時(shí)頂替設(shè)備。激光通信相比于微波通信，具有以下優(yōu)勢(shì)：發(fā)射光束窄，方向性好。激光通信中的光束發(fā)射角通常都在毫弧度，甚至微弧度量級(jí)，它能較好的解決日益嚴(yán)重的電磁波干擾和保密問(wèn)題。激光通信中的天線尺寸也是其優(yōu)點(diǎn)之一。由于激光波長(zhǎng)短，在同樣功能情況下，天線的尺寸比微波、毫米波通信天線的尺寸要小許多，但其信息容量較大。光波作為信息載體可傳輸10gb/s的數(shù)據(jù)速率，而且其功耗小、體積小、重量輕，此外，真空對(duì)于光波是一種無(wú)損耗、無(wú)干擾的良好傳輸介質(zhì)，傳輸同樣速率與信息的裝備，光通信的性價(jià)比最高。5. 紅外通信

40、 紅外通信在人們?nèi)粘Ｉ钪刑幪幙梢?。從電視機(jī)、vcd遙控器，到電梯、門禁系統(tǒng)，乃至便攜式電腦，都是紅外通信的實(shí)例。由于紅外通信價(jià)格低廉，使用方便，解決了無(wú)有線連接的許多方便，因而受到了家電設(shè)備廠商，電腦外圍設(shè)備廠商以及通信設(shè)備廠商的高度重視。 使用發(fā)送器和接收器調(diào)制出不相干的紅外線光就可以實(shí)現(xiàn)紅外線通信。無(wú)論是直接傳輸還是經(jīng)過(guò)一個(gè)淺色表面的反射，收發(fā)器之間的距離都不能超出視線范圍。 紅外線傳輸與微波傳輸之間的一個(gè)重要區(qū)別是前者無(wú)法穿透墻體，因此，微波系統(tǒng)中的安全問(wèn)題和干擾問(wèn)題在紅外線傳輸中都不存在。6. 散射通信 散射通信是利用地面發(fā)射的無(wú)線電波在對(duì)流層散射而返回地面的一種通信方式，工作頻率范

41、圍為100 mhz10ghz,通信距離一般為150km400km，最高可達(dá)800km1000km。 與短波通信相比，散射通信的傳輸頻帶較寬，可達(dá)數(shù)百千赫茲到數(shù)兆赫茲，而且通信容量大，能進(jìn)行多路復(fù)用。散射通信的主要缺點(diǎn)是傳輸損耗大，接收信號(hào)的強(qiáng)度變化大。為了克服衰落現(xiàn)象，需要采取多種措施，如今采用分集接收、加大天線、使用大功率發(fā)射機(jī)和低噪聲接收機(jī)，致使成本提高。散射通信由于通信容量大，不受核爆和極光的影響，因而在軍事通信中以及在無(wú)法進(jìn)行微波通信的條件下，有很高的實(shí)用價(jià)值。7. 藍(lán)牙技術(shù) 藍(lán)牙技術(shù)是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開放式全球規(guī)范，它以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境中

42、建立一個(gè)特別連接，其程序?qū)懺谝粋€(gè)99mm2的微芯片中。如果把藍(lán)牙技術(shù)引入到移動(dòng)電話和膝上型電腦中，就可以去掉移動(dòng)電話和膝上型電腦之間的連接電纜而通過(guò)無(wú)線使其建立通信。打印機(jī)、pda、桌上型電腦、傳真機(jī)、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其他的數(shù)字設(shè)備都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。除此之外，藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)還為已存在的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和外設(shè)提供通用接口以組建一個(gè)遠(yuǎn)離固體網(wǎng)絡(luò)的個(gè)人特別連接設(shè)備群。 藍(lán)牙工作在全球通用的2.4ghz ism 頻段。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)速率為1mb/s.時(shí)分雙工傳輸方案被用來(lái)實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。 ism頻段是對(duì)所有無(wú)線電系統(tǒng)都開放的頻帶，因此使用其中的某個(gè)頻帶都會(huì)遇到不可預(yù)測(cè)的干擾源。例如某些家電、無(wú)繩電

43、話、汽車房開門器、微波爐等等，都可能是干擾。為此，藍(lán)牙藍(lán)牙特別設(shè)計(jì)了快速確認(rèn)和調(diào)頻方案以確保鏈路穩(wěn)定。跳頻技術(shù)是把頻帶分成若干個(gè)跳頻信道，在一次連接中，無(wú)線電收發(fā)器按一定的碼序列不斷的從一個(gè)信道跳到另一個(gè)信道， 只有收發(fā)雙方是按這個(gè)規(guī)律進(jìn)行通信的，而其他的干擾不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾；調(diào)頻的瞬時(shí)帶寬是很窄的，但可以通過(guò)擴(kuò)展頻譜技術(shù)使這個(gè)窄帶擴(kuò)展成百倍的寬頻帶，使干擾變小。 與其他工作在相同頻段的系統(tǒng)相比，藍(lán)牙調(diào)頻更快，數(shù)據(jù)包更短，這使藍(lán)牙比其他系統(tǒng)更穩(wěn)定；前向糾錯(cuò)的使用抑制了長(zhǎng)距離鏈路的隨機(jī)噪聲；采用了二進(jìn)制調(diào)頻技術(shù)的調(diào)頻收發(fā)器被用來(lái)抑制干擾和防止衰落。這些都是藍(lán)牙迅速發(fā)展的原因。 通過(guò)以上

44、對(duì)各傳輸媒質(zhì)的分析和比較，我們不難看出，在通信系統(tǒng)中，合理的選擇傳輸媒質(zhì)是很重要的。智能總線式開關(guān)民用智能化設(shè)備，由于它的普遍性和實(shí)用性，必須從性能價(jià)格比出發(fā)來(lái)選擇通信傳輸媒質(zhì)。從以上對(duì)傳輸媒質(zhì)的分析和比較可知，雙絞線作為一個(gè)建筑物內(nèi)局部通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)是有效的且成本低廉的。本系統(tǒng)采用直徑為0.3mm的雙絞線，該線在20c時(shí)每千米導(dǎo)體直流電阻為36歐姆，每千米固有衰減小于1db（8001000hz）. （3） 通信編解碼方式設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)通信中的編解碼技術(shù)主要有dtmf編解碼技術(shù)和三態(tài)邏輯解碼技術(shù)，本系統(tǒng)編采用dtmf編解碼技術(shù)。 1.dtmf（雙音多頻）編碼方法 dtmf是英文dual ton

45、e multiple frequency 的縮寫，意為“雙音多頻”，它在程控系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。 dtmf（雙音多頻）信令具有的傳遞速度，使得它不僅廣泛應(yīng)用于電話系統(tǒng)的語(yǔ)音通信中，而且在通信網(wǎng)中應(yīng)用也極為普遍。一些系統(tǒng)中常常需要同時(shí)接收和發(fā)送dtmf信號(hào)，發(fā)送和接收均伴隨著編碼和解碼過(guò)程。 電話機(jī)有兩種撥號(hào)方式，即脈沖撥號(hào)方式和雙音多頻撥號(hào)方式。 雙音多頻撥號(hào)方式的雙音是指兩個(gè)特定的單音信號(hào)的組合疊加來(lái)代表數(shù)字或符號(hào)（功能）。兩個(gè)單音的頻率不同，所代表的數(shù)字和功能也不同，在雙音多頻電話機(jī)中，有16個(gè)按鍵，其中有10個(gè)數(shù)字鍵（09），6個(gè)功能鍵(*、#、a、b、c、d)。按照組合的原理，它必須有

46、8種不同的單音頻信號(hào)。由于采用的頻率有8種，故稱之為多頻。又因從8種頻率中任意抽出兩種進(jìn)行組合，又稱其為8中取2的雙音編碼方法。 根據(jù)ccitt的建議，國(guó)際上采用69hz、770hz、825hz、941hz、1209hz、1336hz、1477hz和1633hz。把這8種頻率分為兩個(gè)群，即高頻群和低頻群。從高頻群和低頻群中任意各抽取一種頻率進(jìn)行組合，共有16種不同的組合，代表16種不同的數(shù)字或功能，如表一所示 表一 撥號(hào)數(shù)字與高、低頻率的組合關(guān)系 低頻組fl(hz)高頻組fh(hz)1209133614771633697123a770456b852789c9410*#d 例如按“1”鍵時(shí)，由撥

47、號(hào)電路產(chǎn)生697hz與1209hz疊加的信號(hào)電流輸出；按“2”鍵時(shí)，產(chǎn)生697hz與1336hz疊加輸出；以此類推。2.dtmf（雙音多頻）編解碼器的原理 dtmf（雙音多頻）編碼器是采用每位數(shù)字有一組低頻（fl）和一組高頻(fh )按式8-1的組合疊加形成的 一組雙音多頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)字撥號(hào)。 v（t）=ahsin(2fht)alsin(2flt) dtmf解碼器一般包括dtmf分組濾波器和dtmf譯碼器。dtmf 接收信號(hào)先經(jīng)高、低群帶通濾波器進(jìn)行fl、fh區(qū)分，然后過(guò)零檢測(cè)，比較，得到相應(yīng)于dtmf的兩路信號(hào)輸出。該兩路信號(hào)經(jīng)譯碼、鎖存、緩沖、恢復(fù)對(duì)應(yīng)于16種dtmf信號(hào)音對(duì)的4比特二

48、進(jìn)制碼。 目前dtmf產(chǎn)品多屬于cmos集成電路，國(guó)際上一些主要器件生產(chǎn)廠家或公司均有這方面的系列產(chǎn)品。有代表性的dtmf發(fā)送器包括mite公司的mt5087、mt5089、mt5088、mt5091,motorola公司的mc14410,ami公司的s2860、s2559,texas公司的tp5087、tcm5087、tcm5089,mostek公司的mk5087、mk5089、mk5091等。有代表性的dtmf接收器有mt8880、m8880、mt8888、mt8888、mt8889等。這些dtmf產(chǎn)品集成度高，體積小，抗干擾能力強(qiáng)，并且中間傳輸?shù)氖莾蓚€(gè)疊加的音頻信號(hào)，最后輸出的是二進(jìn)制編

49、碼信號(hào)，便于與微型計(jì)算機(jī)接口，無(wú)須調(diào)制解調(diào)器。目前dtmf主要用于電話機(jī)及程控交換機(jī)中。實(shí)際上，dtmf編譯碼電路可廣泛用于遙控、遙測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域中。 本系統(tǒng)從通信可靠性和成本考慮，采用dtmf編解碼技術(shù)，并選用dtmf編解碼芯片mt8880。第3章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 通信結(jié)點(diǎn)電路 1，控制開關(guān)的電路原理與分析 控制開關(guān)電路主要由單片機(jī)at89c51，雙音多頻收發(fā)芯片mt8880和固態(tài)繼電器ssr組成，如圖七所示 圖七 控制開關(guān)電路 單片機(jī)at89c51負(fù)責(zé)讀取按鍵、控制mt8880收發(fā)數(shù)據(jù)、控制led指示燈和驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器ssr動(dòng)作。雙音多頻收發(fā)芯片mt8880既可接收總線上的雙音多頻

50、信號(hào)并解調(diào)出二進(jìn)制數(shù)據(jù)，也可以將單片機(jī)送來(lái)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)變成雙音多頻信號(hào)發(fā)送到總線。電阻r1、三極管vt1和電阻r2組成放大電路，把雙音多頻收發(fā)器mt8880輸出的雙音多頻信號(hào)進(jìn)行放大，發(fā)送到總線上。r3、vt2是電子開關(guān)，當(dāng)不發(fā)送雙音多頻信號(hào)時(shí)，vt2截止，使vt1截止，使總線處于高阻狀態(tài)，不影響其他通信結(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)。電源電路是開關(guān)穩(wěn)壓電路，將1030v的直流電壓變成5v。按鍵s1s8分別作為控制8個(gè)開關(guān)的主令按鍵。指示燈led1led8作為8個(gè)開關(guān)的指示燈，用以指示8個(gè)開關(guān)的主指令按鍵。c6、r11是單片機(jī)的復(fù)位電路。r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r21是指示燈le

51、d1led8的限流電阻.2. 主機(jī)的電路原理與分析 主機(jī)電路與控制開關(guān)電路相比，除無(wú)按鍵和指示燈外，其他均相同，電路如圖八所示。電路工作原理與控制開關(guān)電路相同。在此不再詳述。3. mt8880雙音多頻收發(fā)器的介紹(1) mt8880雙音多頻收發(fā)器的特性 1.全功能雙音多頻發(fā)射、接收器。 2.具有中心局工作質(zhì)量。 3.低功耗。 4.具有微處理器通道。 5.可調(diào)整保護(hù)時(shí)間。 6.自動(dòng)音頻波群方式。 7.呼叫進(jìn)程模式。（2）功能說(shuō)明 mt8880c是一個(gè)包括呼叫過(guò)程濾波器的單片雙音多頻收發(fā)器，它采用了mitel公司的iso-cmos技術(shù)，具有低功耗，可靠性高的特點(diǎn)。雙音多頻發(fā)射部分使用了開關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器，保證了所傳遞的雙音多頻信號(hào)具有低失真、高精確度的特點(diǎn)。內(nèi)部計(jì)數(shù)器提供音頻波群傳遞方式，從而使音頻串能夠在高精度時(shí)序內(nèi)傳遞。一個(gè)呼叫過(guò)程濾波器可使微處理機(jī)分析呼叫過(guò)程音頻。片內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)微處理器總線能夠直接和微處理器兼容。mt8880c-1除了接收部分的性能和mt8880c完全相同，前者增強(qiáng)了接收和拒收低信號(hào)電平的能力。 圖八 主機(jī)電路 mt8880c和mt8880c-1集成了雙音多頻收發(fā)功能，包括一個(gè)帶內(nèi)部增益設(shè)置放大器的高性能雙音多頻接收器和一個(gè)使用脈沖計(jì)數(shù)器把音頻脈沖串和脈沖間隔進(jìn)行精確合成的雙音多頻發(fā)生器。此外，可選擇呼叫進(jìn)