智能家居系統(tǒng)本科論文

1、引言21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的巨大進(jìn)步。本文介 紹的數(shù)字化家居控制系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人們可以通過手機(jī)或電話在任何時(shí)候、任意地點(diǎn)對(duì)家中的任意電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機(jī)）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；也可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯；而這 一切的實(shí)現(xiàn)都僅僅是打一個(gè)簡(jiǎn)單的電話。 此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控 等多種功能，如果不幸出現(xiàn)某種險(xiǎn)情，您和110可以在第一時(shí)間獲得通知以便進(jìn)一步采取行動(dòng)。 舒適、時(shí)尚的家居生活是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志， 智能家居控制系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情 況下，對(duì)家

2、里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進(jìn)行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡(jiǎn)便 而時(shí)尚的現(xiàn)代生活。實(shí)現(xiàn)智能化離不開運(yùn)算和控制單元，本系統(tǒng)采用MCU（SM8952AC25P為主控器件，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件由單片機(jī)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入/出設(shè)備以及各種實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件組成；軟件由單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成。只有系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，才 可能組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件， 協(xié)調(diào)地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)，以提高工作效率。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)其開發(fā)過程的系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、 硬件

3、設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試階段應(yīng)根據(jù)開發(fā)的實(shí)際需要，相互協(xié)調(diào)、交叉，有機(jī)的進(jìn)行。 本設(shè)計(jì)的MCUf各個(gè)芯片和模塊的接口、各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化 提供了良好的基礎(chǔ)。b5E2RGbCAP本系統(tǒng)的電話遠(yuǎn)程控制是基于電話交換網(wǎng)絡(luò)的國(guó)際雙音頻通信標(biāo)準(zhǔn)DTMF1信方式，程控交換信令作為系統(tǒng)控制命令，采用MT887C雙音頻編解碼電路實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)通過MT8870識(shí)別來 自PSTN網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進(jìn)行按鍵選擇以實(shí)現(xiàn)用戶身份的識(shí)別 與遠(yuǎn)程控制；各種傳感器的檢測(cè)是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測(cè)量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控；短消息發(fā)送部分采用基于

4、SIEMENTC35GSM模塊TC35modem 和TI公司的電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX3238?器件構(gòu)成的移動(dòng)終端的硬件電路可以完成短消息收發(fā)等 功能。p1EanqFDPw隨著電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 面對(duì)各種檢測(cè)對(duì)象和大量控制單元，需要利用各種接 口標(biāo)準(zhǔn)和MCUS行連接，再經(jīng)過MCUS行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控。而此時(shí)采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn) 智能家居控制系統(tǒng)不僅具有采集控制方便、簡(jiǎn)單、靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高采各模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)正是把MT8870 TC35modem與SM8952AC25PP片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來，順利的完成了本設(shè)計(jì)的要求。本人在此次設(shè)

5、計(jì)中主要 擔(dān)任了系統(tǒng)的硬件電路圖的設(shè)計(jì)、 硬件的裝配和調(diào)試、軟件的設(shè)計(jì)、以及各個(gè)芯片和模塊的資 料查找與整理等工作。 設(shè)計(jì)中超出了任務(wù)書所給的任務(wù)， 并且實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)型遠(yuǎn)程紅外遙控功能， 為控制紅外家電和設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)也可應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中 , 實(shí)現(xiàn)對(duì)無人值守崗位 的遠(yuǎn)程監(jiān)控等。 DXDiTa9E3d1 緒 論1.1 課題背景21 世紀(jì)是信息時(shí)代，各種電信新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。自從1876 年， AlexanderGraham Bell （貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國(guó)的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速，近十年來，中國(guó)的 固定電話業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長(zhǎng)。 1997年 8月局用電話交換機(jī)總

6、容量突破 1億門， 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位， 2006 年初固定電話用戶總數(shù)達(dá)到 35539.2 萬戶，移動(dòng)電話用戶達(dá) 到 40407.2 萬戶，現(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)是由程控交換機(jī)進(jìn)行交換傳輸， 移動(dòng)通信也從模擬時(shí)代走向了 高度數(shù)字化時(shí)代，它們的性能已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，而且可靠性非常高。 RTCrpUDGiT正是因?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實(shí) 現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改 變了人們生活習(xí)慣， 提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的。 智能 家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動(dòng)控制、

7、安全防范三個(gè)方面。 5PCzVD7HxA隨著新技術(shù)和自動(dòng)化的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也越來越強(qiáng)， 各種傳感器 都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化這給智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供極大方便。 jLBHrnAILg電話遠(yuǎn)程控制作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比， 顯示出一定的優(yōu)越性， 不需進(jìn)行 專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時(shí)，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以 充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國(guó)家。另外電話屬雙工通信手段。 因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。 操作者可以通過各種提示音即時(shí)了 解受控對(duì)象的有關(guān)信息， 從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。電話遙控部分

8、課題目前已有涉足者， 但是只 是還只限于實(shí)驗(yàn)室階段， 因而距離實(shí)際應(yīng)用，尤其是對(duì)于日常生活尚有一定的差距，并不能完 全體現(xiàn)出電話遙控方式的雙工通信特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)正是針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了較大改進(jìn)， 采取單片機(jī) 智能控制， 利用不同的提示音達(dá)到對(duì)于不同操作的提示及對(duì)受控方狀態(tài)的信息反饋， 從而使操 作者能夠及時(shí)了解受控方信息， 使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化。 而且本設(shè)計(jì)的調(diào)試都是在線調(diào)試， 已經(jīng)在電信、鐵通的交換機(jī)實(shí)驗(yàn)并且能夠成功的使用移動(dòng)電話進(jìn)行操作。 xHAQX74J0X短信息服務(wù)（Short Message Service , SMS 是 GSM（ Global System for Mobile

9、Comm uni cation ）系統(tǒng)中提供的一種 GSM終端（手機(jī)）之間，通過服務(wù)中心（service cen ter）進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)中心完成信息的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能。短信息服務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)， 已得到越來越多的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視， 基于這種業(yè)務(wù)的各種 應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來。由于GSh網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi) 用。同時(shí)，他對(duì)用戶的數(shù)量也沒有限制， 克服了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大、 維護(hù)費(fèi)用高、 且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷。

10、比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無法 比擬的優(yōu)勢(shì)，加上GSM勺SMS本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能，都使得這些應(yīng)用得到迅速的普及。利用GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺(tái)。 在此以GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，它可以應(yīng)用 在銀行、儲(chǔ)蓄點(diǎn)機(jī)房監(jiān)控、電信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控、通信行業(yè)遠(yuǎn)端無人值守站機(jī)房監(jiān)控和遠(yuǎn)程 維護(hù)（如移動(dòng)通信基站、微波站、光纖中繼站等）及其他無人值守點(diǎn)（如倉(cāng)庫(kù)、辦公樓等）監(jiān) 控及城市公用事業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)像煤氣調(diào)壓站、自來水、污水管網(wǎng)和熱力系統(tǒng) 、電力系 統(tǒng)城市中電網(wǎng)等情況中。在此本系統(tǒng)采用了 Siem

11、ens公司新一代無線通信GSM模塊TC35是， 它設(shè)計(jì)小巧、功耗很低很大程度上方便了智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 LDAYtRyKfE1.2 智能家居控制系統(tǒng)的概述隨著社會(huì)信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。信息化社會(huì) 在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時(shí)， 也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會(huì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的 進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。 人們對(duì)家居的要求早已不只是物理空間， 更為關(guān)注的是一個(gè)安 全、方便、舒適的居家環(huán)境。 家居智能化技術(shù)起源于美國(guó)， 它是以家為平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 Zzz6ZB2Ltk 智能家居控制系統(tǒng)是以HFC以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理 平

12、臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，構(gòu)成一個(gè)完整的集家庭通信、 家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 控制技術(shù)和集成技術(shù)建 立一個(gè)由家庭到小區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)， 以此來提高住宅高新技術(shù)的含 量和居民居住環(huán)境水平。 dvzfvkwMI1大型的智能家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器 （各種模塊）、各種路由器、 電纜 調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備 CMT、S 交換機(jī)、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感 器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。 rqyn14ZNXI1.3 課題研究的

13、目的及意義智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過程或者一個(gè)系統(tǒng)。 利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)通訊 技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理， 讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提 供舒適安全、 高品位且宜人的家庭生活空間。 還將原來的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的 工具，提供全方位的信息交換功能， 幫助家庭與外部保持信息交換暢通， 優(yōu)化人們的生活方式， 幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。 EmxvxOtOco 其網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、

14、室內(nèi)外遙控、窗簾自 控、防盜報(bào)警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時(shí)控制及計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段。使生活更加 舒適、便利和安全。因智能家居控制系統(tǒng)布線簡(jiǎn)單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛接受和 應(yīng)用。 SixE2yXPq51.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù)本文利用SM8952AC25PMT8870 TC35modemffi各類家居傳感器設(shè)計(jì)制作一款智能家居控 制系統(tǒng)樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)包括： 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試和控制軟件的編寫與調(diào)試。 6ewMyirQFL(1) 硬件部分智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由五大部分構(gòu)成， 即電話交換網(wǎng)程控交換信令部分、 控 制單元、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35 mod

15、em與接口和電源部分。電話交換網(wǎng)程控交 換信令部分主要由MT8870和電壓檢測(cè)元件組成，它是系統(tǒng)中控制部分關(guān)鍵的元件，它與控制 單元組成控制部分功能；傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35 modem和控制單元完成報(bào)警等信號(hào)的處理和發(fā)送；電源部分則為各個(gè)部分提供工作電源。 kavU42VRUs(2) 軟件部分軟件設(shè)計(jì)部分主要由五大部分構(gòu)成： 即數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分、 電話交換網(wǎng)程控交換信 令識(shí)別與分析部分、GSM模塊TC35 modem接口程序部分、分析控制部分。其中數(shù)據(jù)采集與數(shù) 據(jù)分析部分和電話交換網(wǎng)程控交換信令識(shí)別需要作實(shí)時(shí)處理；GSM莫塊TC35 modem接口程序部分和分析控制部分則

16、是根據(jù)采集和電話交換網(wǎng)交換信令進(jìn)行分時(shí)操作有利于提高系統(tǒng)效率。 y6v3ALoS892 方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與分析2.1.1 單片機(jī)控制部分 本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。它是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測(cè)以及工程控制方面的應(yīng)用，其特點(diǎn)是體積小，成本低，功能強(qiáng)，功耗低，是微機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機(jī)種之一，它已廣泛地應(yīng)用在產(chǎn) 品智能化和工業(yè)自動(dòng)化上。而把單片機(jī)面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入 式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種 : 工控 機(jī)，通用CPU模塊，嵌入式微機(jī)處理，單片機(jī)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：M2ub6vSTnP(1) 面對(duì)控制對(duì)象。如傳感

17、信號(hào)輸入、人機(jī)交互操作 , 伺服驅(qū)動(dòng)等。(2) 嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。(3) 能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。(4) 突出控制功能。 如對(duì)外部信息的捕捉、 對(duì)控制對(duì)象實(shí)時(shí)控制和有突出控制功能的指令系 統(tǒng)(I/O控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等)。OYujCfmUCw單片機(jī)有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)， 最能滿足嵌入式應(yīng)用 要求。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對(duì)控制對(duì)象、 應(yīng) 用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。eUts8ZQVRd系統(tǒng)工作流程部分圖2.1-1系統(tǒng)工作流程2.2

18、遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)與分析控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析圖2.2-1遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)系統(tǒng)控制器由MT8870接收遠(yuǎn)端發(fā)送來的DTM信號(hào)、并對(duì)其進(jìn)行解碼，解碼后的信號(hào)由中 央處理單元采集處理。為了方便用戶使用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了語音提示界面。電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境，所以應(yīng)具有自動(dòng)離線、上線、復(fù)位功能。為了符合sQsAEJkW5T智能化要求，系統(tǒng)采用SM8952AC25作為中央處理器。同時(shí)，電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)正常工作還需 電源供電電路、驅(qū)動(dòng)電路等輔助電路。系統(tǒng)組成框圖如圖2.2-1示。由圖可知，系統(tǒng)主要由振鈴檢測(cè)電路、模擬摘掛機(jī)電路、DTMF音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元(SM8952AC25R控制電路、電

19、源電路等組成。 GMsIasNXkA控制器并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，不會(huì)影響電話機(jī)的正常使用。用戶通過異地電話撥通控制器 所連接外線的電話號(hào)碼，通過程控交換機(jī)向電話機(jī)發(fā)出振鈴信號(hào)。控制器檢測(cè)到六次振鈴后， 即六次響鈴后無人接聽時(shí)電話自動(dòng)摘機(jī)，進(jìn)入密碼檢測(cè)階段，輸入正確密碼后選擇被控電器， 然后輸入開或關(guān)密碼遙控被控電器，完成后返回。 TIrRGchYzg2.2.2 控制要求完成遠(yuǎn)程控制部分必須完成一下要求： 通過電話網(wǎng)對(duì)異地的電器實(shí)現(xiàn)控制（開 / 關(guān)）。 控制器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模擬摘掛機(jī)。 控制器設(shè)置密碼校驗(yàn)。2.2.3 單元功能模塊本設(shè)計(jì)此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊： 鈴音檢測(cè)、計(jì)數(shù)； 自動(dòng)摘掛機(jī)；

20、 密碼校驗(yàn)； 在線修改密碼； 雙音頻信號(hào)解碼； 輸入信息分析； 控制電器開關(guān)； 電器狀態(tài)查詢；2.2.4 軟硬件方案確定 根據(jù)電話機(jī)和交換機(jī)發(fā)出的不同信號(hào)音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求， 本設(shè)計(jì)方案結(jié)合實(shí)際情況對(duì)具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上作了以下分工： 7EqZcWLZNX 交換機(jī)所發(fā)出的各種信號(hào)音都大多數(shù)可以通過軟件編程來識(shí)別， 即通過單片機(jī)發(fā)出的脈沖 信號(hào)來檢測(cè)信號(hào)音單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算出其頻率， 從而完成信號(hào)音的識(shí)別。 但從系統(tǒng)的 可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分析， 用硬件來解決振鈴音檢測(cè)、 雙音頻信號(hào)解碼等功能相對(duì)穩(wěn)定 可靠。 設(shè)計(jì)中自動(dòng)摘掛機(jī)和電器的控制必須使用具體硬件電路來

21、實(shí)現(xiàn)。而振鈴音計(jì)數(shù)、密碼 校驗(yàn)、在線修改密碼、輸入信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電 路簡(jiǎn)單的多，易于實(shí)現(xiàn)。 lzq7IGf02E 綜上所述，本設(shè)計(jì)信號(hào)音檢測(cè)、自動(dòng)摘掛機(jī)、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件 電路實(shí)現(xiàn)。而信號(hào)音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、在線修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使 用軟件編程完成。 zvpgeqJ1hk2.3 傳感器信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析2.3.1 防火災(zāi)發(fā)生傳感器 火災(zāi)煙霧傳感器是一種在消防管理、安全防范系統(tǒng)中常用的報(bào)警器材，它工作可靠、 體積 小巧，并且把無線發(fā)射和火災(zāi)煙霧傳感器有機(jī)地結(jié)合，使得安裝、使用非常方便煙其背后有專 用的卡口可以方

22、便地固定在墻體或者天花板上使用時(shí)通過設(shè)置在廚房的感溫探測(cè)器和設(shè)置在 客廳、臥室等的感煙探測(cè)器，監(jiān)視各個(gè)房間內(nèi)有無火災(zāi)的發(fā)生。如有火災(zāi)發(fā)生控制器發(fā)出聲光 和短信報(bào)警信號(hào)， 通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。 家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家 的情況，調(diào)節(jié)感溫探測(cè)器和感煙探測(cè)器的靈敏度。 NrpoJac3v12.3.2 可燃?xì)怏w泄漏 傳感器 通過設(shè)置在廚房的可燃?xì)怏w探測(cè)器，監(jiān)視燃?xì)夤艿馈⒃罹哂袩o燃?xì)庑孤?如有燃?xì)庑孤┘?庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)， 并聯(lián)動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y， 同時(shí)短信通知家人及小區(qū)物業(yè) 管理部門。這里采用 TP-2 高溫型一氧化碳傳感器報(bào)警器需在一氧化碳濃度達(dá)到設(shè)定制值時(shí)系

23、統(tǒng)應(yīng)啟動(dòng)報(bào)警。 1nowfTG4KI2.3.2 防盜傳感器防盜報(bào)警的防護(hù)區(qū)域分成兩部分， 即住宅周界防護(hù)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)。 住宅周界防護(hù)是指 在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對(duì)外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測(cè)器；住宅內(nèi)區(qū)域 防護(hù)是指在主要通道、 重要的房間內(nèi)安裝被動(dòng)紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外微波雙技術(shù)探測(cè)器。 當(dāng) 家中有人時(shí)，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備 （ 門磁開關(guān)、玻璃破碎探測(cè)器 ） 設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防 護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備 （紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外微波雙技術(shù)探測(cè)器 ）撤防。當(dāng)家人出門后， 住宅周 界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備 （門磁開關(guān)、玻璃破碎探測(cè)器 ）和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備 （ 被動(dòng) 紅外探測(cè)器

24、或被動(dòng)紅外微波雙技術(shù)探測(cè)器 ） 均設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時(shí)，家庭控制器發(fā)出聲光 報(bào)警信號(hào)，并短信通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設(shè)定報(bào)警裝置的等級(jí)和報(bào) 警器的靈敏度。 fjnFLDa5Zo2.3.3 信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析傳感器是將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置， 其中的電信號(hào)包括數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)， 數(shù)字 信號(hào)可以通過電氣隔離直接送給單片機(jī)或微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理， 模擬信號(hào)則利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 將多路被測(cè)量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機(jī)或微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控。 tfnNhnE6e52.4 GSM模塊的接口與設(shè)計(jì)2.4.1 TC35 模塊組成Siemens公司的TC35模塊主要由GS

25、M基帶處理器、GSM寸頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、 ZIF連接器、天線接口六部分組成。作為 TC35的核心，基帶處理器主要處理 GSM終端內(nèi)的語 音、數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的 前提下，可支持FR HR和EFR語音信道編碼。HbmVN777sL2.4.2 TC35 模塊通信電路數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與微機(jī)機(jī)通信、軟件流控制等功能。TC35的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU-T RS-232接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在 CMO電平（2.65V）。數(shù)據(jù)接 口配置為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗(yàn)位，可以在 300bps115kbps的

26、波特率下運(yùn)行，支持的自動(dòng)波特率為4.8kbps115kbps （14.4kbps和28.8kbps 除外）。TC35模塊還支持RTSO/CTSQ的硬件握手和XON/XOF的軟件流控制。v7i4jRB8Hs2.4.3 TC35模塊與MCU連接方式單片機(jī)與TC35一般采用串行異步通信接口，具有紅外和通信電纜兩種連接方式其中電平 轉(zhuǎn)換及串口通信功能以TI公司的MAX323芯片為核心，通信速度可設(shè)定，通常為19200bps。采用紅外接口的優(yōu)點(diǎn)是單片機(jī)系統(tǒng)與手機(jī)電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨(dú)立，使用方便； 缺點(diǎn)是通信距離較短， 紅外傳播的方向性對(duì)接口相對(duì)位置有要求。采用電纜連接時(shí)， 數(shù)據(jù)傳輸 的可靠性

27、較好；其主要缺點(diǎn)是接口的電氣參數(shù)不兼容， 設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)就會(huì)對(duì)手機(jī)的通信質(zhì)量產(chǎn)生 影響。這個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)其實(shí)就是一個(gè)具有 GPR助能的GSM手機(jī)模塊加上單片機(jī)控制系統(tǒng)，GSM 手機(jī)模塊主要是用來建立無線信道， 接收和發(fā)出短消息。單片機(jī)系統(tǒng)用來控制手機(jī)模塊， 并且 對(duì)收到的短消息信息進(jìn)行解釋并執(zhí)行， 目前全國(guó)共有 8種短消息格式包含從互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)出的 短消息。本系統(tǒng)采用通信電纜的連接方式。83ICPA59W92.5 紅外學(xué)習(xí)遙控設(shè)計(jì)2.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控的設(shè)想本控制器有對(duì)空調(diào)進(jìn)行操作，但大多數(shù)空調(diào)不能就以同斷電的方式控制，因此本人提出使 用紅外遙控進(jìn)行對(duì)空調(diào)以及其他紅外電氣的控制方案， 紅外遙控在家

28、電產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用， 但 各產(chǎn)品的遙控器不能相互兼容， 目前市面上常見的萬能遙控器只能對(duì)某幾種產(chǎn)品進(jìn)行控制， 不 是真正的“萬能”。 本文利用單片機(jī)對(duì)遙控器的發(fā)射信號(hào)的波形進(jìn)行測(cè)量， 然后將測(cè)量的數(shù)據(jù) 回放，由于只關(guān)心發(fā)射信號(hào)波形中的高低電平的寬度， 不管其如何編碼，因此做到了真正的“萬 能”。也為整個(gè)控制器的實(shí)現(xiàn)提供了良好的基礎(chǔ)。 mZkklkzaaP2.5.2 紅外學(xué)習(xí)遙控的實(shí)現(xiàn)經(jīng)過充分的論證和研討， 本人采用各設(shè)備集中控制的方式實(shí)現(xiàn)。 集中各設(shè)備的方法是首先 對(duì)各設(shè)備的紅外遙控信號(hào)進(jìn)行識(shí)別并存儲(chǔ)， 然后在需要時(shí)進(jìn)行還原，以控制對(duì)應(yīng)設(shè)備動(dòng)作。 由 單片機(jī)構(gòu)成集中控制器，它是自學(xué)習(xí)與還原的核

29、心部分，紅外接收部分由CX20106解調(diào)電路或 一體化紅外接收頭組成，發(fā)射部分有紅外發(fā)光管極其驅(qū)動(dòng)部分組成。通常，紅外遙控器將遙控信號(hào)調(diào)制在 38KHZ的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管， 轉(zhuǎn) 化為紅外信號(hào)發(fā)射出去。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是PWM5 （脈沖寬度調(diào)制碼）和PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼）。PWM5以寬脈沖表示1,窄脈沖表示0。PPM碼脈沖寬度一 樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表 1，碼位窄的代表 0。遙控編碼脈沖信號(hào)（以PPM碼為例）通常由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等 信號(hào)組成。引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為 9ms的高電平和寬度為4.5ms的

30、低電平組成（不同的 遙控系統(tǒng)在高低電平上有一定的區(qū)別） ，用來標(biāo)志遙控編碼脈沖的開始。系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼， 它用來指示遙控系統(tǒng)的種類， 以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)的誤操作。功能碼也叫 指令碼， 它代表了相應(yīng)的控制功能， 接收機(jī)中的微控制器可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操 作。系統(tǒng)反碼與功能反碼是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼， 反碼的加入是為了能在接收端校對(duì)傳輸過 程中是否產(chǎn)生差錯(cuò)。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對(duì)頻率為 38KHz（周期為26.3ms）的載波信號(hào)進(jìn)行脈幅調(diào)制（PAM,再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管， 將遙控信號(hào)發(fā)射出去。由于遙控器的二進(jìn)制編碼脈沖有一定的寬

31、度， 而且它的高低電平均不斷的交替變化， 因此 容易讓我們想到一種容易且方便的方法， 脈寬測(cè)量。雖然它的二進(jìn)制脈沖的高低電平的寬度有 所不同，但它們大都是毫秒級(jí)的， 因而，采用單片機(jī)的定時(shí)器來測(cè)量它的脈沖寬度， 然后存儲(chǔ)， 還原是完全可以的。實(shí)際證明這種思路是可行的，而且電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。 AVktR43bpw3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 相關(guān)芯片及模塊簡(jiǎn)介3.1.1 MCUSM8952AC25P 簡(jiǎn)介SM8952C2的最高主頻為25MHz內(nèi)帶8KB閃存的MCUSM8951/8952系列產(chǎn)品是內(nèi)嵌4/8K字節(jié) 閃存的8位單片微控制器它具有多達(dá)32個(gè)I/O 口其4K/8K的閃存既可作程序存儲(chǔ)空間也可

32、以作 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間或程序數(shù)據(jù)混合空間這些硬件特征和其強(qiáng)大的指令系統(tǒng)和其自帶可編程看門狗 使它能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合，因此是一種通用的和性能價(jià)格比高的控制器，SM8951/8952允許用戶還可以通過置位SCON寄存器的位0（ALE1）來降低EMI,其中的看門狗定時(shí)器（WDT是1個(gè)16位 自運(yùn)行計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)器溢出時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。WD對(duì)那些易受噪聲干擾電壓波動(dòng)或放電現(xiàn)象影響的系統(tǒng)很有用在程序跑飛或死機(jī)的情況下，WD可以使用戶程序脫離不正常狀態(tài)。 WD不同于8052系統(tǒng)的定時(shí)器0定時(shí)器1和定時(shí)器2。通過軟件周期性的清除 WD計(jì)數(shù)器的值可以防止 WDT 產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。片上閃存可以使用商用編程器進(jìn)行編程。O

33、RjBnOwcEd3.1.2 雙音多頻收發(fā)器 MT8870 簡(jiǎn)介MT8870是 一種帶呼叫進(jìn)展過濾器的單片雙音多頻收發(fā)器。它包括一個(gè)帶增益可調(diào)放大器 的DTM接收器和一個(gè)DTM!發(fā)送器。其中濾波電路采用高頻群和低頻群兩個(gè)六階開關(guān)電容帶通 濾波器，解碼采用數(shù)字計(jì)數(shù)器技術(shù)來確定輸入的DTM音調(diào)的頻率，并將其譯成標(biāo)準(zhǔn)的四位二進(jìn)制碼。發(fā)送器采用開關(guān)電容 D/A變換器。片內(nèi)使用了一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器，能合成精確的音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖準(zhǔn)確的定時(shí)發(fā)送。MT8870提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器總線接口，可以直接與MCS-51系列MCI和微機(jī)接口。它還可以選用呼叫進(jìn)展方式工作，通過呼叫進(jìn)展濾波器來檢 測(cè)特定通帶內(nèi)的信號(hào)

34、頻率， 供微處理機(jī)或計(jì)數(shù)器電路分析， 以確定檢測(cè)到的呼叫進(jìn)展音的性質(zhì)。 它從接收端接收來自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號(hào)該雙音多頻信號(hào)先經(jīng)其內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器， 濾除撥號(hào)音信號(hào)， 然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器， 將雙音頻信號(hào)按高， 低音頻信號(hào)分開， 再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測(cè)器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運(yùn)算后，在其數(shù)據(jù)輸出端輸出 相對(duì)應(yīng)的 8421 碼。 2MiJTy0dTT3.1.3 ISD2500 系列單片語音錄放簡(jiǎn)介美國(guó)ISD公司的2500芯片，按錄放時(shí)間60秒、75秒、90秒和120秒分成ISD2560 2575、2590 和25 1 20四個(gè)品種。 I S D2 500系列和1 400系列語音電路一樣，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等 優(yōu)點(diǎn)。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi) E2PROM量為480K（1400系列為128K），所以錄放時(shí)間長(zhǎng)；有10 個(gè)地址輸入端 （1400系列僅為8個(gè)），尋址能力可達(dá) 1024位； 2500系列最多可分為 600段，只要在 分段錄/放音操作前（不