基于單片機(jī)的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(共11頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄專心-專注-專業(yè)基于單片機(jī)的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章 緒論隨著經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，受到潛移默化的影響，人們對(duì)生活質(zhì)量以及家居環(huán)境的要求也在與日俱增，人們開始追求家庭生活現(xiàn)代化舒適化，以及安全性等問題，特別是家電的選擇和使用上，居住環(huán)境的智能化問題越來(lái)越受到人們關(guān)注。智能家居的出現(xiàn)正好滿足了人們的需求。隨著電話通信網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，利用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制，已經(jīng)在智能小區(qū)的管理中得到了廣泛的應(yīng)用，將會(huì)給人們的日常生活帶來(lái)了極大的方便和享受，這也是小區(qū)、住宅智能化的重要標(biāo)志之一。而移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展剛好為家電的遠(yuǎn)程控制奠定了基礎(chǔ)。本文介紹

2、了一種電話遠(yuǎn)程控制技術(shù)。本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制家用電器的遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程電話,用戶可以通過手機(jī)、電話到家用電器(如太陽(yáng)能、冰箱)遠(yuǎn)程控制其工作狀態(tài),以滿足用戶需求為各種各樣的家用電器,不僅如此,用戶也可以根據(jù)你的需求和基于住宅需求不同的家用電器控制,達(dá)到了用戶自己的家庭住宅最好的國(guó)家規(guī)定。智能家居的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在它不受時(shí)間和空間的限制，這就可以為人們節(jié)約大量的時(shí)間。不僅如此，我們也可以在各路終端接上傳感器從而實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境的監(jiān)聽，這就達(dá)到了一個(gè)對(duì)家居電器進(jìn)行安全性的監(jiān)護(hù)作用，也避免了很多不必要的麻煩。遠(yuǎn)程監(jiān)控還可以應(yīng)用到企業(yè)的自動(dòng)化控制的系統(tǒng)領(lǐng)域中去，可以為自己節(jié)約很多的時(shí)間。第二章 遠(yuǎn)程控制的內(nèi)

3、容有了這些智能家用電器，我們不難建造一個(gè)擁有智能家居的環(huán)境，有了智能家居，我們就可以節(jié)約大量的時(shí)間做更多的事情。例如，我們可以在回家的路上可以提前打開家里的電飯煲，把空調(diào)打開調(diào)到合適的溫度，這樣回家以后我們就可以舒適地吃上香噴噴的米飯了，但是，這在以前是不可能實(shí)現(xiàn)的。就目前而言，我們大多數(shù)家庭使用的還是傳統(tǒng)的家用電器。2.1 智能家用電器主要的特點(diǎn)本次課題主要設(shè)計(jì)了一款利用單片機(jī)控制家用電器的原理進(jìn)行遠(yuǎn)程的電話控制系統(tǒng)。和傳統(tǒng)的家用電器比起來(lái)，智能家用電器主要有以下的特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)化功能：將智能家電通過家庭局域網(wǎng)連接到一起,然后同互聯(lián)網(wǎng)相連,以實(shí)現(xiàn)信息的共享。智能化：智能家電利用傳感器來(lái)感知周圍的

4、環(huán)境，然后根據(jù)環(huán)境的不同自動(dòng)改變參數(shù)。開放性、兼容性：生產(chǎn)智能家電平臺(tái)具有相同的開放和兼容標(biāo)準(zhǔn)。節(jié)能化：智能家電可以根據(jù)周圍環(huán)境自動(dòng)調(diào)整自己的工作狀態(tài)。易用性：由于復(fù)雜的控制操作步驟在內(nèi)部控制器嵌上,所以用戶只需了解簡(jiǎn)單的外部操作步驟即可。2.2 基本功能智能家電電并不能單獨(dú)應(yīng)用，而必須是作為整體而用。為了滿足應(yīng)用需求和電器智能發(fā)展,智能家電的發(fā)展將更加豐富的內(nèi)容,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的不同功能的智能家用電器也將有所不同,但一般應(yīng)具備以下基本功能：一、通信功能。二、消費(fèi)電子產(chǎn)品的智能控制。三、交互式智能控制。四、安防控制功能。五、健康與醫(yī)療功能。一般來(lái)說,主要功能的家庭智能控制系統(tǒng)集中在家庭安全報(bào)

5、警、電話遠(yuǎn)程控制等。組網(wǎng)方式主要分為兩大類，其中包括有線組網(wǎng)和無(wú)線組網(wǎng)。有線電視網(wǎng)絡(luò)家庭電話線路控制電路主要用于網(wǎng)絡(luò),雖然設(shè)備成本較少,但布線成本高,維護(hù)困難在未來(lái)也更大；無(wú)線組網(wǎng)的主要技術(shù)有家庭電話網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等，但移動(dòng)性強(qiáng)，設(shè)備容易，維護(hù)簡(jiǎn)單。電話遠(yuǎn)程控制作為一門新興學(xué)科與傳統(tǒng)家電,有一定的優(yōu)勢(shì),不需要特殊的布線。同時(shí)，由于手機(jī)便于攜帶，而且全國(guó)范圍內(nèi)都覆蓋有電話網(wǎng)，我們可以隨時(shí)隨地通過手機(jī)對(duì)家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)距離的控制。第三章 系統(tǒng)組成3.1 系統(tǒng)組成與工作原理當(dāng)用戶需要控制家中電器時(shí)，可用手機(jī)或固定電話撥打家中的電話號(hào)碼，振鈴信號(hào)通過電話網(wǎng)絡(luò)傳到家中的話機(jī)，此時(shí)振鈴檢測(cè)電路開始檢

6、測(cè)鈴流信號(hào)，一次鈴流信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，脈沖送到單片機(jī)AT89C51中計(jì)數(shù)。在有人接聽或振鈴次數(shù)不大于6次（可由軟件設(shè)定）時(shí)，控制系統(tǒng)認(rèn)為是電話呼叫信號(hào)或誤操作而不動(dòng)作，以避免干擾正常電話業(yè)務(wù)。當(dāng)振鈴次數(shù)大于6次時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為是對(duì)插座和電器的控制，單片機(jī)控制摘機(jī)并啟動(dòng)語(yǔ)音提示電路發(fā)出提示音，要求用戶輸入密碼。DTMF解碼芯片MT8870會(huì)將用戶輸入的按鍵信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，送到單片機(jī)中判斷。如果密碼不正確，則語(yǔ)音提示重新輸入，當(dāng)輸入次數(shù)超過3次（可由軟件設(shè)定）時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)掛機(jī)；如果輸入密碼經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)正確后，語(yǔ)音提示用戶各項(xiàng)操作所對(duì)應(yīng)的數(shù)字鍵，確認(rèn)操作完成后，系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)。用戶撥打話機(jī)按鍵的

7、過程中，按鍵時(shí)間間隔不能超過一定時(shí)間（一般設(shè)置為510秒），當(dāng)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)同樣會(huì)自動(dòng)掛機(jī)。系統(tǒng)組成框圖如圖3-1所示。圖3-13.2 中央控制電路本系統(tǒng)的中央處理單元是AT89C51，所有的控制命令由它發(fā)出。當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位后，CPU不斷地檢測(cè)振鈴信號(hào)狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到有效振鈴信號(hào)后，啟動(dòng)計(jì)數(shù)程序。計(jì)數(shù)到設(shè)定振鈴次數(shù)后，CPU送出摘機(jī)信號(hào)，控制電路自動(dòng)摘機(jī)并送出摘機(jī)提示音，提示用戶輸入密碼。同時(shí)單片機(jī)檢測(cè)MT8870送來(lái)的STD信號(hào)，當(dāng)STD信號(hào)有效時(shí)，從MT8870讀入指令代碼并與預(yù)設(shè)密碼比較，不一致就自動(dòng)掛機(jī)。如果一致，用戶就可以根據(jù)系統(tǒng)的語(yǔ)音提示進(jìn)行進(jìn)一步的操作，如檢查插在插座上電器的

8、工作狀態(tài)，或者對(duì)其狀態(tài)的設(shè)定等。3.3 振鈴檢測(cè)電路當(dāng)振鈴信號(hào)經(jīng)C21、C22輸入時(shí)，電話線路上的75±15V、25Hz的交流電壓經(jīng)D4橋式整流、C8濾波、D5穩(wěn)壓后的直流電壓使光電耦合器導(dǎo)通，+5V的電源電壓經(jīng)光電耦合器、R22和D3給電容C13充電，當(dāng)電容上的電壓充至74L08的開門電壓時(shí)，74LS08導(dǎo)通，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號(hào)，然后輸入到AT89C51單片機(jī)的T0引腳進(jìn)行計(jì)數(shù)。每一個(gè)鈴流信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，單片機(jī)計(jì)數(shù)一次。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到6次時(shí)，通過軟件使AT89C51的P2.1引腳發(fā)出低電平，完成摘機(jī)動(dòng)作。振鈴檢測(cè)電路如圖3-2所示。圖3-23.4 DTMF解碼器解碼電路如圖

9、3-3所示。DTMF解碼電路的作用是接收從話機(jī)輸入的雙音多頻信號(hào)并圖3-3將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼，然后輸至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制功能。MT8870是完整的DTMF接收器，可用作界面分離濾波器和數(shù)字解碼器。濾波部分用于轉(zhuǎn)換電容的高低濾波群，解碼器用于數(shù)字查詢，并將檢測(cè)到的16位DTMF信號(hào)轉(zhuǎn)化成4位代碼。外部計(jì)數(shù)的最小值由不同的輸入放大器、時(shí)鐘振蕩器及鎖存的三位狀態(tài)值預(yù)先設(shè)定。電話線上的信號(hào)通過電容C23耦合、R13、R14衰減輸入到MT8870的2腳和3腳進(jìn)行解碼，把電話撥號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼。用戶在電話機(jī)的鍵盤上操作按鍵后，這些信息均采用雙音頻方式通過電話線發(fā)出。3.5 語(yǔ)音

10、提示及監(jiān)聽電路ISD系列語(yǔ)音芯片避免一般固體語(yǔ)音電路的量化噪聲和失真現(xiàn)象，能夠較好地再現(xiàn)語(yǔ)音的自然效果。ISD2560支持用戶對(duì)語(yǔ)音信息的直接地址操作，使設(shè)計(jì)者在對(duì)語(yǔ)音信息段進(jìn)行操作和語(yǔ)音組合時(shí)無(wú)須知道其地址，僅需知道音段的相對(duì)序號(hào)即可。ISD2560的操作模式根據(jù)引腳A1A8的高低電平不同組合分為6種不同的模式，實(shí)現(xiàn)不同的功能。在啟動(dòng)監(jiān)聽功能時(shí)，只需改變相應(yīng)口的電平就可以將現(xiàn)場(chǎng)的聲音轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)送到電話線路中，電路簡(jiǎn)單，使用方便。3.6 摘掛機(jī)電路摘/掛機(jī)電路平時(shí)電話掛機(jī)時(shí)，兩條電話線處于開路狀態(tài)，線上電壓加到話機(jī)的振鈴電路兩端。摘機(jī)時(shí)振鈴電路斷開，電話線接通。撥打電話時(shí)，來(lái)自電話線的高壓

11、振鈴信號(hào)經(jīng)鈴流檢測(cè)電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)，送到單片機(jī)的P3.5口進(jìn)行振鈴脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)振鈴次數(shù)達(dá)到6次，單片機(jī)程序控制P2.1口輸出一個(gè)低電平，然后P2.1口的高電平送往MC1413集成開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的1腳進(jìn)行放大，由16腳輸出高電平送到三極管9013的基極，使三極管飽和導(dǎo)通。此時(shí)，+5V電源經(jīng)繼電器線圈和三極管接地，繼電器線圈得電，使繼電器的常開觸電閉合，電話圖3-4接通。當(dāng)用戶輸入密碼錯(cuò)誤或者操作結(jié)束后，系統(tǒng)軟件控制P2.1口輸出一個(gè)高電平，經(jīng)MC1413驅(qū)動(dòng)電路，16腳輸出低電平，控制9013截止，繼電器線圈失電，常開觸點(diǎn)斷開，電話線又處于開路狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了掛機(jī)。3.7 控制電路設(shè)計(jì)采用控制帶有繼電

12、器的電源插座來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的最終控制，諸如電飯煲、熱水器、空調(diào)之類的電器只需插上插頭，主控單片機(jī)即可通過控制插座中各繼電器來(lái)控制電器電源的通斷。該方式簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。電路如圖3-5所示。圖3-53.8 軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)完成摘機(jī)動(dòng)作后，系統(tǒng)提示輸入密碼，如輸入密碼不正確，系統(tǒng)提示重新輸入，最多輸入三次，超過三次時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)；如密碼正確，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定菜單給出操作提示。為方便操作，系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)返回鍵，當(dāng)按下此鍵時(shí)，返回上一級(jí)菜單。當(dāng)所有設(shè)置完成后，按“#”。結(jié)束設(shè)置，系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)。系統(tǒng)流程見附錄。第四章 系統(tǒng)的應(yīng)用前景隨著我國(guó)信息事業(yè)的持續(xù)、快速發(fā)展,通信基礎(chǔ)設(shè)施日臻完善,固定電話、移動(dòng)電話用戶總

13、數(shù)接近兩億。利用現(xiàn)有的個(gè)人通信終端,實(shí)現(xiàn)基于PLMN(陸基移動(dòng)通信網(wǎng))和PSTN(公用電話交換網(wǎng))的電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),既可以節(jié)約投資,又便于推廣。電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(ITRCS),以CCITT及我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)共同規(guī)定的部分標(biāo)準(zhǔn)程控交換信令(DTMF雙音多頻信號(hào),振鈴信號(hào),回鈴音信號(hào)等)作為系統(tǒng)控制命令,以PLMN與PSTN通信網(wǎng)作為傳輸介質(zhì),使用戶可以在遠(yuǎn)端利用固定電話或移動(dòng)電話發(fā)送DTMF雙音多頻信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)近端電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制的可能性。本文介紹的基于單片機(jī)的家用電器電話遙控裝置性能穩(wěn)定、工作可靠，當(dāng)有電話打人時(shí)，振鈴檢測(cè)電路檢測(cè)到電話振鈴信號(hào)，等待系統(tǒng)默認(rèn)的振鈴次數(shù)后，啟動(dòng)自動(dòng)摘機(jī)電路實(shí)現(xiàn)摘機(jī)，

14、并送出提示音信號(hào)，用戶輸入預(yù)先設(shè)定的密碼，控制裝置通過雙音多頻解碼電路讀取輸入密碼，與預(yù)設(shè)在控制裝置中的密碼進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，如果密碼錯(cuò)誤，系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)；密碼正確，則進(jìn)入遙控狀態(tài)。通過雙音多頻解碼電路獲得用戶發(fā)出的按鍵命令，并根據(jù)用戶的命令執(zhí)行開機(jī)、關(guān)機(jī)等操作。如果有人在默認(rèn)的振鈴次數(shù)之前接聽電話，則不進(jìn)入電話遙控狀態(tài)，因此不影響電話的正常通話使用。將本裝置嵌入在家用電器的控制器中，成為家用電器的一個(gè)功能。也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電器各項(xiàng)設(shè)定的完全控制，但這種方式需要與家用電器的生產(chǎn)廠家合作來(lái)實(shí)現(xiàn)，這也是將來(lái)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)用于具有單片機(jī)控制的家用電器的電話遙控，用戶可通過任意一部雙音多頻電話（包括手機(jī)，電

15、話分機(jī)）對(duì)自己家庭安裝的各種電器（如空調(diào)，微波爐，熱水器等）進(jìn)行開機(jī)，停機(jī)等操作，能夠?qū)崿F(xiàn)家居生活的舒適、安全、方便、節(jié)能，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。后 記本次設(shè)計(jì)綜合利用了電子技術(shù)專業(yè)各方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)用到了數(shù)字電字技術(shù)，模擬電子技術(shù)，電路原理，單片機(jī)原路及接口技術(shù)等專業(yè)知識(shí)。涉及到的專業(yè)知識(shí)面廣，技術(shù)要求高，難度也較大，很好的運(yùn)用了四年以來(lái)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)。對(duì)未來(lái)的工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)將會(huì)有很大的幫助。利用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制是通訊電子信息行業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果。隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,越來(lái)越多的家用電器進(jìn)入了百姓的生活,給大家?guī)?lái)了很多的方便和享受,同時(shí)隨著電話在家庭中的普及,利用電話實(shí)現(xiàn)

16、家用電器遙控自然是未來(lái)的發(fā)展方向。本次設(shè)計(jì)主要分為兩大部分：第一是硬件電路設(shè)計(jì)；第二是軟件部分設(shè)計(jì)，即用匯編語(yǔ)言編寫的單片機(jī)程序。硬件電路設(shè)計(jì)方面為了使設(shè)計(jì)思路和條理更清晰明了，我把整個(gè)硬件電路分成四個(gè)部分進(jìn)行了剖析，首先是振鈴檢測(cè)電路；其次是摘掛機(jī)控制電路；再其次是雙音頻DTMF解碼電路；最后是家用電器控制電路。軟件設(shè)計(jì)部分則是按照程序設(shè)計(jì)流程圖中的流程一步步的編寫程序，設(shè)計(jì)本遙控裝臵的控制程序的主要工作是對(duì)電話信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)以及接收用戶指令控制家用電器的工作。系統(tǒng)程序主要包括管理監(jiān)控主程序和定時(shí)中斷子程序。設(shè)計(jì)中技術(shù)要求很高，特別是硬件電路的實(shí)際制作和匯編程序的調(diào)試。該裝臵在調(diào)試過程中需要連入電話網(wǎng)，所以在調(diào)試過程中遇到的困難很多難度也很大。參考文獻(xiàn)1 余水權(quán).嵌入式系統(tǒng).智能家電及家居網(wǎng)絡(luò).單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.20012 黃天戌.孫東.智能電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).電工技術(shù)雜志.2001.63 何琳琳.張海軍.基于電話網(wǎng)