智能家居控制系統(tǒng)完整論文

目錄引言 31緒論 41.1課題背景 41.2智能家居操縱系統(tǒng)的概述 51.3課題研究的目的及意義 61.4系統(tǒng)設計要緊任務 62方案設計 72.1系統(tǒng)總體設計與分析 72.1.1單片機操縱部分 72.1.2系統(tǒng)工作流程部分 82.2遠程操縱設計與分析 82.2.1操縱系統(tǒng)設計分析 82.2.2操縱要求 92.2.3單元功能模塊 92.3傳感器信號采集設計與分析 92.3.1防火災發(fā)生傳感器 92.3.2可燃氣體泄漏傳感器 102.3.3防盜傳感器 102.3.4信號采集設計與分析 102.4GSM模塊的接口與設計 102.4.1TC35模塊組成 102.4.2TC35模塊通信電路 102.4.3TC35模塊與MCU連接方式 102.5紅外學習遙控設計 112.5.1紅外學習遙控的設想 112.5.2紅外學習遙控的實現 113硬件電路設計 123.1相關芯片及模塊簡介 123.1.1MCUSM8952AC25P簡介 123.1.2雙音多頻收發(fā)器MT8870簡介 123.1.3ISD2500系列單片語音錄放簡介 133.1.4固態(tài)繼電器(SSR)簡介 133.2遠程操縱電路設計 133.2.1振鈴檢測電路 133.2.3雙音頻解碼電路 153.2.4語言提示電路 163.3電源電路設計 173.3.15V開關電源穩(wěn)壓器電路 173.3.2其他電源穩(wěn)壓器電路 173.4TC35短消息模塊電路設計 173.4.1TC35短消息模塊接口電路 173.4.2TC35短消息模塊操縱設計 183.5紅外學習遙控電路設計 193.5.1紅外學習遙控接收電路設計 193.5.2紅外學習遙控發(fā)送電路設計 194軟件部分 194.1下位機編程 194.1.1主控單片機系統(tǒng)軟件設計 194.1.2遠程操縱程序設計 214.1.3短信息發(fā)送程序設計 224.1.4紅外學習遙控程序設計 234.2上位機（PC機）編程 244.2.1用戶界面的設計 244.2.2串行通信的實現 244.2.3控件MSComm使用方法 255系統(tǒng)制作及調試 265.1使用的儀器儀表及工具 275.2硬件制作與調試 275.2.1系統(tǒng)PCB板的設計 275.2.2系統(tǒng)硬件調試 275.3軟件及聯(lián)機調試 285.3.1主控程序調試 285.3.2短消息發(fā)送調試 286結論 29謝辭 30附錄1 32引言21世紀是信息化的世紀，各種電信和互聯(lián)網新技術推動了人類文明的巨大進步。本文介紹的數字化家居操縱系統(tǒng)能夠使得人們能夠通過手機或電話在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機）進行遠程操縱；也能夠在下班途中，預先將家中的空調打開、讓熱水器提早燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……；而這一切的實現都僅僅是打一個簡單的電話。此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報警、遠程監(jiān)控等多種功能，假如不幸出現某種險情，您和110能夠在第一時刻獲得通知以便進一步采取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進步的標志，智能家居操縱系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進行方便地操縱，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現代生活。實現智能化離不開運算和操縱單元，本系統(tǒng)采納MCU(SM8952AC25P)作為主控器件，單片機應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件由單片機擴展的存儲器、輸入/出設備以及各種實現單片機系統(tǒng)操縱要求的接口電路和有關的外圍電路芯片或部件組成；軟件由單片機應用系統(tǒng)實現其特定操縱功能的各種工作程序和治理程序組成。在單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應不斷調整軟、硬件，協(xié)調地進行軟、硬件設計，以提高工作效率，當系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調一致，就能夠組成高性能的單片機應用系統(tǒng)。本課題完成了單片機應用系統(tǒng)其開發(fā)過程的系統(tǒng)的總體設計、硬件設計、軟件設計和系統(tǒng)調試，依照開發(fā)的實際需要，相互協(xié)調、交叉，有機的進行。本設計的本系統(tǒng)的電話遠程操縱是基于電話交換網絡的國際雙音頻通信標準DTMF通信方式，程控交換信令作為系統(tǒng)操縱命令，采納MT8870雙音頻編解碼電路實現，單片機通過MT8870識不來自電話程控交換機的網絡的操縱信號，用戶只需撥通家中的電話能夠依照系統(tǒng)的語音提示進行按鍵選擇以實現用戶身份的識不、遠程操縱和安防操作；各種傳感器的檢測是利用數據采集系統(tǒng)將多路被測量值轉換成數字量，再通過單片機進行數據處理，實現實時測控；短消息發(fā)送部分采納基于SIEMENSTC35GSM模塊TC35modem和TI公司的電平轉換芯片MAX3238等器件構成的移動終端的硬件電路能夠完成短消息收發(fā)等功能。在設計本系統(tǒng)時，面對各種檢測對象和大量操縱單元，需要利用各種接口標準和MCU進行連接，再通過MCU進行數據處理，實現實時測控。而現在采納單片機來實現智能家居操縱系統(tǒng)不僅具有采集操縱方便、簡單、靈活等優(yōu)點，而且能夠大幅度提高采各模塊和芯片的協(xié)調性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設計統(tǒng)正是把MT8870、TC35modem與SM8952AC25P單片機有機的結合起來，順利的完成了本設計的要求。同時實現了學習型遠程紅外遙控功能，為操縱紅外家電和設備提供了良好的基礎。本系統(tǒng)也可應用于工農業(yè)中,實現對無人值守崗位的遠程監(jiān)控等。緒論課題背景21世紀是信息時代，各種電信新技術推動了人類文明的進步。自從1876年，AlexanderGrahamBell（貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國的電話網絡進展特不迅速，近十年來，中國的固定電話業(yè)務呈現出舉世矚目的快速增長。1997年8月局用電話交換機總容量突破1億門，網絡規(guī)模躍居世界第二位，2006年初固定電話用戶總數達到35539.2萬戶，移動電話用戶達到40407.2萬戶，現代電話網絡是由程控交換機進行交換傳輸，移動通信也從模擬時代走向了高度數字化時代，它們的性能差不多有了專門大的進展，而且可靠性特不高。正是因為通信技術、計算機技術、網絡技術、操縱技術的迅猛進展與提高，促使了家庭實現了生活現代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技差不多阻礙到人們生活的方方面面，改變了人們生活適應，提高了人們生活質量，家居智能化也正是在這種形勢下應運而生的。智能家居操縱系統(tǒng)的要緊功能包括通信、設備自動操縱、安全防范三個方面。隨著新技術和自動化的進展，傳感器的使用數量越來越大，功能也越來越強，各種傳感器都差不多標準化、模塊化這給智能家居操縱系統(tǒng)的設計提供極大方便。電話遠程操縱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，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，幸免了電磁污染。同時，由于電話線路各地聯(lián)網，能夠充分利用現有的電話網，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。另外電話屬雙工通信手段。因此，這能夠大大體現出利用電話進行遙控的更大優(yōu)越性。操作者能夠通過各種提示音即時了解受控對象的有關信息，從而進行進一步的操作。電話遙控部分課題目前已有涉足者，然而只是還只限于實驗室時期，因而距離實際應用，尤其是關于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現出電話遙控方式的雙工通信特點。本設計正是針對這一點進行了較大改進，采取單片機智能操縱，利用不同的提示音達到關于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產品達到交互式與智能化。而且本設計的調試差不多上在線調試，差不多在電信、鐵通的交換機實驗同時能夠成功的使用移動電話進行操作。短信息服務（ShortMessageService，SMS）是GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）系統(tǒng)中提供的一種GSM終端（手機）之間，通過服務中心(servicecenter)進行文本信息收發(fā)的應用服務，其中服務中心完成信息的存儲和轉發(fā)功能。短信息服務作為GSM網絡的一種差不多業(yè)務，已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務的各種應用也蓬勃進展起來。由于GSM網絡在全國范圍內實現了聯(lián)網和漫游，具有網絡能力強的特點，用戶無需另外組網，在極大提高網絡覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)約了昂貴的建網費用和維護費用。同時，他對用戶的數量也沒有限制，克服了傳統(tǒng)的專網通信系統(tǒng)投資成本大、維護費用高、且網絡監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數量有限的缺陷。比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網絡覆蓋上具有無法比擬的優(yōu)勢，加上GSM的SMS本身具備的數據傳送功能，都使得這些應用得到迅速的普及。利用GSM短信息系統(tǒng)進行無線通信還具有雙向數據傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠程數據傳送和監(jiān)控設備的通信提供了一個強大的支持平臺。在此以GSM網絡作為數據無線傳輸網絡，它能夠應用在銀行、儲蓄點機房監(jiān)控、電信機房動力環(huán)境監(jiān)控、通信行業(yè)遠端無人值守站機房監(jiān)控和遠程維護（如移動通信基站、微波站、光纖中繼站等）及其他無人值守點（如倉庫、辦公樓等）監(jiān)控及都市公用事業(yè)實時監(jiān)控維護系統(tǒng)像煤氣調壓站、自來水、污水管網和熱力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)都市中電網等情況中。在此本系統(tǒng)采納了Siemens公司新一代無線通信GSM模塊TC35是，它設計小巧、功耗專門低專門大程度上方便了智能家居操縱系統(tǒng)的設計。智能家居操縱系統(tǒng)的概述圖1.1-1智能家居操縱系統(tǒng)示意圖隨著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關系日益緊密。信息化社會在改變人們生活方式與工作適應的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會、技術以及經濟的進步更使人們的觀念隨之巨變。人們對家居的要求早已不只是物理空間，更為關注的是一個安全、方便、舒適的居家環(huán)境。家居智能化技術起源于美國，它是以家為平臺進行設計的。智能家居操縱系統(tǒng)是以HFC、以太網、現場總線、公共電話網、無線網的傳輸網絡為物理平臺，計算機網絡技術為技術平臺，現場總線為應用操作平臺，構成一個完整的集家庭通信、家庭設備自動操縱、家庭安全防范等功能的操縱系統(tǒng)。智能家居操縱系統(tǒng)的總體目標是通過采納計算機技術、網絡技術、操縱技術和集成技術建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個都市的綜合信息服務和治理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術的含量和居民居住環(huán)境水平。大型的智能家居操縱系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務器、家庭操縱器(各種模塊)、各種路由器、電纜調制解調器頭端設備CMTS、交換機、通訊器、操縱器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等要緊部分組成。1.3課題研究的目的及意義智能家居操縱系統(tǒng)能夠定義為一個過程或者一個系統(tǒng)。利用先進的計算機技術、網絡通訊技術、綜合布線技術、將與家居生活有關的各種子系統(tǒng)，有機地結合在一起，通過統(tǒng)籌治理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與一般家居相比，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。還將原來的被動靜止結構轉變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交換功能，關心家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，關心人們有效安排時刻，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。系統(tǒng)的網絡化功能能夠提供遙控、家電（空調，熱水器等）操縱、照明操縱、室內外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程操縱、可編程定時操縱及計算機操縱等多種功能和手段。使生活更加舒適、便利和安全。因智能家居操縱系統(tǒng)布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛同意和應用。1.4系統(tǒng)設計要緊任務本文利用SM8952AC25P、MT8870、TC35modem和各類家居傳感器設計制作一款智能家居操縱系統(tǒng)樣機。實驗樣機的設計包括：系統(tǒng)硬件的設計與調試和操縱軟件的編寫與調試。(1)硬件部分智能家居操縱系統(tǒng)其硬件部分要緊由五大部分構成，即電話交換網程控交換信令部分、操縱單元、傳感器數據采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35modem與接口和電源部分。電話交換網程控交換信令部分要緊由MT8870和電壓檢測元件組成，它是系統(tǒng)中操縱部分關鍵的元件，它與操縱單元組成操縱部分功能；傳感器數據采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35modem和操縱單元完成報警等信號的處理和發(fā)送；電源部分則為各個部分提供工作電源。(2)軟件部分軟件設計部分要緊由五大部分構成：即數據采集與數據分析部分、電話交換網程控交換信令識不與分析部分、GSM模塊TC35modem接口程序部分、分析操縱部分。其中數據采集與數據分析部分和電話交換網程控交換信令識不需要作實時處理；GSM模塊TC35modem接口程序部分和分析操縱部分則是依照采集和電話交換網交換信令進行分時操作有利于提高系統(tǒng)效率。2方案設計2.1系統(tǒng)總體設計與分析本設計屬于單片機應用系統(tǒng)。確定單片機操縱系統(tǒng)總體方案，是進行系統(tǒng)設計最重要、最關鍵的一步?？傮w方案的好壞，直接阻礙整個操縱系統(tǒng)的性能及實施細則。總體方案的設計要緊是依照被控對象的任務及工藝要求而確定的。設計方法大致如下：依照系統(tǒng)的要求，首先確定出系統(tǒng)是采納開環(huán)系統(tǒng)依舊閉環(huán)系統(tǒng)，或者是數據處理系統(tǒng)。選擇檢測元件，在確定總體方案時，必須首先選擇好被測參數的測量元件，它是阻礙操縱系統(tǒng)精度的重要因素之一。選擇執(zhí)行機構，執(zhí)行機構是微型機操縱系統(tǒng)的重要組成部件之一。執(zhí)行機構的選擇一方面要與操縱算法匹配，另一方面要依照被控對象的實際情況確定。選擇輸入/輸出通道及外圍設備。選擇時應考慮以下幾個問題：被控對象參數的數量；各輸入/輸出通道是串行操作依舊并行操作；各通道數據的傳遞速率；各通道數據的字長及選擇位數；對顯示、打印有何要求；畫出整個系統(tǒng)流程圖和原理圖。2.1.1單片機操縱部分本系統(tǒng)是單片機在系統(tǒng)檢測以及工程操縱方面的應用，其特點是體積小，成本低，功能強，功耗低，是微機應用產品化的最佳機種之一，它已廣泛地應用在產品智能化和工業(yè)自動化上。而把單片機面向工控領域對象，嵌入到工控應用系統(tǒng)中，實現嵌入式應用的計算機稱之為嵌入式計算機系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種:工控機，通用CPU模塊，嵌入式微機處理，單片機。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：(1)面對操縱對象。如傳感信號輸入、人機交互操作,伺服驅動等。(2)嵌入到工控應用系統(tǒng)中的結構形態(tài)。(3)能在工業(yè)現場環(huán)境中可靠運行的品質。(4)突出操縱功能。如對外部信息的捕捉、對操縱對象實時操縱和有突出操縱功能的指令系統(tǒng)(I/O操縱、位操作和轉移指令等)。單片機有惟一的專門為嵌入式應用系統(tǒng)設計的體系結構與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應用要求。單片機是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設計的單芯片形態(tài)應用系統(tǒng)，能滿足面對操縱對象、應用系統(tǒng)的嵌入、現場的可靠運行及非凡的操縱品質等要求，是進展最快、品種最多、數量最大的嵌入式系統(tǒng)。2.1.2系統(tǒng)工作流程部分PC機RS232單片機信號分析處理門窗磁信號電壓轉換 PC機RS232單片機信號分析處理門窗磁信號電壓轉換放大、整形火災煙霧傳感器程控交換信令放大、整形火災煙霧傳感器程控交換信令功率器件紅外學習功率器件紅外學習可燃氣體傳感器放大、整形可燃氣體傳感器放大、整形擴展信號光電隔離A/D轉換擴展信號光電隔離A/D轉換短信息發(fā)送LCD顯示執(zhí)行器件短信息發(fā)送LCD顯示執(zhí)行器件圖2.1-1系統(tǒng)工作流程2.2遠程操縱設計與分析2.2.1操縱系統(tǒng)設計分析系統(tǒng)操縱器由MT8870接收遠端發(fā)送來的DTMF信號、并對其進行解碼，解碼后的信號由中央處理單元采集處理。為了方便用戶使用，系統(tǒng)設計了語音提示界面。電話遠程操縱系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境，因此應具有自動離線、上線、復位功能。為了符合智能化要求，系統(tǒng)采納SM8952AC25P作為中央處理器。同時，電話遠程操縱系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅動電路等輔助電路。系統(tǒng)組成框圖如圖2.2-1示。由圖可知，系統(tǒng)要緊由振鈴檢測電路、模擬摘掛機電路、DTMF音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元（SM8952AC25P）、操縱電路、電源電路等組成。電源電路電源電路語音提示操縱電路SM8952AC25P單片機振鈴檢測模擬摘機DTMF解碼圖2.2-1遠程操縱系統(tǒng)操縱器并聯(lián)于電話機的兩端，可不能阻礙電話機的正常使用。用戶通過異地電話撥通操縱器所連接外線的電話號碼，通過程控交換機向電話機發(fā)出振鈴信號。操縱器檢測到六次振鈴后，即六次響鈴后無人接聽時電話自動摘機，進入密碼檢測時期，輸入正確密碼后選擇被控電器，然后輸入開或關密碼遙控被控電器，完成后返回。2.2.2操縱要求完成遠程操縱部分必須完成一下要求：(1)通過電話網對異地的電器實現操縱（開/關）。(2)操縱器能夠實現自動模擬摘掛機。(3)操縱器設置密碼校驗。2.2.3單元功能模塊本設計此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊：(1)鈴音檢測、計數；(2)自動摘掛機；(3)密碼校驗；(4)在線修改密碼；(5)雙音頻信號解碼；(6)輸入信息分析；(7)操縱電器開關；(8)電器狀態(tài)查詢；2.2.4軟硬件方案確定依照電話機和交換機發(fā)出的不同信號音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求，本設計方案結合實際情況對具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上作了以下分工：交換機所發(fā)出的各種信號音都大多數能夠通過軟件編程來識不，即通過單片機發(fā)出的脈沖信號來檢測信號音單位時刻內的脈沖個數計算出其頻率，從而完成信號音的識不。但從系統(tǒng)的可靠性和程序的結構設計上分析，用硬件來解決振鈴音檢測、雙音頻信號解碼等功能相對穩(wěn)定可靠。設計中自動摘掛機和電器的操縱必須使用具體硬件電路來實現。而振鈴音計數、密碼校驗、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單的多，易于實現。綜上所述，本設計信號音檢測、自動摘掛機、操縱電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實現。而信號音計數、密碼校驗、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。2.3傳感器信號采集設計與分析2.3.1防火災發(fā)生傳感器火災煙霧傳感器是一種在消防治理、安全防范系統(tǒng)中常用的報警器材，它工作可靠、體積小巧，火災煙霧傳感器是把煙霧信號轉換為電信號，電路設計時能夠在背后設計專用的卡口以便地固定在墻體或者天花板上，使用時通過設置在廚房的感溫探測器和設置在客廳、臥房等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內有無火災的發(fā)生。如有火災發(fā)生操縱器發(fā)出聲光和短信報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)治理部門。家庭操縱器還能夠依照有人在家或無人在家的情況，調節(jié)感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。本系統(tǒng)采納NIS-09C型煙霧傳感器。2.3.2可燃氣體泄漏傳感器通過設置在廚房的可燃氣體探測器，監(jiān)視燃氣管道、灶具有無燃氣泄漏。如有燃氣泄漏家庭操縱器發(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關閉燃氣管道上的電磁閥，同時短信通知家人及小區(qū)物業(yè)治理部門。那個地點采納TP-2高溫型一氧化碳傳感器報警器需在一氧化碳濃度達到設定制值時系統(tǒng)應啟動報警。2.3.3防盜傳感器防盜報警的防護區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內區(qū)域防護。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破裂探測器；住宅內區(qū)域防護是指在要緊通道、重要的房間內安裝被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器。當家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破裂探測器)設防，住宅內區(qū)域防護的防盜報警設備(紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)撤防。當家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破裂探測器)和住宅內區(qū)域防護的防盜報警設備(被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)均設防。當有非法侵入時，家庭操縱器發(fā)出聲光報警信號，并短信通知家人及小區(qū)物業(yè)治理部門。另外，通過程序可設定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。2.3.4信號采集設計與分析傳感器是將外界信息轉換成電信號的裝置，其中的電信號包括數字信號和模擬信號，數字信號能夠通過電氣隔離直接送給單片機或微型計算機進行處理，模擬信號則利用數據采集系統(tǒng)將多路被測量值轉換成數字量，再通過單片機或微型計算機進行數據處理，實現實時測控。2.4GSM模塊的接口與設計2.4.1TC35模塊組成Siemens公司的TC35模塊要緊由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、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，基帶處理器要緊處理GSM終端內的語音、數據信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有的模擬和數字功能。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。2.4.2TC35模塊通信電路數據通信電路要緊完成短消息收發(fā)、與微機機通信、軟件流操縱等功能。TC35的數據接口采納串行異步收發(fā)，符合ITU-TRS-232接口電路標準，工作在CMOS電平(2.65V)。數據接口配置為8位數據位、1位停止位、無校驗位，能夠在300bps～115kbps的波特率下運行，支持的自動波特率為4.8kbps～115kbps（14.4kbps和28.8kbps除外）。TC35模塊還支持RTS0/CTS0的硬件握手和XON/XOFF的軟件流操縱。2.4.3TC35模塊與MCU連接方式單片機與TC35一般采納串行異步通信接口，具有紅外和通信電纜兩種連接方式其中電平轉換及串口通信功能以TI公司的MAX3238芯片為核心，通信速度可設定，通常為19200bps。采納紅外接口的優(yōu)點是單片機系統(tǒng)與手機電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨立，使用方便；缺點是通信距離較短，紅外傳播的方向性對接口相對位置有要求。采納電纜連接時，數據傳輸的可靠性較好；其要緊缺點是接口的電氣參數不兼容，設計不當時就會對手機的通信質量產生阻礙。那個單片機系統(tǒng)事實上確實是一個具有GPRS功能的GSM手機模塊加上單片機操縱系統(tǒng)，GSM手機模塊要緊是用來建立無線信道，接收和發(fā)出短消息。單片機系統(tǒng)用來操縱手機模塊，同時對收到的短消息信息進行解釋并執(zhí)行，目前全國共有8種短消息格式包含從互聯(lián)網平臺發(fā)出的短消息。本系統(tǒng)采納通信電纜的連接方式。2.5紅外學習遙控設計2.5.1紅外學習遙控的設想關于空調、電視等需要紅外遙控器才可操縱的紅外操縱類家電僅靠接通交流電源是無法使其進入工作狀態(tài)的。因此本人提出使用紅外遙控進行對空調以及其他紅外電氣的操縱方案，使系統(tǒng)具有的紅外學習功能可實現對這類家電的有效操縱。又如紅外插座、紅外開關等，盡管紅外遙控在家電產品中有廣泛應用，但各產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某幾種產品進行操縱，不是真正的“萬能”。本系統(tǒng)能夠學習并經歷各種紅外操縱類家電的遙控指令，利用單片機對遙控器的發(fā)射信號的波形進行測量，然后將測量的數據回放，由于只關懷發(fā)射信號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”。也為整個操縱器的實現提供了良好的基礎。當用戶能夠通過任意操作方式對這類家電進行操縱時，紅外插座或開關會向受控電器發(fā)送相應的紅外遙控指令，從而操縱電器的運行狀態(tài)。2.5.2紅外學習遙控的實現通過充分的論證和研討，本系統(tǒng)采納各設備集中操縱的方式實現。集中各設備的方法是首先對各設備的紅外遙控信號進行識不并存儲，然后在需要時進行還原，以操縱對應設備動作。由單片機構成集中操縱器，它是自學習與還原的核心部分，紅外接收部分由CX20106解調電路或一體化紅外接收頭組成，發(fā)射部分有紅外發(fā)光管極其驅動部分組成。通常，紅外遙控器將遙控信號調制在38KHz的載波上，經緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉化為紅外信號發(fā)射出去。二進制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是PWM碼(脈沖寬度調制碼)和PPM碼(脈沖位置調制碼)。PWM碼以寬脈沖表示1，窄脈沖表示0。PPM碼脈沖寬度一樣，然而碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表1，碼位窄的代表0。遙控編碼脈沖信號（以PPM碼為例）通常由引導碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號組成。引導碼也叫起始碼，由寬度為9ms的高電平和寬度為4.5ms的低電平組成（不同的遙控系統(tǒng)在高低電平上有一定的區(qū)不），用來標志遙控編碼脈沖的開始。系統(tǒng)碼也叫識不碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)不其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)的誤操作。功能碼也叫指令碼，它代表了相應的操縱功能，接收機中的微操縱器可依照功能碼的數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傳輸過程中是否產生差錯。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頻率為38KHz（周期為26.3ms）的載波信號進行脈幅調制（PAM），再經緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。

由于遙控器的二進制編碼脈沖有一定的寬度，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，脈寬測量。盡管它的二進制脈沖的高低電平的寬度有所不同，但它們大差不多上毫秒級的，因而，采納單片機的定時器來測量它的脈沖寬度，然后存儲，還原是完全能夠實現的。實際證明這種思路是可行的，而且電路簡單，容易實現。硬件電路設計3.1相關芯片及模塊簡介3.1.1MCUSM8952AC25P簡介SM8952C25的最高主頻為25MHz,內帶8KB閃存的MCU，SM8951/8952系列產品是內嵌4/8K字節(jié)閃存的8位單片微操縱器它具有多達32個I/O口其4K/8K的閃存既可作程序存儲空間也能夠作數據存儲空間或程序數據混合空間這些硬件特征和其強大的指令系統(tǒng)和其自帶可編程看門狗使它能應用于不同的場合，因此是一種通用的和性能價格比高的操縱器，SM8951/8952同意用戶還能夠通過置位SCONF寄存器的位0(ALE1)來降低EMI，其中的看門狗定時器(WDT)是1個16位自運行計數器在計數器溢出時會產生復位信號。WDT對那些易受噪聲干擾電壓波動或放電現象阻礙的系統(tǒng)專門有用在程序跑飛或死機的情況下，WDT能夠使用戶程序脫離不正常狀態(tài)。WDT不同于8052系統(tǒng)的定時器0定時器1和定時器2。通過軟件周期性的清除WDT計數器的值能夠防止WDT產生復位信號。片上閃存能夠使用商用編程器進行編程。3.1.2雙音多頻收發(fā)器MT8870簡介MT8870是一種帶呼叫進展過濾器的單片雙音多頻收發(fā)器。它包括一個帶增益可調放大器的DTMF接收器和一個DTMF發(fā)送器。其中濾波電路采納高頻群和低頻群兩個六階開關電容帶通濾波器，解碼采納數字計數器技術來確定輸入的DTMF音調的頻率，并將其譯成標準的四位二進制碼。發(fā)送器采納開關電容D/A變換器。片內使用了一個脈沖計數器，能合成精確的音調脈沖，保證音調脈沖準確的定時發(fā)送。MT8870提供了一個標準的微處理器總線接口，能夠直接與MCS-51系列MCU和微機接口。它還能夠選用呼叫進展方式工作，通過呼叫進展濾波器來檢測特定通帶內的信號頻率，供微處理機或計數器電路分析，以確定檢測到的呼叫進展音的性質。它從接收端接收來自電話機的雙音多頻脈沖信號該雙音多頻信號先經其內部的撥號音濾波器，濾除撥號音信號，然后經前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經高，低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，通過數字運算后，在其數據輸出端輸出相對應的8421碼。3.1.3ISD2500系列單片語音錄放簡介美國ISD公司的2500芯片，按錄放時刻60秒、75秒、90秒和120秒分成ISD2560、2575、2590和25120四個品種。ISD2500系列和1400系列語音電路一樣，具有抗斷電、音質好，使用方便等優(yōu)點。它的最大特點在于片內E2PROM容量為480K(1400系列為128K)，因此錄放時刻長；有10個地址輸入端(1400系列僅為8個)，尋址能力可達1024位；2500系列最多可分為600段，只要在分段錄/放音操作前(許多于300納秒)，給地址A0~A9賦值，錄音及放音功能均從設定的起始地址開始，錄音結束由停止鍵操作決定，芯片內部自動在該段的結束位置插入結束標志（EOM）；而放音時芯片遇到EOM標志即自動停止放音，設有OVF（溢出）端，便于多個器件級聯(lián)。3.1.4固態(tài)繼電器(SSR)簡介繼電器是本系統(tǒng)的執(zhí)行機構，本系統(tǒng)選用D4810型固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器(SSR)與機電繼電器相比，是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器，但它具有與機電繼電器本質上相同的功能。SSR是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關元件，他利用電子元器件的點，磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開關特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路。固態(tài)繼電器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。安輸入電壓的不同類不，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入操縱電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負邏輯操縱和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應管。固態(tài)繼電器有壽命長、可靠性高、靈敏度高、操縱功率小、電磁兼容性好、快速轉換、電磁干擾小的優(yōu)點。D4810型繼電器輸入電流為5-40mA，電壓3－30V，額定輸出電流10A，輸出電壓范圍寬為20-220V，滿足項目的要求。3.2遠程操縱電路設計3.2.1振鈴檢測電路振鈴檢測電路如圖3.2-1所示，圖中二極管有2種作用：（1）將不確定的線路供電正負變?yōu)楣潭ǖ恼撦敵?；?）將交流的振鈴信號變?yōu)槊}動直流以供檢測。當沒有振鈴信號時，線路上的供電電壓為48V（部分交換機為60V），經四個二極管構成的全橋整流后，不足以使62V穩(wěn)壓管導通，振鈴信號輸出端電壓接近0V，當振鈴信號到來時，線路上的90V交流振鈴信號經全橋整流變換后90V的脈動直流電，其峰值足以擊穿耐壓值為62V穩(wěn)壓管，經電阻R1給U1提供電壓，從光電耦合器輸出的波形是時通時斷的方波方波信號，能夠直接輸出至單片機的中斷輸入口，CPU能夠依照振鈴信號光電轉換后的高低電平檢測有無振鈴。其中通過光電耦合一次側的輸入及的電流為：（3-1）即R1取5.1K滿足設計要求。電路中光電耦合U1隔離了振鈴信號和單片機的直接連接，光電耦合器以光電轉換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側）與信息接收并輸出端（二次側）是絕緣的，從而對地電位差干擾有專門強的抑制能力，而且有專門強的抑制電磁干擾能力。愛護單片機也提高了穩(wěn)定性。圖3.2-1振鈴檢測電路3.2.2模擬摘掛機電路設計要緊思路：依照ITU及國家標準規(guī)定：不論任何電話機，摘機狀態(tài)的直流電阻應≤300Ω，有“R”鍵的電子電話機的摘機狀態(tài)直流電阻應≤350Ω。在掛機狀態(tài)下，其漏電流≤5μA。當用戶摘機時，電話機通過叉簧接上約250Ω的負載，使整個電話線回路流過約30mA的電流。交換機檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷?，完成接續(xù)。模擬摘掛機電路如圖3.2-2所示。平常電話掛機時，兩條電話線處于開路狀態(tài)，兩電話線的電壓為48V（部分電話為60V），加到電話機的振鈴電路兩端，當摘機時振鈴電路斷開，兩電話線接通，阻值大約250Ω。當撥打電話號碼時，來自電話線的高壓振鈴信號經鈴流檢測電路，通過光電耦合器在其二次側形成方波脈沖信號送到單片機進行振鈴脈沖進行計數，當振鈴次數達到設定次數時，由單片機內部軟件程序操縱，操縱摘掛機口輸出一個低電平，然后電平送到三極管PNP1的基極，使三極管飽和現在，+5V電源經三極管，再通過繼電器線圈接地，繼電器線圈得電，使繼電器的常開觸電閉合，250Ω的電阻接入電路當中，電話接通。當用戶輸入密碼錯誤，或者是操作結束后，系統(tǒng)由軟件操縱PNP1截止，繼電器線圈失電，常開觸點斷開，電話線又處于開路狀態(tài)，從而實現模擬掛機。圖3.2-2模擬摘掛機電路3.2.3雙音頻解碼電路DTMF（DualToneMultiFrequency）雙音多頻信號解碼電路是目前在按鍵電話（固定電話、移動電話）、程控交換機及無線通信設備中廣泛應用的集成電路。它包括DTMF發(fā)送器與DTMF同意器，前者要緊應用于按鍵電話作雙音頻信號發(fā)送器，發(fā)送一組雙音多頻信號，從而實現音頻撥號。雙音多頻信號是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號，CCITT和我國國家標準都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與雙音多頻信號的對應關系如表1所示：電話遠程操縱系統(tǒng)采納MITEL公司生產的MT8870DTMF同意器作為DTMF信號的解碼核心器件。MT8870要緊用于程控交換機、遙控、無線通信及廣播系統(tǒng)，實現DTMF信號的分離濾波和譯碼功能，輸出相應16種頻率組合的四位并行二進制碼。MT8870具有撥號音抑制和模擬信號輸入可調功能，因此在設計MT8870DTMF解碼電路時，只需外加一些阻容元件即可。表1電話鍵盤與DTMF頻率對應關系表 高頻低頻1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz123A770Hz456B852Hz789C941Hz*0#D本系統(tǒng)的雙音多頻DTMF信號解碼電路由MT8870要緊承擔。MT8870的連線如圖3.2-3所示，其的2、3腳接收來自電話機的雙音多頻脈沖信號該雙音多頻信號先經其內部的撥號音濾波器，濾除撥號音信號，然后經前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經高，低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，通過數字運算后，在其數據輸出端（11~14腳）輸出相對應的8421碼。MT8870的數據輸出端Q4~Q1連到單片機，單片機識不4位代碼。電話按鍵與相應譯碼（Q4~Q1）輸出。其中，A，B，C，D4個按鍵常被當作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。為了使單片機及時獵取有效數據，MT8870的CLD有效端經反相后接CPU的INT0引腳。當MT8870獵取有效雙音多頻信號后，CLD電平由低變高，再反相為低，CPU檢測后，指示輸入口接收有效二進制代碼。而無效的雙音頻信號（電話線路雜音、人們的語音信號等）是可不能引起MT8870的CLD端變化的。DTMF接收器的外圍電路如圖3.2-3所示。圖3.2-3雙音頻解碼電路3.2.4語言提示電路ISD2560芯片采納多電平直接模擬量存儲專利技術，每個采樣值直接存儲在片內單個E2PROM單元中，不需另加A/D或D/A變換來存儲和重放，能夠特不自然、真實地再現語音，音樂，音調和效果聲，幸免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和"金屬聲"，因此，作為目前國內外較為理想的語音芯片，在許多領域得到了廣泛地應用。語音芯片音質的優(yōu)劣、功能的強弱決定了報站器的語音效果和性能。如圖3.2-4所示，語音操縱電路由單片機完成。其中，系統(tǒng)中單片機P0端口為單片機與語音芯片的通訊口。ISD2560中，模擬電源(VCCA)和數字電源(VCCD)使用不同的電源總線，分不引到外封裝上；模擬地(VSSA)和數字地(VSSD)也使用不同的地線。圖3.2-4語言錄放電路3.3電源電路設計3.3.15V開關電源穩(wěn)壓器電路由于本操縱系統(tǒng)單元電路較多對且對5V電源的要求比較高，其中TC35模塊的突發(fā)耗電電流峰值可達2.5A,故外加的穩(wěn)壓器件必須達到足以提供TC35和其他電路額定電流的條件。在本系統(tǒng)中,采納了開關電源芯片LM2576完成從12V到5V的轉換,作為對TC35終端和其他5V單元的供電。必須特不注意的是,如圖3.3-1由LM2576芯片完成開關電源轉換需要大功率的電感(100uH)和電容,以提高儲能的能力,達到單元電路的耗電需求。LM2576為5.0V3A開關電源穩(wěn)壓器。圖3.3-15V開關電源穩(wěn)壓器電路3.3.2其他電源穩(wěn)壓器電路本系統(tǒng)的設計還涉及到傳感器信號采集與信號放大，其中放大器等部分需要用到±12V電源，因此依照設計要求增加了7812/7912三端穩(wěn)壓IC提供的±12V電源，如圖3.3-2由220V的交流電經交流變壓器T降壓，變成12V交流電，低壓交流電再通過全橋整流變成脈動直流17V左右為三端穩(wěn)壓提供電源，脈動直流電經4700u電解電容和0.1u瓷片電容濾波，送到穩(wěn)壓塊輸入端，進行穩(wěn)壓，然后由三端穩(wěn)壓輸出端輸出±12V直流電壓，±12V直流電再由2200u和0.1u電容進行濾波，輸出比較穩(wěn)定的±12V直流電壓，給模塊供電源。圖3.3-2±12V電源穩(wěn)壓器電路3.4TC35短消息模塊電路設計3.4.1TC35短消息模塊接口電路TC35短消息模塊是RS-232C標準接口，RS-232C標準（協(xié)議）的全稱是EIA-RS-232C標準，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS（recommededstandard）代表推舉標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。目前在PC機上的COM1、COM2接口確實是RS-232C接口。TI公司的MAX3238芯片如圖3.4-1供電電壓為3～5.5V，符合TIA/EIA-232-F和ITUv.28標準。具有獨特的±15KV人體靜電愛護措施，兼容5V邏輯輸入，內含3路接收、5路發(fā)送串行通信接口，最大數據傳輸速率可達250kbps。該芯片的最大特點是，在串行口許多據輸入的情況下，能夠靈活的進行電源治理，即當FORCEON(13腳)為低電平、/FORCEOFF(14腳)為高電平常，Auto-PowerdownPlus功能有效。在正常運行模式下，約30秒事件內若芯片在接收和發(fā)送引腳沒有檢測到有效信號，將自動進入Powerdown模式，現在耗電1uA。假如FORCEON和/FORCEOFF引腳均為高電平，那么Auto-PowerdownPlus功能失效。在Auto-PowerdownPlus功能有效的時，假如檢測到接收或發(fā)送引腳有信號輸入，該芯片自動被激活，轉入正常工作狀態(tài)。假如任一接收通道的輸入電壓高于2.7V或小于-2.7V，或者位于-0.3V～0.3V的時刻小于30uS，則/INVALID(15腳)引腳為高電平(數據有效)。假如所有接收通道的輸入電壓位于-0.3V～0.3V的時刻大于30uS，則/INVALID(15腳)引腳為低電平(數據無效)。該芯片的以上特性，滿足了TC35作為移動終端的接收和發(fā)送電路連接要求。圖3.4-1RS232接口電路3.4.2TC35短消息模塊操縱設計SM8952AC25P與TC35之間通過異步串行接口進行通信，通信速率為9600b／s,具有1位起始位、8位數據位、1位停止位，無奇偶校驗。由于TC35的數據接口工作在CMOS電平,接口電平為3.3V～5.5V，而SM8952AC25P單片機串口工作在TTL電平，工作電壓范圍一般比TC35寬，故應在SM8952AC25P和TC35之間加電平轉換電路和電平限制電路。若無電平轉換，則有可能使智能模塊的性能不太穩(wěn)定。ZIF連接器給SIM卡接口提供6個引腳，其中CCIN用來檢測SIM卡是否插好，其他5個引腳分不為ccvcc(電源，2．9v)、CCGND(地)、CCRST(復位)、CCCLK(時鐘)和CCIO(數據)。ZIF連接器的SYNC腳操縱燈的狀態(tài)，以此推斷TC35的工作狀態(tài)。系統(tǒng)加電后，為使TC35進入工作狀態(tài)，必須給IGT加一延時大于100ms的低脈沖，電平下降持續(xù)時刻不可超過lms；啟動后，IGT應保持高電平(3.3V)：驅動IGT時，TC35的供電電壓不能低于3.3V．否則TC35不能被激活。3.5紅外學習遙控電路設計3.5.1紅外學習遙控接收電路設計所有紅外遙控器的輸出差不多上用編碼后的串行數據對38kHz～40kHz的方波進行脈沖幅度調制而產生的。假如直接對已調波進行測量，而其脈寬只有20多微秒，由于單片機的指令周期是微秒級，會產生專門大的誤差。因此，先要對已調波進行解調，對解調后的波形進行測量。將CX20106或一體化紅外接收頭解調出的遙控編碼脈沖直接連入SM8952AC25P單片機的INT0和T0腳，定時器T0和T1都初始化為定時工作方式1，T0的GATE位置位。每次外部中斷首先停止定時，記錄T0、T1的計數值，然后將T0、T1的計數值清零，并重新啟動定時。T0的值即為高電平脈寬，T1～T0的值為低電平脈寬。T0、T1與紅外編碼信號脈寬的對應關系同時存儲到外部儲蓄器24C256中等待發(fā)送調用。圖3.5-1紅外學習遙控接收電路設計3.5.2紅外學習遙控發(fā)送電路設計遙控信號的還原是通過SM8952AC25P的T2專門輸出口進行二進制脈沖碼的高電平與低電平的調制輸出，其中調制為利用單片機專門功能進行內部調制這也是本設計的一個創(chuàng)新點，調制后的信號如圖3.5-2驅動紅外發(fā)光管工作。該設計的硬件電路相對簡單，因此系統(tǒng)的調試重點在軟件上。圖3.5-2紅外學習遙控發(fā)送電路設計軟件部分4.1下位機編程4.1.1主控單片機系統(tǒng)軟件設計主控單元部分由于任務多、對可靠性的要求高，本系統(tǒng)的主控部分軟件設計為分時操作系統(tǒng)操縱，采納RTX51Tiny版操作系統(tǒng)。作為嵌入式系統(tǒng)主控單元的單片機，其軟件一般是一個微觀的實時操作系統(tǒng)，是為某種應用而專門設計的。系統(tǒng)程序有實時過程操縱或實時信息處理的能力，要求能夠及時響應隨機發(fā)生的外部事件并對該事件做出快速處理。分時操作系統(tǒng)是把CPU的時刻劃分成長短差不多相同的時刻區(qū)間，即“時刻片”，通過操作系統(tǒng)的治理，把這些時刻片依次輪流地分配給各個用戶使用。假如某個作業(yè)在時刻片結束之前，整個任務還沒有完成，那么該作業(yè)就被暫停下來，放棄CPU，等待下一輪循環(huán)再接著做?，F在CPU又分配給另一個作業(yè)去使用。由于計算機的處理速度專門快，只要時刻片的間隔取得適當，那么一個用戶作業(yè)從用完分配給它的一個時刻片到獲得下一個CPU時刻片，中間有所“停頓”；但用戶察覺不出來，看起來整個系統(tǒng)全由它“獨占”似的。分時操作系統(tǒng)要緊具有以下3個特點：①多路性。用戶通過各自的終端，能夠同時使用一個系統(tǒng)。②及時性。用戶提出的各種要求，能在較短或可容忍的時刻內得到響應和處理。③獨占性。在分時系統(tǒng)中，盡管同意多個用戶同時使用一個CPU，但用戶之間操作獨立，互不干涉。RTX51Tiny能夠配置成使用round-robin多任務。Round-robinp容許quasi-parallel執(zhí)行多任務。任務并不是連續(xù)執(zhí)行的，而是分時刻片執(zhí)行的（本系統(tǒng)采納10毫秒作為時刻片，由RTX51Tiny把時刻片分配給各個任務）。由于時刻片的時刻專門短，因此任務看起來像連續(xù)執(zhí)行一樣。在本系統(tǒng)中RTX51Tiny首先執(zhí)行信號采集job0的任務0。本函數創(chuàng)建了另一個任務報警分析job1。信號采集執(zhí)行完它的時刻片后，RTX51Tiny開始執(zhí)行報警分析job1，那個函數又創(chuàng)建了另一個任務短信發(fā)送job2。如此類推，最后執(zhí)行完它的時刻片后，RTX51Tiny又返回到job0開始執(zhí)行。然后再切換到job1，如此循環(huán)。voidjob0(void)_task_0{os_create(1); while(1){ job0（）; }}voidjob1(void)_task_1{os_create(2); while(1){ job1（）; }}4.1.2遠程操縱程序設計遠程操縱軟件設計要緊分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計數、操縱摘掛機、雙音頻信號分析處理、操縱電器、信號音提示等部分。下面，為整體流程圖：開始開始初始化模擬摘機提示輸入密碼開電器提示操縱電器等待回應關電器啟動軟件計數啟動計時掛機啟動軟件計數提示重輸密碼振鈴信號振鈴六次密碼正確45S到3次提示完成按# 圖4.1-1遠程操縱程序設計流程圖4.1.3短信息發(fā)送程序設計TC35模塊支持8位數據位,無奇偶校驗位,位停止位數據傳輸。傳輸速率能夠在4.8kbit/s到115kbit/s間自適應。對TC35模塊操縱,IGT信號特不地重要,只有正確的IGT信號才能夠使TC35模塊正常地運行。IGT的下降沿啟動TC35,同時IGT的低電平應該至少保持100ms如圖4.1-2,TC35然后正常工作。圖4.1-2存儲示波器采集到的啟動信號單片機對TC35模塊的操縱TC35模塊采納AT賀氏指令。單片機能夠通過正確的AT指令對TC35模塊進行初始化和短消息的接收發(fā)送。對短消息的操縱共有三種模式:Block模式!PDU模式和Text模式。使用Block模式需要手機生產廠家提供驅動支持。目前,PDU模式已取代Block模式,而Text模式不支持中文,因此本系統(tǒng)使用PDU模式進行短消息的發(fā)送。單片機通過以下系列AT指令對短消息進行操縱。TC35初始化：首先設置短消息發(fā)送格式AT+CMGF=1<CR>,設置1代表PDU模式,<CR>是回車符號,也確實是0x0d。指令正確則模塊返回<CRLF>OK<CRLF>,<CRLF>是回車換行符號。其次設置短消息中心AT+CSCA=d+8613800531500d(短消息中心)<CR>,設置正確則模塊返回<CRLF>OK<CRLF>。注意短消息中心號碼可能會因不同手機或不同區(qū)域而不同。假如讀取短消息服務中心則使用命令AT+CSCA=?<CR>,模塊應該返回<CRLF>+CSCA:d8613800531500d<CRLF>。最后設置短消息到達自動提示AT+CNMI=1,1,0,0,1<CR>,設置正確則模塊返回<CRLF>OK<CRLF>。設置此命令可使模塊在短消息到達后向單片機發(fā)送指令<CRLF>+CMTI:dSMd,IN2DEX(信息存儲位置)<CRLF>。發(fā)送短消息在PDU模式,假如發(fā)送短消息,則首先發(fā)送短消息數據的長度。AT+CMGS=<length><CR>。等待TC35模塊返回ASCII字符/>0,則能夠將PDU數據輸入,PDU數據以<Z>(也確實是0x1a)作為結束符。短消息發(fā)送成功,模塊返回<CRLF>OK<CRLF>。發(fā)送數據格式例如，需要發(fā)送漢字“一氧化碳的濃度超標，排氣扇已打開”到手則首先發(fā)送數據串AT+CMGS=19<CR>,然后等待ASCII字符/>0,然后輸入PDU數據。圖4.1-3TC35模塊PCB實物圖4.1.4紅外學習遙控程序設計設計的要緊思路是通過對紅外二進制脈沖的寬度進行測量，從而獲得紅外遙控的波形信息，進而實現存儲、還原。依照遙控信號編碼和發(fā)射過程，遙控信號的識不（也叫解碼過程）是去除38KHz載波信號后識不出二進制脈沖碼中的0和1。紅外接收頭的解調信號送到INT0引腳，由內部定時器完成高低電平長度的采集，然后進行數據保存，由單片機進行高電平與低電平的寬度的測量。遙控信號的還原是通過P1.0（T2）輸出二進制已調脈沖。對遙控信號還原的調制在單片機的內部進行，利用了定時器2的捕獲工作方式，定時器2是一個16位定時/計數器。它既可當定時器使用，也可作為外部事件計數器使用，其工作方式由專門功能寄存器T2CON的C/T2位選擇。定時器2有三種工作方式：捕獲方式，自動重裝載（向上或向下計數）方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2CON的操縱位來選擇，在捕獲方式下，通過T2CON操縱位EXEN2來選擇兩種方式。假如EXEN2＝0，定時器2是一個16位定時器或計數器，計數溢出時，對T2CON的溢出標志TF2置位，同時激活中斷。如查EXEN2＝1，定時器2完成相同的操作，而當T2EX引腳外部輸入信號發(fā)生1至0負跳變時，也出現TH2和TL2中的值分不被捕獲到RCAP2H和RCAP2L中。另外，T2EX引腳信號的跳變使得T2CON中的EXF2置位，與TF2相仿，EXF2也會活中斷。本系統(tǒng)正是利用了捕獲方式的RCAP2H和RCAP2L自動重裝載，產生38K調制信號，預備還原的0，1信號的調制通過TF2標志進行調制，該方案不僅合理的利用硬件資源，而且還提高了系統(tǒng)的可靠性。4.2上位機（PC機）編程本系統(tǒng)為了給用戶提供一個良好的人機對話界面還利用RS232通信標準還特不設計了與PC機軟件，傳輸波特率為57600kbps。4.2.1用戶界面的設計用戶界面是一個應用程序最重要的部分，對用戶而言，界面確實是應用程序，用戶感受不到幕后正在執(zhí)行的代碼。不論花多少時刻和精力來編制和優(yōu)化代碼，應用程序的可用性仍然在專門大程度上依靠于界面的好壞。首先針對本系統(tǒng)要開發(fā)的應用程序做出初步規(guī)劃設計，在設計用戶界面時，參照了Microsoft和其他公司的一些應用程序，使用了通用的設計方案，比如：工具欄、狀態(tài)條、工具提示、上下文菜單以及標記對話框等。本設計用戶界面如圖圖4.2-1。圖4.2-1系統(tǒng)用戶界面4.2.2串行通信的實現利用VB開發(fā)通信程序要緊有兩種方法，一是利用VB本身提供的控件，另一種是利用WindowsAPI應用程序接口，WindowsAPI要緊提供了三個動態(tài)鏈接庫KERNEL.EXE、USER.EXE、GDI.EXE供開發(fā)人員調用，其中KERNEL.EXE要緊包括一些底層操作函數，如通信、菜單、消息等以及絕大多數非顯示函數，GDI.EXE圖形設備接口庫，要緊內容為與設備輸出有關的函數。和串口通信有關的函數均在Windows\System子目錄下的USER.EXE動態(tài)鏈接庫中。在本設計中用VB控件實現通信的方法比調用SDK的API動態(tài)鏈接庫的方法更加快捷，且用較少的代碼能夠實現相同的功能，因此本設計使用此控件來完成串口的通信。4.2.3控件MSComm使用方法MSComm控件通過串行端口傳輸和接收數據，為應用程序提供串行通訊功能。MSComm控件在串口編程時特不方便，程序員不必去花時刻去了解較為復雜的API函數，而且在VC、VB、Delphi等語言中均可使用。

MicrosoftCommunicationsControl（以下簡稱MSComm）是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，它為應用程序提供了通過串行接口收發(fā)數據的簡便方法。具體的來講，它提供了兩種處理通信問題的方法：一是事件驅動(Event－driven)方法，一是查詢法。MSComm控件提供下列兩種處理通訊的方式：事件驅動方式和查詢方式。

①事件驅動方式事件驅動通訊是處理串行端口交互作用的一種特不有效的方法。在許多情況下，在事件發(fā)生時需要得到通知，例如，在串口接收緩沖區(qū)中有字符，或者CarrierDetect(CD)或RequestToSend(RTS)線上一個字符到達或一個變化發(fā)生時。在這些情況下，能夠利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理這些通訊事件。OnComm事件還能夠檢查和處理通訊錯誤。所有通訊事件和通訊錯誤的列表，參閱CommEvent屬性。在編程過程中，就能夠在OnComm事件處理函數中加入自己的處理代碼。這種方法的優(yōu)點是程序響應及時，可靠性高。每個MSComm控件對應著一個串行端口。假如應用程序需要訪問多個串行端口，必須使用多個MSComm控件。②查詢方式

查詢方式實質上依舊事件驅動，但在有些情況下，這種方式顯得更為便捷。在程序的每個關鍵功能之后，能夠通過檢查CommEvent屬性的值來查詢事件和錯誤。假如應用程序較小，同時是自保持的，這種方法可能是更可取的。

MSComm控件有專門多重要的屬性，常用的如下。CommPort設置并返回通訊端口號。Settings以字符串的形式設置并返回波特率、奇偶校驗、數據位、停止位。

PortOpen設置并返回通訊端口的狀態(tài)。也能夠打開和關閉端口。

Input從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符。

Output向傳輸緩沖區(qū)寫一個字符串。下面分不描述。CommPort屬性設置并返回通訊端口號。語法object.CommPort[value](value一整型值，講明端口號。)

講明在設計時，value能夠設置成從1到16的任何數（缺省值為1）。然而假如用PortOpen屬性打開一個并不存在的端口時，MSComm控件會產生錯誤68（設備無效）。必須在打開端口之前設置CommPort屬性。RThreshold屬性在MSComm控件設置CommEvent屬性為comEvReceive并產生OnComm之前，設置并返回的要接收的字符數。語法object.Rthreshold[=value]（value整型表達式，講明在產生OnComm事件之前要接收的字符數。）講明當接收字符后，若Rthreshold屬性設置為0（缺省值）則不產生OnComm事件。例如，設置Rthreshold為1，接收緩沖區(qū)收到每一個字符都會使MSComm控件產生OnComm事件。CTSHolding屬性確定是否可通過查詢ClearToSend(CTS)線的狀態(tài)發(fā)送數據。ClearToSend是調制解調器發(fā)送到相聯(lián)計算機的信號，指示傳輸能夠進行。該屬性在設計時無效，在運行時為只讀。語法object.CTSHolding（Boolean）講明假如ClearToSend線為低電平(CTSHolding=False)同時超時時，MSComm控件設置CommEvent屬性為comEventCTSTO(ClearToSendTimeout)并產生OnComm事件。ClearToSend線用于RTS/CTS(RequestToSend/ClearToSend)硬件握手。假如需要確定ClearToSend線的狀態(tài)，CTSHolding屬性給出一種手工查詢的方法。SThreshold屬性MSComm控件設置CommEvent屬性為comEvSend并產生OnComm事件之前，設置并返回傳輸緩沖區(qū)中同意的最小字符數。語法object.SThreshold[=value]value整形表達式，代表在OnComm事件產生之前在傳輸緩沖區(qū)中的最小字符數。講明若設置Sthreshold屬性為0（缺省值），數據傳輸事件可不能產生OnComm事件。若設置Sthreshold屬性為1，當傳輸緩沖區(qū)完全空時，MSComm控件產生OnComm事件。假如在傳輸緩沖區(qū)中的字符數小于value，CommEvent屬性設置為comEvSend，并產生OnComm事件。comEvSend事件僅當字符數與Sthreshold交叉時被激活一次。例如，假如Sthreshold等于5，僅當在輸出隊列中字符數從5降到4時，comEvSend才發(fā)生。假如在輸出隊列中從沒有比Sthreshold多的字符，comEvSend事件將絕可不能發(fā)生。PC上位機程序見附錄。系統(tǒng)制作及調試本系統(tǒng)的制作調試要緊分為硬件調試、軟件調試和聯(lián)機調試等三大部分。通過初步的分析設計后，在設計制作硬件電路的同時，調試穿插進行，應用系統(tǒng)的硬件調試和軟件調試是分不開的，許多硬件故障是在調試軟件時才發(fā)覺的。但通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后才和軟件結合起來調試，如此有利于問題的分析和解決，可不能造成問題的積存，從而能夠節(jié)約大量的調試時刻。軟件編程中，我是首先完成單元功能模塊的調試，然后進行系統(tǒng)調試，整體上采納硬件調試的調試方法。聯(lián)機調試是最重要的一部分，同時也是本系統(tǒng)成功的關鍵。5.1使用的儀器儀表及工具TOSHIBAA10移動PC一臺；TKS66S單片機仿真器一臺；TDS21060MHz雙蹤示存儲波器一臺；WYK—302Bz型直流穩(wěn)壓電源一臺；TC-108H“多路通”程控交換機一臺；HA8188(9)P/T雙音多頻電話機一臺；HA119(6)P/T雙音多頻電話機一臺；MODELHC—F1000C型頻率計一臺；EE1641B1型函數發(fā)生器/計數器一臺