【正文】 各種通信設(shè)備，家用電器和家庭保安裝置內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接到一個(gè)智能控制系統(tǒng)上進(jìn)行集中或異地監(jiān)視、控制和事務(wù)管理的智能家居（smart home）系統(tǒng)，已成為近年來(lái)的一個(gè)熱門研究課題。本設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用于在控制異地家用電器工作，系統(tǒng)由振鈴檢測(cè)電路、自動(dòng)摘掛機(jī)電路、密碼檢測(cè)電路、單片機(jī)主控電路、語(yǔ)音提示電路、開(kāi)關(guān)控制電路、電源電路七部份組成。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)不滿足于各種家用電器設(shè)備帶來(lái)的便利，而是希望將家居逐步融入信息社會(huì)中，因此，智能家居 （smart home）概念應(yīng)運(yùn)而生。智能家居的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是將家庭中各種與信息有關(guān)的通訊設(shè)備、家用電器和家庭保安裝置通過(guò)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接到一個(gè)家庭智能化系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)集中或異地的監(jiān)控，進(jìn)行家庭事務(wù)管理，并保持這些家庭設(shè)施與家居環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。本課題將主要專注于智能家居的總體設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)中部分軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展趨勢(shì)將是進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路安裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。在目前，用戶對(duì)單片機(jī)的需要越來(lái)越多，但是，要求也越來(lái)越高。
2）功耗、封裝及電源電壓的進(jìn)步
現(xiàn)在新的單片機(jī)的功耗越來(lái)越小，特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式,這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等工作方式。這樣，就提高了單片機(jī)工作的可靠性?，F(xiàn)在，很多單片機(jī)都把地和電源引腳安排在兩條相鄰的引腳上。在一些單片機(jī)中采用內(nèi)部瑣相環(huán)技術(shù)，則在外部時(shí)鐘較低時(shí)。在較大的戶型（如別墅、錯(cuò)層、躍層）中安裝背景音響系統(tǒng)及燈光集中控制系統(tǒng)，可以營(yíng)造家庭氣氛。還可收、發(fā)兩探頭配對(duì)為一組，室內(nèi)應(yīng)用于門窗等處，室外應(yīng)用于圍墻上、陽(yáng)臺(tái)外、窗外等處，如有人非法侵入就會(huì)探測(cè)到。當(dāng)發(fā)生可燃性氣體泄漏時(shí)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并將該信號(hào)傳到信息接入箱主機(jī)上，同時(shí)開(kāi)啟屋內(nèi)排氣扇排除有害氣體。來(lái)訪客人必須經(jīng)住戶同意，由住戶遙控開(kāi)啟單元防盜門方可進(jìn)入。今后的家用電器都會(huì)有數(shù)據(jù)接口，可以通過(guò)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。信息家電把pc的某些功能分解出來(lái)，設(shè)計(jì)成應(yīng)用性更強(qiáng)、更家電化的產(chǎn)品，信息家電的出現(xiàn)將推動(dòng)家庭網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的興起，同時(shí)家庭網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的發(fā)展又反過(guò)來(lái)推動(dòng)信息家電的普及和深人應(yīng)用。智能家居在國(guó)外的發(fā)展情況自從20世紀(jì)70年代中期智能家居技術(shù)在美國(guó)誕生以來(lái)，美國(guó)、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家先后提出了各種智能家居方案。日本的主要家電廠家制定了網(wǎng)絡(luò)家電的發(fā)展戰(zhàn)略，希望依靠網(wǎng)絡(luò)家電建立起一個(gè)新的家電王國(guó)。這必然促使智能化從智能大廈建設(shè)向智能化住宅小區(qū)，乃至向家居智能化方向發(fā)展。該委員會(huì)制訂了關(guān)于將家庭信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的體系研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面的國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)計(jì)劃。進(jìn)入21世紀(jì)，日新月異的現(xiàn)代科技的力量，打破了傳統(tǒng)的時(shí)空界限，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和層出不窮的信息技術(shù)，改變了人類的生產(chǎn)、生活方式，科技正以超乎想象的速度深刻地影響著人類的思維模式和生存狀態(tài)。從智能家居的發(fā)展進(jìn)程看，它經(jīng)歷了單一專用系統(tǒng)、多功能系統(tǒng)、部分集成系統(tǒng)、一體化的集成管理系統(tǒng)等幾個(gè)階段，每個(gè)階段都是技術(shù)創(chuàng)新的成果。在保持住宅產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)的前提下，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用和環(huán)境質(zhì)量的不斷改善，實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 2 遠(yuǎn)程家居智能監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 遠(yuǎn)程家居智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 遠(yuǎn)程家居智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則(1) 安全性和可靠性 安全和可靠是對(duì)遠(yuǎn)程家居智能管理系統(tǒng)的基本要求，也是最重要的要求，是設(shè)計(jì)智能家居管理系統(tǒng)的主要目標(biāo)。 遠(yuǎn)程家居智能管理系統(tǒng)的功能我們對(duì)遠(yuǎn)程智能家居管理系統(tǒng)的用戶需求進(jìn)行了分析，并且研究了現(xiàn)有的智能家居的系統(tǒng)功能，提出了遠(yuǎn)程智能家居管理系統(tǒng)應(yīng)具備的功能。當(dāng)家庭智能安防端處于布防狀態(tài)時(shí)，紅外探頭探測(cè)到家中有人走動(dòng)，或者燃?xì)庑孤?，出現(xiàn)火災(zāi)等就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，通過(guò)蜂鳴器和語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警；同時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)向主人的手機(jī)傳送報(bào)警信息。它的實(shí)現(xiàn)解決了入戶抄表的低效率、干擾性和不安全因素。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(wú)線電頻率資源，避免了電磁污染。操作者可以通過(guò)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。[2]該系統(tǒng)使用時(shí)可并聯(lián)在電話外線即可。輸入的密碼經(jīng)CM8870轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)并與事先存儲(chǔ)在單片機(jī)中的密碼比較，如果不合，則語(yǔ)音提示密碼錯(cuò)誤，可重新輸入，若三次密碼錯(cuò)誤則發(fā)出提示音并自動(dòng)掛機(jī)，如果輸入正確密碼，則語(yǔ)音提示選擇被控制電器，按“1”鍵表示開(kāi)燈，按“2”鍵表示關(guān)燈，按“3”鍵表示開(kāi)空調(diào)，按“4”鍵表示關(guān)空調(diào)，按“5”鍵表退出家電控制模式，按下所要執(zhí)行的電器的按鍵則能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制電器的開(kāi)或關(guān)，完成后返回?？傮w方案的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)被控對(duì)象的任務(wù)及工藝要求而確定的。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇一方面要與控制算法匹配，另一方面要根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際情況確定。充分利用硬件電路的可靠性、穩(wěn)定性和芯片的方便性，使整體電路達(dá)到比較高的穩(wěn)定性。圖3—1 AT89C51 外形及引腳排列 AT89C51的主要引腳P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。PPP3口都是內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，能接收輸出4TTL門電流。RST是復(fù)位信號(hào)引腳。XTAL2(18腳)是來(lái)自反向振蕩器的輸出端。. 4 時(shí)鐘電路、CC6組成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路,這種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，采用了外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，電容可以在2060pF之間選擇。此時(shí)單片機(jī)工作，控制各部分電路工作。第9腳用于復(fù)位輸入。振鈴信號(hào)為25177。本部份電路的設(shè)計(jì)采用光耦EL817作為主要元件，利用振鈴的周期檢測(cè)振鈴。[4]，當(dāng)有鈴流來(lái)時(shí)中斷口檢測(cè)到低電平，則三極管Q2的B極為低電平，又因三極管Q2的E極接+5V，Q2導(dǎo)通，由于Q3的C極通過(guò)繼電器K4接+12V，則Q3導(dǎo)通，繼電器K4工作，K4被吸合，使電阻R20導(dǎo)通接入電話線兩端。在此D9是保護(hù)三極管9013，D10為是摘機(jī)指示燈。 ISD4004的主要特性圖3—5 ISD4004的外形及引腳排列此芯片無(wú)須A/D轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲(chǔ)存，沒(méi)有A/D轉(zhuǎn)換誤差，在一個(gè)記錄位可存儲(chǔ)250級(jí)聲音信號(hào)，相當(dāng)于通常的A/D記錄的8倍。ANA IN是錄音信號(hào)的反相輸入端。MOSI為串行輸入端；MISO為ISD的串行輸出端。MIC是駐極體電容式話筒，即是語(yǔ)音信號(hào)的輸入端，聲音經(jīng)聲電轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號(hào)通過(guò)由9014三極管組成的放大電路加到ISD4004語(yǔ)音芯片的輸入端（16腳），并以模擬信號(hào)的形式保存在芯片內(nèi)的模擬存儲(chǔ)器單元。 圖3—6 ISD4004錄音電路 語(yǔ)音提示電路工作過(guò)程，則當(dāng)ISD4004的/SS（第1腳）檢測(cè)為低電平，（第23腳）向ISD4004芯片發(fā)送控制指令，控制指令從ISD4004芯片的MOSI端口（第2腳）送進(jìn)該芯片，并在SCLK為上升沿時(shí)被鎖存到芯片內(nèi)，且在SCLK為下降沿時(shí)移出ISD4004芯片從MISO端口（第3腳）（第24腳）說(shuō)明控制指令發(fā)送成功，且啟動(dòng)語(yǔ)音電路ISD4004,從該芯片的AUDOUT端口（第13腳）發(fā)出語(yǔ)音提示：“進(jìn)入家電控制模式請(qǐng)按1鍵”并通過(guò)C15耦合到電話線上，用戶就可以通過(guò)聽(tīng)筒接聽(tīng)到提示音，進(jìn)一步進(jìn)行下一步控制。在輸入端，運(yùn)算放大器部分對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行必要的增益處理，輸出的信號(hào)通過(guò)基于開(kāi)關(guān)電容技術(shù)的頻帶分割濾波器進(jìn)行濾波和頻帶分割，提取高頻信號(hào)和低頻組信號(hào)，再將高頻信號(hào)和低頻組信號(hào)進(jìn)行特征提取，最后確定出組成按鍵的兩個(gè)頻率。同時(shí)CM8870的第15腳最后輸出高電平，說(shuō)明輸出數(shù)據(jù)有效，此信號(hào)通常作為后級(jí)電路的片選或使能信號(hào)。第9腳接地。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。在本裝置中ULN2003的第8腳接地，第9腳接電源，第17腳作為控制信號(hào)的輸入，第1016腳作為控制信號(hào)的輸出端。當(dāng)CPU對(duì)設(shè)定的一個(gè)I／O地址執(zhí)行一次寫操作，就送出了一組輸出信號(hào)。 電源電路圖3—13電源電路圖電源電路部分的電路經(jīng)過(guò)變壓整流變成12V，+12V電壓為繼電器提供電源，+12V經(jīng)限流電阻到三端穩(wěn)壓管7805產(chǎn)生+5V的直流電壓為振鈴檢測(cè)電路，自動(dòng)摘掛機(jī)電路，密碼檢測(cè)電路，單片機(jī)主控電路，語(yǔ)音提示電路幾部分提供電壓。[9]4 軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的軟件部分是運(yùn)用在keil開(kāi)發(fā)軟件下的匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程，在設(shè)計(jì)中軟件的模塊起著重要的作用，也是比較困難的部分。[11] 主程序