【正文】 在家庭裝潢時(shí)對(duì)于智能家居系統(tǒng)暫時(shí)還處于陌生和不接受的狀態(tài)，其中主要原因?yàn)橹悄芗揖酉到y(tǒng)的高昂成本讓智能家居難以走進(jìn)普通百姓家庭。產(chǎn)品的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化方面仍存在著許多問題；WTO的加入還需考慮和國際接軌的問題；規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化是智能家居快速發(fā)展、走入國際市場(chǎng)的必由之路。因此，家居的智能化也必然向仿人智能化方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)化是信息技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，是智能化的一個(gè)重要條件；人性化體現(xiàn)了“以人為本”的思想，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的目的和最終歸宿。(2) 向節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。還有的系統(tǒng)成本太高，普通用戶難以承受，所以也沒能廣泛推廣使用。在技術(shù)方面，海爾與微軟合作，利用微軟的windowsMe 技術(shù)和海爾的網(wǎng)絡(luò)家電技術(shù)，使“e 家庭”己具雛形，海爾己推出了網(wǎng)海爾的“e家庭”科隆的“現(xiàn)代家居信息服務(wù)集散控制系統(tǒng)”絡(luò)洗衣機(jī)、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)熱水器、網(wǎng)絡(luò)微波爐等一系列信息家電的產(chǎn)品 。清華同方的eHome 數(shù)字家園主要是在智能大廈、智能小區(qū)的建設(shè)中，提供完整的系統(tǒng)解決方案，產(chǎn)品以功能模塊開發(fā)為主，采用國外成熟的智能家居標(biāo)準(zhǔn)之上。其8X 集中控制的方式降低了用戶的可選擇性，前期投入成本較高，而這正是房地產(chǎn)商最為關(guān)心的問題[2]。(3) 新加坡8X系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用預(yù)埋總線和集中控制方式實(shí)現(xiàn)各種功能，同時(shí)，利用的產(chǎn)品可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。最后，也是最為重要的因素，它的價(jià)格也是國內(nèi)的房地產(chǎn)品和普通消費(fèi)難以接受的。Cisco、Intel、Nortel、Motorola、Lucent、3Com、IBM、Ericsson和松下等公司都己開始建立智能信息家電和智能家居公司。智能家居系統(tǒng)一般具有如下功能：(1)庭聯(lián)網(wǎng)功能；(2)短信收發(fā)功能；(3)防盜報(bào)警功能；(4)防災(zāi)報(bào)警功能；(5)求助報(bào)警功能；(6)場(chǎng)景控制功能；(7)定時(shí)控制功能；(8)遠(yuǎn)程控制功能；(9)聯(lián)動(dòng)控制功能?，F(xiàn)在國內(nèi)很多小區(qū)安裝了智能報(bào)警系統(tǒng)，大大提高了小區(qū)的安全度，有效保證了人們的人身財(cái)產(chǎn)安全，但是光有安防還不夠，還需要更多智能性的功能，比如智能家用電器控制、智能溫濕度控制等，這就需要一套智能家居系統(tǒng)，讓居民對(duì)家居實(shí)現(xiàn)智能化遠(yuǎn)程控制，這將成為現(xiàn)代化家居系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到安防、溫度檢測(cè)、電器控制等功能的遠(yuǎn)程和本地控制。 摘 要本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為控制芯片，設(shè)計(jì)一種智能家居系統(tǒng)，對(duì)家庭實(shí)現(xiàn)智能化管理?！娟P(guān)鍵詞】智能家居系統(tǒng)、單片機(jī)、GSM、遠(yuǎn)程控制、RS485總線AbstractA kind of smart home system based on the control chip of STC89C52 singlechip is designed to manage the intelligent home. The system consists of control, security, temperature and humidity detection modules, using Controller Area Network(RS485) bus to municate each other. At the same time, the design allows users to choose GSM module for remote home monitoring, to achieve the purpose of remote control at home。 智能家居系統(tǒng)的概念及一般功能智能家居系統(tǒng)（Smart Home System）的概念最早出現(xiàn)于美國。 智能家居的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)智能家居與普通家居相比，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；還由原來的被動(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互功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，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、舒適性、甚至合理控制各種能源的使用。目前已出現(xiàn)在市場(chǎng)上的智能信息家電和智能家居類的產(chǎn)品主要有:(1) 美國的X10系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過電力線作為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，采取集中控制方式實(shí)現(xiàn)多種功能，目前在國內(nèi)應(yīng)用極少，這套系統(tǒng)的功能較為強(qiáng)大，但它暫時(shí)不具備在國內(nèi)市場(chǎng)推廣的條件。(2) 德國的EBI系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的是預(yù)埋總線及中央控制方式實(shí)現(xiàn)各種控制功能，目前在國內(nèi)應(yīng)用極少。目前該系統(tǒng)在國內(nèi)有少量應(yīng)用。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國的智能家居相對(duì)于國外起步較晚，尚未形成一定的國家標(biāo)準(zhǔn)，主要采用國外的技術(shù)和產(chǎn)品閣，但也有一些企業(yè)推出了自己的產(chǎn)品，其中主要有:(1) 清華同方的eHome數(shù)字家園。(2) 海爾的“e家庭”。(3) 科隆的“現(xiàn)代家居信息服務(wù)集散控制系統(tǒng)”。因此設(shè)計(jì)一個(gè)符合國情、符合國家規(guī)范的集遠(yuǎn)程控制和本地控制為一體的智能家居控制系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。智能化的本質(zhì)之一是降低成本和提高效率，節(jié)能是降低成本的關(guān)鍵技術(shù)；環(huán)保是全球的要求，智能家居如何結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)降低功耗、減少對(duì)家庭和小區(qū)的環(huán)境污染，提高生活環(huán)境的質(zhì)量，這些也是其未來發(fā)展必須考慮的因素，也是“科學(xué)發(fā)展觀”的最好實(shí)踐。因此，也是智能家居未來的一個(gè)發(fā)展方向。(5) 向具有“中國特色”的家居智能化方向發(fā)展。在這樣的環(huán)境下，研究新的智能家居系統(tǒng)就尤為主要，本設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)為主要控制芯片，利用手機(jī)短信通訊，大大降低了成本，節(jié)能環(huán)保 [46]。 (3)能控制任意房間的用電設(shè)備，具有防火防盜功能。當(dāng)監(jiān)測(cè)參數(shù)超標(biāo)時(shí)及時(shí)給用戶返回警告信息，同時(shí)，在一般情況下，用戶可以用手機(jī)向中央控制器發(fā)送短信，查詢實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)。 家居智能化實(shí)現(xiàn)途徑家居智能的基本目標(biāo)是，將家庭中的各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭安防裝置通過家庭總線技術(shù)（HBS）連接到一個(gè)智能話的系統(tǒng)上進(jìn)行集中或者異地的監(jiān)測(cè)、控制，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的協(xié)調(diào)。這些要求是：面對(duì)控制對(duì)象、面對(duì)各種傳感器信號(hào)、面對(duì)人機(jī)交互操作控制、能方便地嵌入工控應(yīng)用系統(tǒng)中等。單片機(jī)一個(gè)是微型的電腦，麻雀雖小，五臟俱全，它內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件。其方案主要有三種：一種是通過Internet網(wǎng)進(jìn)行控制，一種是通過電力線進(jìn)行控制，一種是通過電話網(wǎng)機(jī)進(jìn)行控制[7]。電力線通信技術(shù)（PLC）是把載有信息的高頻加載于電力，用電力線傳輸，通過調(diào)制解調(diào)器將高頻信號(hào)從電流中分離出來，傳送到計(jì)算機(jī)或其他信息家電，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。電話網(wǎng)絡(luò)是一種技術(shù)成熟并且比較普及性的通信網(wǎng)絡(luò)，那么從基于成本、實(shí)用性和大眾化的考慮，決定本方案采用電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。把單個(gè)分散的測(cè)量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶，將他們連成可以相互共同信息、共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。故傳輸信號(hào)在千米之外都是可以恢復(fù)。即采用一條總線將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，不支持環(huán)形或星型網(wǎng)絡(luò)。最早由德國BOSCH公司推出，它廣泛用于離散控制領(lǐng)域，其總線規(guī)范已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。目前已有多家公司開發(fā)了符合CAN協(xié)議的通信芯片。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì)，通訊速率從300bit/，直接通信距離可達(dá)2700m（78Kbit/s），被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。而信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方與接收方之間的物理通路，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信具有一定的影響。雙絞線既可用于傳輸模擬信號(hào)，又可用于傳輸數(shù)字信號(hào)。具有抗干擾能力強(qiáng)，連接簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，信息傳輸速度可達(dá)每秒幾百兆位，是中、高檔局域網(wǎng)的首選傳輸介質(zhì)。(4) 無線傳輸媒介。圖31 系統(tǒng)整體框圖 中央控制器—STC89C52型單片機(jī)單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上?！　?9C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS的8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央控制器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的89C52單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。圖32 STC89C52的PDIP封裝形式主要功能特性：　　 256x8bit內(nèi)部RAM 可編程UART串行通道 3級(jí)加密位RS485利用信號(hào)導(dǎo)線之間的信號(hào)電壓差，通過傳輸線驅(qū)動(dòng)器，把邏輯電平變換成電位差，完成始端的信號(hào)傳送；再通過傳輸線接收器，把點(diǎn)位差轉(zhuǎn)換成邏輯電平，完成終端的信號(hào)接收。它的特點(diǎn)是具有限斜率的驅(qū)動(dòng)器，即驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的數(shù)字信號(hào)，其邊緣的斜率是受限制的，可以使電磁干擾（EMI）減至最小，并減少因電纜終端不匹配而產(chǎn)生的反射影響，因此可以高達(dá)250kbps的速率無誤差的傳送數(shù)據(jù)。所以MAX1487可以和其他收發(fā)器任意組合，只要總負(fù)載小于或等于32個(gè)單位負(fù)載，則可以接在總線上。3DE驅(qū)動(dòng)器使能端，為“1”時(shí)允許驅(qū)動(dòng)器工作，為“0”時(shí)，驅(qū)動(dòng)器禁止，輸出為高阻。由于在本設(shè)計(jì)中主機(jī)只用來接收數(shù)據(jù)，從機(jī)只用來發(fā)送數(shù)據(jù)，因此完全可以將主機(jī)連接的MAX1487芯片的/RE和DE兩使能引腳接地，而將與從機(jī)相連的MAX1487芯片的兩使能端接高電平，從而實(shí)現(xiàn)兩機(jī)的串行通訊。按鍵就是一個(gè)簡(jiǎn)單的開關(guān)，相當(dāng)于開關(guān)閉合；當(dāng)按鍵松開時(shí)，相當(dāng)于開關(guān)斷開。 圖35 按鍵抖動(dòng)的波形按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的,一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。按鍵的抖動(dòng),可用硬件或軟件兩種方法。當(dāng)按鍵未按下時(shí),輸出為1。這一點(diǎn)通過分析RS觸發(fā)器的工作過程很容易得到驗(yàn)證。(1)獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤只適合按鍵少的場(chǎng)合，否則占用的端口太多。其特點(diǎn)是：占用I/O端線比較少，但是軟件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，適用于按鍵較多的場(chǎng)合，圖38是一個(gè)44行列式鍵盤電路，可得到16個(gè)按鍵。常見的1602顯示硬件電路接線圖如圖39所示[13]。因此我們?cè)谙駾DRAM寫C51字符代碼程序時(shí)甚至可以直接用P1＝39。 基本操作時(shí)序： 讀狀態(tài) 輸入：RS=L，RW=H，E=H 輸出：DB0～DB7=狀態(tài)字 寫指令 輸入：RS=L，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=指令碼 輸出：無 讀數(shù)據(jù) 輸入：RS=H，RW=H，E=H 輸出：DB0～DB7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入：RS=H，RW=L，E=下降沿脈沖，DB0～DB7=數(shù)據(jù) 輸出：無 GSM模塊目前， 國內(nèi)已經(jīng)開始使用的GSM模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差別不大。這種無線模塊功能上與TC35兼容，設(shè)計(jì)緊湊，大大縮小了用戶產(chǎn)品的體積。符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，且易于升級(jí)為GPRS模塊。1～14引腳為電源部分，其中l(wèi)～5引腳為電源電壓輸入端VBATT+6～10引腳為電源地GND，ll～12引腳為充電端，13引腳為對(duì)外輸出電壓(供外部電路使用)，14引腳ACCU／TEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻；24～29引腳為SIM卡連接端；33～40引腳為語音接口用來接電話手柄。電源電路分為充電電池和穩(wěn)壓電源模塊兩部分。啟動(dòng)電路由漏極開路三極管和上電復(fù)位電路組成。工作在CMOS電平( V)。在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的短消息時(shí)，能夠通過串口發(fā)送指示信息，數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以向GSM模塊發(fā)送各種命令。PDU模式收發(fā)短信可以使用3種編碼：7_bit、8_bit和UCS2編碼。C：短信息中心號(hào)碼，B+C的長(zhǎng)度將由A中的數(shù)據(jù)決定。G：被叫號(hào)碼類型，2位十六進(jìn)制數(shù)，取值同B。K：有效期，2位十六進(jìn)制數(shù)。(4) TC35i與單片機(jī)的硬件接口電路TC35i模塊主要由GSM基于處理器、GSM射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成?！　∫粋€(gè)完善的智能化家居，具有便捷、安全、舒適、高檔的生活環(huán)境，確保每一個(gè)住戶的生命財(cái)產(chǎn)的安全，是本系統(tǒng)基本的用途，創(chuàng)造一個(gè)家居的理想空間是本系統(tǒng)的目的所在。 （1）傳感器的選擇：1) 門磁開關(guān)：主要由開關(guān)和磁鐵兩部分組成,。紅外線反射型傳感器甚至可組成對(duì)射的檢測(cè)系統(tǒng)，以提高控制范圍。探測(cè)器安裝在探測(cè)器底座上時(shí)，由系統(tǒng)中的報(bào)警控制盤提供電壓和電流給探測(cè)器，使探測(cè)器處于待命工作狀態(tài)。這里選用日本生產(chǎn)的模擬量離子感煙探測(cè)器NIS05A。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。AD623是一個(gè)集成單電源儀表放大器，它能在單電源（+3V到+12V）下提供滿電源幅度的輸出。AD623的引腳排列為下圖所示。 TLC2543具有12位的分辨率，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成AD轉(zhuǎn)換過程。它還可以通過一個(gè)串行的3態(tài)輸出端（DATA OUT）與主處理器或其他外圍的串行口通訊，輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。CS為片選信號(hào)，由高到低有效，由外部輸入。CLK為I/O時(shí)鐘，由外部輸入。（4）傳感器接口連接的設(shè)計(jì) 由于煙霧傳感器和煤氣傳感器輸出的是模擬量，所以需要信號(hào)放大與A/D轉(zhuǎn)換。在單片機(jī)RAM中設(shè)置了相關(guān)的狀態(tài)命令，如：”布防狀態(tài)”、“撤防狀態(tài)”、”復(fù)位”等，當(dāng)家中有人時(shí)可以通過短信的方式設(shè)置系統(tǒng)的狀態(tài)，此時(shí)在室內(nèi)活動(dòng)不回產(chǎn)生任何報(bào)警。將本系統(tǒng)成品應(yīng)用于家中，當(dāng)家中無人監(jiān)控時(shí)，通過短信方式通知系統(tǒng)工作方式在設(shè)防狀態(tài)