【正文】 感謝費(fèi)凌老師對(duì)我設(shè)計(jì)論文不厭其煩的精心修改、費(fèi)凌老師多次耐心地審閱了論文全稿，提出了許多寶貴的意見。這樣我就較好的掌握了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法?？偨Y(jié)與體會(huì)在這兩個(gè)多月的設(shè)計(jì)過(guò)程中我有很多收獲和體會(huì)。 B．選擇“P”，從元件庫(kù)中提取需要的元器件（選中雙擊），選擇完點(diǎn)OK。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。例如，如果TC35i模塊應(yīng)答的PDU數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為50．而實(shí)際向單片機(jī)傳送的16進(jìn)制數(shù)據(jù)為59字節(jié)，ASCII碼為2x59字節(jié)，所以單片機(jī)必須按2x59個(gè)字節(jié)接收PDU數(shù)據(jù)。單片機(jī)讀取TC35i模塊的PDU數(shù)據(jù)時(shí)，原始數(shù)據(jù)應(yīng)該是16進(jìn)制數(shù)，但讀回的數(shù)據(jù)仍然是ASCII表示的16進(jìn)制數(shù)。圖43 GSM模塊程序流程圖圖44 中斷子程序流程圖單片機(jī)與TC35i的軟件接口其實(shí)就是單片機(jī)通過(guò)AT指令控制手機(jī)的控制技術(shù)，首先設(shè)置TC35i模塊的工作模式：AT+cMGF=n，n=0為PDU模式；n=l為文本模式；通常設(shè)置為PDU模式，在這種模式下，能傳送或接受透明數(shù)據(jù)(用戶自定義數(shù)據(jù))。若與本地地址相符, 則清除SM2, 同時(shí)發(fā)送應(yīng)答幀, 進(jìn)入通信狀態(tài)。在多機(jī)通信系統(tǒng)采用主從式結(jié)構(gòu)中。所以將線路兩端的正端A+和負(fù)端B間各接一個(gè)120Ω的電阻，形成一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)。電源電路的硬件電路圖如圖324所示。表34 復(fù)位后片內(nèi)各寄存器的狀態(tài)注：X代表隨機(jī)狀態(tài)另外，在復(fù)位有效期間（即高電平），單片機(jī)的ALE引腳為高電平，且內(nèi)部RAM不受復(fù)位的影響。狀態(tài)周期S：2個(gè)振蕩周期為一個(gè)狀態(tài)周期，用S表示。圖中CC2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般在530pF。圖 是DS12887 的管腳圖。3)電源接地端（GND）：接0 V參考電平。當(dāng)VCC 降到1V 時(shí)仍能保證復(fù)位輸出處于正確的狀態(tài)。為了避免這兩種情況的發(fā)生，需要加上掉點(diǎn)監(jiān)測(cè)和保護(hù)電路，以提高系統(tǒng)的抗干擾性和安全性。多個(gè)DSl8820可并聯(lián)至3或2根總線上．CPU只需1根端口線就能與多個(gè)DSl8820通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。上位機(jī)控制GSM無(wú)線通信模塊收發(fā)短消息，接收各下位機(jī)采集的溫度數(shù)據(jù),然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理。煤氣傳感器的報(bào)警閾值為2000 ppm，相應(yīng)時(shí)間為1 s。而門磁開關(guān)和反射式傳感器輸出的是數(shù)字量，所以直接與單片機(jī)的I/O口相連接。DATA INPUT為串行數(shù)據(jù)輸入端。提供的最大采樣率為66KSPS，供電電路僅需1mA。AD623允許使用單個(gè)增益設(shè)置電阻進(jìn)行增益編程，以得到更好的用戶靈活性，且符合8引腳的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳配置。4）煤氣探測(cè)器：煤氣探測(cè)器一般安裝在廚房?jī)?nèi)，其基本工作原理是基于氣敏元件表面氣體的化學(xué)吸附作用與解吸附作用。這里選用3）煙霧探測(cè)器：煙霧傳感器通常安裝在客廳等家用電器以及布線較密集的場(chǎng)合。本系統(tǒng)的安防是由下位機(jī)安防模塊和各種前端探測(cè)器組成。L：用戶數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，2位十六進(jìn)制數(shù)。D：文件頭字節(jié)，2位十六進(jìn)制數(shù)。與SMS相關(guān)的若干GSM AT指令如表33所示。模塊上電10ms后(電池電壓須大于3 V)，為使之正常工作，必須在15引腳(IGT)施加低電平信號(hào)，至少保持100 ms且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于1ms，啟動(dòng)后15引腳應(yīng)保持高電平。131和32引腳為控制部分，15引腳為啟動(dòng)線IGT(Ignition)。TC35i如圖310所示[1417]。A39。圖37 獨(dú)立式鍵盤圖38 44行列式鍵盤 顯示模塊顯示模塊采用1602液晶顯示。獨(dú)立式鍵盤中，每個(gè)按鍵的都占用一個(gè)I/O口線，每個(gè)按鍵電路相對(duì)獨(dú)立，如圖37所示，I/O口通過(guò)按鍵與地連接。當(dāng)鍵按下時(shí),輸出為0。鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。RS485總線控制器接口模塊原理圖如圖35所示。所以采用32個(gè)MAX487共用一條總線是完全可行的。圖33 RS485接口示意圖 對(duì)于單片機(jī)，我們通常采用MAXIM公司的MAX1487作為接口芯片。 2個(gè)外部中斷源 兼容MCS51指令系統(tǒng) 概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)[11]。(3) 光纖。常用的傳輸介質(zhì)有：雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線傳輸媒介。3）Lonworks。如果需要使用星型結(jié)構(gòu)，就必須使用485中繼器或者485集線器才可以。下面就幾種主流的現(xiàn)場(chǎng)總線做一簡(jiǎn)單介紹。電力線通信技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：信息家電可以通過(guò)電力線進(jìn)行通信，無(wú)需另外布線，利用電源線實(shí)現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)成本較低，電力網(wǎng)是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)，PLC技術(shù)可以輕松的滲透到每一個(gè)家庭，其應(yīng)用范圍廣泛，網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)是電源插座，數(shù)目較多且接插方便。要實(shí)現(xiàn)家居的智能化控制，需要一個(gè)中央控制器為數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，同時(shí)控制完成各種智能化功能，這個(gè)處理器可以是計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）和單片機(jī)（MCU），根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和目的，選用單片機(jī)作為系統(tǒng)的中央控制器。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求和目的，參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)我國(guó)住宅的實(shí)際情況，簡(jiǎn)單介紹幾種家居智能化的實(shí)現(xiàn)途徑。 設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)將利用中央控制器控制各個(gè)電路模塊達(dá)到安防、溫濕度檢測(cè)、電器控制等功能的遠(yuǎn)程和本地控制。家居智能化系統(tǒng)需要大量的適合中國(guó)國(guó)情的產(chǎn)品和運(yùn)行軟件，目前開發(fā)的軟硬件產(chǎn)品的種類較少，水平較低。(3) 向仿人智能化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化方向發(fā)展?？坡〖瘓F(tuán)推出的“現(xiàn)代家居信息服務(wù)集散控制系統(tǒng)”，有效地集成了家電智能控制、家電遠(yuǎn)程故障診斷及維護(hù)、遠(yuǎn)程互聯(lián)網(wǎng)控制和家庭娛樂(lè)諸項(xiàng)功能。清華同方智能家居控制系統(tǒng)是專門針對(duì)中國(guó)家庭設(shè)計(jì)的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)，遵循國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用嵌入式軟、硬件技術(shù)，提供網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及末端設(shè)備等全系列家庭自動(dòng)化產(chǎn)品。究其原因，一個(gè)是其工程要求較為復(fù)雜、嚴(yán)格。 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)外，智能家居常被稱為“SmartHome”。 local control through the local keyboard and display for Human Machine Interface(HMI), to achieve the purpose of local control. The system is capable of security, temperature and humidity detecting, and controlling electrical device remotely and locally.【Key words】Smart Home System；MCU；GSM；Remote Control；RS485 bus 目 錄1 前言隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平的快速提高，尤其是手機(jī)等通信手段的普及以及微處理器的飛速發(fā)展，人們對(duì)其生活住宅環(huán)境的要求也越來(lái)越高。同時(shí)該設(shè)計(jì)選用GSM模塊讓用戶對(duì)家居實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，達(dá)到遠(yuǎn)程控制家居的目的；本地控制是通過(guò)本地鍵盤和顯示，進(jìn)行人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)本地控制目的。一般具有如下特征：(1) 家庭中具備完善的、綜合的安保防災(zāi)措施和生活服務(wù)的智能控制器；(2) 家庭與小區(qū)及社會(huì)具有高度的信息交互能力；(3) 家庭內(nèi)部具備完善的安保措施、全面的設(shè)施監(jiān)控管理和信息化的服務(wù)管理；(4) 為家庭提供多媒體信息服務(wù)。其次，它的功能雖然強(qiáng)大，但是針對(duì)西方消費(fèi)的習(xí)慣設(shè)計(jì)的，難以滿足國(guó)內(nèi)消費(fèi)者的要求。首先，8X采用的預(yù)埋總線方式?jīng)Q定了它的切入點(diǎn)只能是新建小區(qū)，對(duì)于舊房改造這一潛在的巨大市場(chǎng)它無(wú)能為力。海爾的“e家庭”以海爾電腦作為控制中心，各種網(wǎng)絡(luò)家電作為終端設(shè)備，以海爾移動(dòng)電話作為移動(dòng)數(shù)字控制中心。家居智能化需滿足自動(dòng)化管理、三表計(jì)量、安全防范監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警、對(duì)講呼叫、設(shè)備監(jiān)控等六方面內(nèi)容，把六項(xiàng)內(nèi)容的智能化功能集成，從而降低成本，是其未來(lái)發(fā)展的一個(gè)方向。我國(guó)智能家居發(fā)展較晚，新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范還在制定之中。要求：完成系統(tǒng)的方案選型，元件選擇，軟件設(shè)計(jì)。用戶通過(guò)手機(jī)短信了解和及時(shí)處理報(bào)警，如果是誤報(bào)，可以取消報(bào)警，達(dá)到控制的目的。隨著單片機(jī)在技術(shù)上、體系結(jié)構(gòu)上不斷擴(kuò)展其控制功能，單片機(jī)已不能用“單片微型計(jì)算機(jī)”來(lái)準(zhǔn)確表達(dá)其內(nèi)涵。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，Internet技術(shù)在住宅小區(qū)的使用潛力日益突出，它可以為用戶提供遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)上購(gòu)物、電子銀行、住宅安全的狀況的網(wǎng)上查詢、家用電器的網(wǎng)上實(shí)時(shí)監(jiān)控等方便、快捷的服務(wù)。 本地通信本地通信是指各個(gè)模塊之間的通信，主要是考慮模塊運(yùn)用的現(xiàn)場(chǎng)總線形式和個(gè)模塊之間信號(hào)傳輸所用的介質(zhì)。RS485采用半雙工工作方式，支持多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時(shí)間短，具有自動(dòng)關(guān)閉功能，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。此外較有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線還有DeviceNet、PROFIBUS、HART、CCLink、WorldFIP、INTERBUS、PNet、SwiftNet等總線形式。(2) 同軸電纜。在本設(shè)計(jì)中，選用有線雙絞線作為本地通信的傳輸介質(zhì)，首先在和無(wú)線傳輸對(duì)比上節(jié)約了成本，減少了無(wú)線對(duì)人體造成的輻射，和其他有線傳輸形式對(duì)比，則更容易實(shí)現(xiàn)，在智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)里，是最優(yōu)的選擇。STC89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 時(shí)鐘頻率024MHz 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 RS485總線 RS485總線接口設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中，采用的是以89C51單片機(jī)為主控制器，MAX1487的電平轉(zhuǎn)換芯片為驅(qū)動(dòng)器與傳輸器的接口模塊。MAX1487的特點(diǎn)是：*無(wú)誤差數(shù)據(jù)傳送的限斜率驅(qū)動(dòng)器**7V～+12V共模輸入電壓范圍*三態(tài)輸出*半雙工工作方式*工作電源為單一的+5V*總線可接128個(gè)收發(fā)器*限流和熱敏控制電路為驅(qū)動(dòng)器提供過(guò)載保護(hù)因?yàn)镸AX1487的輸入阻抗為48KΩ，允許在一條總線上接128片MAX1487。而由于信號(hào)在傳輸線上傳送，若遇到阻抗不連續(xù)的情況，會(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，從而影響信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳送，盡管MAX1487能夠減少反射的影響，但是還是要采用匹配的方法來(lái)消除反射。應(yīng)采用措施消除抖動(dòng)的影響。以RS觸發(fā)器作為常用的硬件去抖電路如圖36所示。當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后,也要給5ms～10ms的延時(shí),待后沿抖動(dòng)消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。但行列式鍵盤的管理程序較復(fù)雜，需要采用鍵盤掃描技術(shù)，常用的鍵盤掃描方式有：掃描法、反轉(zhuǎn)法、狀態(tài)矩陣法等。其中文字符碼與字字符字模關(guān)系對(duì)照表如表32所示[7]。其中西門子的TC35系列模塊性價(jià)比很高，并且已經(jīng)有國(guó)內(nèi)的無(wú)線電設(shè)備入網(wǎng)證。TC35i有40個(gè)引腳，通過(guò)ZIF連接器引出。在充電模式下可為TC35i提供6V／500。(2) 模塊中與SMS有關(guān)的GSM AT指令介紹GSM 引擎模塊提供的命令符合GSM07．05和GSM07．07規(guī)范 GSM07．07中定義的AT Command接口。一般的PDU編碼由ABCDEFGHIJKLM十三項(xiàng)組成。I：協(xié)議標(biāo)識(shí)，2位十六進(jìn)制數(shù)。TC35i與單片機(jī)的硬件接口電路如圖311所示。這里選用北京百科博計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的CK MPS 門磁開關(guān)。由于設(shè)備及線路在燃燒前會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，煙霧粒子經(jīng)探測(cè)器的進(jìn)煙口進(jìn)入離子腔后，其中的正、負(fù)離子會(huì)吸附在這些煙霧粒子上，造成正常的電流和電壓發(fā)生變化。（2）信號(hào)采集放大電路的設(shè)計(jì) 由于氣體傳感器采集的電信號(hào)一般很小，而且存在共模成分，需要經(jīng)過(guò)放大電路放大，而之后方可進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)運(yùn)放采用AD623儀用放大器實(shí)現(xiàn)，運(yùn)放后的信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器。TLC2543的引腳排列圖如下。REF為負(fù)基準(zhǔn)電壓端，一般接地。需要注意的是，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到報(bào)警時(shí)，會(huì)延遲一段時(shí)間在監(jiān)測(cè)是否有報(bào)警信號(hào)，若存在又沒(méi)有撤防，則開始短信報(bào)警。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于橋梁混凝土測(cè)溫、電力電纜火災(zāi)監(jiān)測(cè)、糧倉(cāng)及物資倉(cāng)庫(kù)溫度監(jiān)測(cè)。圖312 溫度檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)圖(2)溫度檢測(cè)元件溫度檢測(cè)電路采用Dallas公司生產(chǎn)的1Wire接口數(shù)字溫度傳感器DSl8B20，它采用3引腳T092封裝：溫度測(cè)量范圍為55℃～+125℃．編程設(shè)置9～12位分辨率。要控制一個(gè)電器的開/關(guān)，只需要將此電器的電路上串一個(gè)繼電器常開觸點(diǎn)，單片機(jī)控制單片機(jī)的一個(gè)I/O口從高變?yōu)榈?，則U3中發(fā)光二極管導(dǎo)通，使得右邊的光敏三極管導(dǎo)通，Q3作為開關(guān)功能使繼電器線圈得電，在電器電路上的繼電器常開觸電閉合，則相當(dāng)于將電器的開關(guān)打開了，這就達(dá)到了開電器開的功能。（1） MAX813L芯片的主要性能和特點(diǎn) MAX813L有8條引腳雙列直插式封裝（DIP）和小型封裝（SO）兩種形式。 圖 引腳功能說(shuō)明如下：1)手動(dòng)復(fù)位輸入端（ ）當(dāng)該端輸入低電平保持140 ms以上。7)復(fù)位信號(hào)輸出端（RST）：上電時(shí)，自動(dòng)產(chǎn)生200 ms的復(fù)位脈沖；手動(dòng)復(fù)位端輸入低電平時(shí)，該端也產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)輸出。其電路圖如下圖所示。由于XTAL1的邏輯點(diǎn)評(píng)不是TTL的。在本設(shè)計(jì)中，就采用了內(nèi)部振蕩的簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)晶振。圖321為采用專用芯片MAX810的復(fù)位電路，它可以使復(fù)位更為可靠。在總線末端接一個(gè)匹配