【正文】 ee的低功耗、低成本非常適合智能家居家庭內(nèi)部網(wǎng)路的構(gòu)建。若能將本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成產(chǎn)品，可適應(yīng)大部分中等收入家庭的消費(fèi)理念，推廣應(yīng)用前景將十分美好。趙老師在三年中對(duì)我的培養(yǎng)和關(guān)心，我將終生難忘。感謝實(shí)驗(yàn)室的劉萌師哥、李洪波師弟、田海峰老師等對(duì)我的幫助。深入淺出ARM7——LPC213x/214x（上冊(cè)）[M]。比較適合大型住宅的智能家居系統(tǒng)的研制與開(kāi)發(fā)。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠2節(jié)標(biāo)準(zhǔn)5號(hào)電池就可以維持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間。2001年8月成立的ZigBee聯(lián)盟就是一個(gè)針對(duì)該技術(shù)成立的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。但是，隨著時(shí)代的進(jìn)步，多方案整合也是一種必然。用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行控制命令的情況和家電的當(dāng)前狀態(tài)，以備用戶查詢。在此模塊中，系統(tǒng)僅僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙霧、煤氣、人體紅外等信號(hào)的采集和報(bào)警。 DTMF信號(hào)收發(fā)流程圖本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的構(gòu)架，分析討論了部分模塊的程序設(shè)計(jì)方法并給出了相應(yīng)的程序流程圖。在應(yīng)用中，我們采用MT8880的雙音頻模式。 D0：把該位設(shè)置為“0”時(shí)芯片工作于普通雙音頻模式；設(shè)置為“1”時(shí)芯片工作于突發(fā)模式，突發(fā)和暫停長(zhǎng)度各為(51土2)ms。芯片實(shí)現(xiàn)何種功能，取決于在單片機(jī)的控制下寫(xiě)入控制寄存器CRA和CRB的內(nèi)容，而芯片的某些狀態(tài)可以根據(jù)讀出狀態(tài)寄存器SR的內(nèi)容來(lái)判斷。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有振鈴信號(hào)，自己開(kāi)始計(jì)數(shù)，如果計(jì)數(shù)四次家庭電話還沒(méi)有接通，通過(guò)模擬摘機(jī)電路實(shí)現(xiàn)電話摘機(jī)。一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備既可以作Master又可以作Slave。由于在一個(gè)微微網(wǎng)中，一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備可以作主設(shè)備，也可 紅外信號(hào)學(xué)習(xí)程序流程以作從設(shè)備，還可以既作主設(shè)備又作從設(shè)備。在軟件設(shè)計(jì)之初，我們就將系統(tǒng)設(shè)計(jì)有設(shè)置、查詢等功能，而紅外信號(hào)的學(xué)習(xí)功能是處在設(shè)置菜單中。在這個(gè)模式中，軟件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，當(dāng)分控制器接收到中心控制的命令后，將相應(yīng)的引腳置高或者置低，就可以通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)家電的開(kāi)啟。為合理利用資源在本系統(tǒng)中我們采用被動(dòng)接收模式。在編程時(shí)我們采用了C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。在系統(tǒng)中設(shè)置緊急呼叫按鈕，并將藍(lán)牙模塊嵌入到系統(tǒng)中。二是語(yǔ)音字段如果較少，則可根據(jù)每一字段的內(nèi)容多少，直接分配地址單元。ISD25120集成度較高，內(nèi)部包括前置放大器、內(nèi)部時(shí)鐘、定時(shí)器、采樣時(shí)鐘、濾波器、自動(dòng)增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和480K字節(jié)的E2PROM等。若檢測(cè)到輸入的信號(hào)有效時(shí)，EST引腳輸出高電平，經(jīng)過(guò)374(怎么出來(lái)的？)。整合了收發(fā)功能的MT8880的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)帶有可變?cè)鲆娴膬?nèi)部放大器的高性能接收器、一個(gè)帶有脈沖計(jì)數(shù)器的發(fā)射器和一個(gè)可以訪問(wèn)MT8880內(nèi)部的寄存器的標(biāo)準(zhǔn)的微機(jī)接口。交換機(jī)可以解碼這些頻率組合并確定所對(duì)應(yīng)的按鍵雙音多頻信號(hào)（DTMF），在智能家居系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警功能要求系統(tǒng)既能檢測(cè)并識(shí)別電話線上傳來(lái)的雙音頻信號(hào)，又能發(fā)送相應(yīng)的雙音頻信號(hào)，因此在系統(tǒng)中需進(jìn)行DTMF編解碼。因?yàn)镽2的電阻為300Ω，使回路電流變大，控制電路向交換機(jī)發(fā)出模擬摘機(jī)的信號(hào)，交換機(jī)響應(yīng)摘機(jī)信號(hào)，完成電話線路接通。R3和C4共同組成振鈴信號(hào)音濾波電路，根據(jù)電話振鈴的技術(shù)指標(biāo)：頻率25Hz的正弦波，1秒通，4秒斷，τ=≤τ≤4（S）。當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來(lái)鈴流信號(hào)。ROK101007藍(lán)牙模塊的UART接口符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)16C450，支持多種波特率，提供四個(gè)信號(hào)TXD、RXD、RTS和CTS，均按照null modern方式連接，其中TXD和RXD用于數(shù)據(jù)流傳輸，RTS和CTS用于數(shù)據(jù)流控制[17]。ROK 101007是Ericsson公司生產(chǎn)的一種在電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙功能的短距離通信模塊。其工作原理為，用戶使用此功能的時(shí)候可以自行設(shè)置。 家電控制電路原理圖89C2051收到中心控制制器發(fā)送的控制信號(hào)后，光電耦合器導(dǎo)通，導(dǎo)致繼電器吸合，給信息插座通電，從而接通家用電器。由中心控制模塊對(duì)報(bào)警信息做出處理。在本系統(tǒng)中為了能支持微控制器內(nèi)部的PLL及ISP功能，（），這樣也可使串口的波特率更精確。(a)所示，輸入9V直流電源，電感L1用于限制瞬態(tài)電流，經(jīng)過(guò)CC2濾波。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上采用模塊化設(shè)計(jì)[16]。Slave 收到從Master 發(fā)來(lái)消息的最大延遲時(shí)間為激活周期的2 倍( 秒) ， 平均延遲時(shí)間是激活周期的一半( 秒) 。幾個(gè)Pico net可以被連接在一起，靠跳頻順序識(shí)別每個(gè)piconet，同一piconet內(nèi)的所有設(shè)備都與這個(gè)跳頻順序同步。 糾錯(cuò)技術(shù) 在藍(lán)牙技術(shù)中使用了三種糾錯(cuò)方案：1/3比例前向糾錯(cuò)碼（1/3FEC）、2/3比例前向糾錯(cuò)碼（2/3FEC）和自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式（ARQ）[14]。因?yàn)閼?yīng)用了全球統(tǒng)一的頻率設(shè)定，所以藍(lán)牙產(chǎn)品具有全球通用性[1113]。1998年5月，愛(ài)立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾等五家著名廠商在聯(lián)合開(kāi)展短程無(wú)線通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)時(shí)提出了用藍(lán)牙(Bluetooth)來(lái)命名， 意在統(tǒng)一無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的通訊標(biāo)準(zhǔn),其宗旨是提供一種短距離、低成本的無(wú)線傳輸應(yīng)用技術(shù)。可配置優(yōu)先級(jí)和向量地址。LPC2138具有如下特性[10]： ① 小型LQFP64封裝的16/32位ARM7TDMIS微控制器，32KB片內(nèi)靜態(tài)RAM。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)（1）將ARM單片機(jī)引入到智能家居系統(tǒng)中，從而使系統(tǒng)的功能比較完善，硬件電路非常簡(jiǎn)潔，提高了系統(tǒng)的可靠性和性價(jià)比。（4） 對(duì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，并給出了部分程序的流程圖。包括對(duì)重要家用電器、主要電源插座等實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。雖然國(guó)內(nèi)各大廠商開(kāi)始進(jìn)入智能家居產(chǎn)品的研制和開(kāi)發(fā)，但目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品還都存在這樣或那樣的不足，例如功能不全、成本較高、安裝維護(hù)不便等，使智能家居產(chǎn)品沒(méi)有得到很好的推廣。Intel推出了Any point家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以通過(guò)電話線或無(wú)線方式將PC機(jī)與住戶家中的各種設(shè)備連接起來(lái)，該公司還準(zhǔn)備在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候推出家用網(wǎng)關(guān)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 bluetooth。 The house safety and protection module monitors and collects the environmental information of the system, it also can realize the safety team work if it connects the safety equipment by the master control module。在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，遵循模塊化的設(shè)計(jì)思想，既考慮了各模塊功能的實(shí)現(xiàn)，又兼顧了程序總體的協(xié)調(diào)性。系統(tǒng)應(yīng)用藍(lán)牙模塊來(lái)組建家庭內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)。然而通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前市場(chǎng)上的產(chǎn)品還都存在這樣或那樣的不足，例如功能不全、成本較高、安裝維護(hù)不便等，使智能家居產(chǎn)品沒(méi)有得到很好的推廣。但是，藍(lán)牙工作的ISM頻段是全球的公共頻段（大多數(shù)國(guó)家規(guī)定該頻段為2400～ MHz ,并劃分為79個(gè)信道, 每個(gè)信道帶寬為1MHz），在使用其中某個(gè)頻段時(shí)，也就難免出現(xiàn)相互之間的干擾。利用C語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。 The house inside munication module is the bluetooth module and realizes the reciprocal munication about the master control module and the household appliances control module, the emergency call module, the house inside munication module, the house safety and protection module by embedded in them。目前，美國(guó)有7000萬(wàn)家庭依靠智能化家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生活[1]。國(guó)內(nèi)廠商也在進(jìn)行智能化家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，一些大型IT企業(yè)利用自身在資金與技術(shù)等方面的優(yōu)勢(shì)，在低端產(chǎn)品市場(chǎng)上己占據(jù)了相當(dāng)重要的地位。智能家居系統(tǒng)主要有以下幾種功能：（1）智能家庭安防：實(shí)現(xiàn)家庭的防火、防盜和防煤氣泄漏。另外還有部分智能家居產(chǎn)品具有智能門(mén)禁、可視對(duì)講、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控等功能。參觀調(diào)研了一些電子商場(chǎng)，實(shí)際考察了目前市場(chǎng)上智能家居產(chǎn)品及其功能特性，了解了適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)產(chǎn)品的要求，從而確立了技術(shù)上循序漸進(jìn)的開(kāi)發(fā)步驟：（1） 根據(jù)實(shí)際情況對(duì)具體的功能模塊提出各自的實(shí)現(xiàn)方法。本章小結(jié) 本章主要介紹了智能家居的概念、基本功能和國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及國(guó)內(nèi)在智能家居領(lǐng)域的研究狀況和現(xiàn)狀。 ③ EmbeddedICE174。 LPC2138結(jié)構(gòu)圖和引腳排列 [10]。藍(lán)牙技術(shù)是一項(xiàng)公開(kāi)的技術(shù)規(guī)范，已得到許多國(guó)家的支持。在一次連接中，藍(lán)牙芯片所控制的收發(fā)器按照一定的碼序列，不斷地從一個(gè)信道跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)信道；而接受方也是按照相同的跳轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行通信。使用ARQ方式，在一個(gè)時(shí)隙中傳送的數(shù)據(jù)必須在下一個(gè)時(shí)隙得到確認(rèn)（或超時(shí)）信息。在這種模式下， 秒周期性地監(jiān)聽(tīng)信息。Master 可以把Slave 置為Hold(保持)模式，在這種模式下，只有一個(gè)內(nèi)部計(jì)數(shù)器在工作，Slave也可以主動(dòng)要求被置為Hold模式。圖 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)中心控制模塊硬件電路設(shè)計(jì)中心控制模塊主要由LPC2138單片機(jī)構(gòu)成，加上LCD顯示器和小鍵盤(pán)等外圍器件就構(gòu)成了電源模塊、時(shí)鐘模塊、CPU控制模塊、鍵盤(pán)輸入、LCD顯示等幾個(gè)部分。系統(tǒng)中有些外圍器件的工作電壓為5V，所以我們還需要5V穩(wěn)壓電路，(b)所示，其工作原理為輸入9V的直流電源，經(jīng)CC9濾波，然后通過(guò)LM78L05將電源穩(wěn)壓至5V。當(dāng)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，口線的值為1；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，其對(duì)應(yīng)的口線的值為0，控制器通過(guò)查詢對(duì)應(yīng)I/O口的值，來(lái)判斷按鍵是否按下。人體發(fā)射的10左右的紅外線通過(guò)菲尼爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。在上述電路中電阻R1的選擇至關(guān)重要，它影響著4N25開(kāi)通與關(guān)閉的性能。學(xué)習(xí)完畢后，就可以應(yīng)用。ROK101 ，支持多操作點(diǎn)工作方式，通過(guò)了FCC和ETSI認(rèn)可[17]。這樣，如果家中出現(xiàn)什么警情，系統(tǒng)可自動(dòng)播出預(yù)先設(shè)置的電話號(hào)碼或發(fā)出報(bào)警信息，報(bào)警或通知用戶。本電路檢測(cè)鈴流信號(hào)時(shí)，以五次鈴響為準(zhǔn)，即五次振鈴后無(wú)人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動(dòng)模擬摘機(jī)。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流≤5μA。DTMF信令有16個(gè)編碼。它采用MITEL公司的低功耗、高穩(wěn)定性的ISOCMOS技術(shù)。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到警情時(shí)，經(jīng)MT8880的D0~D3引腳向其內(nèi)部數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器發(fā)送預(yù)先設(shè)置的二進(jìn)制數(shù)字信息（即用戶預(yù)設(shè)的電話號(hào)碼）。（4）語(yǔ)音提示系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)碼語(yǔ)音芯片ISD25120[25]來(lái)設(shè)計(jì)語(yǔ)音提示電路。供錄音時(shí)使用。錄音時(shí)，按下錄音鍵，單片機(jī)通過(guò)口線設(shè)置語(yǔ)音段的起始地址，再使PD端、P/R端和/CE端為低電平啟動(dòng)錄音；結(jié)束時(shí)，松開(kāi)按鍵，單片機(jī)又讓/CE端回到高電平，即完成一段語(yǔ)音的錄制。如果家中有老人，也可設(shè)置120緊急呼叫，電話接通后會(huì)通過(guò)語(yǔ)音模塊播放預(yù)先存儲(chǔ)的語(yǔ)音內(nèi)容，這樣可以實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警。本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，以及個(gè)功能模塊的工作原理和硬件電路的實(shí)現(xiàn)，便給出了各部分的電路設(shè)計(jì)原理圖。其中中心控制程序主要是控制各個(gè)模塊的正常運(yùn)行，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行有效的管理，進(jìn)行一些如系統(tǒng)初始化、內(nèi)部RAM讀入屬性值等必要的工作，各分模塊主要是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。為防止報(bào)警電話占線，可設(shè)置多個(gè)報(bào)警電話，實(shí)行輪詢撥號(hào)，直到電話撥通。利用紅外遙控信號(hào)來(lái)控制具有紅外接收設(shè)備家電。這時(shí)將對(duì)應(yīng)家電的遙控器，對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的紅外信號(hào)接收探頭，按下相應(yīng)的功能鍵，然后停3秒，這時(shí)系統(tǒng)默認(rèn)發(fā)送完畢，開(kāi)始存儲(chǔ)。從總體上分，系統(tǒng)的設(shè)備又可分為信息采集類設(shè)備和受控類設(shè)備。 Master程序流程圖 Slave程序流程圖 家庭對(duì)外通信模塊家庭對(duì)外通信模塊是系統(tǒng)通過(guò)程控電話網(wǎng)絡(luò)與家庭以外的通信工具建立鏈接的紐帶。而且，對(duì)于系統(tǒng)操作的語(yǔ)音提示中，分別定義了按鍵的功能，這樣，用戶可在語(yǔ)音的提示下完成密碼驗(yàn)證和家電的遠(yuǎn)程控制。 D0：把該位設(shè)置為“1”，則芯片被設(shè)置成DTMF模式，允許收、發(fā)雙音頻信號(hào)。 (3)狀態(tài)寄存器SR。接收雙音頻信號(hào)時(shí)，首先通過(guò)D0～D3向控制寄存器中，寫(xiě)入控制字，將MT8880設(shè)置為雙音頻工作模式[26]。然后，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，在進(jìn)行這一部分調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)較多的問(wèn)題，例如，軟件的整體協(xié)調(diào)性不強(qiáng)、自動(dòng)撥號(hào)不成功等。例如，檢測(cè)到有火警時(shí)，在報(bào)警的同時(shí)，可先啟動(dòng)噴淋裝置降低險(xiǎn)情；煤氣泄露時(shí)，可打開(kāi)排氣扇，降低室內(nèi)煤氣的濃度等。若組建兩個(gè)微微網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)間也同樣存在干擾。這樣，家庭內(nèi)部的監(jiān)控就可以通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等多種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們?cè)诒容^研究ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)上，將ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)控系統(tǒng)，不但提供更大的靈活性流動(dòng)性，并且節(jié)省了花在綜合布線上的費(fèi)用和精力，具有十分廣闊的應(yīng)用前景[28]。（4）網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和1個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)最多可以同時(shí)存在100個(gè)獨(dú)立而且互相重疊覆蓋的ZigBee 網(wǎng)絡(luò)。家庭安防讓他們不再擔(dān)心入室盜竊；家電控制讓他們下班回到家可以享受到舒適的休息環(huán)境；緊急報(bào)警可在緊急關(guān)頭給您提供幫助。我衷心感謝趙老師。趙光輝2008年4月于曲阜師范大學(xué)物理