【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、田海峰老師等對我的幫助。深入淺出ARM7——LPC213x/214x（上冊）[M]。比較適合大型住宅的智能家居系統(tǒng)的研制與開發(fā)。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠2節(jié)標(biāo)準(zhǔn)5號電池就可以維持長達(dá)6個月到2年左右的使用時間。2001年8月成立的ZigBee聯(lián)盟就是一個針對該技術(shù)成立的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。但是，隨著時代的進(jìn)步，多方案整合也是一種必然。用來檢測系統(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)了對煙霧、煤氣、人體紅外等信號的采集和報警。 DTMF信號收發(fā)流程圖本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計的構(gòu)架，分析討論了部分模塊的程序設(shè)計方法并給出了相應(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”時芯片工作于普通雙音頻模式；設(shè)置為“1”時芯片工作于突發(fā)模式，突發(fā)和暫停長度各為(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)容來判斷。當(dāng)系統(tǒng)檢測到有振鈴信號，自己開始計數(shù)，如果計數(shù)四次家庭電話還沒有接通，通過模擬摘機(jī)電路實(shí)現(xiàn)電話摘機(jī)。一個藍(lán)牙設(shè)備既可以作Master又可以作Slave。由于在一個微微網(wǎng)中，一個藍(lán)牙設(shè)備可以作主設(shè)備，也可 紅外信號學(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)計之初，我們就將系統(tǒng)設(shè)計有設(shè)置、查詢等功能，而紅外信號的學(xué)習(xí)功能是處在設(shè)置菜單中。在這個模式中，軟件設(shè)計比較簡單，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，就可以通過電路實(shí)現(xiàn)家電的開啟。為合理利用資源在本系統(tǒng)中我們采用被動接收模式。在編程時我們采用了C語言和匯編語言。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)部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和480K字節(jié)的E2PROM等。若檢測到輸入的信號有效時，EST引腳輸出高電平，經(jīng)過374(怎么出來的？)。整合了收發(fā)功能的MT8880的結(jié)構(gòu)包括一個帶有可變增益的內(nèi)部放大器的高性能接收器、一個帶有脈沖計數(shù)器的發(fā)射器和一個可以訪問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應(yīng)的按鍵雙音多頻信號（DTMF），在智能家居系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動撥號報警功能要求系統(tǒng)既能檢測并識別電話線上傳來的雙音頻信號，又能發(fā)送相應(yīng)的雙音頻信號，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，交換機(jī)響應(yīng)摘機(jī)信號，完成電話線路接通。R3和C4共同組成振鈴信號音濾波電路，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，電話交換機(jī)發(fā)來鈴流信號。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，提供四個信號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。由中心控制模塊對報警信息做出處理。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CC2濾波。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)的設(shè)計上采用模塊化設(shè)計[16]。Slave 收到從Master 發(fā)來消息的最大延遲時間為激活周期的2 倍( 秒) ， 平均延遲時間是激活周期的一半( 秒) 。幾個Pico net可以被連接在一起，靠跳頻順序識別每個piconet，同一piconet內(nèi)的所有設(shè)備都與這個跳頻順序同步。 糾錯技術(shù) 在藍(lán)牙技術(shù)中使用了三種糾錯方案：1/3比例前向糾錯碼（1/3FEC）、2/3比例前向糾錯碼（2/3FEC）和自動請求重發(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，愛立信、諾基亞、東芝、IBM和英特爾等五家著名廠商在聯(lián)合開展短程無線通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化活動時提出了用藍(lán)牙(Bluetooth)來命名， 意在統(tǒng)一無線局域網(wǎng)技術(shù)的通訊標(biāo)準(zhǔn),其宗旨是提供一種短距離、低成本的無線傳輸應(yīng)用技術(shù)?？膳渲脙?yōu)先級和向量地址。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，硬件電路非常簡潔，提高了系統(tǒng)的可靠性和性價比。（4） 對系統(tǒng)的軟件設(shè)計進(jìn)行了介紹，并給出了部分程序的流程圖。包括對重要家用電器、主要電源插座等實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。雖然國內(nèi)各大廠商開始進(jìn)入智能家居產(chǎn)品的研制和開發(fā)，但目前市場上的產(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)可以通過電話線或無線方式將PC機(jī)與住戶家中的各種設(shè)備連接起來，該公司還準(zhǔn)備在適當(dāng)?shù)臅r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)計時，遵循模塊化的設(shè)計思想，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)牙模塊來組建家庭內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)。然而通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前市場上的產(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)國家規(guī)定該頻段為2400～ MHz ,并劃分為79個信道, 每個信道帶寬為1MHz），在使用其中某個頻段時，也就難免出現(xiàn)相互之間的干擾。利用C語言進(jìn)行系統(tǒng)的程序設(shè)計。 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，美國有7000萬家庭依靠智能化家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生活[1]。國內(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，在低端產(chǎn)品市場上己占據(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)品具有智能門禁、可視對講、現(xiàn)場監(jiān)控等功能。參觀調(diào)研了一些電子商場，實(shí)際考察了目前市場上智能家居產(chǎn)品及其功能特性，了解了適應(yīng)國內(nèi)市場產(chǎn)品的要求，從而確立了技術(shù)上循序漸進(jìn)的開發(fā)步驟：（1） 根據(jù)實(shí)際情況對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、基本功能和國外的發(fā)展現(xiàn)狀以及國內(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)公開的技術(shù)規(guī)范，已得到許多國家的支持。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，不斷地從一個信道跳轉(zhuǎn)到另一個信道；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，在一個時隙中傳送的數(shù)據(jù)必須在下一個時隙得到確認(rèn)（或超時）信息。在這種模式下， 秒周期性地監(jiān)聽信息。Master 可以把Slave 置為Hold(保持)模式，在這種模式下，只有一個內(nèi)部計數(shù)器在工作，Slave也可以主動要求被置為Hold模式。圖 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)中心控制模塊硬件電路設(shè)計中心控制模塊主要由LPC2138單片機(jī)構(gòu)成，加上LCD顯示器和小鍵盤等外圍器件就構(gòu)成了電源模塊、時鐘模塊、CPU控制模塊、鍵盤輸入、LCD顯示等幾個部分。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LM78L05將電源穩(wěn)壓至5V。當(dāng)沒有按鍵按下時，口線的值為1；當(dāng)有按鍵按下時，其對應(yīng)的口線的值為0，控制器通過查詢對應(yīng)I/O口的值，來判斷按鍵是否按下。人體發(fā)射的10左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增強(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)可自動播出預(yù)先設(shè)置的電話號碼或發(fā)出報警信息，報警或通知用戶。本電路檢測鈴流信號時，以五次鈴響為準(zhǔn)，即五次振鈴后無人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動模擬摘機(jī)。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流≤5μA。DTMF信令有16個編碼。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)檢測到警情時，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)的電話號碼）。（4）語音提示系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)碼語音芯片ISD25120[25]來設(shè)計語音提示電路。供錄音時使用。錄音時，按下錄音鍵，單片機(jī)通過口線設(shè)置語音段的起始地址，再使PD端、P/R端和/CE端為低電平啟動錄音；結(jié)束時，松開按鍵，單片機(jī)又讓/CE端回到高電平，即完成一段語音的錄制。如果家中有老人，也可設(shè)置120緊急呼叫，電話接通后會通過語音模塊播放預(yù)先存儲的語音內(nèi)容，這樣可以實(shí)現(xiàn)快速報警。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)計原理圖。其中中心控制程序主要是控制各個模塊的正常運(yùn)行，并對各個模塊進(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。為防止報警電話占線，可設(shè)置多個報警電話，實(shí)行輪詢撥號，直到電話撥通。利用紅外遙控信號來控制具有紅外接收設(shè)備家電。這時將對應(yīng)家電的遙控器，對準(zhǔn)系統(tǒng)的紅外信號接收探頭，按下相應(yīng)的功能鍵，然后停3秒，這時系統(tǒng)默認(rèn)發(fā)送完畢，開始存儲。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 家庭對外通信模塊家庭對外通信模塊是系統(tǒng)通過程控電話網(wǎng)絡(luò)與家庭以外的通信工具建立鏈接的紐帶。而且，對于系統(tǒng)操作的語音提示中，分別定義了按鍵的功能，這樣，用戶可在語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。 (3)狀態(tài)寄存器SR。接收雙音頻信號時，首先通過D0～D3向控制寄存器中，寫入控制字，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，發(fā)現(xiàn)較多的問題，例如，軟件的整體協(xié)調(diào)性不強(qiáng)、自動撥號不成功等。例如，檢測到有火警時，在報警的同時，可先啟動噴淋裝置降低險情；煤氣泄露時，可打開排氣扇，降低室內(nèi)煤氣的濃度等。若組建兩個微微網(wǎng)時，網(wǎng)間也同樣存在干擾。這樣，家庭內(nèi)部的監(jiān)控就可以通過有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)等多種形式來實(shí)現(xiàn)。我們在比較研究ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)上，將ZigBee無線網(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：一個星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個從設(shè)備和1個主設(shè)備，一個區(qū)域內(nèi)最多可以同時存在100個獨(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