【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 TC35 模塊與 MCU 連接方式單片機(jī)與 TC35 一般采用串行異步通信接口，具有紅外和通信電纜兩種連接方式其中電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能以 TI 公司的 MAX3238 芯片為核心，通信速度可設(shè)定，通常為19200bps。采用紅外接口的優(yōu)點(diǎn)是單片機(jī)系統(tǒng)與手機(jī)電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨(dú)立，使用方便；缺點(diǎn)是通信距離較短，紅外傳播的方向性對(duì)接口相對(duì)位置有要求。采用電纜連接時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好；其主要缺點(diǎn)是接口的電氣參數(shù)不兼容，設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)就會(huì)對(duì)手機(jī)的通信質(zhì)量產(chǎn)生影響。這個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)其實(shí)就是一個(gè)具有 GPRS 功能的GSM 手機(jī)模塊加上單片機(jī)控制系統(tǒng)，GSM 手機(jī)模塊主要是用來(lái)建立無(wú)線信道，接收和發(fā)出短消息。單片機(jī)系統(tǒng)用來(lái)控制手機(jī)模塊，并且對(duì)收到的短消息信息進(jìn)行解釋并執(zhí)行，目前全國(guó)共有 8 種短消息格式包含從互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)出的短消息。本系統(tǒng)采用通信電纜的連接方式。 紅外遙控設(shè)計(jì) 紅外遙控的設(shè)想對(duì)于空調(diào)、電視等需要紅外遙控器才可控制的紅外控制類(lèi)家電僅靠接通交流電源是無(wú)法使其進(jìn)入工作狀態(tài)的。因此本人提出使用紅外遙控進(jìn)行對(duì)空調(diào)以及其他紅外電氣的控制方案，使系統(tǒng)具有的紅外學(xué)習(xí)功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)這類(lèi)家電的有效控制。又如紅外插座、紅外開(kāi)關(guān)等，雖然紅外遙控在家電產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用，但各產(chǎn)品的遙控器不能相互兼容，目前市面上常見(jiàn)的萬(wàn)能遙控器只能對(duì)某幾種產(chǎn)品進(jìn)行控制，不是真正的“萬(wàn)能” 。本系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)并記憶各種紅外控制類(lèi)家電的遙控指令，利用單片機(jī)對(duì)遙控器的發(fā)射信號(hào)的波形進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量的數(shù)據(jù)回放，由于只關(guān)心發(fā)射信號(hào)波形中的高低電平的寬度，不管其如何編碼，因此做到了真正的“萬(wàn)能” 。也為整個(gè)控制器的實(shí)現(xiàn)提供了良好的基礎(chǔ)。當(dāng)基于嵌入式平臺(tái)的智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)11用戶(hù)可以通過(guò)任意操作方式對(duì)這類(lèi)家電進(jìn)行控制時(shí)，紅外插座或開(kāi)關(guān)會(huì)向受控電器發(fā)送相應(yīng)的紅外遙控指令，從而控制電器的運(yùn)行狀態(tài)。 紅外遙控的實(shí)現(xiàn)經(jīng)過(guò)充分的論證和研討，本系統(tǒng)采用各設(shè)備集中控制的方式實(shí)現(xiàn)。集中各設(shè)備的方法是首先對(duì)各設(shè)備的紅外遙控信號(hào)進(jìn)行識(shí)別并存儲(chǔ)，然后在需要時(shí)進(jìn)行還原，以控制對(duì)應(yīng)設(shè)備動(dòng)作。由單片機(jī)構(gòu)成集中控制器，它是自學(xué)習(xí)與還原的核心部分，紅外接收部分由 CX20226 解調(diào)電路或一體化紅外接收頭組成，發(fā)射部分有紅外發(fā)光管極其驅(qū)動(dòng)部分組成。通常，紅外遙控器將遙控信號(hào)調(diào)制在 38KHz 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是PWM 碼 (脈沖寬度調(diào)制碼)和 PPM 碼(脈沖位置調(diào)制碼)。PWM 碼以寬脈沖表示 1，窄脈沖表示 0。PPM 碼脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表 1，碼位窄的代表0。遙控編碼脈沖信號(hào)（以 PPM 碼為例）通常由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號(hào)組成。引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為 9ms 的高電平和寬度為 的低電平組成（不同的遙控系統(tǒng)在高低電平上有一定的區(qū)別） ，用來(lái)標(biāo)志遙控編碼脈沖的開(kāi)始。系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，它用來(lái)指示遙控系統(tǒng)的種類(lèi)，以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)的誤操作。功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收機(jī)中的微控制器可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼與功能反碼是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對(duì)傳輸過(guò)程中是否產(chǎn)生差錯(cuò)。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對(duì)頻率為 38KHz（周期為 ）的載波信號(hào)進(jìn)行脈幅調(diào)制（PAM） ，再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號(hào)發(fā)射出去。由于遙控器的二進(jìn)制編碼脈沖有一定的寬度，而且它的高低電平均不斷的交替變化，因此容易讓我們想到一種容易且方便的方法，脈寬測(cè)量。雖然它的二進(jìn)制脈沖的高低電平的寬度有所不同，但它們大都是毫秒級(jí)的，因而，采用單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)測(cè)量它的脈沖寬度，然后存儲(chǔ)，還原是完全可以實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際證明這種思路是可行的，而且電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。12四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)正確可行的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)嵌入式家居系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)和主要部分。一個(gè)好的可靠的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)分析時(shí)確定的功能目標(biāo)，還應(yīng)該為整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試和升級(jí)留下足夠的冗余設(shè)計(jì)和自由度。另一方面，硬件設(shè)計(jì)的同時(shí)要考慮到與軟件開(kāi)發(fā)相協(xié)調(diào)的問(wèn)題，在保證軟件設(shè)計(jì)正確和簡(jiǎn)明的同時(shí)，也必須考慮到該硬件基礎(chǔ)上進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的可行性和難度。 相關(guān)芯片及模塊簡(jiǎn)介 MCU SM8952AC25P 簡(jiǎn)介SM8952C25的最高主頻為 25MHz,內(nèi)帶8KB閃存的MCU，SM8951/8952系列產(chǎn)品是內(nèi)嵌4/8K字節(jié)閃存的8 位單片微控制器它具有多達(dá)32個(gè)I/O口其4K/8K的閃存既可作程序存儲(chǔ)空間也可以作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間或程序數(shù)據(jù)混合空間這些硬件特征和其強(qiáng)大的指令系統(tǒng)和其自帶可編程看門(mén)狗使它能應(yīng)用于不同的場(chǎng)合，因此是一種通用的和性能價(jià)格比高的控制器，SM8951/8952允許用戶(hù)還可以通過(guò)置位 SCONF寄存器的位0(ALE1)來(lái)降低EMI，其中的看門(mén)狗定時(shí)器(WDT)是1個(gè)16位自運(yùn)行計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)器溢出時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。WDT對(duì)那些易受噪聲干擾電壓波動(dòng)或放電現(xiàn)象影響的系統(tǒng)很有用在程序跑飛或死機(jī)的情況下，WDT可以使用戶(hù)程序脫離不正常狀態(tài)。WDT 不同于 8052系統(tǒng)的定時(shí)器0定時(shí)器1和定時(shí)器2。通過(guò)軟件周期性的清除WDT計(jì)數(shù)器的值可以防止 WDT產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。片上閃存可以使用商用編程器進(jìn)行編程。 雙音多頻收發(fā)器 MT8870 簡(jiǎn)介MT8870 是一種帶呼叫進(jìn)展過(guò)濾器的單片雙音多頻收發(fā)器。它包括一個(gè)帶增益可調(diào)放大器的 DTMF 接收器和一個(gè) DTMF 發(fā)送器。其中濾波電路采用高頻群和低頻群兩個(gè)六階開(kāi)關(guān)電容帶通濾波器，解碼采用數(shù)字計(jì)數(shù)器技術(shù)來(lái)確定輸入的 DTMF 音調(diào)的頻率，并將其譯成標(biāo)準(zhǔn)的四位二進(jìn)制碼。發(fā)送器采用開(kāi)關(guān)電容 D/A 變換器。片內(nèi)使用了一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器，能合成精確的音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖準(zhǔn)確的定時(shí)發(fā)送。MT8870 提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器總線接口，可以直接與 MCS51 系列 MCU 和微機(jī)接口。它還可以選用呼叫進(jìn)展方式工作，通過(guò)呼叫進(jìn)展濾波器來(lái)檢測(cè)特定通帶內(nèi)的信號(hào)頻率，供微處理機(jī)或計(jì)數(shù)器電路分析，以確定檢測(cè)到的呼叫進(jìn)展音的性質(zhì)。它從接收端接收來(lái)自電話機(jī)的雙音多頻基于嵌入式平臺(tái)的智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)13脈沖信號(hào)該雙音多頻信號(hào)先經(jīng)其內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器，濾除撥號(hào)音信號(hào)，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號(hào)按高，低音頻信號(hào)分開(kāi)，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測(cè)器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過(guò)數(shù)字運(yùn)算后，在其數(shù)據(jù)輸出端輸出相對(duì)應(yīng)的 8421 碼。 ISD2500 系列單片語(yǔ)音錄放簡(jiǎn)介美國(guó)ISD公司的2500芯片，按錄放時(shí)間60秒、75秒、90秒和120秒分成ISD2560、2572590和25120四個(gè)品種。ISD2500系列和1400系列語(yǔ)音電路一樣，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi)E2PROM容量為480K(1400 系列為128K) ，所以錄放時(shí)間長(zhǎng)；有10個(gè)地址輸入端(1400 系列僅為8個(gè))，尋址能力可達(dá)1024位；2500系列最多可分為600段，只要在分段錄/放音操作前 (不少于300納秒)，給地址A0~A9賦值，錄音及放音功能均從設(shè)定的起始地址開(kāi)始，錄音結(jié)束由停止鍵操作決定，芯片內(nèi)部自動(dòng)在該段的結(jié)束位置插入結(jié)束標(biāo)志（EOM）；而放音時(shí)芯片遇到 EOM標(biāo)志即自動(dòng)停止放音，設(shè)有OVF （溢出）端，便于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)。 固態(tài)繼電器(SSR) 簡(jiǎn)介繼電器是本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本系統(tǒng)選用D4810型固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器 (SSR)與機(jī)電繼電器相比，是一種沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不含運(yùn)動(dòng)零件的繼電器，但它具有與機(jī)電繼電器本質(zhì)上相同的功能。SSR 是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)元件，他利用電子元器件的點(diǎn)，磁和光特性來(lái)完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場(chǎng)效應(yīng)管，單項(xiàng)可控硅和雙向可控硅等器件的開(kāi)關(guān)特性，來(lái)達(dá)到無(wú)觸點(diǎn)，無(wú)火花地接通和斷開(kāi)被控電路。 固態(tài)繼電器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。安輸入電壓的不同類(lèi)別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負(fù)邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時(shí)，通常使用兩個(gè)可控硅或一個(gè)雙向可控硅，直流輸出時(shí)可使用雙極性器件或功率場(chǎng)效應(yīng)管。固態(tài)繼電器有壽命長(zhǎng)、可靠性高、靈敏度高、控制功率小、電磁兼容性好、 快速轉(zhuǎn)換、電磁干擾小的優(yōu)點(diǎn)。D4810型繼電器輸入電流為540mA ，電壓3－30V，額定輸出電流10A，輸出電壓范圍寬為20220V，滿(mǎn)足項(xiàng)目的要求?；谇度胧狡脚_(tái)的智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)14 遠(yuǎn)程控制電路設(shè)計(jì) 振鈴檢測(cè)電路振鈴檢測(cè)電路如圖 4 所示，圖中二極管有 2 種作用：1）將不確定的線路供電正負(fù)變?yōu)楣潭ǖ恼?fù)輸出；2）將交流的振鈴信號(hào)變?yōu)槊}動(dòng)直流以供檢測(cè)。當(dāng)沒(méi)有振鈴信號(hào)時(shí)，線路上的供電電壓為 48V（部分交換機(jī)為 60V），經(jīng)四個(gè)二極管構(gòu)成的全橋整流后，不足以使 62V 穩(wěn)壓管導(dǎo)通，振鈴信號(hào)輸出端電壓接近 0V，當(dāng)振鈴信號(hào)到來(lái)時(shí)，線路上的 90V 交流振鈴信號(hào)經(jīng)全橋整流變換后 90V 的脈動(dòng)直流電，其峰值足以擊穿耐壓值為 62V 穩(wěn)壓管，經(jīng)電阻 R1 給 U1 提供電壓，從光電耦合器輸出的波形是時(shí)通時(shí)斷的方波方波信號(hào)，可以直接輸出至單片機(jī)的中斷輸入口， CPU 可以根據(jù)振鈴信號(hào)光電轉(zhuǎn)換后的高低電平檢測(cè)有無(wú)振鈴。其中通過(guò)光電耦合一次側(cè)的輸入及的電流為： （31）1max2RUI GD????即 R1 取 滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。電路中光電耦合 U1 隔離了振鈴信號(hào)和單片機(jī)的直接連接，光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣的，從而對(duì)地電位差干擾有很強(qiáng)的抑制能力，而且有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力。保護(hù)單片機(jī)也提高了穩(wěn)定性。D562VU11234D1D4IN4004X4業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)R1 GNDR210KVCC業(yè)業(yè)業(yè)業(yè) INT1圖 4 振鈴檢測(cè)電路基于嵌入式平臺(tái)的智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)15 模擬摘掛機(jī)電路設(shè)計(jì)主要思路：根據(jù) ITU 及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不論任何電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)≤300Ω，有 “R”鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)≤350Ω。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流≤5μA。當(dāng)用戶(hù)摘機(jī)時(shí)，電話機(jī)通過(guò)叉簧接上約 250Ω 的負(fù)載，使整個(gè)電話線回路流過(guò)約 30mA 的電流。交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷鳎瓿山永m(xù)。模擬摘掛機(jī)電路如圖 5 所示。平時(shí)電話掛機(jī)時(shí)，兩條電話線處于開(kāi)路狀態(tài)，兩電話線的電壓為 48V（部分電話為 60V），加到電話機(jī)的振鈴電路兩端，當(dāng)摘機(jī)時(shí)振鈴電路斷開(kāi)，兩電話線接通，阻值大約 250Ω。當(dāng)撥打電話號(hào)碼時(shí)，來(lái)自電話線的高壓振鈴信號(hào)經(jīng)鈴流檢測(cè)電路，通過(guò)光電耦合器在其二次側(cè)形成方波脈沖信號(hào)送到單片機(jī)進(jìn)行振鈴脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)振鈴次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)，由單片機(jī)內(nèi)部軟件程序控制，控制摘掛機(jī)口輸出一個(gè)低電平，然后電平送到三極管 PNP1 的基極，使三極管飽和此時(shí)，+5V 電源經(jīng)三極管，再通過(guò)繼電器線圈接地，繼電器線圈得電，使繼電器的常開(kāi)觸電閉合，250Ω 的電阻接入電路當(dāng)中，電話接通。當(dāng)用戶(hù)輸入密碼錯(cuò)誤，或者是操作結(jié)束后，系統(tǒng)由軟件控制PNP1 截止，繼電器線圈失電，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，電話線又處于開(kāi)路狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)模擬掛機(jī)。1234D1D4IN4004X4業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)R1 150GNDR21KVCC業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)K1D5IN4148PNP1圖 5 模擬摘掛機(jī)電路 雙音頻解碼電路DTMF（Dual Tone Multi Frequency）雙音多頻信號(hào)解碼電路是目前在按鍵電話（固定電話、移動(dòng)電話）、程控交換機(jī)及無(wú)線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的集成電路。它包括 DTMF發(fā)送器與 DTMF 接受器，前者主要應(yīng)用于按鍵電話作雙音頻信號(hào)發(fā)送器，發(fā)送一組雙音多頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)音頻撥號(hào)。雙音多頻信號(hào)是一組由高頻信號(hào)與低頻信號(hào)疊加而成的基于嵌入式平臺(tái)的智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)16組合信號(hào)，CCITT 和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了電話鍵盤(pán)按鍵與雙音多頻信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 1 所示：電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用 MITEL 公司生產(chǎn)的 MT8870 DTMF 接受器作為 DTMF信號(hào)的解碼核心器件。MT8870 主要用于程控交換機(jī)、遙控、無(wú)線通信及廣播系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DTMF 信號(hào)的分離濾波和譯碼功能，輸出相應(yīng) 16 種頻率組合的四位并行二進(jìn)制碼。MT8870 具有撥號(hào)音抑制和模擬信號(hào)輸入可調(diào)功能，所以在設(shè)計(jì) MT8870 DTMF 解碼電路時(shí)，只需外加一些阻容元件即可。電話鍵盤(pán)與 DTMF 頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 1 所示。表 1 電話鍵盤(pán)與 DTMF 頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系表 高頻低頻 1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz697Hz 1 2 3 A770Hz 4 5 6 B852Hz 7 8 9 C941Hz * 0 D系統(tǒng)的雙音多頻 DTMF 信號(hào)解碼電路由 MT8870 主要承擔(dān)。MT8870 的連線如圖 6所示，其的 3 腳接收來(lái)自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號(hào)該雙音多頻信號(hào)先經(jīng)其內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器，濾除撥號(hào)音信號(hào)，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻