【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無(wú)線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。 課題研究的目的及意義 智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過(guò)程或者一個(gè)系統(tǒng)。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合 在一起，通過(guò)統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。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。還將原來(lái)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換功能，幫助家庭與外部保持信息交換暢通，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，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報(bào)警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時(shí)控制及計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段。使生活更 加舒適、便利和安全。因智能家居控制系統(tǒng)布線簡(jiǎn)單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù) (1)硬件部分 智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由五大部分構(gòu)成，即電話交換網(wǎng)程控交換信令部分、控制單元、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、 GSM模塊 TC35 modem與接口和電源部分。電話交 換網(wǎng)程控交換信令部分主要由 MT8870和電壓檢測(cè)元件組成，它是系統(tǒng)中控制部分關(guān)鍵的元件，它與控制單元組成控制部分功能；傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、 GSM模塊 TC35 modem和控制單元完成報(bào)警等信號(hào)的 處理和發(fā)送；電源部分則為各個(gè)部分提供工作電源。 (2)軟件部分 軟件設(shè)計(jì)部分主要由五大部分構(gòu)成：即數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分、電話交換網(wǎng)程控交換信令識(shí)別與分析部分、 GSM模塊 TC35 modem接口程序部分、分析控制部分。其中數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分和電話交換網(wǎng)程控交換信令識(shí)別需要作實(shí)時(shí)處理； GSM模塊 TC35 modem接口程序部分和分析控制部分則是根據(jù)采集和電話交換網(wǎng)交換信令進(jìn)行分時(shí)操作有利于提高系統(tǒng)效率。 2 方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與分析 本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。確定單片機(jī)控制系 統(tǒng)總體方案，是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要、最關(guān)鍵的一步?？傮w方案的好壞，直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的性能及實(shí)施細(xì)則?？傮w方案的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)被控對(duì)象的任務(wù)及工藝要求而確定的。設(shè)計(jì)方法大致如下：根據(jù)系統(tǒng)的要求，首先確定出系統(tǒng)是采用開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)，或者是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。選擇檢測(cè)元件，在確定總體方案時(shí)，必須首先選擇好被測(cè)參數(shù)的測(cè)量元件，它是影響控制系統(tǒng)精度的重要因素之一。選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是微型機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部件之一。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇一方面要與控制算法匹配，另一方面要根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際情況確定。 選擇輸入 /輸出通道 及外圍設(shè)備。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：被控對(duì)象參數(shù)的數(shù)量；各輸入 /輸出通道是串行操作還是并行操作；各通道數(shù)據(jù)的傳遞速率；各通道數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)及選擇位數(shù)；對(duì)顯示、打印有何要求；畫出整個(gè)系統(tǒng)流程圖和原理圖。 本系統(tǒng)是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測(cè)以及工程控制方面的應(yīng)用，其特點(diǎn)是體積小，成本低，功能強(qiáng)，功耗低，是微機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機(jī)種之一，它已廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品智能化和工業(yè)自動(dòng)化上。而把單片機(jī)面向工控領(lǐng)域?qū)ο螅度氲焦た貞?yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系 統(tǒng)一般分為四種 :工控機(jī)，通用 CPU模塊，嵌入式微機(jī)處理，單片機(jī)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： (1)面對(duì)控制對(duì)象。如傳感信號(hào)輸入、人機(jī)交互操作 ,伺服驅(qū)動(dòng)等。 (2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。 (3)能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。 (4)突出控制功能。如對(duì)外部信息的捕捉、對(duì)控制對(duì)象實(shí)時(shí)控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng) (I/O控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等 )。 單片機(jī)有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入 式應(yīng)用要求。單片機(jī) 是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。 圖 系統(tǒng)控制器由 MT8870接收遠(yuǎn)端發(fā)送來(lái)的 DTMF信號(hào)、并對(duì)其進(jìn)行解碼，解碼后的信號(hào)由中央處理單元采集處理。為了方便用戶使用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了語(yǔ)音提示界面。電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)一般工作在無(wú)人值守環(huán)境，所以應(yīng)具有自動(dòng)離線、上線、復(fù)位功能 。為了符合 智能化要求，系統(tǒng)采用 SM8952AC25P 作為中央處理器。同時(shí)，電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅(qū)動(dòng)電路等輔助電路。系統(tǒng)組成框圖如圖 。由圖可知，系統(tǒng)主要由振鈴檢測(cè)電路、模擬摘掛機(jī)電路、 DTMF音頻解碼電路、語(yǔ)音提示電路、中央處理單元（ SM8952AC25P）、控制電路、電源電路等組成。 圖 控制器并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，不會(huì)影響電話機(jī)的正常使用。用戶通過(guò)異地電話撥通控制器所連接外線的電話號(hào)碼，通過(guò)程控交換機(jī)向電話機(jī)發(fā)出振鈴信號(hào)。控制器檢測(cè)到六 次振鈴后，即六次響鈴后無(wú)人接聽時(shí)電話自動(dòng)摘機(jī)，進(jìn)入密碼檢測(cè)階段，輸入正確密碼后選擇被控電器，然后輸入開或關(guān)密碼遙控被控電器，完成后返回。 控制要求 完成遠(yuǎn)程控制部分必須完成一下要求： (1) 通過(guò)電話網(wǎng)對(duì)異地的電器實(shí)現(xiàn)控制（開 /關(guān)）。 (2) 控制器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模擬摘掛機(jī)。 (3) 控制器設(shè)置密碼校驗(yàn)。 本設(shè)計(jì)此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊： (1) 鈴音檢測(cè)、計(jì)數(shù)； (2) 自動(dòng)摘掛機(jī)； (3) 密碼校驗(yàn)； (4) 在線修改密碼； (5) 雙音頻 信號(hào)解碼； (6) 輸入信息分析； (7) 控制電器開關(guān)； (8) 電器狀態(tài)查詢； 根據(jù)電話機(jī)和交換機(jī)發(fā)出的不同信號(hào)音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求，本設(shè)計(jì)方案結(jié)合實(shí)際情況對(duì)具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上作了以下分工： 交換機(jī)所發(fā)出的各種信號(hào)音都大多數(shù)可以通過(guò)軟件編程來(lái)識(shí)別，即通過(guò)單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)來(lái)檢測(cè)信號(hào)音單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算出其頻率，從而完成信號(hào)音的識(shí)別。但從系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分析，用硬件來(lái)解決振鈴音檢測(cè)、雙音頻信號(hào)解碼等功能相對(duì)穩(wěn)定可靠。 設(shè) 計(jì)中自動(dòng)摘掛機(jī)和電器的控制必須使用具體硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。而振鈴音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、在線修改密碼、輸入信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路簡(jiǎn)單的多，易于實(shí)現(xiàn)。 綜上所述，本設(shè)計(jì)信號(hào)音檢測(cè)、自動(dòng)摘掛機(jī)、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實(shí)現(xiàn)。而信號(hào)音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、在線修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程完成。 防火災(zāi)發(fā)生傳感器 火災(zāi)煙霧傳感器是一種在消防管理、安全防范系統(tǒng)中常用的報(bào)警器材，它工作可靠、體 積小巧，火災(zāi)煙霧傳感器是把煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電路設(shè)計(jì)時(shí)可以在背后設(shè)計(jì)專用的卡口以便地固定在墻體或者天花板上，使用時(shí)通過(guò)設(shè)置在廚房的感溫探測(cè)器和設(shè)置在客廳、臥室等的感煙探測(cè)器，監(jiān)視各個(gè)房間內(nèi)有無(wú)火災(zāi)的發(fā)生。如有火災(zāi)發(fā)生控制器發(fā)出聲光和短信報(bào)警信號(hào)，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無(wú)人在家的情況，調(diào)節(jié)感溫探測(cè)器和感煙探測(cè)器的靈敏度。本系統(tǒng)采用 NIS09C型煙霧傳感器。 通過(guò)設(shè)置在廚房的可燃?xì)怏w探測(cè)器，監(jiān)視燃?xì)夤艿馈⒃罹哂袩o(wú)燃?xì)庑孤?。如有燃?xì)庑孤┘?庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并聯(lián)動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y，同時(shí)短信通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。這里采用 TP2 高溫型一氧化碳傳感器報(bào)警器需在一氧化碳濃度達(dá)到設(shè)定制值時(shí)系統(tǒng)應(yīng)啟動(dòng)報(bào)警。 防盜報(bào)警的防護(hù)區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護(hù)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)。住宅周界防護(hù)是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對(duì)外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測(cè)器；住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝被動(dòng)紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外／微波雙技術(shù)探測(cè)器。當(dāng)家中有人時(shí)，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備 (門磁開關(guān)、玻璃破碎探測(cè) 器 )設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備 (紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外／微波雙技術(shù)探測(cè)器 )撤防。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備 (門磁開關(guān)、玻璃破碎探測(cè)器 )和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備 (被動(dòng)紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外／微波雙技術(shù)探測(cè)器 )均設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時(shí)，家庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并短信通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過(guò)程序可設(shè)定報(bào)警裝置的等級(jí)和報(bào)警器的靈敏度。 信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析 傳感器是將外界信息轉(zhuǎn)換成電