【正文】 性質(zhì)。片內(nèi)使用了一個脈沖計數(shù)器，能合成精確的音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖準(zhǔn)確的定時發(fā)送。其中濾波電路采用高頻群和低頻群兩個六階開關(guān)電容帶通濾波器，解碼采用數(shù)字計數(shù)器技術(shù)來確定輸入的 DTMF 音調(diào)的頻率，并將其譯成標(biāo)準(zhǔn)的四位二進(jìn)制碼。 雙音多頻收發(fā)器 MT8870 簡介基于嵌入式的智能家居控制設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文共 54 頁 第 頁7MT8870 是一種帶呼叫進(jìn)展過濾器的單片雙音多頻收發(fā)器。通過軟件周期性的清除WDT計數(shù)器的值可以防止WDT產(chǎn)生復(fù)位信號。WDT對那些易受噪聲干擾電壓波動或放電現(xiàn)象影響的系統(tǒng)很有用在程序跑飛或死機的情況下，WDT可以使用戶程序脫離不正常狀態(tài)。實際證明這種思路是可行的，而且電路簡單，容易實現(xiàn)。 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，脈寬測量。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傳輸過程中是否產(chǎn)生差錯。系統(tǒng)碼也叫識別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其它遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)的誤操作。遙控編碼脈沖信號（以 PPM 碼為例）通常由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、基于嵌入式的智能家居控制設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文共 54 頁 第 頁6功能反碼等信號組成。PWM 碼以寬脈沖表示 1，窄脈沖表示 0。通常，紅外遙控器將遙控信號調(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)化為紅外信號發(fā)射出去。集中各設(shè)備的方法是首先對各設(shè)備的紅外遙控信號進(jìn)行識別并存儲，然后在需要時進(jìn)行還原，以控制對應(yīng)設(shè)備動作。本系統(tǒng)采用通信電纜的連接方式。這個單片機系統(tǒng)其實就是一個具有 GPRS功能的 GSM 手機模塊加上單片機控制系統(tǒng)，GSM 手機模塊主要是用來建立無線信道，接收和發(fā)出短消息。采用紅外接口的優(yōu)點是單片機系統(tǒng)與手機電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨立，使用方便；缺點是通信距離較短，紅外傳播的方向性對接口相對位置有要求。TC35 模塊還支持 RTS0/CTS0 的硬件握手和 XON/XOFF 的軟件流控制。TC35 的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合 ITUT RS232 接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在 CMOS 電平()。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持 FR、HR 和 EFR 語音信道編碼。 GSM 模塊的接口與設(shè)計 TC35 模塊組成Siemens 公司的 TC35 模塊主要由 GSM 基帶處理器、GSM 射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF 連接器、天線接口六部分組成。另外，通過程序可設(shè)定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)和住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設(shè)備(被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器)均設(shè)防。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器；住宅內(nèi)區(qū)域防護是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器。這里采用 TP2 高溫型一氧化碳傳感器報警器需在一氧化碳濃度達(dá)到設(shè)定制值時系統(tǒng)應(yīng)啟動報警。本系統(tǒng)采用 NIS09C 型煙霧傳感器。 傳感器信號采集設(shè)計 防火災(zāi)發(fā)生傳感器如有火災(zāi)發(fā)生控制器發(fā)出聲光和短信報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。用戶通過異地電話撥通控制器所連接外線的電話號碼，通過程控交換機向電話機發(fā)出振鈴信號。由圖可知，系統(tǒng)主要由振鈴檢測電路、模擬摘掛機電路、DTMF 音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元（SM8952AC25P） 、控制電路、電源電路等組成。同時，電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅(qū)動電路等輔助電路。電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境，所以應(yīng)具有自動離線、上線、復(fù)位功能。 遠(yuǎn)程控制設(shè)計 控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)控制器由 MT8870 接收遠(yuǎn)端發(fā)送來的 DTMF 信號、并對其進(jìn)行解碼，解碼后的信號由中央處理單元采集處理。單片機有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用要求。(4)突出控制功能。(2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：(1)面對控制對象。而把單片機面向工控領(lǐng)域?qū)ο螅度氲焦た貞?yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機稱之為嵌入式計算機系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。還將原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，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間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。利用先進(jìn)的計算機技術(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)，有機地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。舒適、時尚的家居生活是社會進(jìn)步的標(biāo)志，智能家居控制系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進(jìn)行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現(xiàn)代生活?；谇度胧降闹悄芗揖涌刂圃O(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文共 54 頁 第 頁1一 設(shè)計題目基于嵌入式的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計二 設(shè)計要求人們可以通過手機或電話在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD 錄像機）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；也可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……；而這一切的實現(xiàn)都僅僅是打一個簡單的電話。此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種功能，如果不幸出現(xiàn)某種險情，您和 110 可以在第一時間獲得通知以便進(jìn)一步采取行動。三 設(shè)計的作用目的智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)。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?；谇度胧降闹悄芗揖涌刂圃O(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文共 54 頁 第 頁2四 設(shè)計方案 系統(tǒng)總體設(shè)計 圖 系統(tǒng)工作流程 單片機控制部分本系統(tǒng)是單片機在系統(tǒng)檢測以及工程控制方面的應(yīng)用，其特點是體積小，成本低，功能強，功耗低，是微機應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機種之一，它已廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品智能化和工業(yè)自動化上。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種:工控機，通用 CPU 模塊，嵌入式微機處理，單片機。如傳感信號輸入、人機交互操作,伺服驅(qū)動等。(3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運行的品質(zhì)。如對外部信息的捕捉、對控制對象實時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)。單片機是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展火災(zāi)煙霧傳感器可燃?xì)怏w傳感器擴展信號 A/D轉(zhuǎn)換放大、整形放大、整形單片機信號分析處理短信息發(fā)送紅外學(xué)習(xí)光電隔離功率器件程控交換信令執(zhí)行器件LCD 顯示門窗磁信號電壓轉(zhuǎn) 換 RS232 PC 機基于嵌入式的智能家居控制設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文共 54 頁 第 頁3最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。為了方便用戶使用，系統(tǒng)設(shè)計了語音提示界面。為了符合智能化要求，系統(tǒng)采用 SM8952AC25P 作為中央處理器。系統(tǒng)組成框圖如圖 示。 圖 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)控制器并聯(lián)于電話機的兩端，不會影響電話機的正常使用?？刂破鳈z測到六次振鈴后，即六次響鈴后無人接聽時電話自動摘機，進(jìn)入密碼檢測階段，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。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，調(diào)節(jié)感溫探測器和感煙探測器的電源電路語音提示控制電路SM8952AC25P 單片機 振鈴檢測模擬摘機DTMF 解碼基于嵌入式的智能家居控制設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文共 54 頁 第 頁4靈敏度。 可燃?xì)怏w泄漏傳感器如有燃?xì)庑孤┘彝タ刂破靼l(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y，同時短信通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。 防盜傳感器防盜報警的防護區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內(nèi)區(qū)域防護。當(dāng)家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設(shè)備(紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器)撤防。當(dāng)有非法侵入時，家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并短信通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。 信號采集設(shè)計傳感器是將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，其中的電信號包括數(shù)字信號和模擬信號，數(shù)字信號可以通過電氣隔離直接送給單片機或微型計算機進(jìn)行處理，模擬信號則利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機或微型計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控。作為 TC35 的核心，基帶處理器主要處理GSM 終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。 TC35 模塊通信電路基于嵌入式的智能家居控制設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計論文共 54 頁 第 頁5數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與微機機通信、軟件流控制等功能。數(shù)據(jù)接口配置為 8 位數(shù)據(jù)位、1 位停止位、無校驗位，可以在300bps～115kbps 的波特率下運行，支持的自動波特率為～115kbps（ 和 除外） 。 TC35 模塊與 MCU 連接方式單片機與 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。采用電纜連接時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好；其主要缺點是接口的電氣參數(shù)不兼容，設(shè)計不當(dāng)時就會對手機的通信質(zhì)量產(chǎn)生影響。單片機系統(tǒng)用來控制手機模塊，并且對收到的短消息信息進(jìn)行解釋并執(zhí)行，目前全國共有 8 種短消息格式包含從互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)出的短消息。 紅外學(xué)習(xí)遙控設(shè)計經(jīng)過充分的論證和研討，本系統(tǒng)采用各設(shè)備集中控制的方式實現(xiàn)。由單片機構(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)動部分組成。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)。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。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） ，用來標(biāo)志遙控編碼脈沖的開始。功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收機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。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頻率為 38KHz（周期為）的載波信號進(jìn)行脈幅調(diào)制（PAM） ，再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。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的，因而，采用單片機的定時器來測量它的脈沖寬度，然后存儲，還原是完全可以實現(xiàn)的。五 系統(tǒng)硬件設(shè)計 MCU SM8952AC25P 簡介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I/O口其4K/8K的閃存既可作程序存儲空間也可以作數(shù)據(jù)存儲空間或程序數(shù)據(jù)混合空間這些硬件特征和其強大的指令系統(tǒng)和其自帶可編程看門狗使它能應(yīng)用于不同的場合，因此是一種通用的和性能價格比高的控制器，SM8951/8952允許用戶還可以通過置位SCONF寄存器的位0(ALE1)來降低EMI，其中的看門狗定時器(WDT)是1個16位自運行計數(shù)器在計數(shù)器溢出時會產(chǎn)生復(fù)位信號。WDT不同于8052系統(tǒng)的定時器0定時器1和定時器2。片上閃存可以使用商用編程器進(jìn)行編程。它包括一個帶增益可調(diào)放大器的 DTMF 接收器和一個 DTMF 發(fā)送器。發(fā)送器采用開關(guān)電容 D/A 變換器。MT8870 提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的微處理器總線接口，可以直接與 MCS51 系列 MCU 和微機接口。它從接收端接收來自電話機的雙音多頻脈沖信號該雙音多頻信號先經(jīng)其內(nèi)部的撥號音濾波器，濾除撥號音信號，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運算后，在其數(shù)據(jù)輸出端輸出相對應(yīng)的 8421 碼。ISD2500系列和1400系列語音電路一樣，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點。 固態(tài)繼電器(SSR)簡介繼電器是本系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，本系統(tǒng)選用D4810型固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器(SSR)與機電繼電器相比，是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器，但它具有與機電繼電器本質(zhì)上相同的功能。 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。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。固態(tài)繼電器有壽命長、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。 遠(yuǎn)程控制電路設(shè)計 振鈴檢測電路振鈴檢測電路如圖 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）將交流的振鈴信號變?yōu)槊}動直流以供檢測。其中通過光電耦合一次側(cè)的輸入及的電流為： （31）1max2RUI GD????即 R1 取 滿足設(shè)計要求。保護單片機也提高了穩(wěn)定性