摘要：介紹了以pc（個人計算機）、mcu（微控制器at89c52）、雙音多頻編譯碼積體電路mt8880c、語音錄放晶元isd4004和無線資料收發晶元nrf401為核心，通過現有的**網路終端或者網際網路網路終端實現遠端控制的智慧型家居系統，給出了該系統的電路原理和辦硬體設計與實現方法。
關鍵詞：遠端控制雙音多頻網路通訊無線通訊家庭自動化
２１世紀是資訊化的世紀，各種電信和網際網路新技術推動了人類文明的巨大進步。數位化家居控制系統的出現使得人們可以通過手機或者網際網路在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調、熱水器、電飯煲、燈光、音響、ｄｖｄ錄影機）進行遠端控制；也可以在下班途中，預先將家中的空調開啟、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的公尺飯……；而這一切的實現都僅僅是輕輕的點幾下滑鼠，或者打乙個簡單的**。此外，該系統還可使家庭具有多途徑報警、遠端監聽、數字留言等多種功能，如果不幸出現某種險情，您和１１０可以在第一時間獲得通知以便進一步採取行動。
舒適、時尚的家居生活是社會進步的標誌，智慧型家居系統能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家裡的電器、燈光、電源、家庭環境進行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現代生活。
１系統的總體結構及工作過程
智慧型家居系統由系統主機、系統分機、ｉｎｔｅｒｎｅｔ伺服器和網路介面等部分組成。其中系統主機通過伺服器（個人計算機）連入ｉｎｔｅｒｎｅｔ，並通過自己的ｐｓｔｎ 公用**交換網介面電路連入ｐｓｔｎ。其結構圖如圖１所示。
主機與分機通過無線傳輸組成星形拓撲結構。系統主機通過本地無線傳輸網路同系統分機進行通訊、傳輸控制命令和反饋資訊。
該系統正常工作時，使用者可以通過">ｉｎｔｅｒｎｅｔ和ｐｓｔｎ兩種網路進行訪問，當通過ｉｎｔｅｒｎｅｔ訪問時，本系統可提供乙個介面友好的終端軟體，使用者只需登陸到執行在家中的伺服器即可對家中的裝置進行遠端控制；當通過ｐｓｔｎ訪問時，本系統將為使用者提供語音操作介面。其工作流程如圖２所示。
２系統的硬體構成
本系統的硬體主要有系統主機與系統分機兩大部分。系統主機由微控制器ａｔ８９ｃ５２和各種介面電路組成，如圖３所示。系統分機由微控制器ａｔ８９ｃ５２和各種介面電路、感測器單元電路、固態繼電器控制電路組成，並由固態繼電器控制具體裝置，具體硬體組成框圖如圖４所示。
通過系統主機的各種介面電路可將主機ｃｐｕ從繁忙的計算中解脫出來，以便把主要精力運用在控制和資訊傳遞上。系統主機主要依照各個功能電路的輸出結果進行邏輯判斷和控制命令的輸出。系統分機的各種介面電路和主機相似，只是根據裝置的不同（感測器單元）有著細節上的變化。
下面主要介紹系統主機的各種介面電路。
無線資料傳輸電路
無線資料傳輸電路由ｎｏｒｄｉｃ公司的單片ｕｈｆ無線資料收發晶元ｎｒｆ４０１及其外圍電路構成。ｎｒｆ４０１採用ｆｓｋ調製解調技術，其工作效率可達２０ｋｂｉｔ／ｓ，且有兩個頻率通道供選擇，並且支援低功耗和待機模式。它不用對資料進行曼徹斯特編碼，其天線介面設計為差分天線，因而很容易用ｐｃｂ來實現。
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２．２ 看門狗電路
看門狗電路由ｍａｘ８１３ｌ及其外圍元件組成。通常，在微控制器的工作現場，可能有各種干擾源。這些干擾源可能導致程式跑飛、造成宕機或者程式不能正常執行。
如果不及時恢復或使系統復位，就容易造成損失。看門狗電路的作用就是在程式跑飛或者宕機時，能有效地使系統復位以使系統恢復正常運轉。因此，在程式中定期給ｐ１．５送入看門狗訊號，就可以保證在程式執行異常時，由ｍａｘ８１３ｌ使微控制器復位。
時鐘介面電路
ｄｓ１３０７時鐘晶元是美國ｄａｌｌａｓ公司生產的ｉ２ｃ匯流排介面實時時鐘晶元。ｄｓ１３０７可以獨立於ｃｐｕ工作，它不受晶振和電容等的影響，並且計時準確，月積累誤差一般小於１０秒。此晶元還具有掉電時鐘保護功能，可自動切換到後備電源供電。
同時還具有閏年自動調整功能，可以產生秒、分、時、日、月、年等資料，並將其儲存在具有掉電保護功能的時間暫存器內，以便ｃｐｕ根據需要對其進行讀出或寫入。由於微控制器ａｔ８９ｃ５２沒有ｉ２ｃ匯流排介面，因此，要驅動ｄｓ１３０７，就必須採用單主機方式下的ｉ２ｃ匯流排虛擬技術。在此方式下，以微控制器為主節點（主器件），主器件永遠占有匯流排而不出現匯流排競爭，且可以用兩根ｉ／ｏ口線來虛擬ｉ２ｃ匯流排介面。
ｉ２ｃ匯流排上的主器件（微控制器）可在時鐘線（ｓｄｌ）上產生時鐘脈衝，在資料線（ｓｄａ）上產生定址訊號、開始條件、停止條件以及建立資料傳輸的器件。任何被選中的器件都將被主器件看成是從器件。在這裡，ｄｓ１３０７作為ｉ２ｃ匯流排的從器件。
ｉ２ｃ匯流排為同步序列資料傳輸匯流排，其內部為雙向傳輸電路，埠輸出為開漏結構，因此，需加上拉電阻。
雙音訊編譯碼電路
由於微控制器是通過ｍｔ８８８０ｃ晶元得到ｐｓｔｎ網路的雙音訊訊號解碼輸出，也就是說，微控制器可以識別來自ｐｓｔｎ網路的控制訊號，使用者可以根據系統的語音提示進行按鍵選擇以實現使用者身份的識別與遠端控制。因此，利用ｍｔ８８８０ｃ的雙音訊編碼功能，系統可以在緊急時刻將使用者預置的緊急**打到ｐｓｔｎ網路，從而把損失減少到最低。
語音錄放電路
ｉｓｄ４００４是美國ｉｓｄ公司生產的一種語音錄放晶元。它可錄製８～１６分鐘的語音頻號。該晶元可提供ｓｐｉ標準介面和微控制器進行介面，其語音的錄放控制均通過微控制器來實現。
該晶元的乙個最大特點是可以按位址程式設計錄放，因而可由ｉｓｄ４００４和微控制器程式設計控制來構成本系統與ｐｓｔｎ網路使用者的語音平台。由於ｉｓｄ４００４的ｉｎｔ和ｒａｃ腳輸出為開漏結構，因此需要加上拉電阻。
序列通訊電路
通訊電路可由序列通訊專用晶元ｍａｘ２０２組成，通過此電路可以方便地與ｐｃ機進行序列通訊。
２．７ 鈴流檢測與摘掛機控制電路
當系統被呼叫時，**交換機發出鈴流訊號。振鈴為２５±３ｖ的正弦波，失真小於１０％，電壓有效值為９０±１５ｖ。振鈴訊號以５秒為週期，即１秒送，４秒斷。
由於振鈴訊號電壓比較高，所以先要通過高壓穩壓二極體進行降壓，然後輸入至光耦。再經光耦隔離轉換後，從光耦輸出時通時斷的正弦波，最後經ｒｃ迴路進行濾波以輸出標準的方波。該方波訊號可以直接輸出至微控制器的定時器１進行計數，以實現對鈴流的檢測。
由於程式控制**交換機在**摘機時**線迴路電流會突然變大（約３０ｍａ），因此，交換機檢測到迴路電流變大就認為**機已經摘機。自動摘掛機電路可以通過微控制器的ｐ１．７來控制乙個固態繼電器，固態繼電器的控制端應連線乙個大約３００ω的電阻後再接入**線兩端，從而完成模擬摘掛機。
３系統軟體編制
本系統軟體主要由系統主機和系統分機的ｃ５１程式和系統與ｉｎｔｅｒｎｅｔ網路通訊程式組成。
３．１ 系統主機程式的編制
系統主機程式主要用於實現系統的總體功能。包括無線資料傳輸程式、看門狗程式、時間戳程式、雙音訊編譯碼程式、語音錄放程式、序列通訊程式、鈴流檢測與摘掛機控制程式、系統初始化程式、意外事件處理程式等。程式編制以訊息驅動為主導思想。
訊息由計數器中斷１、外部中斷０和序列中斷產生，在中斷服務程式中，應將相應的狀態位置位，而在訊息迴圈中則應按相應的狀態位呼叫功能函式，然後由功能函式將相應的狀態位清０並完成所需功能，並最後返回到訊息迴圈中。其程式流程如圖５所示。該系統的分機程式和主機類似，故此不再詳述。
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３．２ 系統與ｉｎｔｅｒｎｅｔ網路通訊程式的編制
這部分通訊程式分為伺服器和客戶端兩個程式，主要通過ｉｎｔｅｒｎｅｔ網路完成使用者的控制功能。
伺服器程式主要完成客戶端與系統主機通訊的中轉，即將客戶端發來的控制或者查詢命令翻譯成系統主機能識別的格式，或者將系統主機收到的報警等資訊上傳到客戶端。伺服器程式使用ｓｏｃｋｅｔ與客戶端進行ｉｎｔｅｒｎｅｔ通訊。
客戶端程式是執行在遠端使用者的控制介面，主要用於完成家居內狀態的顯示以及對家居內電器的遠端控制，同時使客戶端直接連線到伺服器。
４結論本系統充分利用了現有的網路資源。通過在實際**網路和ｉｎｔｅｒｎｅｔ網路中的試執行證明：該系統能夠達到設計初期的各項要求。相信將在資訊家電、智慧型小區等方面得到廣泛應用。
目前，用於家居智慧型控制的系統比較多，加上廠商炒作，使消費者一頭霧水。不同的技術、不同的開發利用方案，決定了控制系統的價效比是否合理，決定了控制家居的方式是否適用。概括的講，智慧型家居控制系統分為三大技術標準：
a、電力載波技術，即利用現有220v電源線路進行資訊通訊。從而無線控制有關裝置，目前國內有許多廠家開發此類產品。這種產品技術優點是省去佈線工程的費用，造價比較低,安裝方便，但是易受強電訊號干擾，效能不夠穩定，rf無線按鍵式遙控器，使用者需記憶受控裝置位址碼。
b、二線制技術控制系統，即通過弱電（dv36v）控制強電，是針對大型燈光控制系統，市政廣場、體育場館等開發的，佈線複雜，增加造價，國外有幾個品牌此類產品，效能穩定，但不宜適用於智慧型家居控制，a以有線面板控制為主，b紅外控制器控制，受距離、方向性限制。c無線控制是利用無線閘道器通過網路介面拼接,不能與主機做到雙向傳遞，即不能通過主機隨時改變及公升級操作介面，且費用昂貴。
c、以美國amx為代表的無線資料雙向傳輸技術，標準網路rs485通訊協議，傳輸速度快，效能穩定。是完全面對多功能演示廳，智慧型家居開發的，無線彩色觸控螢幕控制系統，可以通過電腦任意改寫的中文操作介面，兼併式操作，介面視窗可以進行個性化設計便於擴充套件，即不必改變原有線路及裝置，可以增加受控裝置。
智慧型家居控制系統課程設計報告
xx x 二 xx年xx月 綜合實訓任務書 智慧型家居控制系統設計 前言當前，隨著科學技術的發展，計算機 嵌入式系統和網路通訊技術逐步深入到各個領域，使得住宅和家用電器裝置網路化和智慧型化，智慧型家居已經開始出現在人們的生活中。智慧型家居控制系統 smarthome control systems,...
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智慧型家居控制系統方案之無線GPRS
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