智能家居控制系統論文65130(存儲版)

　　

【正文】 F 接受器作為 DTMF 信號的解碼核心器件。當用戶摘機時，電話機通過叉簧接上約 250Ω 的負載，使整個電話線回路流過約 30mA 的電流。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，滿足項目的要求。SSR是一種全部由固態電子元件組成的無觸點開關元件，他利用電子元器件的點，磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開關特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路。片內使用了一個脈沖計數器，能合成精確的音調脈沖，保證音調脈沖準確的定時發送。WDT對那些易受噪聲干擾電壓波動或放電現象影響的系統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。系統碼也叫識別碼，它用來指示遙控系統的種類，以區別其他遙控系統，防止各種遙控系統的誤操作。集中各設備的方法是首先對各設備的紅外遙控信號進行識別并存儲，然后在需要時進行還原，以控制對應設備動作。本系統采用通信電纜的連接方式。TC35 的數據接口采用串行異步收發，符合 ITUT RS232 接口電路標準，工作在 CMOS 電平()。當家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破碎探測器)和住宅內區域防護的防盜報警設備(被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)均設防。家庭控制器還可以根據有人在家或無人在家的情況，調節感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。 單元功能模塊本設計此系統必須具有以下單元功能模塊：(1) 鈴音檢測、計數；(2) 自動摘掛機；(3) 密碼校驗；(4) 在線修改密碼；(5) 雙音頻信號解碼；(6) 輸入信息分析；(7) 控制電器開關；(8) 電器狀態查詢； 軟硬件方案確定根據電話機和交換機發出的不同信號音以及電話線各種狀態的不同要求，本設計方案結合實際情況對具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上作了以下分工：交換機所發出的各種信號音都大多數可以通過軟件編程來識別，即通過單片機發出的脈沖信號來檢測信號音單位時間內的脈沖個數計算出其頻率，從而完成信號音的識別。系統組成框圖如圖 示。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(I/O 控制、位操作和轉移指令等)。 單片機控制部分本系統是單片機在系統檢測以及工程控制方面的應用，其特點是體積小，成本低，功能強，功耗低，是微機應用產品化的最佳機種之一，它已廣泛地應用在產品智能化和工業自動化上。總體方案的好壞，直接影響整個控制系統的性能及實施細則。 系統設計主要任務本文利用 SM8952AC25P、MT8870、TC35 modem 和各類家居傳感器設計制作一款智能家居控制系統樣機。 大型的智能家居控制系統通常由系統服務器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調制解調器頭端設備 CMTS、交換機、通訊器、控制器、無線收發器、各種探測器、各種傳感器、各種執行機構、打印機等主要部分組成。在此以 GSM 網絡作為數據無線傳輸網絡，它可以應用在銀行、儲蓄點機房監控、電信機房動力環境監控、通信行業遠端無人值守站機房監控和遠程維護（如移動通信基站、微波站、光纖中繼站等）及其他無人值守點（如倉庫、辦公樓等）監控及城市公用事業實時監控維護系統像煤氣調壓站、自來水、污水管網和熱力系統 、電力系統城市中電網等情況中。本設計正是針對這一點進行了較大改進，采取單片機智能控制，利用不同的提示音達到對于不同操作的提示及對受控方狀態的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產品達到交互式與智能化。智能家居控制系統的主要功能包括通信、設備自動控制、安全防范三個方面。此次系統設計統正是把MT8870、TC35 modem 與 SM8952AC25P 單片機有機的結合起來，順利的完成了本設計的要求。實現智能化離不開運算和控制單元，本系統采用 MCU(SM8952AC25P)作為主控器件，單片機應用系統由硬件和軟件組成。舒適、時尚的家居生活是社會進步的標志，智能家居控制系統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。而此時采用單片機來實現智能家居控制系統不僅具有采集控制方便、簡單、靈活等優點，而且可以大幅度提高采各模塊和芯片的協調性，從而大大提高系統的可利用性。這些高科技已經影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習慣，提高了人們生活質量，家居智能化也正是在這種形勢下應運而生的。電話遙控部分課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實驗室階段，因而距離實際應用，尤其是對于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現出電話遙控方式的雙工通信特點。利用 GSM短信息系統進行無線通信還具有雙向數據傳輸功能，性能穩定，為遠程數據傳送和監控設備的通信提供了一個強大的支持平臺。 智能家居控制系統的總體目標是通過采用計算機技術、網絡技術、控制技術和集成技術建立一個由家庭到小區乃至整個城市的綜合信息服務和管理系統，以此來提高住宅高新技術的含量和居民居住環境水平。因智能家居控制系統布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應用。確定單片機控制系統總體方案，是進行系統設計最重要、最關鍵的一步。選擇時應考慮以下幾個問題：被控對象參數的數量；各輸入/輸出通道是串行操作還是并行操作；各通道數據的傳遞速率；各通道數據的字長及選擇位數；對顯示、打印有何要求；畫出整個系統流程圖和原理圖。(4)突出控制功能。同時，電話遠程控制系統正常工作還需電源供電電路、驅動電路等輔助電路。(3) 控制器設置密碼校驗。如有火災發生控制器發出聲光和短信報警信號，通知家人及小區物業管理部門。當家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設備(門磁開關、玻璃破碎探測器)設防，住宅內區域防護的防盜報警設備(紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器)撤防。 TC35 模塊通信電路 數據通信電路主要完成短消息收發、與微機機通信、軟件流控制等功能。單片機系統用來控制手機模塊，并且對收到的短消息信息進行解釋并執行，目前全國共有 8 種短消息格式包含從互聯網平臺發出的短消息。 紅外學習遙控的實現經過充分的論證和研討，本系統采用各設備集中控制的方式實現。引導碼也叫起始碼，由寬度為 9ms 的高電平和寬度為 的低電平組成（不同的遙控系統在高低電平上有一定的區別） ，用來標志遙控編碼脈沖的開始。3 硬件電路設計 相關芯片及模塊簡介 MCU SM8952AC25P 簡介SM8952C25的最高主頻為25MHz,內帶8KB閃存的MCU，SM8951/8952系列產品是內嵌4/8K字節閃存的8 位單片微控制器它具有多達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據存儲空間或程序數據混合空間這些硬件特征和其強大的指令系統和其自帶可編程看門狗使它能應用于不同的場合，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位自運行計數器在計數器溢出時會產生復位信號。發送器采用開關電容 D/A 變換器。 固態繼電器 (SSR)簡介繼電器是本系統的執行機構，本系統選用D4810型固態繼電器，固態繼電器(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上相同的功能。固態繼電器有壽命長、可靠性高、靈敏度高、控制功率小、電磁兼容性好、 快速轉換、電磁干擾小的優點。在掛機狀態下，其漏電流≤5μA。它包括 DTMF 發送器與 DTMF 接受器，前者主要應用于按鍵電話作雙音頻信號發送器，發送一組雙音多頻信號，從而實現音頻撥號。其中，A，B，C，D 4 個按鍵常被當作 R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE 等功能使用。其中，系統中單片機 P0 端口為單片機與語音芯片的通訊口。12V 電源，如圖 由 220V 的交流電經交流變壓器 T 降壓，變成 12V 交流電，低壓交流電再經過全橋整流變成脈動直流 17V 左右為三端穩壓提供電源，脈動直流電經 4700u 電解電容和 瓷片電容濾波，送到穩壓塊輸入端，進行穩壓，然后由三端穩壓輸出端輸出177。TI 公司的MAX3238 芯片如圖 供電電壓為 3～，符合 TIA/EIA232F 和 ITU 標準。如果所有接收通道的輸入電壓位于～ 的時間大于 30uS，則/INVALID(15 腳)引腳為低電平(數據無效)。 紅外學習遙控電路設計 紅外學習遙控接收電路設計所有紅外遙控器的輸出都是用編碼后的串行數據對 38kHz～40kHz 的方波進行脈沖幅度調制而產生的。該設計的硬件電路相對簡單，因此系統的調試重點在軟件上。分時操作系統主要具有以下 3 個特點：①多路性。任務并不是連續執行的，而是分時間片執行的（本系統采用 10毫秒作為時間片，由 RTX51 Tiny 把時間片分配給各個任務） 。 while (1) { job0（）。 圖 存儲示波器采集到的啟動信號單片機對 TC35 模塊的控制 TC35 模塊采用 AT 賀氏指令。其次設置短消息中心 AT+CSCA=d+8613800531500d(短消息中心)CR,設置正確則模塊返回CRLFOKCRLF。短消息發送成功,模塊返回CRLFOKCRLF。設置此命令可使模塊在短消息到達后向單片機發送指令CRLF+CMTI:dSMd,IN2DEX(信息存儲位置)CRLF。目前,PDU 模式已取代 Block 模式,而 Text 模式不支持中文,因此本系統使用 PDU 模式進行短消息的發送。下面， 為整體流程圖： 開始初始化模擬摘機提示輸入密碼開電器提示控制電器等待回應關電器啟動軟件計數啟動計時掛機啟動軟件計數提示重輸密碼振鈴信號振鈴六次密碼正確45S 到3 次提示完成按 圖 遠程控制程序設計流程圖 短信息發送程序設計TC35 模塊支持 8 位數據位,無奇偶校驗位,位停止位數據傳輸。信號采集執行完它的時間片后，RTX51 Tiny 開始執行報警分析job1，這個函數又創建了另一個任務短信發送 job2。③獨占性。分時操作系統是把 CPU 的時間劃分成長短基本相同的時間區間，即“時間片” ，通過操作系統的管理，把這些時間片依次輪流地分配給各個用戶使用。每次外部中斷首先停止定時，記錄 T0、T1 的計數值，然后將 T0、T1的計數值清零，并重新啟動定時。若無電平轉換，則有可能使智能模塊的性能不太穩定。在正常運行模式下，約 30 秒事件內若芯片在接收和發送引腳沒有檢測到有效信號，將自動進入 Powerdown模式，此時耗電 1uA。圖 177。必須特別注意的是,如圖 由 LM2576 芯片完成開關電源轉換需要大功率的電感(100uH)和電容,以提高儲能的能力,達到單元電路的耗電需求。DTMF 接收器的外圍電路如圖 所示。 表 1 電話鍵盤與 DTMF 頻率對應關系表1234D1D4IN4004X4業業業業業業R1 150GNDR21KVCC業業業業業K1D5IN4148PNP1 本系統的雙音多頻 DTMF 信號解碼電路由 MT8870 主要承擔。平時電話掛機時，兩條電話線處于開路狀態，兩電話線的電壓為 48V（部分電話為 60V），加到電話機的振鈴電路兩端，當摘機時振鈴電路斷開，兩電話線接通，阻值大約 250Ω。其中通過光電耦合一次側的輸入及的電流為： （31）1max2RUI GD???? 即 R1 取 滿足設計要求。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負邏輯控制和反相等功能。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其內部的撥號音濾波器，濾除撥號音信號，然后經前