智能家居控制系统论文.doc

基于SPCE061A的智能家居控制系统摘要：随着通讯产业的发展，利用电话机进行远程控制的技术也日益用于生活中，本文设计了一种电话远程控制系统，该系统主要应用于电话遥控控制的家用电器，用户在户外可通过任意一部双音多频电话（包括手机、电话分机），根据语音提示，可以对各种电器（如电饭锅、微波炉等电器）进行远程控制。当然，该系统也能对家用电器进行实时监控，发现异常自动拨号报警。该系统把电话机和家电控制联系起来，方便、快捷、智能的控制操作让人们更能享受21世纪的美好生活。关键词：SPCE061A凌阳单片机 远程控制 自动拨号报警 双音多频 1.整体设计方案：本项目为智能家居远程控制系统，系统整体框图如下所示。它包括了电话接口模块PH8810，控制装置凌阳单片机以及继电器传感器模拟系统。PH8810集成了振铃检测、电话断线检测、自动摘挂机、自动增益调节、DTMF编码发射(HT9200)、DTMF接收译码(HT9170)等电路；具有4个普通IO口（可作为音频或DTMF信号的输入输出端)和4个能进行自动增益控制的I/O口（输入信号进行放大）。它通过电话线可以和外面的人们进行信息交流，具体过程如下所示。当外面的人们需要对家里的电器进行远程控制时，首先人对家里打电话，PH8810内部的振铃检测电路检测到信号的到来输入给单片机。当摘机后人输入正确的密码，此时人就可以通过对手机的按键发送控制信号给电话线进行传输。当PH8810接收到信号后给单片机，单片机就可以按照人的意愿对家里的电器进行控制了。当家里突然发生意外时检测装置将突发信号输入给单片机，单片机的软件程序识别后对PH8810进行作用而使PH8810发送信号进行拨号打电话给外面的人们，人在接电话收到语音报警提示后就可以进行拨号按键对家居采取措施了。这就是项目实现的具体思路。它可以使外出人们不用太担心家里的器具又可以按照自己的意愿进行控制，因此该产品极大地方便了人们的生活，适合开发生产。2.方案论证与比较 2.1 处理器的选择与比较 方案一 51系列单片机处理速度慢，I/O口少，内部RAM存储量小。再者51系列单片机需要焊接外围的晶振电路和复位电路，这使得单片机的稳定性变差，受干扰大。51单片机采用的编程方式为汇编语言难编程难读懂难修改。 方案二 凌阳的16位单片机的CPU内核采用凌阳最新推出的nSP（Microcontroller and Signal Processor）16位微处理器芯片。由于芯片内部加入了硬件乘法器，这样凌阳单片机即可以做控制，也可以完成数据的信息的处理，尤其是在图像识别和语音识别上，有自己的特色。而且凌阳单片机还采用了SOC理念，一颗芯片就是一个系统，把传统单片机学要扩展的AD、DA、存储器等器件都做到了芯片内容，方便了单片机的学习和项目的开发。nSP家族有以下特点: 体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展；具有较强的中断处理能力高性能价格比；指令系统功能强、效率高；功耗低、电压低。 鉴于以上的比较本项目采用凌阳SPCE061A单片机作为控制的核心元件。2.2 芯片的比较与选择 方案一 DTMF收发芯片MT8888是MITEL公司采用CMOS工艺生产的一种低功耗、高集成度的DTMF信号收发及电话线路信号音检测芯片，它可以方便地与单片机接口。MT8888是一种具有Intel微处理器接口的、功能较强的双音多频(DTMF)发送和接收器件。它的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式DA变换器，可发出l6种双音多频DTMF信号；接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。MT8888芯片集成度高、功耗低，可调整双音频模式的占空比，能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线可与TTL电平兼容，并可方便地进行编程控制。而本项目所需要的振铃检测电路和振铃摘挂机电路以及语音选择放大电路均如下所示。 方案二 PH8810是一款具有较高集成度的电话接口模块，采用标准的40脚DIP封装，5 V供电，工作电流1 mA，具有独特的功耗电路设计，避免因器件载过重而过度发热，延长器件使用寿命；工作频率3003 400 Hz，拨号指标符合DTMF标准频率。集成振铃检测、电话断线检测、自动摘挂机、自动增益调节、DTMF编码发射(HT9200)、DTMF接收译码(HT9170)等电路；具有4个普通IO口( 作 音频或DTMF信号 输入输出端) 4个能进行自动增益控制IO口( 输入信号进行放 )；配置 测试输出端，用于微功耗系统供电。 综上两种方案，由于PH8810高度的集成化，能够实现多功能的要求，这很好的符合生产实践，而MT8888虽然性能良好但其电路比较复杂外围电路多这就使得它的焊接过程比较麻烦并且容易造成干扰。为了尽可能的减少干扰获得稳定信号，本项目采用方案二。3.硬件设计：硬件电路主要包括凌阳处理器、摘机电路、振铃检测电路、DTMF解码电路等构成，而这些我们采用了PH8810芯片将其电路都集成，大大降低了硬件电路的设计难度，很好的避免了干扰信号，方便精确。各模块分析如下：（1）振铃检测电路模块当电话接收到振铃信号时，电话线路上有交流 48 V 的电压信号。电容 c阻断了直流，只让振铃信号(30 Hz 左右)通过 BR。将该振铃信号整流，D 将信号稳压，将 整流的信号滤波，抑制干扰。被 c平滑后的直流电压被用于驱动光电耦合器的发光二极管。当振铃信号出现时光 电 耦合器的集电极电位变低，此信号的下降沿向 CPU 申 请中断，电路如图 所示。 当处理器检测到事先设定的振铃次数后，CPU的IOA5变为高电位，使Q饱 和导通，继电器 K闭合 。（2）自动摘挂机电路模块当处理 器 检 测 到 事 先 设 定 的 振 铃 次 数 后，CPU 的IOA8变为高电位 ，使 Q 饱 和导 通 ，继 电器 K1闭合 。变压器 T 的次级和 电阻形成 电话线 的 300 mA左右的负载 ,使得交换机认为电话 已经拾机 ，变压 器T把语音信号输出到电话线上。 （3）DTMF解码电路模块当MT8888检测到有DTMF信号输入,进行解调并锁存到输出寄存器后 ,IRQCP端输出高电平,CPU检测到该信号后便可控制 MT8888的三态输出锁存端RD和CS有效,并将代表拨号值的 4位BCD码送往CPU处理。本系统采用PH8810芯片直接集成DTMF编码发射（HT9200）和DTMF译码接受（HT9170）实现了MT8888的功能，并且避免了硬件电路的连接和接口问题。4.软件设计：软件设计主要包括远程控制、自动拨号报警、语音提示三部分。若检测到报警信号系统自动摘机，拨号报警，待用户接听后发出语音报警，用户根据报警信号发出指令，进行控制；而检测到振铃信号时，系统进行适当的延时就自动摘机，语音提示输入密码，密码验证后执行用户命令。命令执行完毕后挂机。软件流程图如下：5.结语:本项目设计的是一款能够远程