智能家居系统本科论文

1、梦想科技社区 HYPERLINK /bbs /bbs 科技改变生活点击这里 获赠价值数万元的200多套原创技术方案/ziliao/梦想科技社区 HYPERLINK /bbs /bbs 科技改变生活 引言21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。本文介绍的数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或电话在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭；而这一切的实现都仅仅是打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远

2、程监控等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。实现智能化离不开运算和控制单元，本系统采用MCU(SM8952AC25P)作为主控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件由单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。只有系统硬件和软件紧密配合、

3、协调一致，才可能组成高性能的单片机应用系统。在单片机应用系统开发的过程中，应不断调整软、硬件，协调地进行软、硬件设计，以提高工作效率。单片机应用系统其开发过程的系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试阶段应根据开发的实际需要，相互协调、交叉，有机的进行。本设计的MCU与各个芯片和模块的接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。本系统的电话远远程控制是基基于电话交换网络络的国际双音音频通信标准准DTMF通通信方式，程程控交换信令令作为系统控控制命令，采用MT88870双音频编解解码电路实现现，单片机通过过MT88770识别来自PSSTN网络的的控制信号，用用户可以

4、根据据系统的语音音提示进行按按键选择以实实现用户身份份的识别与远远程控制；各种传感器器的检测是利用数据采采集系统将多多路被测量值值转换成数字字量，再经过过单片机进行行数据处理，实实现实时测控控；短消息发送送部分采用基基于SIEMMENS TTC35 GGSM模块TTC35 mmodem 和TI公司的的电平转换芯芯片MAX33238等器器件构成的移移动终端的硬硬件电路可以以完成短消息息收发等功能能。随着电子技术与与计算机技术术的发展，面面对各种检测测对象和大量量控制单元，需需要利用各种接口标准和MMCU进行连连接，再经过过MCU进行数数据处理，实实现实时测控控。而此时采采用单片机来来实现智能家家

5、居控制系统统不仅具有采采集控制方便便、简单、灵灵活等优点，而而且可以大幅幅度提高采各各模块和芯片片的协调性，从从而大大提高高系统的可利利用性。此次次系统设计统正正是把MT88870、TC35 modemm与SM89552AC25PP单片机有机机的结合起来来，顺利的完完成了本设计计的要求。本本人在此次设设计中主要担担任了系统的的硬件电路图图的设计、硬硬件的装配和调试、软软件的设计、以以及各个芯片片和模块的资料料查找与整理理等工作。设设计中超出了了任务书所给给的任务，并并且实现了学习型型远程红外遥遥控功能，为为控制红外家家电和设备提提供了良好的的基础。本系统也可可应用于工农农业中,实现现对无人值守

6、岗位位的远程监控等。绪 论课题背景21世纪是信息息时代，各种种电信新技术术推动了人类类文明的进步步。自从18876年，AAlexannder GGrahamm Belll（贝尔）发发明电话以来来，世界各国国的电话网络络发展非常迅迅速，近十年来，中中国的固定电电话业务呈现现出举世瞩目目的快速增长长。19977年8月局用用电话交换机机总容量突破破1亿门，网网络规模跃居居世界第二位位，20066年初固定电话用用户总数达到到355399.2万户，移移动电话用户户达到404407.2万万户，现代电话网网络是由程控控交换机进行交交换传输，移动通信也也从模拟时代代走向了高度度数字化时代代，它们的性能已经经有

7、了很大的的进展，而且且可靠性非常常高。正是因为通信技技术、计算机机技术、网络络技术、控制制技术的迅猛猛发展与提高高，促使了家家庭实现了生生活现代化，居居住环境舒适适化、安全化化。这些高科科技已经影响响到人们生活活的方方面面面，改变了人人们生活习惯惯，提高了人人们生活质量量，家居智能能化也正是在在这种形势下下应运而生的的。智能家居控控制系统的主主要功能包括括通信、设备备自动控制、安全防范三个方面。随着新技术和自自动化的发展展，传感器的的使用数量越越来越大，功功能也越来越越强，各种传传感器都已经经标准化、模模块化这给智智能家居控制制系统的设计计提供极大方方便。电话远程控制作作为一较新的的课题与常规

8、规的遥控方式式相比，显示示出一定的优优越性，不需需进行专门的的布线，不占占用无线电频频率资源，避避免了电磁污污染。同时，由由于电话线路路各地联网，可可以充分利用用现有的电话话网，因此遥遥控距离可跨跨省市，甚至至跨越国家。另外电话属双工通信手段。因此，这可以大大体现出利用电话进行遥控的更大优越性。操作者可以通过各种提示音即时了解受控对象的有关信息，从而进行进一步的操作。电话遥控部分课题目前已有涉足者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其是对于日常生活尚有一定的差距，并不能完全体现出电话遥控方式的双工通信特点。本设计正是针对这一点进行了较大改进，采取单片机智能控制，利用不同的提示音达

9、到对于不同操作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解受控方信息，使产品达到交互式与智能化。而且本设计的调试都是在线调试，已经在电信、铁通的交换机实验并且能够成功的使用移动电话进行操作。短信息服务（SShort Messaage Seervicee，SMS）是是GSM（GGloball Systtem foor Mobbile CComm uunicattion）系系统中提供的的一种GSMM终端（手机机）之间，通通过服务中心心(servvice ccenterr)进行文本本信息收发的的应用服务，其其中服务中心心完成信息的的存储和转发发功能。短信信息服务作为为GSM网络络的一种基

10、本本业务，已得得到越来越多多的系统运营营商和系统开开发商的重视视，基于这种种业务的各种种应用也蓬勃勃发展起来。由由于GSM网网络在全国范范围内实现了了联网和漫游游，具有网络络能力强的特特点，用户无无需另外组网网，在极大提提高网络覆盖盖范围的同时时为客户节省省了昂贵的建建网费用和维维护费用。同同时，他对用用户的数量也也没有限制，克克服了传统的的专网通信系系统投资成本本大、维护费费用高、且网网络监控的覆覆盖范围和用用户数量有限限的缺陷。比比传统的集群群系统在无线线网络覆盖上上具有无法比比拟的优势，加加上GSM的的SMS本身身具备的数据据传送功能，都都使得这些应应用得到迅速速的普及。利利用GSM短短

11、信息系统进进行无线通信信还具有双向向数据传输功功能，性能稳稳定，为远程程数据传送和和监控设备的的通信提供了了一个强大的的支持平台。在在此以GSMM网络作为数数据无线传输输网络，它可以应用在在银行、储蓄蓄点机房监控控、电信机房房动力环境监监控、通信行行业远端无人人值守站机房房监控和远程程维护（如移移动通信基站站、微波站、光光纤中继站等等）及其他无无人值守点（如如仓库、办公公楼等）监控控及城市公用用事业实时监监控维护系统统像煤气调压压站、自来水水、污水管网网和热力系统统 、电力系系统城市中电电网等情况中中。在此本系系统采用了SSiemenns公司新一一代无线通信信GSM模块块TC35是是，它设计小

12、巧、功功耗很低很大大程度上方便便了智能家居居控制系统的的设计。1.2 智能家家居控制系统统的概述 随着着社会信息化化的加快，人人们的工作、生生活和通讯、信信息的关系日日益紧密。信信息化社会在在改变人们生生活方式与工工作习惯的同同时，也对传传统的住宅提提出了挑战，社社会、技术以以及经济的进进步更使人们们的观念随之之巨变。人们们对 HYPERLINK t _blank 家居的要求早早已不只是物物理空间，更更为关注的是是一个安全、方方便、舒适的的居家环境。家居智能化技术起源于美国，它是以家为平台进行设计的。智能家居控制系系统是以HFFC、以太网网、现场总线线、公共电话话网、无线网网的传输网络络为物理

13、平台台，计算机网网络技术为技技术平台，现现场总线为应应用操作平台台，构成一个个完整的集家家庭通信、家家庭设备自动动控制、家庭庭安全防范等等功能的控制制系统。 智能家家居控制系统统的总体目标标是通过采用用计算机技术术、网络技术术、控制技术术和集成技术术建立一个由由家庭到小区区乃至整个城城市的综合信信息服务和管管理系统，以以此来提高住住宅高新技术术的含量和居居民居住环境境水平。 大型的的智能家居控控制系统通常常由系统服务务器、家庭控控制器(各种种模块)、各各种路由器、电电缆调制解调调器头端设备备CMTS、交交换机、通讯讯器、控制器器、无线收发发器、各种探探测器、各种种传感器、各各种执行机构构、打印

14、机等等主要部分组组成。1.3 课题研研究的目的及及意义智能家居控制系系统可以定义义为一个过程程或者一个系系统。利用先先进的计算机机技术、网络络通讯技术、综综合布线技术术、将与家居居生活有关的的各种子系统统，有机地结结合在一起，通通过统筹管理理，让家居生生活更加舒适适、安全、有有效。与普通通家居相比，智智能家居不仅仅具有传统的的居住功能，提提供舒适安全全、高品位且且宜人的家庭庭生活空间。还将原来的的被动静止结结构转变为具具有能动智慧慧的工具，提提供全方位的的信息交换功功能，帮助家家庭与外部保保持信息交换换畅通，优化化人们的生活活方式，帮助助人们有效安安排时间，增增强家居生活活的安全性，甚甚至为各

15、种能能源费用节约约资金。其网络化功能可可以提供遥控、家家电（空调，热热水器等）控控制、照明控控制、室内外外遥控、窗帘帘自控、防盗盗报警、电话话远程控制、可可编程定时控控制及计算机机控制等多种种功能和手段段。使生活更更加舒适、便便利和安全。因智能家居控制系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。1.4 系统设设计主要任务务本文利用SM88952AC25PP、MT88870、TCC35 moodem和各各类家居传感感器设计制作作一款智能家居居控制系统样样机。实验样样机的设计包包括：系统硬硬件的设计与与调试和控制制软件的编写写与调试。硬件部分 智能家家居控制系统统其硬件部分主要要由五大

16、部分构成成，即电话交交换网程控交交换信令部分分、控制单元元、传感器数据采采集系统、GSM模块块TC35 modemm与接口和电源源部分。电话话交换网程控控交换信令部部分主要由MMT88700和电压检测测元件组成，它它是系统中控控制部分关键键的元件，它它与控制单元元组成控制部部分功能；传传感器数据采采集系统、GSM模块块TC35 modemm和控制单元元完成报警等等信号的处理理和发送；电电源部分则为为各个部分提提供工作电源源。（2）软件部分分软件设计部分主主要由五大部分构成成：即数据采集集与数据分析析部分、电话交交换网程控交交换信令识别别与分析部分、GSMM模块TC335 moddem接口程程序

17、部分、分分析控制部分分。其中数据据采集与数据据分析部分和和电话交换网程程控交换信令令识别需要作作实时处理；GSM模块块TC35 modemm接口程序部部分和分析控控制部分则是是根据采集和和电话交换网交交换信令进行行分时操作有利利于提高系统统效率。2 方案设计计2.1 系统总总体设计与分析2.1.1单片片机控制部分分本设计属于单片片机应用系统统。它是单片片机在系统检检测以及工程程控制方面的的应用，其特特点是体积小小，成本低，功功能强，功耗耗低，是微机机应用产品化化的最佳机种种之一，它已已广泛地应用用在产品智能能化和工业自动动化上。而把单片机面向工工控领域对象象，嵌入到工工控应用系统统中，实现嵌嵌

18、入式应用的的计算机称之之为嵌入式计计算机系统，简简称嵌入式系系统。嵌入式式系统一般分分为四种:工工控机，通用用CPU模块块，嵌入式微微机处理，单单片机。嵌入入式系统具有有以下特点：(1)面对控制制对象。如传传感信号输入入、人机交互互操作,伺服服驱动等。(2)嵌入到工工控应用系统统中的结构形形态。(3)能在工业业现场环境中中可靠运行的的品质。 (4)突突出控制功能能。如对外部部信息的捕捉捉、对控制对对象实时控制制和有突出控控制功能的指指令系统(II/O控制、位位操作和转移移指令等)。单片机有惟一的的专门为嵌入入式应用系统统设计的体系系结构与指令令系统，最能能满足嵌入式式应用要求。单单片机是完全全

19、按嵌入式系系统要求设计计的单芯片形形态应用系统统，能满足面面对控制对象象、应用系统统的嵌入、现现场的可靠运运行及非凡的的控制品质等等要求，是发发展最快、品品种最多、数数量最大的嵌嵌入式系统。2.1.1系统统工作流程部部分PC机RS232单片机信号分析处理门窗磁信号电压转 换PC机RS232单片机信号分析处理门窗磁信号电压转 换放大、整形火灾烟雾传感器程控交换信令放大、整形火灾烟雾传感器程控交换信令功率器件红外学习功率器件红外学习可燃气体传感器放大、整形可燃气体传感器放大、整形扩展信号光电隔离A/D转换扩展信号光电隔离A/D转换短信息发送LCD显示执行器件短信息发送LCD显示执行器件 图 2.1

20、-1系统工作作流程2.2远程控制制设计与分析2.2.1控制制系统设计分分析电源电路电源电路语音提示控制电路SM8952AC25P单片机 振铃检测模拟摘机DTMF解码 图2.2-1远程控制系统统系统控制器由MMT88700接收远端发发送来的DTTMF信号、并对其进行行解码，解码码后的信号由由中央处理单单元采集处理理。为了方便用用户使用，系统设计了了语音提示界界面。电话远程控控制系统一般般工作在无人值守环境境，所以应具具有自动离线线、上线、复复位功能。为了符合智能化要求，系系统采用SMM8952AC25PP作为中央处处理器。同时时，电话远程控控制系统正常常工作还需电电源供电电路路、驱动电路路等辅助

21、电路路。系统组成成框图如图22.2-1示。由图图可知，系统主要要由振铃检测测电路、模拟摘挂机机电路、DTTMF音频解解码电路、语语音提示电路路、中央处理理单元（SM89552AC25PP）、控制电路、电电源电路等组组成。控制器并联于电电话机的两端端，不会影响响电话机的正正常使用。用用户通过异地地电话拨通控控制器所连接接外线的电话话号码，通过过程控交换机机向电话机发发出振铃信号号。控制器检检测到六次振振铃后，即六六次响铃后无无人接听时电电话自动摘机机，进入密码码检测阶段，输输入正确密码码后选择被控控电器，然后后输入开或关关密码遥控被被控电器，完完成后返回。2.2.2 控控制要求 完成远远程控制部

22、分分必须完成一一下要求： 通通过电话网对对异地的电器器实现控制（开开/关）。 控制器可以以实现自动模模拟摘挂机。 控制器设置置密码校验。2.2.3单元元功能模块本设计此系统必必须具有以下下单元功能模模块： 铃音检测、计计数； 自动摘挂机机； 密码校验； 在线修改密密码； 双音频信号号解码； 输入信息分分析； 控制电器开开关； 电器状态查查询；2.2.4软硬硬件方案确定定根据电话机和交交换机发出的的不同信号音音以及电话线线各种状态的的不同要求，本设计方案结合实际情况对具体的单元功能模块作出软件或硬件上作了以下分工：交换机所发出的的各种信号音音都大多数可以通通过软件编程程来识别，即通通过单片机发发

23、出的脉冲信信号来检测信信号音单位时时间内的脉冲冲个数计算出出其频率，从从而完成信号号音的识别。但从从系统的可靠靠性和程序的的结构设计上上分析，用硬件来解决决振铃音检测测、双音频信信号解码等功功能相对稳定定可靠。 设计中自动摘摘挂机和电器器的控制必须须使用具体硬硬件电路来实实现。而振铃音计数数、密码校验验、在线修改改密码、输入入信息分析、电电器状态查询询等功能模块块使用软件编编程方式要比比硬件电路简简单的多，易易于实现。综上所述，本设设计信号音检检测、自动摘摘挂机、控制制电器、双音音频解码等功功能模块使用用硬件电路实实现。而信号号音计数、密密码校验、在在线修改密码码、信息分析析、电器状态态查询等

24、功能能模块使用软软件编程完成成。2.3传感器信信号采集设计计与分析2.3.1 防防火灾发生传传感器火灾烟雾传感器器是一种在消消防管理、安安全防范系统统中常用的报报警器材，它它工作可靠、体体积小巧，并并且把无线发发射和火灾烟烟雾传感器有有机地结合，使使得安装、使使用非常方便便烟其背后有专用用的卡口可以以方便地固定定在墙体或者者天花板上使使用时通过设设置在厨房的的感温探测器器和设置在客客厅、卧室等等的感烟探测测器，监视各各个房间内有有无火灾的发发生。如有火火灾发生控制制器发出声光光和短信报警信信号，通知家家人及小区物物业管理部门门。家庭控制制器还可以根根据有人在家家或无人在家家的情况，调调节感温探

25、测测器和感烟探探测器的灵敏敏度。2.3.2可燃燃气体泄漏传传感器通过设置在厨房房的可燃气体体探测器，监监视燃气管道道、灶具有无无燃气泄漏。如如有燃气泄漏漏家庭控制器器发出声光报报警信号，并并联动关闭燃燃气管道上的的电磁阀，同同时短信通知家人人及小区物业业管理部门。这里采用TP-2高温型一氧化碳传感器报警器需在一氧化碳浓度达到设定制值时系统应启动报警。2.3.2防盗盗传感器防盗报警的防护护区域分成两两部分，即住住宅周界防护护和住宅内区区域防护。住住宅周界防护护是指在住宅宅的门、窗上上安装门磁开开关，在对外外的玻璃窗、门门附近安装玻玻璃破碎探测测器；住宅内内区域防护是是指在主要通通道、重要的的房间

26、内安装装被动红外探探测器或被动动红外微波波双技术探测测器。当家中中有人时，住住宅周界防护护的防盗报警警设备(门磁磁开关、玻璃璃破碎探测器器)设防，住住宅内区域防防护的防盗报报警设备(红红外探测器或或被动红外微波双技术术探测器)撤撤防。当家人人出门后，住住宅周界防护护的防盗报警警设备(门磁磁开关、玻璃璃破碎探测器器)和住宅内内区域防护的的防盗报警设设备(被动红红外探测器或或被动红外微波双技术术探测器)均均设防。当有有非法侵入时时，家庭控制制器发出声光光报警信号，并并短信通知家人及小小区物业管理理部门。另外外，通过程序序可设定报警警装置的等级级和报警器的的灵敏度。2.3.3 信信号采集设计计与分析

27、传感器是将外界界信息转换成成电信号的装装置，其中的的电信号包括括数字信号和和模拟信号，数数字信号可以以通过电气隔隔离直接送给给单片机或微微型计算机进进行处理，模模拟信号则利利用数据采集集系统将多路路被测量值转转换成数字量量，再经过单单片机或微型型计算机进行行数据处理，实实现实时测控控。2.4 GSMM模块的接口口与设计2.4.1 TTC35模块块组成Siemenss公司的TCC35模块主主要由GSMM基带处理器器、GSM射射频模块、供供电模块(AASIC)、闪闪存、ZIFF连接器、天天线接口六部部分组成。作作为TC355的核心，基基带处理器主主要处理GSSM终端内的的语音、数据据信号，并涵涵盖

28、了蜂窝射射频设备中的的所有的模拟拟和数字功能能。在不需要要额外硬件电电路的前提下下，可支持FFR、HR和和EFR语音音信道编码。 2.4.2 TTC35模块块通信电路数据通信电路主主要完成短消消息收发、与与微机机通信、软软件流控制等等功能。TCC35的数据据接口采用串串行异步收发发，符合ITTU-T RRS-2322接口电路标标准，工作在在CMOS电电平(2.665V)。数数据接口配置置为8位数据据位、1位停停止位、无校校验位，可以以在300bbps1115kbpss的波特率下下运行，支持持的自动波特特率为4.88kbps115kbbps（144.4kbpps和28.8kbpss除外）。TTC

29、35模块块还支持RTTS0/CTTS0的硬件件握手和XOON/XOFFF的软件流流控制。 2.4.3 TTC35模块块与MCU连接方方式单片机与TC335一般采用用串行异步通通信接口，具具有红外和通通信电缆两种种连接方式其其中电平转换换及串口通信信功能以TII公司的MAAX32388芯片为核心心，通信速度度可设定，通通常为192200bpss。采用红外外接口的优点点是单片机系系统与手机电电气隔离，相相互不干扰，接接口各自独立立，使用方便便；缺点是通通信距离较短短，红外传播播的方向性对对接口相对位位置有要求。采采用电缆连接接时，数据传传输的可靠性性较好；其主主要缺点是接接口的电气参参数不兼容，设

30、设计不当时就就会对手机的的通信质量产产生影响。这这个单片机系系统其实就是是一个具有GGPRS功能能的GSM手手机模块加上上单片机控制制系统，GSSM手机模块块主要是用来来建立无线信信道，接收和和发出短消息息。单片机系系统用来控制制手机模块，并并且对收到的的短消息信息息进行解释并并执行，目前前全国共有88种短消息格格式包含从互互联网平台发发出的短消息息。本系统采用用通信电缆的的连接方式。2.5 红外学学习遥控设计计2.5.1 红红外学习遥控的设想本控制器有有对空调进行行操作，但大大多数空调不不能就以同断断电的方式控控制，因此本本人提出使用用红外遥控进行行对空调以及及其他红外电电气的控制方方案，红

31、外遥遥控在家电产产品中有广泛泛应用，但各各产品的遥控控器不能相互互兼容，目前前市面上常见见的万能遥控控器只能对某某几种产品进进行控制，不不是真正的“万万能”。本文文利用单片机机对遥控器的的发射信号的的波形进行测测量，然后将将测量的数据据回放，由于于只关心发射射信号波形中中的高低电平平的宽度，不不管其如何编编码，因此做做到了真正的的“万能”。也为整个控制器的实现提供了良好的基础。2.5.2 红红外学习遥控的实现经过充分的论证证和研讨，本本人采用各设设备集中控制制的方式实现现。集中各设设备的方法是是首先对各设设备的红外遥遥控信号进行行识别并存储储，然后在需需要时进行还还原，以控制制对应设备动动作。

32、由单片片机构成集中中控制器，它它是自学习与与还原的核心心部分，红外外接收部分由由CX201106解调电电路或一体化红外外接收头组成成，发射部分分有红外发光光管极其驱动动部分组成。通常，红外遥控器将遥控信号调制在38KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去。二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是PWM码(脉冲宽度调制码)和PPM码(脉冲位置调制码)。PWM码以宽脉冲表示1，窄脉冲表示0。PPM码脉冲宽度一样，但是码位的宽度不一样，码位宽的代表1，码位窄的代表0。遥控编码脉冲信号（以PPM码为例）通常由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。引导码也

33、叫起始码，由宽度为9ms的高电平和宽度为4.5ms的低电平组成（不同的遥控系统在高低电平上有一定的区别），用来标志遥控编码脉冲的开始。系统码也叫识别码，它用来指示遥控系统的种类，以区别其他遥控系统，防止各种遥控系统的误操作。功能码也叫指令码，它代表了相应的控制功能，接收机中的微控制器可根据功能码的数值完成各种功能操作。系统反码与功能反码是系统码与功能码的反码，反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中是否产生差错。为了提高抗干扰性能和降低电源消耗，将上述的遥控编码脉冲对频率为38KHz（周期为26.3ms）的载波信号进行脉幅调制（PAM），再经缓冲放大后送到红外发光管，将遥控信号发射出去。 由于

34、遥控器的二进制编码脉冲有一定的宽度，而且它的高低电平均不断的交替变化，因此容易让我们想到一种容易且方便的方法，脉宽测量。虽然它的二进制脉冲的高低电平的宽度有所不同，但它们大都是毫秒级的，因而，采用单片机的定时器来测量它的脉冲宽度，然后存储，还原是完全可以的。实际证明这种思路是可行的，而且电路简单，容易实现。硬件电路设计3.1相关芯片片及模块简介介3.1.1 MMCU SM89552AC255P简介SM8952CC25的最高高主频为255MHz,内内带8KB闪存的的MCU，SM89551/89552系列产品品是内嵌4/8K字节闪闪存的8 位单片微微控制器它具具有多达322个I/O口其4K/88K

35、的闪存既既可作程序存存储空间也可可以作数据存存储空间或程程序数据混合合空间这些硬硬件特征和其其强大的指令令系统和其自自带可编程看看门狗使它能能应用于不同同的场合，因此是一种种通用的和性性能价格比高高的控制器，SM89551/89552允许用户户还可以通过过置位SCOONF寄存器器的位0(AALE1)来来降低EMII，其中的看门门狗定时器(WDT)是是1个16位自运行行计数器在计计数器溢出时时会产生复位位信号。WDT对那些些易受噪声干干扰电压波动动或放电现象象影响的系统统很有用在程程序跑飞或死死机的情况下下，WDT可以使使用户程序脱脱离不正常状状态。WDT不同于于8052系统统的定时器00定时器

36、1和定时器2。通过软件周周期性的清除除WDT计数器的的值可以防止止WDT产生复复位信号。片上闪存可可以使用商用用编程器进行行编程。3.1.2 双双音多频收发发器MT88870简介MT8870是是一种带呼叫叫进展过滤器器的单片双音音多频收发器器。它包括一一个带增益可可调放大器的的DTMF接接收器和一个个DTMF发发送器。其中中滤波电路采采用高频群和和低频群两个个六阶开关电电容带通滤波波器，解码采采用数字计数数器技术来确确定输入的DDTMF音调调的频率，并并将其译成标标准的四位二二进制码。发发送器采用开开关电容D/A变换器。片片内使用了一一个脉冲计数数器，能合成成精确的音调调脉冲，保证证音调脉冲准

37、准确的定时发发送。MT88870提供了一一个标准的微微处理器总线线接口，可以以直接与MCCS-51系系列MCU和和微机接口。它它还可以选用用呼叫进展方方式工作，通通过呼叫进展展滤波器来检检测特定通带带内的信号频频率，供微处处理机或计数数器电路分析析，以确定检检测到的呼叫叫进展音的性性质。它从接收端接收收来自电话机机的双音多频频脉冲信号该该双音多频信信号先经其内内部的拨号音音滤波器，滤滤除拨号音信信号，然后经经前置放大后后送入双音频频滤波器，将将双音频信号号按高，低音音频信号分开开，再经高，低低群滤波器，幅幅度检测器送送入输出译码码电路，经过过数字运算后后，在其数据据输出端输出出相对应的8842

38、1码。3.1.3 IISD25000系列单片片语音录放简简介美国ISD公司司的25000芯片，按录录放时间600秒、75秒、90秒和120秒分成成ISD25560、2575、2590和251200四个品种。IISD25000系列和14000系列语音音电路一样，具具有抗断电、音音质好，使用用方便等优点点。它的最大大特点在于片片内E2PRROM容量为为480K(1400系系列为1288K)，所以以录放时间长长；有10个地址输输入端(14400系列仅仅为8个)，寻址能力力可达10224位；25000系列最多可可分为6000段，只要在在分段录/放音操作前前(不少于3000纳秒)，给地址A00A9赋值值

39、，录音及放放音功能均从从设定的起始始地址开始，录录音结束由停停止键操作决决定，芯片内内部自动在该该段的结束位位置插入结束束标志（EOOM）；而放放音时芯片遇遇到EOM标标志即自动停停止放音，设有OVF（溢出出）端，便于于多个器件级级联。3.1.4 固固态继电器(SSR)简简介继电器是本系统统的执行机构构，本系统选用D48110型固态继继电器，固态态继电器(SSSR)与机机电继电器相相比，是一种种没有机械运运动，不含运运动零件的继继电器，但它它具有与机电电继电器本质质上相同的功功能。SSRR是一种全部部由固态电子子元件组成的的无触点开关关元件，他利利用电子元器器件的点，磁磁和光特性来来完成输入与

40、与输出的可靠靠隔离，利用用大功率三极极管，功率场场效应管，单单项可控硅和和双向可控硅硅等器件的开开关特性，来来达到无触点点，无火花地地接通和断开开被控电路。 固态继电器有三部分组成:输入电路，隔离(耦合)和输出电路。安输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率

41、场效应管。固态继电器有寿命长、可靠性高、灵敏度高、控制功率小、电磁兼容性好、 快速转换、电磁干扰小的优点。D4810型继电器输入电流为5-40mA，电压330V，额定输出电流10A，输出电压范围宽为20-220V，满足项目的要求。3.2 远程控控制电路设计计3.2.1振铃铃检测电路振铃检测电路如如图3.2-1所示，图中二极管有有2种作用：（1）将不确定定的线路供电电正负变为固固定的正负输输出；（2）将交流的的振铃信号变变为脉动直流流以供检测。当没有振铃信号号时，线路上上的供电电压压为48V（部分交换机为60V），经四个二极管构成的全桥整流后，不足以使62V稳压管导通，振铃信号输出端电压接近0V

42、，当振铃信号到来时，线路上的90V交流振铃信号经全桥整流变换后90V的脉动直流电，其峰值足以击穿耐压值为62V稳压管，经电阻R1给U1提供电压，振铃输出断电压升高，CPU可以根据振铃信号的高低检测有无振铃。电路中光电耦合U1隔离了振铃信号和单片机的直接连接，光电耦合器以光电转换原理传输信息，它不仅使信息发出端（一次侧）与信息接收并输出端（二次侧）是绝缘的，从而对地电位差干扰有很强的抑制能力，而且有很强的抑制电磁干扰能力。保护单片机也提高了稳定性。 图3.2-1 振铃检测电电路3.2.2 模模拟摘挂机电电路设计主要思路： 根据国国家有关标准准规定：不论论任何电话机机，摘机状态态的直流电阻阻应30

43、00，有“RR”键的电子子电话机的摘摘机状态直流流电阻应3350。在在挂机状态下下，其漏电流流5A。当用户摘机时，电话机通过叉簧接上约150的负载，使整个电话线回路流过约30mA的电流。交换机检测到该电流后便停止铃流发送，并将线路电压变为十几伏的直流，完成接续。 模拟摘摘挂机电路如如图3.2-2 所示。平平时电话挂机机时，两条电电话线处于开开路状态，两两电话线的电电压为48VV（部分电话为660V），加加到电话机的的振铃电路两两端，当摘机机时振铃电路路断开，两电电话线接通，阻阻值大约1550。当拨打电电话号码时，来来自电话线的的高压振铃信信号经铃流检检测电路，形形成方波脉冲冲信号送到单单片机进

44、行振振铃脉冲进行行计数，当振振铃次数达到到设定次数时，由单单片机内部软软件程序控制制，控制摘挂挂机口输出一一个低电平，然然后电平送到到三极管PNNP1的基极极，使三极管管饱和此时，+5V电源经经三极管，再通通过继电器线线圈接地，继继电器线圈得得电，使继电电器的常开触触电闭合，1150的电阻接入入电路当中，电电话接通。当当用户输入密密码错误，或或者是操作结结束后，系统统由软件控制制PNP1截止止，继电器线线圈失电，常常开触点断开开，电话线又又处于开路状状态，从而实实现模拟挂机机。图3.2-2 模拟摘挂机机电路3.2.3 双双音频解码电电路DTMF（Duual Toone Muulti FFreq

45、ueency）双音多频信信号解码电路路是目前在按按键电话（固定电话、移移动电话）、程控交换换机及无线通通信设备中广广泛应用的集集成电路。它它包括DTMMF发送器与与DTMF接接受器，前者者主要应用于于按键电话作作双音频信号号发送器，发发送一组双音音多频信号，从从而实现音频频拨号。双音音多频信号是是一组由高频频信号与低频频信号叠加而而成的组合信信号，CCIITT和我国国国家标准都都规定了电话话键盘按键与与双音多频信信号的对应关关系如表1所示：电话远程控控制系统采用用MITELL公司生产的的MT88770 DTMMF接受器作作为DTMFF信号的解码码核心器件。MMT88700主要用于程程控交换机、

46、遥遥控、无线通通信及广播系统，实实现DTMFF信号的分离离滤波和译码码功能，输出出相应16种种频率组合的的四位并行二二进制码。MMT88700具有拨号音音抑制和模拟拟信号输入可可调功能，所所以在设计MMT88700 DTMFF解码电路时时，只需外加加一些阻容元元件即可。 表1 电话键键盘与DTMMF频率对应应关系表高频低频1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz123A770Hz456B852Hz789C941Hz*0#D 本系统的双音多多频DTMFF信号解码电电路由MT88870主要要承担。MTT8870的的连线如图3.2-3所示，其的2、3脚脚接收来自电电话机的双音音多频

47、脉冲信信号该双音多多频信号先经经其内部的拨拨号音滤波器器，滤除拨号号音信号，然然后经前置放放大后送入双双音频滤波器器，将双音频频信号图3.2-3双双音频解码电电路按高，低音频信信号分开，再再经高，低群群滤波器，幅幅度检测器送送入输出译码码电路，经过过数字运算后后，在其数据据输出端（11114脚脚）输出相对对应的84221码。MTT8870的的数据输出端端Q4 Q1连到单单片机，单片机识别44位代码。电电话按键与相相应译码（QQ4Q1）输输出。其中，AA，B，C，DD 4个按键键常被当作RR/P，REEDIAL，HHOLD，HHANDSFFREE等功功能使用。为为了使单片机机及时获取有效效数据，

48、MTT8870的的CLD有效端端经反相后接接CPU的IINT0引脚。当MMT88700获取有效双双音多频信号号后，CLDD电平由低变变高，再反相相为低，CPPU检测后，指指示输入口接收有有效二进制代代码。而无效效的双音频信信号（电话线线路杂音、人人们的语音信信号等）是不不会引起MTT8870的的CLD端变化化的。DTMMF接收器的的外围电路如如图3.2-3所示。3.2.4 语语言提示电路路ISD25600芯片采用多多电平直接模模拟量存储专专利技术，每每个采样值直直接存储在片片内单个E22PROM单单元中，不需需另加A/D或D/A变换来存存储和重放，能能够非常自然然、真实地再再现语音，音音乐，音

49、调和和效果声，避避免了一般固固体录音电路路因量化和压压缩造成的量量化噪声和金属声，因因此，作为目目前国内外较较为理想的语语音芯片，在在许多领域得得到了广泛地地应用。语音音芯片音质的的优劣、功能能的强弱决定定了报站器的的语音效果和和性能。如图图3.2-44所示，语音音控制电路由由单片机完成成。其中，系系统中单片机机P0端口为单单片机与语音音芯片的通讯讯口。ISDD2560中中，模拟电源源(VCCAA)和数字电电源(VCCCD)使用不不同的电源总总线，分别引引到外封装上上；模拟地(VSSA)和数字地(VSSD)也使用不同同的地线。 图3.2-4语语言录放电路路3.3 电源电电路设计3.3.1 55

50、V开关电源源稳压器电路路图3.3-1 5V开关电源稳稳压器电路由于本控制系统统单元电路较较多对且对55V电源的要要求比较高，其其中TC355模块的突发发耗电电流峰峰值可达2.5A,故外外加的稳压器器件必须达到到足以提供TTC35和其其他电路额定定电流的条件件。在本系统统中,采用了了开关电源芯芯片LM25576完成从从12V到55V的转换,作为对TCC35终端和和其他5V单单元的供电。必须须特别注意的的是,如图3.3-1由LM22576芯片片完成开关电电源转换需要要大功率的电电感(1000uH)和电电容,以提高高储能的能力力,达到单元元电路的耗电电需求。LM25776为5.0V3AA开关电源稳稳

51、压器。3.3.2 其其他电源稳压压器电路本系统的设计还还涉及到传感感器信号采集集与信号放大大，其中放大大器等部分需需要用到112V电源，因因此根据设计计要求增加了了7812/7912三三端稳压ICC提供的112V电源，如图3.3-2由220V的的交流电经交交流变压器TT降压，变成成12V交流电电，低压交流流电再经过全全桥整流变成成脉动直流117V左右为为三端稳压提供供电源，脉动动直流电经44700u电解电容和和0.1u瓷片电容滤滤波，送到稳稳压块输入端端，进行稳压压，然后由三三端稳压输出出端输出112V直流电电压，122V直流电再再由2200u和0.1u电容进行滤滤波，输出比比较稳定的12V直

52、流流电压，给模模块供电源。图3.3-2 12VV电源稳压器器电路3.4 TC335短消息模模块电路设计3.4.1 TTC35短消消息模块接口口电路TC35短消息息模块是RSS-232CC标准接口，RRS-2322C标准（协协议）的全称称是EIA-RS-2332C标准，其其中EIA(Electtronicc Induustry Assocciatioon)代表美美国电子工业业协会，RSS（recoommedeed staandardd）代表推荐荐标准，2332是标识号号，C代表RRS232的的最新一次修修改（19669），在这这之前，有RRS232BB、RS2332A。它规规定连接电缆缆和机械、

53、电电气特性、信信号功能及传传送过程。目目前在PC机上的CCOM1、CCOM2接口口就是RS-232C接接口。TI公公司的MAXX3238芯芯片如图3.4-1供电电压压为35.5V，符合合TIA/EEIA-2332-F 和和ITU vv.28标准准。具有独特特的15KKV人体静电电保护措施，兼兼容5V逻辑辑输入，内含含3路接收、55路发送串行行通信接口，最最大数据传输输速率可达2250 kbbps。该芯芯片的最大特特点是，在串串行口无数据据输入的情况况下，可以灵灵活的进行电电源管理，即即当FORCCEON(113脚)为低低电平、/FFORCEOOFF(144脚)为高电电平时，Auuto-Poow

54、erdoown Pllus功能有有效。在正常常运行模式下下，约30秒秒事件内若芯芯片在接收和和发送引脚没没有检测到有有效信号，将将自动进入PPowerddown模式式，此时耗电电1uA。如如果FORCCEON和/FORCEEOFF引脚脚均为高电平平，那么Auuto-Poowerdoown Pllus功能失失效。在Auuto-Poowerdoown Pllus功能有有效的时，如如果检测到接接收或发送引引脚有信号输输入，该芯片片自动被激活活，转入正常常工作状态。如如果任一接收收通道的输入入电压高于22.7V或小小于-2.77V，或者位位于-0.33V0.33V的时间小小于30uSS，则/INNVA

55、LIDD(15脚)引脚为高电电平(数据有有效)。如果果所有接收通通道的输入电电压位于-00.3V00.3V的时时间大于300uS，则/INVALLID(155脚)引脚为为低电平(数数据无效)。 该芯片的以以上特性，满满足了TC335作为移动动终端的接收收和发送电路连连接要求。图3.4-1 RS2332接口电路路3.4.2 TTC35短消消息模块控制制设计SM8952AAC25P与与TC35之之间通过异步步串行接口进进行通信，通通信速率为99600bs,具有11位起始位、88位数据位、11位停止位，无无奇偶校验。由由于TC355的数据接口口工作在CMMOS电平,接口电平为为3.3V5.5V，而而

56、SM89552AC255P单片机串串口工作在TTTL电平，工工作电压范围围一般比TCC35宽，故故应在SM88952ACC25P和TTC35之间间加电平转换换电路和电平平限制电路。若若无电平转换换，则有可能能使智能模块块的性能不太太稳定。ZIIF连接器给给SIM卡接接口提供6个个引脚，其中中CCIN用用来检测SIIM卡是否插插好，其他55个引脚分别别为ccvccc(电源，229v)、CCCGND(地)、CCCRST(复复位)、CCCCLK(时时钟)和CCCIO(数据据)。ZIFF连接器的SSYNC脚控控制灯的状态态，以此判断断TC35的的工作状态。系系统加电后，为为使TC355进入工作状状态，

57、必须给给IGT加一一延时大于1100ms的的低脉冲，电电平下降持续续时间不可超超过lms；启动后，IIGT应保持持高电平(33.3V)：驱动IGTT时，TC335的供电电电压不能低于于3.3V否则TC335不能被激激活。3.5 红外学学习遥控电路路设计3.5.1 红红外学习遥控控接收电路设计所有红外遥控器器的输出都是是用编码后的的串行数据对对38kHzz40kHHz的方波进进行脉冲幅度度调制而产生生的。如果直直接对已调波波进行测量，而而其脉宽只有有20多微秒秒，由于单片片机的指令周周期是微秒级级，会产生很很大的误差。因因此，先要对对已调波进行行解调，对解解调后的波形形进行测量。将将CX2011

58、06或一体化红外外接收头解调调出的遥控编编码脉冲直接接连入SM88952ACC25P单片片机的INTT0和T0脚脚，定时器TT0和T1都都初始化为定定时工作方式式1，T0的的GATE位位置位。每次次外部中断首首先停止定时时，记录T00、T1的计计数值，然后后将T0、TT1的计数值值清零，并重重新启动定时时。T0的值值即为高电平平脉宽，T11T0的值值为低电平脉脉宽。T0、TT1与红外编编码信号脉宽宽的对应关系系并且存储到到外部储蓄器器24C2556中等待发发送调用。图3.5-1 红外学习习遥控接收电电路设计3.5.2 红红外学习遥控控发送电路设计计遥控信号的还原原是通过SMM8952AC25P

59、P的T2特殊殊输出口进行行二进制脉冲冲码的高电平平与低电平的的调制输出，其中调制为利用单单片机特殊功功能进行内部部调制这也是是本设计的一一个创新点，调制后的信号如图3.5-2驱动红外发光管工作。该设计的硬件电路相对简单，因此系统的调试重点在软件上。图3.5-2 红外学习习遥控发送电路设计计软件部分4.1 下位机机编程4.1.1 主主控单片机系系统软件设计计主控单元部分由由于任务多、对对可靠性的要要求高，本系系统的主控部部分软件设计计为分时操作作系统控制，采用RRTX51 Tiny版版操作系统。作为嵌入式式系统主控单单元的单片机，其其软件一般是一个微微观的实时操操作系统，是是为某种应用用而专门设

60、计计的。系统程程序有实时过过程控制或实实时信息处理理的能力，要要求能够及时时响应随机发发生的外部事事件并对该事事件做出快速速处理。分时时操作系统是是把CPU的的时间划分成成长短基本相相同的时间区区间，即“时时间片”，通通过操作系统统的管理，把把这些时间片片依次轮流地地分配给各个个用户使用。如如果某个作业业在时间片结结束之前，整整个任务还没没有完成，那那么该作业就就被暂停下来来，放弃CPPU，等待下下一轮循环再再继续做。此此时CPU又又分配给另一一个作业去使使用。由于计计算机的处理理速度很快，只只要时间片的的间隔取得适适当，那么一一个用户作业业从用完分配配给它的一个个时间片到获获得下一个CCPU