智能家居控制系統(tǒng)論文

基于SPCE061A的智能家居限制系統(tǒng)摘要：隨著通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，利用電話機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程限制的技術(shù)也日益用于生活中，本文設(shè)計(jì)了一種電話遠(yuǎn)程限制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要應(yīng)用于電話遙控限制的家用電器，用戶在戶外可通過隨意一部雙音多頻電話（包括手機(jī)、電話分機(jī)），依據(jù)語音提示，可以對(duì)各種電器（如電飯鍋、微波爐等電器）進(jìn)行遠(yuǎn)程限制。當(dāng)然，該系統(tǒng)也能對(duì)家用電器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)覺異樣自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警。該系統(tǒng)把電話機(jī)和家電限制聯(lián)系起來，便利、快捷、智能的限制操作讓人們更能享受21世紀(jì)的美妙生活。關(guān)鍵詞：SPCE061A凌陽單片機(jī)遠(yuǎn)程限制自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警雙音多頻1.整體設(shè)計(jì)方案：本項(xiàng)目為智能家居遠(yuǎn)程限制系統(tǒng)，系統(tǒng)整體框圖如下所示。它包括了電話接口模塊PH8810，限制裝置凌陽單片機(jī)以及繼電器傳感器模擬系統(tǒng)。PH8810集成了振鈴檢測、電話斷線檢測、自動(dòng)摘掛機(jī)、自動(dòng)增益調(diào)整、DTMF編碼放射(HT9200)、DTMF接收譯碼(HT9170)等電路；具有4個(gè)一般I／O口（可作為音頻或DTMF信號(hào)的輸入／輸出端)和4個(gè)能進(jìn)行自動(dòng)增益限制的I/O口（輸入信號(hào)進(jìn)行放大）。它通過電話線可以和外面的人們進(jìn)行信息溝通，詳細(xì)過程如下所示。當(dāng)外面的人們須要對(duì)家里的電器進(jìn)行遠(yuǎn)程限制時(shí)，首先人對(duì)家里打電話，PH8810內(nèi)部的振鈴檢測電路檢測到信號(hào)的到來輸入給單片機(jī)。當(dāng)摘機(jī)后人輸入正確的密碼，此時(shí)人就可以通過對(duì)手機(jī)的按鍵發(fā)送限制信號(hào)給電話線進(jìn)行傳輸。當(dāng)PH8810接收到信號(hào)后給單片機(jī)，單片機(jī)就可以依據(jù)人的意愿對(duì)家里的電器進(jìn)行限制了。當(dāng)家里突然發(fā)生意外時(shí)檢測裝置將突發(fā)信號(hào)輸入給單片機(jī)，單片機(jī)的軟件程序識(shí)別后對(duì)PH8810進(jìn)行作用而使PH8810發(fā)送信號(hào)進(jìn)行撥號(hào)打電話給外面的人們，人在接電話收到語音報(bào)警提示后就可以進(jìn)行撥號(hào)按鍵對(duì)家居實(shí)行措施了。這就是項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)思路。它可以使外出人們不用太擔(dān)憂家里的器具又可以依據(jù)自己的意愿進(jìn)行限制，因此該產(chǎn)品極大地便利了人們的生活，適合開發(fā)生產(chǎn)。2.方案論證與比較2.1處理器的選擇與比較方案一51系列單片機(jī)處理速度慢，I/O口少，內(nèi)部RAM存儲(chǔ)量小。再者51系列單片機(jī)須要焊接外圍的晶振電路和復(fù)位電路，這使得單片機(jī)的穩(wěn)定性變差，受干擾大。51單片機(jī)采納的編程方式為匯編語言難編程難讀懂難修改。方案二凌陽的16位單片機(jī)的CPU內(nèi)核采納凌陽最新推出的μ’nSP（MicrocontrollerandSignalProcessor）16位微處理器芯片。由于芯片內(nèi)部加入了硬件乘法器，這樣凌陽單片機(jī)即可以做限制，也可以完成數(shù)據(jù)的信息的處理，尤其是在圖像識(shí)別和語音識(shí)別上，有自己的特色。而且凌陽單片機(jī)還采納了SOC理念，一顆芯片就是一個(gè)系統(tǒng)，把傳統(tǒng)單片機(jī)學(xué)要擴(kuò)展的AD、DA、存儲(chǔ)器等器件都做到了芯片內(nèi)容，便利了單片機(jī)的學(xué)習(xí)和項(xiàng)目的開發(fā)。μ’nSP家族有以下特點(diǎn):體積小、集成度高、牢靠性好且易于擴(kuò)展；具有較強(qiáng)的中斷處理實(shí)力高性能價(jià)格比；指令系統(tǒng)功能強(qiáng)、效率高；功耗低、電壓低。鑒于以上的比較本項(xiàng)目采納凌陽SPCE061A單片機(jī)作為限制的核心元件。2.2芯片的比較與選擇方案一DTMF收發(fā)芯片MT8888是MITEL公司采納CMOS工藝生產(chǎn)的一種低功耗、高集成度的DTMF信號(hào)收發(fā)及電話線路信號(hào)音檢測芯片，它可以便利地與單片機(jī)接口。MT8888是一種具有Intel微處理器接口的、功能較強(qiáng)的雙音多頻(DTMF)發(fā)送和接收器件。它的發(fā)送部分采納信號(hào)失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式D／A變換器，可發(fā)出l6種雙音多頻DTMF信號(hào)；接收部分用于完成DTMF信號(hào)的接收、分別和譯碼，并以4位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。MT8888芯片集成度高、功耗低，可調(diào)整雙音頻模式的占空比，能自動(dòng)抑制撥號(hào)音和調(diào)整信號(hào)增益，還帶有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線．可與TTL電平兼容，并可便利地進(jìn)行編程限制。而本項(xiàng)目所須要的振鈴檢測電路和振鈴摘掛機(jī)電路以及語音選擇放大電路均如下所示。方案二PH8810是一款具有較高集成度的電話接口模塊，采納標(biāo)準(zhǔn)的40腳DIP封裝，5V供電，工作電流≤1mA，具有獨(dú)特的功耗電路設(shè)計(jì)，避開因器件載過重而過度發(fā)熱，延長器件運(yùn)用壽命；工作頻率300～3400Hz，撥號(hào)指標(biāo)符合DTMF標(biāo)準(zhǔn)頻率。集成振鈴檢測、電話斷線檢測、自動(dòng)摘掛機(jī)、自動(dòng)增益調(diào)整、DTMF編碼放射(HT9200)、DTMF接收譯碼(HT9170)等電路；具有4個(gè)一般I／O口(作音頻或DTMF信號(hào)輸入／輸出端)4個(gè)能進(jìn)行自動(dòng)增益限制I／O口(輸入信號(hào)進(jìn)行放)；配置測試輸出端，用于微功耗系統(tǒng)供電。綜上兩種方案，由于PH8810高度的集成化，能夠?qū)崿F(xiàn)多功能的要求，這很好的符合生產(chǎn)實(shí)踐，而MT8888雖然性能良好但其電路比較困難外圍電路多這就使得它的焊接過程比較麻煩并且簡單造成干擾。為了盡可能的削減干擾獲得穩(wěn)定信號(hào)，本項(xiàng)目采納方案二。3.硬件設(shè)計(jì)：硬件電路主要包括凌陽處理器、摘機(jī)電路、振鈴檢測電路、DTMF解碼電路等構(gòu)成，而這些我們采納了PH8810芯片將其電路都集成，大大降低了硬件電路的設(shè)計(jì)難度，很好的避開了干擾信號(hào)，便利精確。各模塊分析如下：（1）振鈴檢測電路模塊當(dāng)電話接收到振鈴信號(hào)時(shí)，電話線路上有溝通48V的電壓信號(hào)。電容c阻斷了直流，只讓振鈴信號(hào)(30Hz左右)通過BR。將該振鈴信號(hào)整流，D將信號(hào)穩(wěn)壓，將整流的信號(hào)濾波，抑制干擾。被c平滑后的直流電壓被用于驅(qū)動(dòng)光電耦合器的發(fā)光二極管。當(dāng)振鈴信號(hào)出現(xiàn)時(shí)間電耦合器的集電極電位變低，此信號(hào)的下降沿向CPU申請(qǐng)中斷，電路如圖所示。當(dāng)處理器檢測到事先設(shè)定的振鈴次數(shù)后，CPU的IOA5變?yōu)楦唠娢?，使Q飽和導(dǎo)通，繼電器K閉合。（2）自動(dòng)摘掛機(jī)電路模塊當(dāng)處理器檢測到事先設(shè)定的振鈴次數(shù)后，CPU的IOA8變?yōu)楦唠娢?，使Q飽和導(dǎo)通，繼電器K1閉合。變壓器T的次級(jí)和電阻形成電話線的300mA左右的負(fù)載,使得交換機(jī)認(rèn)為電話已經(jīng)拾機(jī)，變壓器T把語音信號(hào)輸出到電話線上。（3）DTMF解碼電路模塊當(dāng)MT8888檢測到有DTMF信號(hào)輸入,進(jìn)行解調(diào)并鎖存到輸出寄存器后,IRQ／CP端輸出高電平,CPU檢測到該信號(hào)后便可限制MT8888的三態(tài)輸出鎖存端RD和CS有效,并將代表撥號(hào)值的4位BCD碼送往CPU處理。本系統(tǒng)采納PH8810芯片干脆集成DTMF編碼放射（HT9200）和DTMF譯碼接受（HT9170）實(shí)現(xiàn)了MT8888的功能，并且避開了硬件電路的連接和接口問題。4.軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)主要包括遠(yuǎn)程限制、自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警、語音提示三部分。若檢測到報(bào)警信號(hào)系統(tǒng)自動(dòng)摘機(jī)，撥號(hào)報(bào)警，待用戶接聽后發(fā)出語音報(bào)警，用戶依據(jù)報(bào)警信號(hào)發(fā)出指令，進(jìn)行限制；而檢測到振鈴信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难訒r(shí)就自動(dòng)摘機(jī)，語音提示輸入密碼，密碼驗(yàn)證后執(zhí)行用戶吩咐。吩咐執(zhí)行完畢后掛機(jī)。軟件流程圖如下：5.結(jié)語:本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的是一款能夠