智能家居控制系統(tǒng)研究

申屠華

（浙江廣廈建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 東陽(yáng)322100）

設(shè)計(jì)出來的智能家居系統(tǒng)，包括諸多的功能，如多途徑報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)聽、數(shù)字留言等，如果有某種險(xiǎn)情出現(xiàn)，可以及時(shí)了解，以便采取相應(yīng)的處理措施。社會(huì)的進(jìn)步，非常重要一項(xiàng)標(biāo)志就是家居生活更加的舒適和時(shí)尚，通過應(yīng)用智能家居系統(tǒng)，不需要對(duì)加重任何家電進(jìn)行改變，就可以非常方便的控制家里的電器、燈光、電源和家庭環(huán)境等，提升了人們的生活質(zhì)量。

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工作過程

智能家居系統(tǒng)包括諸多的組成部分，如系統(tǒng)主機(jī)、系統(tǒng)分機(jī)、因特網(wǎng)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)接口等，借助于服務(wù)器，系統(tǒng)主機(jī)就可以與因特網(wǎng)連接，并且通過共用電話交換網(wǎng)的接口電路，來與PSTN連接；通過無線傳輸，主機(jī)與分機(jī)有星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成，系統(tǒng)主機(jī)與系統(tǒng)分機(jī)進(jìn)行的各項(xiàng)通訊和傳輸，由本地?zé)o線傳輸網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，用戶的訪問可以通過兩種網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，分別是因特網(wǎng)和PSTN，如果通過因特網(wǎng)來訪問，系統(tǒng)可以將一個(gè)終端軟件提供出來，它具有友好的界面，用戶登錄服務(wù)器，就可以遠(yuǎn)程控制家中的各項(xiàng)設(shè)備；如果訪問是通過PSTN實(shí)現(xiàn)的，本系統(tǒng)就會(huì)將語(yǔ)音操作界面提供給用戶。

2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

系統(tǒng)硬件通常可以劃分為兩大組成部分，分別是系統(tǒng)主機(jī)和系統(tǒng)分機(jī)，系統(tǒng)主機(jī)包括各種接口電路和單片機(jī)，系統(tǒng)分機(jī)則除了接口電路以及單片機(jī)等，還包括其他的組成部分，如傳感器單元電路、固態(tài)繼電器控制電路等，設(shè)備由固態(tài)繼電器來控制。主機(jī)CPU借助于系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路，就可以有效的控制和傳遞信息。結(jié)合各個(gè)功能電路的輸出結(jié)果，系統(tǒng)主機(jī)的邏輯判斷功能就可以實(shí)現(xiàn)，并且有效輸出控制命令，系統(tǒng)分機(jī)有著和主機(jī)類似的接口電路，但是也有一些細(xì)微的差異。下面對(duì)系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路進(jìn)行了詳細(xì)的闡述：

一是無線數(shù)據(jù)傳輸電路：具體來講，單片無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片和外圍電路構(gòu)成了無線數(shù)據(jù)傳輸電路，本電路將調(diào)制解調(diào)技術(shù)給應(yīng)用了過來，有著較高的工作效率，可以達(dá)到每秒20kbit，并且可以結(jié)合具體情況，對(duì)兩個(gè)頻率通道進(jìn)行選擇，低功耗和待機(jī)模式也是其支持的，它不需要曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)，用差分天線來設(shè)計(jì)天線接口，那么在實(shí)現(xiàn)方面就可以借助于PCB來完成。

二是看門狗電路：看門狗電路包括兩個(gè)組成部分，分別是外圍原件和MAX813L，通常情況下，會(huì)有各種干擾源出現(xiàn)于單片機(jī)的工作現(xiàn)場(chǎng)，這些干擾源的存在，可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，出現(xiàn)程序跑飛、死機(jī)等問題，如果恢復(fù)不夠及時(shí)，會(huì)有嚴(yán)重的損失出現(xiàn)。而看門狗電路的存在，則是出現(xiàn)這些特殊情況時(shí)，如死機(jī)、程序跑飛等，可以促使系統(tǒng)復(fù)位很快的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，在程序中，就需要將看門狗信號(hào)定期的送入進(jìn)來，這樣有異常運(yùn)行情況出現(xiàn)時(shí)，就可以有效復(fù)位單片機(jī)。

三是DS1307時(shí)鐘接口電路：本時(shí)鐘芯片是某美國(guó)公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它的工作獨(dú)立于CPU，晶振以及電容不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，并且能夠準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)，每個(gè)月的誤差通常都在10秒以內(nèi)。掉電時(shí)鐘保護(hù)功能也是本芯片所具備的，可以向后備電源自動(dòng)切換。同時(shí)，閏年自動(dòng)調(diào)整功能也是其所具備的，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包括秒、分、時(shí)、日等，并且在具有掉電保護(hù)功能的時(shí)間寄存器內(nèi)保存，這樣結(jié)合需求，CPU就可以進(jìn)行讀出寫入操作。因?yàn)榭偩€接口是單片機(jī)不具備的，因此要想對(duì)DS1307進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，就需要將單片機(jī)方式下的總線虛擬技術(shù)給應(yīng)用過來。在這種方式下，主節(jié)點(diǎn)采用的是單片機(jī)，主器件對(duì)總線永遠(yuǎn)占有，總線競(jìng)爭(zhēng)就不會(huì)出現(xiàn)，并且總線接口可以用兩根I/O線來虛擬?？偩€的主器件可以將時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生于時(shí)鐘線上，在數(shù)據(jù)線上有各項(xiàng)條件產(chǎn)生，如尋址信號(hào)、開始條件、停止條件等，并且對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骷M(jìn)行構(gòu)建。器件如果被選中，就作為主器件的從器件存在。在傳輸同步串行數(shù)據(jù)時(shí)，總線就是IC2總線，雙向傳輸電路位于內(nèi)部，需要將拉電阻加入過來。

四是雙音頻編解碼電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)要想對(duì)PSTN網(wǎng)絡(luò)的雙音頻信號(hào)解碼輸出進(jìn)行獲取，需要通過MT8880C芯片來實(shí)現(xiàn)，換句話來講，單片機(jī)可以對(duì)PSTN網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，用戶結(jié)合系統(tǒng)的語(yǔ)音提示，選擇相應(yīng)的按鍵，就可以識(shí)別用戶的身份，并且進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；因此，將MT8880C的雙音頻編碼功能給利用起來，在一些緊急時(shí)刻下，系統(tǒng)就可以向PSTN網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播用戶預(yù)置的緊急電話，以便最大限度的降低損失。

五是鈴流檢測(cè)電路：系統(tǒng)如果被呼叫，就會(huì)有鈴流信號(hào)從電話交換機(jī)中發(fā)出，振鈴為正弦波，失真在百分之十以內(nèi)；因?yàn)檎疋徯盘?hào)有著較高的電壓，因此就需要降壓，利用高壓穩(wěn)壓二極管來完成，然后向至光耦中輸入，光耦對(duì)其進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，將時(shí)通時(shí)斷的正弦波給輸出來，最后經(jīng)過RC回路，將標(biāo)準(zhǔn)的方波給輸出來。

3 系統(tǒng)軟件編制

一是系統(tǒng)主機(jī)程序的編制：系統(tǒng)的總體功能由系統(tǒng)主機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)，包括諸多的內(nèi)容，如無線數(shù)據(jù)傳輸程序、看門狗程序等。消息驅(qū)動(dòng)是程序編制的主導(dǎo)思想。計(jì)數(shù)器中斷和串行中斷產(chǎn)生消息，在中斷服務(wù)程序中，需要置位相應(yīng)的狀態(tài)位，在消息循環(huán)中，則需要結(jié)合狀態(tài)位對(duì)功能函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，然后功能函數(shù)清零相應(yīng)的狀態(tài)位，這樣所需功能就可以得到完成，并且向消息循環(huán)中返回。

二是系統(tǒng)和因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通訊程序的編制：這個(gè)通訊程序包括兩個(gè)程序，分別是服務(wù)器和客戶端，用戶的控制功能由因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)來完成。服務(wù)器程序的主要功能是中轉(zhuǎn)客戶端與系統(tǒng)主機(jī)通訊，也就是用系統(tǒng)主機(jī)能夠識(shí)別的格式來翻譯客戶端發(fā)來的控制或者查詢命令，或者是向客戶端上傳系統(tǒng)主機(jī)收到的各種信息，服務(wù)器程序和客戶端之間的通訊則是通過Socket來實(shí)現(xiàn)?？蛻舳顺绦蛟谶h(yuǎn)端用戶的控制界面運(yùn)行，主要是顯示家居內(nèi)狀態(tài)，并且還可以遠(yuǎn)程控制家居內(nèi)電器，同時(shí)，直接連接服務(wù)器和客戶端。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，智能家居控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，智能家居控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，將現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源給充分利用了起來，用戶在隨時(shí)隨地都可以遠(yuǎn)程控制家中各項(xiàng)電器；本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，試運(yùn)行于實(shí)際電話網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)踐表明，系統(tǒng)和設(shè)計(jì)初期的各項(xiàng)要求所符合，方便了人們的日常生活，提高了人們的生活質(zhì)量；在未來一段時(shí)期內(nèi)，將會(huì)更加廣泛的應(yīng)用到信息家電和智能小區(qū)中。

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