是将估量机通讯收集本事与数字本事，以方便灵巧的形态融入到古代家电中，使家电具备智能化和消息收集功效。的发生和生长将对古代家电、估量机和通讯业发生深远影响。目前智能家电的达成计划繁众，采用专用集成电道是计划 。文中先容的电话长途智能家电掌管体系以模范程控互换信令行动体系掌管下令，以公用电话互换网行动传输介质，用户可能正在远端发送DTMF 双音众频信号，达成对家用电器等装备的长途掌管。本体系摈弃了极少杂乱的，兼容性差的芯片，取而代之的是取得平常行使而且掌管方便的DTMF 双音频解码芯片和

　　智能家电应具有许众功效，文中仅辩论长途掌管体系的打算。图1 为体系功效框图，由单片机，DTMF 双音频解码模块、家电掌管驱动接口、振铃检测与上线P离线开合等几个局限构成。体系检测到长途电话线传输过来的信号后，由双音频解码器对长途电话的 DTMF（Dual Tone Multi(＄198.7500)Frequency） 实行解码识别，并对相应的受控电器发出相应的举措指令。

　　DTMF 双音众频信号解码电道是目前正在按键电话（固定电话、转移电话） 、程控互换机及无线通讯装备中平常行使的集成电道。双音众频信号是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号，我邦邦度模范规矩了电话键盘按键与双音众频信号的对应干系。本体系采用HT9170行动DTMF 信号的解码中心器件，如图2 所示。

　　电话被呼唤时，互换机发来振铃信号。振铃为连结的正弦波，电压有用值50V 12 V ，振铃周期约为5 秒。为避免用户呼唤体系时发生的高压振铃信号对DTMF 信号解码电道发生妨害，正在体系待机及振铃时，DTMF 信号解码电道应处于离线形态（与用户电话线断开） 。唯有正在体系检测到振铃并主动摘机后，DTMF 信号解码电道才处于上线形态（与用户电话线接通） 。按照振铃信号电压的特质，可能先行使二极管和滤波电道对振铃实行整流滤波，所得信号经稳压二极管稳压至5V 后加正在开合三极管的基极，使对应有振铃信号的光阴内输出高电平，如图3 所示。再将此信号输出至单片机的结束计数器输入口，当计数至7 次后（大凡电线 次） 由单片机掌管接通继电器达成主动摘机，并闭合体系上线P离线开合电道，开启DTMF 信号解码电道与电话用户线的相连。

　　家电长途掌管体系通过对继电器的闭合达成对受控电器的掌管。因而，正在单片机与受控电器之间必需创立一个驱动接口电道。本体系采用美邦 TexasInstruments 和Sprague 公司开拓的ULN2003A(＄0.1500)芯片，来紧闭与开启继电器开合，如图4 所示。

　　本文提出了通过长途电话达成智能家电掌管体系的一种达成计划。先容了家电和电话之间的掌管接口电道， 辩论了体系构造及硬件打算。使用本体系可能达成固定电话对空调器、电灯、电饭锅等家用电器装备的长途掌管。此外，本体系也可行使于工农业中，达成对无人值守岗亭的长途掌管。体系摈弃了极少杂乱的，兼容性差的芯片，取而代之的是取得平常行使而且掌管方便的DTMF 双音频解码芯片和单片机，识别率高，而且本事成熟，使得体系可能正在杂乱处境下安闲劳动。另外，可能通过进一步的高级菜单打算与驱动电道打算来圆满掌管单位，填补掌管家电的运作光阴、风速等第等杂乱操作，使长途家电掌管体例愈加智能化。

　　智能家电本事材料集锦让家电打算迈入簇新时期！

　　智能家电是使用归纳布线本事、收集通讯本事、平和提防本事、主动掌管本事、音视频本事将家居生存相合的措施集成，构修高效的家庭日程工作的治理体系，擢升平和性、容易性、满意性、艺术性，并达成环保节能处境。最常达成的行使是灯光、热水器、空调、入侵监测、烟雾报警、视频监控和窗帘的智能掌管。

　　WiFi 本事正在智能家居中的行使的紧要利益有：WiFi 智能节点可能直接相连无线道由器，从而接入Internet(＄68.6000)网;不必要家庭网合，节点可能放肆扩充;不会摧毁现有装修;智老手机可能实行局域网掌管和长途掌管。当然，WiFi 本事比拟ZigBee 和433 MHz 射频通讯本事也有其缺陷：功耗偏大、价值偏高。但跟着节能本事的引进和芯片工艺的纠正，功耗题目和价值题目已逐渐取得办理。鉴于WiFi 模块是札记本、平板电脑和智老手机的模范装备，基于WiFi 本事的智能家居会逐渐取得执行和行使，商场前景宏壮。

　　电道道理：模块收到合上指令，PC8端口输出高电平，Q1导通，继电器的线圈有电流流过，继电器的触点L_IN 和触点L_OUT 吸合，插座供电给负载;模块收到断开指令，PC8端口输出低电平，Q1截止，继电器的线圈没有电流，继电器的触点L_IN 和触点L_OUT 断开，插座断电。以上只是以WiFi 插座为例，阐发基于WiFi 本事的智能家居，若是要达成智能家电中的其他功效，达成道理肖似。比如，要达成长途视频监控，只需将插座改为摄像头并达成相应的软件功效即可。

　　电道道理：当讲到掌管电扇时，行使热敏电阻替换热电偶的做法已变得更大作。行使热敏电阻来掌管温度已不是什么新颖事，该器件就被用来丈量PCB散热器温度的起落情景。本文将研讨其正在电扇掌管中的劳动情景和本能，以淘汰噪声，并进步效能。正在基于热敏电阻的电扇掌管中，若是处境温度上升到高于室温形态，测温电桥将检测到温度的上升，并开启电扇。这一劳动是全主动的，当处境温度回到室温时，电扇将会紧闭。负温度系数（NTC）热敏电阻也许特别有用地检测缘故境温度的上升。由于是负温度系数，当处境温度上升时，热敏电阻的阻值将低浸。本例中的测温电桥正在掌管电扇劳动的历程中，使用的即是热敏电阻的这一怪异特点。

　　电道中的电扇通过对电道实行妥善冷却，可巩固能效，低浸电扇所发生的噪声效应。电气噪声常常是因为电扇未能正在全功率条款下劳动而发生的。

　　图2给出了用于电扇掌管的规范测温电桥电道。电阻R2（50W、300）由下式确定，它将影响输入信号。

　　正在本体系打算中，单片机发出的信号怎样被红外发射管识别，发射管能否平常发射红外信号是发射电道要办理的环节题目。要发射红外信号，必要要有红外发射器件。红外发光二极管是一种能发生红外光的发光二极管，目前大批行使的红外发光二极管发出的红外线nm 足下，外形与平常发光二极管一样，只是颜色差别。常睹的红外发射二极管有玄色，透后色，它与平常发光二极管的最大区别正在于所发出的光为弗成睹光，而平常发光二极管发出的是百般颜色的可睹光，常常，红外发光二极管分为两种构造形态：一种是遥控发射型红外发光二极管（即最常用的手持遥控器所用的红外发射二极管）；一种是近间隔发射型红外发光二极管，这种二极管把红外光的发射与回收共集为一体。因为本打算达成的是家居遥控，因而采用第一种即可。

　　如图4所示为体系遥控发射道理图，P1.0 口为按键输入口；P2.0 口为红外发射端口，用于输出38kHz 载波编码，脉冲经9013（NPN）放大然后由红外发射管输出；第9 脚为单片机的复位脚，采用RC 手动复位电道；18、19 脚接晶振。

　　大凡的红外回收头紧要由集成电道外加阻容元件，红外线回收管及滤波光片等构成，电道打算相对繁琐，正在本质行使中晦气便。而红外遥控回收头SM0038 集红外回收管，前置放大解调等于一体，无外部电道，体积小，密封性好，矫捷度高，行使方便，用小功率红外发射管发射信号回收间隔达35 米，而且价值低廉。它仅有三条管脚，诀别是电源正极、电源负极以及信号输出端，其劳动电压正在5V 足下，回收频率为38kHz，它的紧要功效征求放大，选频，解调几大局限，央浼输入信号需是依然被调制的信号。从而使电道到达最简化，矫捷度和抗扰乱性都特别好，是一个回收红外信号的理念装配。如图5 所示：

　　回收电道和调光电道的达成均是通过继电器达成的，给每一个继电器串联一个电阻，组成一个回道，本电道将四个继电器回道并联，相连正在P0 口上，当四个继电器均闭应时，灯最亮，当三个继电器劳动时，灯较亮，当两个继电器劳动时灯次亮，当一个继电器劳动时，灯最暗，当四个继电器都不劳动时，灯胆处于紧闭形态。回收电道图如图所示：

　　本论文最大的难点是怎样达成红外信号的发射与回收，为了淘汰电道的繁琐，我行使单片机来达成软件编码解码，大大进步了电道的天真性，低浸了本钱，仅仅行使一个键就能达成对一个灯具的开合和亮度调理，要是把一个按键开合改设成一个矩阵键盘，就可能达成对全体家里的灯具的开合和亮度掌管，适用性很强。

　　家电掌管板采用串口与XSBase270测验箱实行通讯，其采用了经典的兼容RS-232模范的MAX232(＄2.0686)芯片行动串口的电平转换芯片。电道的相连如图2-4所示：

　　个中2脚RxD为回收引脚，3脚TxD为发送引脚，GND为信号地引脚。大凡情景下平常串口只接这几个引脚；特别的串口，如蓝牙串口除接上述的三个脚除外，还接了DSR引脚和CTS引脚，是由于蓝牙串口的数据流输出采用这两个脚的信号掌管；而其他引脚是跟MODEM合连的。正在智能家居体系中，家电掌管板接平常串口，GSM模块接蓝牙串口。

　　RS-232信号相关于信号地而言，正在正负电平之间摆动。发送数据时，发送端输出的正电公平在+5V 到+15V之间，负电公平在-5V和-15V之间。众数据传输时，线上为TTL电平。回收器规范的劳动电公平在+3V~+12V与-3V~-12V。因为发送电和睦回收电平的差仅为2~3V足下，是以其共模禁止才略差，加上双绞线的漫衍电容，信号传输间隔最大为15m，最高速度为20kb/s。

　　家用电器掌管的接口电道如图2-7 所示，K1～K4 为继电器，诀别掌管四道家电的闭合和断开，Q1～Q4 为继电器线圈电流驱动，电道由单片机的P1口实行掌管，DD1～DD4 发光二极管用于显示某道掌管电道的劳动情景，紧要为了调试电道而创立。

　　烟雾、煤气流露、红外等这些传感器的报警信号通过光电耦合接入单片机的P2 口，如图2-8 所示，正在传感器没有报警信号时，光电耦合芯片处于截止形态，与之衔接的单片机端口为低电平；当传感器有报警，传感器输出高电平，此韶光电耦合芯片导通，与之衔接的单片机端口为高电平，由单片机对报警信号实行收集并做出相应管束。

　　本文提出了基于嵌入式体系ARM10的智能掌管平台的打算，功效征求了短信掌管家电，传感器探测非平常处境而且通过手机短信示知业主，以及以太网及时视频监控等功效。行使模范串口线相连家电掌管板与PC机。行使“串口调试助手”软件实行对串口的读写操作。往家电掌管板输入形如“%0001”的字符串，寓目是否能启动对应的LED。同样的，按对应的“传感器”按钮，寓目PC机是否能收到无误的字符串。原委测试，家电掌管板也许平常运转。

　　通过中心治理平台，让家居生存满意、平和、容易、节能、壮健、环保。肖似名称的还罕睹码家居、数字字园、收集家庭、家庭主动化、E－HOME等等。目前，智能家电可为用户供应家居平和报警、可视对讲、家电、照明调光、装备的室外里遥控、电话长途掌管、Internet(＄68.6000)长途掌管等众种功效。产物类型征求有线、无线或者有线和无线纠合，无线体例具有无布线，转移，安设利便、行使局面广等利益渐渐成为行使主流。

　　①非远离电源电道为MCU和无线模块供应劳动电压，如图2所示，采用PI的LinkSwitch-TN，因为功率MOSFET和掌管器集成正在一个IC当中，打算历程可取得极大地简化。电道道中所用元件数目很少，无需变压器，即可能使用打算速成局限，行使模范元件达成常用输出电压和电流的打算。

　　②无线个I/O口即可劳动，同时采用SPI兼容的掌管接口行动数据通信接口，咱们测试板也恰是行使这种体例与 PHY模块实行相连的。各个接口功效如下：SCK：SPI串口时钟输入；SDI：SPI串口数据输入；NSEL：SPI片选输入（低电平有用）；SDO：SPI串口数据输出；NIRQ：结束仰求输出（低电平有用）；PHY模块用作数据。该模块具有体积小、功耗底等利益，特别适适用于无线 无线模块相连电道

　　③调光模块电道如图4所示，征求一个EMI滤波器、一个无源功率因数校正、镇流器掌管和灯谐振输出级，输出级采PWM输出驱动信号，通过驱动变压器驱动半桥MOS管，达成灯光的掌管。

　　本文先容的智能化灯光掌管计划，可能通用到任一智能家居打算计划中，利便的行使于百般智能家居体系上。

　　报警器能按照监控的对象实行打算，品种繁众，平常地利用于各行各业及人们的平素生存。大凡而言，报警器的电道可分为单点式和众点式。单点式报警器电道构造较为方便，只需把传感器监测到的信号实行放大，直接驱动声光报警器电道劳动。众点式报警器电道常采用单片机本事开拓的电话报警体系，当有外人侵入、煤气流露、火警等险情时，能实时地报警，牢靠性大大进步。与单点式比拟，众点式利用的规模更众，例如说工农业临盆、平和防灾、住灾区防盗等诸众界限。常睹的电子报警器有电子防盗报警器、可燃性气体报警器、火警报警器等。

　　正在图2-3电道中，键盘掌管逻辑电道的行线中的一位数字，供程控互换机新效劳本能行使，另有众余四个键备用。当按下一键时，就确定了是哪两种声调的组合，原委高、低两个音组的D/A转换，合成的正弦波经加法器相加后由MT5087的16端输出。MT5087键值与音频干系如外2-1 所示。

　　如图3-1，变压器T1将调换220V电压造成12V调换低压，再经桥堆整流、滤波后转换成担心闲的直流电压（16.968V），然后加正在三端集成稳压器7805输入端，经稳压器后输出安闲的直流电压。同时，为减小电网电压震动对电道的影响，诀别正在三端集成稳压器7805输入端及输出端接上 470uF电解电容C20、0.01uF电容C22及100uF电解电容C19、0.01uFC21电容。个中，C19和C20紧要起减小纹波的效率，同时C19还可刷新负载的瞬态呼应；C22可旁道高频扰乱脉冲，C21起减小高频输出阻抗的效率。

　　如图3-2，键盘电道采用3×4矩阵式接口体例，由STC89C52单片机P0.0-P0.6七个口掌管。按照按键识别道理，行线K上拉电阻，处于高电平形态，可将列线置低，检讨行线形态，若为高则无键按下，为低则有键按下；然后让列线逐列为低，再检讨行线形态，判别出哪个键按下。显示电道通过单片机串行口RXD、TXD输出，采用串行输入芯片MC74HC164

　　(＄3.5000)，是一款以太网微掌管器，具有特殊的估量本能、富厚的功效集以及极具角逐力的价值，征求一系列串行通讯外设，众至2个独立巩固型USART 和2个主控SSP模块，也许实行SPI 和I2C形式操作，具有嵌入式以太网掌管器模块。

　　本文的相连办理计划，全部达成介质探访掌管和物理层收发器模块，只需行使两个脉冲变压器和极少无源器件即可将单片机直接与以太网相连。收集接口电道如图所示，TPIN+/TPIN- 和TPOUT+/TPOUT- 引脚与用于以太网操作的1:1 核心抽头脉冲变压器相连。当使能以太网模块时，两个TPOUT 引脚会有络续的电流流入;当收发器模块正在发送数据时，通过转变TPOUT+ 和TPOUT-的相对电流巨细，将正在以太网电缆上发生一个差分电压，发送和回收接口均必要此外行使两个电阻和一个电容无误与传输线相连，最大节制地淘汰信号反射，填补通讯信号的安闲。

　　该计划紧要是以IAI442X系列芯片和PIC系列微掌管器研发的智能家居掌管计划，可能利便地执行行使到百般智能家电体系中。

　　跟着经济的生长，人们对防盗、防劫、防火安保装备的需求量日益拉长，报警体系也从向来的方便化、限度化向智能化、集成化生长。本文打算防盗体系采用STC12C系列高速1T单片机行动全体体系的掌管中心，担任对家居内的各个智能防盗模块实行掌管治理，若显现十分物体或者职员侵入，正在启动高强度声响报警的同时，还可掌管本体系中的GPRS模块SIM300主动拨打设定的电话或者发短信，达成体系的智能长途报警。同时长途掌管者还可能通过拨打电话或者短信体例达成对体系的长途掌管，对受控区域的电源或者其他装配实行掌管治理，从而珍惜个体的家居资产平和。

　　本打算中GPRS通讯模块采用的是一款三频段GSM/GPRS模块SIM300，适合于开拓极少GSM/GPRS的无线行使产物，如转移电话，无线 MODEM卡，无线POS机，无线抄外体系以及无线数据传输营业，行使规模特别平常。SIM300模块具有一套模范的AT下令集，征求大凡下令、呼唤掌管下令、收集效劳合连下令、电话本下令、短讯息下令、GPRS下令等。本体系中与GPRS模块的通讯是通过串口相连，通过管束相应的AT下令，来达成体系与模块的数据通讯。

　　体系中，打算了SIM300模块的相应接口板电道，该电道板紧要包罗SIM300需要的外围电道，4.2V电压需要电道 ， SIM卡座以及RS232(＄780.5000)

　　串口电平转换电道等。该模块的功效是通过天线回收手机发过来的消息，而且通过串口与体系主控CPU通讯，判别是否有读短信的AT 下令，等单片机读短信获胜，由体系主控CPU对消息实行分解后，做出相应的管束。同样，当防盗体系发出报警信号时，由主控CPU发出报警，掌管 SIM300模块达成相应的消息发送。

　　打算采用巩固型高速单片机STC12LE5A60S2为掌管器、SIM300行动无线GPRS通讯模块来达成体系的长途掌管，各防盗模块与体系之间采用无线模块来通讯。体系可通过拨打指定手机或发送短信等体例，达成对各个模块的形态实行长途监控，十分情景可长途操作该体系履行相应的掌管下令。

　　(＄0.5999)是全体收集节点硬件体系的中心掌管部件，担任回收传感器触发的开合量报警信号，发送nRF2401(＄1.8620)通讯下令，掌管消息的传输。单片射频收发芯片nRF2401(＄1.8620)是达成无线数据传输的环节器件。nRF2401(＄1.8620)劳动于2.4～2.5GHzISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功效模块，输出功率和通讯频道可通历程序装备，芯片功耗特别低，以-5dBm的功率发射时，劳动电流唯有10.5mA，回收时劳动电流唯有18mA，众种低功率劳动形式，节能打算更利便。收集节点采用nRF2401(＄1.8620)实行数据传输，来达成报警消息的无线传输。收集节点通过相连的传感器感知外部处境十分变革。收集节点的电道道理图如网2 所示。正在收集节点中电源是能源核心，正在节点中起着特别苛重的效率，卓殊是正在无线通讯体系中，电源不但是能源供应者，它也直接影响通讯的质地。器件对加到输入引脚或输出引删的电压常常是有范围的。这些引脚由二极管或辞别元件接到Vcc。若是接入的电压过高，电流将会通过二极管或辞别元件流向电源。此外体系本身的发送频率也会原委电源感到反应到通讯体系形成扰乱。凶而可正在电源电道中列入220H的电感，与并入众个差别容值的电容所组成的滤波电道来禁止百般高频信号。使节点也许取得安闲牢靠且低扰乱的电源，保障节点的牢靠运转。该电源电道如图3所示。

　　(＄3.7875)为掌管中心，以电脑行动上位机，达成正在电脑上主动掌管8道家电的开合形态，单片机嵌入式体系亦可能通过按键掌管家电的开合。硬件局限征求单片机最小体系，串口通讯、液晶显示界面三大局限。最小体系局限单片机选用了AT89C51(＄3.7875)

　　(＄2.0686)芯片，实行电平转换。液晶选用128X64点阵的液晶模块。本体系显示直观，掌管利便。稳压直流电源打算

　　市电经220V～9V变压器变压，然后经桥式整流电道，再经电容滤波电道，经7805稳压管稳压，再实行二次滤波，输出较安闲的5V电压，给本体系供电。

　　当咱们按下某个键时，对应的功效便会通过键盘分解轨范得以实施，若是正在操作家开释之前，对应的功效众次实施，宛如操作家正在接二连三的操作该键相通，这种征象就称为连击。连击先可用图4-2-3所示流程图的软件技巧来办理：当某个键按下时，首前辈行软件去抖管束，确认键被按下后，便实施与该键相对应的功效，实施完后不是顷刻返回，而是守候键开释之后再返回，使每一次按键只被呼应一次，从而到达避免连击的主意。

　　若是把连击征象加以使用，有时会给操作家带来容易。比如正在某些仪器中。因打算的按键很少，没有陈设0～9数字键，只创立了一个调动键，这时必要采用加 1（或者减1）的技巧来调动相合参数，但当调动量较大时就必要众次按键，使操作家很晦气便。若是许诺存正在连击征象，咱们只消按住键不放，参数就会不休的加 1（或者减1），会让操作斗劲利便、火速。整个达成流程图如图4-2-3所示，个中列入的延时合节是为了掌管连击的速率。

　　现正在，正在商场上所行使的液晶都是液晶模块，也即是说，现正在的液晶模块都是将液晶以及相应的驱动芯片，寄存器，驱动电源电道等一系列的辅助电道都集成正在了一道，从二行使户也许愈加的利便是液晶，即所谓的普通化。12864采用的是点阵式液晶，分为128X64个点，即有1204个字节，也即是说每一个 ROM内存单位对应一个点阵。怎样对其驱动是对12864的紧要难点，关于其驱动大致可能分为：初始化，创立开始位显示，输送数据几大块。初始化紧要的即是遵从芯片手册来，由于那些下令语句的内存单位都是定的，不也许按照用户的喜欢来本身界说。创立开始位数据显示处所，紧要是要搞理解ROM的对应所在。 12864分为左半屏面和右半屏面。个中左边占64列，右边占64列。共128列。行分为64行。又将其分为8页，每一页占8行。列的开始所在为40H，行的开始所在为B8H。

　　跟着集成电道和估量机本事的迟缓生长，使智能家电的具体程度发作宏壮变革，古代的家电掌管体例逐渐的被智能化所庖代。智能家电的中心部件是单片机，因其极高的性价比取得平常的行使与生长，从而加疾了智能家居的生长。

　　电道道理：该装配劳动道理睹图，电容器C1将220V调换市电降压限流后，由二极管VD1、 VD2整流，电容器C2承担滤波，取得12V足下的直流电压。当电网电压平常时，稳压二极管VDW不行被击穿导通，此时三极管VT处于截止形态，双向可控硅VS受到电压触发面导通，插正在插座XS中的家电通电劳动。

　　若是电网电压卒然升高，突出250V，此时正在RP中点的电压就导致VDW击穿导通，VDW导通后，又使得三极管VT导通，VT导通后，其集电极发射极的压降很小，亏折以触发VS，又导致VS截止，因而插座XS中的家电断电逗留劳动，所以起到了珍惜的主意。一朝电网电压降低，VT又截止，VT的集电极电位升高，又触发VS导通，家电得电一直劳动。

　　能源看管器打算行动一套圆满器械，用于丈量和显示聪慧兴办内各负载（如紧要家电）的能耗。借助这一器械，工程师可疾速评估 TI 为低本钱电能计量行使供应的办理计划。该参考打算装备硬件和软件打算文献，可加疾工程师的开拓历程。能源看管器打算还可实行扩展与 TI 的 ZigBee 和 Wifi 参考打算纠合，将无线通讯功效增添到终端产物中。

　　通过板载显示屏来显示输入调换电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视正在功率、功率要素和能耗 （kWh），援助 110V-240V 输入电压规模，用于调理 LCD 显示屏和光阴创立的方便按钮，供应 TI 通讯模块接口，适合于 ZigBee （CC2538EM-RD）、Wifi （CC3000EM-RD） 和面向无线 M-Bus 的低于 1GHz 射频。

　　----------------------------------------