基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

董鋼

摘 要：智能家居控制系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合了通信控制、設(shè)備自動(dòng)控制、安全防范三個(gè)方面。系統(tǒng)主要組成是電話機(jī)、計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用于電話、計(jì)算機(jī)、3G網(wǎng)絡(luò)遙控控制的家用電器，用戶在戶外可通過(guò)任意一部雙音多頻電話、一臺(tái)連接入物聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，根據(jù)語(yǔ)音提示、物聯(lián)網(wǎng)消息提示等，可以對(duì)各種電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。同時(shí)，該系統(tǒng)也能對(duì)家用電器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警。該系統(tǒng)把電話機(jī)、計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)和家電控制聯(lián)系起來(lái)，操作方便、快捷，系統(tǒng)布線簡(jiǎn)單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能家居；物聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程控制

1 系統(tǒng)介紹

本項(xiàng)目為智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，它包括了電話接口模塊PH8810，控制裝置51/52系列單片機(jī)以及繼電器傳感器模擬系統(tǒng)。PH8810集成了振鈴檢測(cè)、電話斷線檢測(cè)、自動(dòng)摘掛機(jī)、自動(dòng)增益調(diào)節(jié)、DTMF編碼發(fā)射（HT9200）、DTMF接收譯碼（HT9170）等電路；具有4個(gè)普通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)增益控制的I/O口（輸入信號(hào)進(jìn)行放大）。它通過(guò)電話、計(jì)算機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)可以和外面的人們進(jìn)行信息交流，具體過(guò)程如下所示。當(dāng)外面的人們需要對(duì)家里的電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)，首先人對(duì)家里打電話或是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向家里的家居發(fā)送指令，PH8810內(nèi)部的振鈴檢測(cè)電路檢測(cè)到信號(hào)的到來(lái)輸入給單片機(jī)或是單片機(jī)接收到網(wǎng)絡(luò)信息指令。當(dāng)摘機(jī)后人輸入正確的密碼或是驗(yàn)證碼，此時(shí)人就可以通過(guò)對(duì)手機(jī)的按鍵、計(jì)算機(jī)的鍵盤發(fā)送控制信號(hào)給家里面的電器。當(dāng)PH8810或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接收裝置接收到信號(hào)后給單片機(jī)，單片機(jī)就可以按照人的意愿對(duì)家里的電器進(jìn)行控制了。當(dāng)家里突然發(fā)生意外時(shí)檢測(cè)裝置（傳感器等）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、GSM短信模塊進(jìn)行作用而使PH8810和GSM短信模塊發(fā)送信號(hào)進(jìn)行撥號(hào)打電話或發(fā)送短信給外面的人們，人在接電話收到語(yǔ)音報(bào)警提示或短信報(bào)警提示后就可以進(jìn)行撥號(hào)按鍵發(fā)送短信對(duì)家居采取措施了。這就是項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的具體思路。它可以使外出人們不用太擔(dān)心家里的器具又可以按照自己的意愿進(jìn)行控制，因此該產(chǎn)品極大地方便了人們的生活，適合開發(fā)生產(chǎn)。

2 系統(tǒng)原理

⑴智能家居控制系統(tǒng)概述。智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過(guò)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個(gè)由家庭到小區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來(lái)提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。

大型的智能家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器（各種模塊）、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無(wú)線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。

⑵工作原理

3 系統(tǒng)功能

在本次創(chuàng)作中包括防火防盜、防煤氣中毒以及窗簾自動(dòng)收縮的功能等，智能家居系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，用戶可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)控制家居，并且家居也可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)反饋信息給用戶，使用戶了解家里的一切情況。做以相應(yīng)的措施。

⑴防火的功能：當(dāng)煙霧傳感器和溫度傳感器敏捷感應(yīng)感到火災(zāi)和溫度上升時(shí)，給您家人發(fā)出緊急報(bào)警同時(shí)，異常信號(hào)會(huì)馬上發(fā)送到報(bào)警器除此之外還可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送信息給用戶，用戶收到信息后可以自動(dòng)通過(guò)簡(jiǎn)單地救火措施或者撥打報(bào)警電話。⑵緊急求救：因突發(fā)疾病或則家庭事故不能動(dòng)彈時(shí)，只需一按緊急按鈕，緊急信號(hào)就會(huì)傳達(dá)給你的家人以及保安。⑶家庭安全：即使在家也和不在家一樣，門窗都能處于監(jiān)控狀態(tài)。一旦發(fā)生異常情況，馬上將信號(hào)傳出的同時(shí)，保安會(huì)盡快趕到你的住宅，讓您晚上也能安心休息。⑷防盜功能：家庭盜賊侵入主要是門和窗，門盜的比例又大于窗盜。在每個(gè)住戶大門上安裝有一個(gè)門磁感應(yīng)器。如有盜匪撬門，門磁感應(yīng)器會(huì)即刻將此信息傳輸給家庭報(bào)警主機(jī)，主機(jī)報(bào)警，將此信息傳輸?shù)街魅嘶蚩刂浦行模行臅?huì)立即顯示報(bào)警地點(diǎn)、性質(zhì)（門盜）、方位等。報(bào)警方式如下：a、十秒語(yǔ)言錄音，六路電話自動(dòng)報(bào)警；b、報(bào)警優(yōu)先功能，無(wú)論電話被打進(jìn)、打出占線發(fā)生報(bào)警時(shí)主機(jī)優(yōu)先撥號(hào)報(bào)警；c、具備電話線剪線報(bào)警功能；d、具備電話布防、撤防、修改、監(jiān)聽、啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)警號(hào)等功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地遙控；e、監(jiān)聽功能，可通過(guò)電話實(shí)現(xiàn)主動(dòng)、被動(dòng)監(jiān)聽現(xiàn)場(chǎng)；f、無(wú)聲報(bào)警與有聲報(bào)警；g、可實(shí)現(xiàn)用電話分機(jī)報(bào)警或報(bào)警至電話分機(jī)；h、防劫求救功能，緊急情況下可按下遙控器的急救鍵，報(bào)警器會(huì)悄無(wú)聲息地?fù)艽蛄M預(yù)存報(bào)警電話發(fā)出求救信息。

煤氣泄漏檢測(cè)功能：煤氣泄漏也是現(xiàn)代家庭不得不防的安全措施，這里采用了煤氣感應(yīng)報(bào)警器，安裝于廚房。當(dāng)煤氣泄漏時(shí)，達(dá)到一定濃度后，感應(yīng)器立即將此信號(hào)通過(guò)家庭主機(jī)傳輸?shù)街魅嘶驁?bào)警中心。

4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

硬件部分。智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由五大部分構(gòu)成，即電話交換網(wǎng)程控交換信令部分、控制單元、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35 modem與接口和電源部分。電話交換網(wǎng)程控交換信令部分主要由MT8870和電壓檢測(cè)元件組成，它是系統(tǒng)中控制部分關(guān)鍵的元件，它與控制單元組成控制部分功能；傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35 modem和控制單元完成報(bào)警等信號(hào)的處理和發(fā)送；電源部分則為各個(gè)部分提供工作電源。