21世紀是信息化的世紀，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動(dòng)了人類(lèi)文明的巨大進(jìn)步。數字化家居控制系統的出現使得人們可以通過(guò)手機或者互聯(lián)網(wǎng)在任何時(shí)候、任意地點(diǎn)對家中的任意電器（空調、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機）進(jìn)行遠程控制；也可以在下班途中，預先將家中的空調打開(kāi)、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……；而這一切的實(shí)現都僅僅是輕輕的點(diǎn)幾下鼠標，或者打一個(gè)簡(jiǎn)單的電話(huà)。此外，該系統還可使家庭具有多途徑報警、遠程監聽(tīng)、數字留言等多種功能，如果不幸出現某種險情，您和110可以在第一時(shí)間獲得通知以便進(jìn)一步采取行動(dòng)。舒適、時(shí)尚的家居生活是社會(huì )進(jìn)步的標志，智能家居系統能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進(jìn)行方便地控制，使人們盡享高科技帶來(lái)的簡(jiǎn)便而時(shí)尚的現代生活。

　　1、系統的總體結構及工作過(guò)程

　　智能家居系統由系統主機、系統分機、Internet服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò )接口等部分組成。其中系統主機通過(guò)服務(wù)器（個(gè)人計算機）連入Internet，并通過(guò)自己的PSTN公用電話(huà)交換網(wǎng)接口電路連入PSTN。主機與分機通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸組成星形拓撲結構。系統主機通過(guò)本地無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )同系統分機進(jìn)行通訊、傳輸控制命令和反饋信息。

　　該系統正常工作時(shí)，用戶(hù)可以通過(guò)screen.width-400）this.style.width=screen.width-400：Internet和PSTN兩種網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，當通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，本系統可提供一個(gè)界面友好的終端軟件，用戶(hù)只需登陸到運行在家中的服務(wù)器即可對家中的設備進(jìn)行遠程控制；當通過(guò)PSTN訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，本系統將為用戶(hù)提供語(yǔ)音操作界面。

　　2、系統的硬件構成

　　本系統的硬件主要有系統主機與系統分機兩大部分。系統主機由單片機AT89C52和各種接口電路組成。系統分機由單片機AT89C52和各種接口電路、傳感器單元電路、固態(tài)繼電器控制電路組成，并由固態(tài)繼電器控制具體設備。

　　通過(guò)系統主機的各種接口電路可將主機CPU從繁忙的計算中解脫出來(lái)，以便把主要精力運用在控制和信息傳遞上。系統主機主要依照各個(gè)功能電路的輸出結果進(jìn)行邏輯判斷和控制命令的輸出。系統分機的各種接口電路和主機相似，只是根據設備的不同（傳感器單元）有著(zhù)細節上的變化。下面主要介紹系統主機的各種接口電路。

　　2.1 nRF401 無(wú)線(xiàn)數據傳輸電路

　　無(wú)線(xiàn)數據傳輸電路由Nordic公司的單片UHF無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)芯片nRF401及其外圍電路構成。nRF401采用FSK調制解調技術(shù)，其工作效率可達20kbit/s，且有兩個(gè)頻率通道供選擇，并且支持低功耗和待機模式。它不用對數據進(jìn)行曼徹斯特編碼，其天線(xiàn)接口設計為差分天線(xiàn)，因而很容易用PCB來(lái)實(shí)現。screen.width-400）this.style.width=screen.width-400。

　　2.2 看門(mén)狗電路

　　看門(mén)狗電路由MAX813L及其外圍元件組成。通常，在單片機的工作現場(chǎng)，可能有各種干擾源。這些干擾源可能導致程序跑飛、造成死機或者程序不能正常運行。如果不及時(shí)恢復或使系統復位，就容易造成損失�？撮T(mén)狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機時(shí)，能有效地使系統復位以使系統恢復正常運轉。因此，在程序中定期給P1.5送入看門(mén)狗信號，就可以保證在程序運行異常時(shí)，由MAX813L使單片機復位。

　　2.3 DS1307時(shí)鐘接口電路

　　DS1307時(shí)鐘芯片是美國DALLAS公司生產(chǎn)的I2C總線(xiàn)接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。DS1307可以獨立于CPU工作，它不受晶振和電容等的影響，并且計時(shí)準確，月積累誤差一般小于10秒。此芯片還具有掉電時(shí)鐘保護功能，可自動(dòng)切換到后備電源供電。同時(shí)還具有閏年自動(dòng)調整功能，可以產(chǎn)生秒、分、時(shí)、日、月、年等數據，并將其保存在具有掉電保護功能的時(shí)間寄存器內，以便CPU根據需要對其進(jìn)行讀出或寫(xiě)入。由于單片機AT89C52沒(méi)有I2C總線(xiàn)接口，因此，要驅動(dòng)DS1307，就必須采用單主機方式下的I2C總線(xiàn)虛擬技術(shù)。在此方式下，以單片機為主節點(diǎn)（主器件），主器件永遠占有總線(xiàn)而不出現總線(xiàn)競爭，且可以用兩根I/O口線(xiàn)來(lái)虛擬I2C總線(xiàn)接口。I2C總線(xiàn)上的主器件（單片機）可在時(shí)鐘線(xiàn)（SDL）上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，在數據線(xiàn)（SDA）上產(chǎn)生尋址信號、開(kāi)始條件、停止條件以及建立數據傳輸的器件。任何被選中的器件都將被主器件看成是從器件。在這里，DS1307作為I2C總線(xiàn)的從器件。I2C總線(xiàn)為同步串行數據傳輸總線(xiàn)，其內部為雙向傳輸電路，端口輸出為開(kāi)漏結構，因此，需加上拉電阻。

　　2.4 MT8880C雙音頻編解碼電路

　　由于單片機是通過(guò)MT8880C芯片得到PSTN網(wǎng)絡(luò )的雙音頻信號解碼輸出，也就是說(shuō)，單片機可以識別來(lái)自PSTN網(wǎng)絡(luò )的控制信號，用戶(hù)可以根據系統的語(yǔ)音提示進(jìn)行按鍵選擇以實(shí)現用戶(hù)身份的識別與遠程控制。因此，利用MT8880C的雙音頻編碼功能，系統可以在緊急時(shí)刻將用戶(hù)預置的緊急電話(huà)打到PSTN網(wǎng)絡(luò )，從而把損失減少到最低。

　　2.5 ISD4004語(yǔ)音錄放電路

　　ISD4004是美國ISD公司生產(chǎn)的一種語(yǔ)音錄放芯片。它可錄制8～16分鐘的語(yǔ)音信號。該芯片可提供SPI標準接口和單片機進(jìn)行接口，其語(yǔ)音的錄放控制均通過(guò)單片機來(lái)實(shí)現。該芯片的一個(gè)最大特點(diǎn)是可以按地址編程錄放，因而可由ISD4004和單片機編程控制來(lái)構成本系統與PSTN網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)的語(yǔ)音平臺。由于ISD4004的INT和RAC腳輸出為開(kāi)漏結構，因此需要加上拉電阻。screen.width-400）this.style.width=screen.width-400。

　　2.6 MAX202串行通訊電路

　　通訊電路可由串行通訊專(zhuān)用芯片MAX202組成，通過(guò)此電路可以方便地與PC機進(jìn)行串行通訊。

　　2.7 鈴流檢測與摘掛機控制電路

　　當系統被呼叫時(shí)，電話(huà)交換機發(fā)出鈴流信號。振鈴為25±3V的正弦波，失真小于10％，電壓有效值為90±15V.振鈴信號以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。由于振鈴信號電壓比較高，所以先要通過(guò)高壓穩壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光耦。再經(jīng)光耦隔離轉換后，從光耦輸出時(shí)通時(shí)斷的正弦波，最后經(jīng)RC回路進(jìn)行濾波以輸出標準的方波。該方波信號可以直接輸出至單片機的定時(shí)器1進(jìn)行計數，以實(shí)現對鈴流的檢測。

　　由于程控電話(huà)交換機在電話(huà)摘機時(shí)電話(huà)線(xiàn)回路電流會(huì )突然變大（約30mA），因此，交換機檢測到回路電流變大就認為電話(huà)機已經(jīng)摘機。自動(dòng)摘掛機電路可以通過(guò)單片機的P1.7來(lái)控制一個(gè)固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器的控制端應連接一個(gè)大約300Ω的電阻后再接入電話(huà)線(xiàn)兩端，從而完成模擬摘掛機。

　　3、系統軟件編制

　　本系統軟件主要由系統主機和系統分機的C51程序和系統與Internet網(wǎng)絡(luò )通訊程序組成。

　　3.1 系統主機程序的編制

　　系統主機程序主要用于實(shí)現系統的總體功能。包括無(wú)線(xiàn)數據傳輸程序、看門(mén)狗程序、時(shí)間戳程序、雙音頻編解碼程序、語(yǔ)音錄放程序、串行通訊程序、鈴流檢測與摘掛機控制程序、系統初始化程序、意外事件處理程序等。程序編制以消息驅動(dòng)為主導思想。消息由計數器中斷1、外部中斷0和串行中斷產(chǎn)生，在中斷服務(wù)程序中，應將相應的狀態(tài)位置位，而在消息循環(huán)中則應按相應的狀態(tài)位調用功能函數，然后由功能函數將相應的狀態(tài)位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循環(huán)中。其程序流程如圖5所示。該系統的分機程序和主機類(lèi)似，故此不再詳述。screen.width-400）this.style.width=screen.width-400。

　　3.2 系統與Internet網(wǎng)絡(luò )通訊程序的編制

　　這部分通訊程序分為服務(wù)器和客戶(hù)端兩個(gè)程序，主要通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò )完成用戶(hù)的控制功能。

　　服務(wù)器程序主要完成客戶(hù)端與系統主機通訊的中轉，即將客戶(hù)端發(fā)來(lái)的控制或者查詢(xún)命令翻譯成系統主機能識別的格式，或者將系統主機收到的報警等信息上傳到客戶(hù)端。服務(wù)器程序使用Socket與客戶(hù)端進(jìn)行Internet通訊。

　　客戶(hù)端程序是運行在遠端用戶(hù)的控制界面，主要用于完成家居內狀態(tài)的顯示以及對家居內電器的遠程控制，同時(shí)使客戶(hù)端直接連接到服務(wù)器。

　　4、結論

　　本系統充分利用了現有的網(wǎng)絡(luò )資源。通過(guò)在實(shí)際電話(huà)網(wǎng)絡(luò )和Internet網(wǎng)絡(luò )中的試運行證明：該系統能夠達到設計初期的各項要求。相信將在信息家電、智能小區等方面得到廣泛應用。