基于单片机的家庭智能控制系统设计.doc

基于单片机的家庭智能控制系统目 录摘 要……………………………………………………………………………………………2第一章 绪论……………………………………………………………………………………31.1系统设计方案………………………………………………………………………………4第二章 系统硬件设计与实现……………………………………………………………………5 2.1 方案分析与选择…………………………………………………………………………52.2系统总体结构设计框图…………………………………………………………………5 2.2.1 单片机概述……………………………………………………………………………62.2.2 AT89S52主要性能……………………………………………………………………62.2.3 AT89S52功能特性描述………………………………………………………………52.2.3 AT89S52引脚排列……………………………………………………………………62.2.4 串口连接………………………………………………………………………………62.2.5 DTMF解码电路MT8870功能……………………………………………………………82.2.6 MT8870电路连接…………………………………………………………………………92.2.7语音控制芯片ISD2590功能……………………………………………………………102.5 LED显示模块及电路……………………………………………………………………112.6 键盘功能…………………………………………………………………………………12第三章 系统软件设计……………………………………………………………………………13 3.1软件设计…………………………………………………………………………………133.2 测试分析…………………………………………………………………………………23 3.2.1 硬件测试………………………………………………………………………………23 3.2.2 软件测试………………………………………………………………………………233.2.3 测试结论………………………………………………………………………………23 结 论……………………………………………………………………………………………24 致 谢……………………………………………………………………………………………24 参考文献…………………………………………………………………………………………25 摘要：本文设计的是一种基于AT89C51单片机的远程控制系统。

该系统是以AT89C51为核心、利用现有的个人通信终端,实现基于PLMN(陆基移动通信网)和PSTN(公用交换网)的远程控制系统远程控制系统(ITRCS),以CCITT（国际电报咨询委员会）及我国标准共同规定的部分标准程控交换信令(DTMF双音多频信号,振铃信号,回铃音信号等)作为系统控制命令,以PLMN与PSTN通信网作为传输介质,使用者可以在远端利用固定或移动发送DTMF双音多频信号,实现对近端电器设备的实时远程控制该远程控制系统不需进行专门的布线,不占用无线电频率资源,从而可避免电磁污染；且通过嵌入式的智能语音提示,突出的语音提示功能和密码控制系统,可使操作者根据各种提示音及时了解受控对象的有关信息还可通过发出语音命令用远程控制多个受控对象,用户可以查询其状态,提供密码处理功能,只有输入正确的密码才能控制家电,从而提高了安全性该系统设计实用，功能灵活多样，可靠性高，操作方便，可以广泛地应用于家庭或者其它场所的智能控制 关键词　AT89C51；远程控制；DTMF；双音多频第一章 绪 论1.1 课题背景二十一世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步自从1876年，Alexander Graham Bell（贝尔）发明以来，世界各国的网络发展非常迅速。

进十年来，中国的固定业务呈现出举世瞩目的快速增长1997年8月局用交换机总容量突破1亿门，网络规模跃居世界第二位，2004年7月固定用户总数突破2亿户随着通讯产业的发展，机已经走进了千家万户；随着现代科学技术的发展，利用机进行远程控制的技术也日益用于生活中现代网络是由交换机和传输线共同组成，它的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等无线电遥控既是利用无线电信号对被控物体实施远距离控制无线电遥控不可避免的须占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染；常规的有线遥控需进行专门的布线，增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离所限现有的遥控方式中，还有载波通信控制手段和基于无线寻呼的遥控方式载波方式即通过电力线传递信息，该方式只能局限于同一变电所、同一变压器所辖范围内因此也存在距离问题，应用范围有限基于无线寻呼的遥控方式利用了现有的寻呼频率资源，不需占用额外的频谱而且，随着寻呼网的全国联网，其遥控的距离基本不受限制但该方式的受控方动作滞后于控制方的操作，不具备实时性，而且不具备很高的可靠性。

随着科技的进步及对生活质量要求的不断提高，人们对家电的选择和使用，己经从只关心家电的单项功能转向追求家电品位和控制的便捷性信息技术和网络化技术发展，为家用电器居家环境集中控制和远程遥控提供了可能将信息技术与家电控制技术融合，在很大程度上实现家庭生活的信息化和自动化，满足人们舒适、快节奏的生活需要鉴于这种数字化家庭的发展趋势，远程监控作为一种理想的有效的而且快捷方便的实现途径己被广泛采用家电控制的智能化已成为社会需求的新趋势基于微机控制系统的智能化家电使我们的生活更加便利而是否能够实现远程家电的开关控制又是否能够随时查询电器的工作状况，或者能够事先对家电的定时开关做出控制又成为越来越感兴趣的研究方向家电产品现已进入成熟期和稳定期市场规模稳步上涨，但竞争日愈剧烈，其核心部件即控制器性能及质量对企业产品的影响很大同时，经济快速发展，人们对于家庭生活的舒适程度也提出了越来越高的要求，尤其体现在家电的便捷方面在这个背景下，可以自主控制的家电控制系统，就逐渐显示出竞争力，这也符合时代发展的客观需要随着中国经济的快速稳步增长和迅速发展，家电厂家越来越意识到被喻为家电“芯片”的家电控制器的重要性，因而纷纷与专业的研发公司或厂家合作，开发符合市场需求的、具有行业领先水平的控制器。

1.2 智能家庭控制系统发展现状目前关于家电控制器的研究和设计方案提出的很多，但仍有许多问题尚待解决，如没有统一的互操作规范等但是，一些领先技术已经开始被应用于今天的家电控制领域如：远程控制、红外线遥控、语音识别等等如将语音识别技术应用到电器产品，来实现语音提示操作，从而使系统具有更加良好的作界面等随着相关技术不断进步，互操作型智能家电必将向着调度智能化、灵活性和互操作性的方向发展从而进入寻常百姓家智能家庭控制系统应用广泛，遍及很多领域，典型应用概括为以下几个方面： （1）家居安防系统  （2） 家居安防系统具有防盗、防火、远程监控及报警等功能 （3）家用电器自动控制系统家用电器自动控制系统的主要功能是控制家用电器、照明等电气设备该系统能够实现本地集中控制家庭内部照明或家用电器，也可以在需要时通过远程控制家庭内部家电设备，节约能源1.1 智能家庭控制系统总体设计方案智能家居系统总体结构框图如图1所示，该系统由两大部分组成：以PC为核心的家庭主监控中心及分散于各监控点的，以单片机为从控制中心的智能家电和监控设备前端系统；作为远程控制器实现远程异地控制系统功能实现是监控中心PC通过单片机监控软件实时循环采集各项数据，当发现异常情况时，系统可以通过与用户直接联系，如家电工作时间到，故障，漏电，停电等。

用户也可通过对家电进行远程设置，如空调/电热水器的开启／关闭及其温度设置等由于该系统由软件来支持，所以功能比较完善，对家用电器是控制与反馈速度都比较及时在没人的情况下，系统可以根据使用环境来调节家电使用时间与工作速度第二章、系统硬件设计与实现2.1方案分析方案一： 利用51单片机DTMF（双音多频）解码器MC145436，单片语音ICISD33060C来实现方案二：利用52单片机双音频解码器MT8870，语音控制芯片ISD2590来实现 方案分析：结合方案一跟二，发现方案一成本较大，软件跟硬件连接较麻烦接口电路也有一定的难度方案二成本相对较低，软件编辑跟硬件连接也较容易结合老师的意见决定用方案二来实现其功能2.2 电路设计框图AT89S52主控制模块 电源模块LED显示 键盘输入语音控制模块输出控制振铃输入控制模块 电源电路： 该电路采用串联稳压芯7805最大稳压电流为1.5A，为芯片提供了稳定快速的电压使芯片工作在最佳的状态其电路如下：输入电压范围：5.7-14V，当输出需要大电流时需在其上面加上散热片以加快集电结散热让其更稳定工作输出有短路保护增强了电路的可靠性。

2.2.1单片机概述AT89S52作为普通51单片机已与广泛应用于各种产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用AT89S52单片机作为主控制芯片2.2.1 AT89S52的主要性能特性描述与MCS-51单片机产品兼容8K字节在系统可编程Flash存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hz～33Hz三级加密程序存储器32个可编程I/O口线三个16位定时器/计数器八个中断源全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符2.2.2 单片机引脚图的排列 如右上图所示： 单片机与PC机的连 该电路采用串行接口的基本通信方式串行接口的有异步和同步2种基本通信方式异步通信采用异步传送格式，如下图所示数据发送和接收均将起始位和停止位作为开始和结束的标志在异步通信中，起始位占用一位（低电平），用来表示字符开始其后为7或8位的数据编码，第8位通常作为奇偶校验位最后为停止位（高电平）用来表示字符传送结束上述字符格式通常作为一个串行帧，如无奇偶校验位，即为常见的N．8．I帧格式数据传送的波特率为9 600 b／s，则字节中每一位传送时间为T=1／9,600=0．104 ms。

根据数据传送的波特率即字节中每一位的传送时间，我们便可用普通i／o口来模拟实现串行通信的时序模拟串口的资源需求如表1所示，PC机的串行接口是符合EIA RS 232C规范的外部总线标准接口RS 232C采用的是负逻辑，即逻辑“1”：-5～ -15 V；逻辑“0”：+5～+l5 V而CM0S电平为：逻辑“l”：4．99V，逻辑“0”；0．O1V；TTL电平的逻辑“l，，和“0”则分别为2．4 V和0．4 V因此在用RS 232C总线进行串行通信时需外接电路实现电平转换在发送端用驱动器将TTL或CMOS电平转换为RS 232C电平89C52单片机通过普通i／o口与PC机RS 232串口实现通信的硬件接口电路如图2所示。