智能家居控制系统的设计与实现 [2009-03-18 06:41] ;;; 摘要：介绍了以PC（个人计算机）、MCU（单片机AT89C52）、双音多频编解码集成电路MT8880C、语音录放芯片ISD4004和无线数据收发芯片nRF401为核心，通过现有的电话网络终端或者互联网网络终端实现远程控制的智能家居系统，给出了该系统的电路原理和办硬件设计与实现方法。;;; 关键词：远程控制 双音多频 网络通讯 无线通讯 家庭自动化２１世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、ＤＶＤ录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和１１０可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。１系统的总体结构及工作过程智能家居系统由系统主机、系统分机、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务器和网络接口等部分组成。其中系统主机通过服务器（个人）连入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，并通过自己的ＰＳＴＮ�公用电话交换网接口电路连入ＰＳＴＮ。其结构图如图１所示。主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结构。系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、传输控制命令和反馈信息。该系统正常工作时，用户可以通过);>Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和ＰＳＴＮ两种网络进行访问，当通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ访问时，本系统可提供一个界面友好的终端软件，用户只需登陆到运行在家中的服务器即可对家中的设备进行远程控制；当通过ＰＳＴＮ访问时，本系统将为用户提供语音操作界面。其工作流程如图２所示。２系统的硬件构成本系统的硬件主要有系统主机与系统分机两大部分。系统主机由单片机ＡＴ８９Ｃ５２和各种接口电路组成，如图３所示。系统分机由单片机ＡＴ８９Ｃ５２和各种接口电路、传感器单元电路、固态继电器控制电路组成，并由固态继电器控制具体设备，具体硬件组成框图如图４所示。通过系统主机的各种接口电路可将主机ＣＰＵ从繁忙的计算中解脱出来，以便把主要精力运用在控制和信息传递上。系统主机主要依照各个功能电路的输出结果进行判断和控制命令的输出。系统分机的各种接口电路和主机相似，只是根据设备的不同（传感器单元）有着细节上的变化。下面主要介绍系统主机的各种接口电路。２．１ ｎＲＦ４０１ 无线数据传输电路无线数据传输电路由Ｎｏｒｄｉｃ公司的单片ＵＨＦ无线数据收发芯片ｎＲＦ４０１及其外围电路构成。ｎＲＦ４０１采用ＦＳＫ调制解调技术，其工作效率可达２０ｋｂｉｔ／ｓ，且有两个频率通道供选择，并且支持低功耗和待机模式。它不用对数据进行曼彻斯特编码，其天线接口设计为差分天线，因而很容易用ＰＣＢ来实现。);>;;; ２．２ 看门狗电路看门狗电路由ＭＡＸ８１３Ｌ及其外围元件组成。通常，在单片机的工作现场，可能有各种干扰源。这些干扰源可能导致程序跑飞、造成死机或者程序不能正常运行。如果不及时恢复或使系统复位，就容易造成损失。看门狗电路的作用就是在程序跑飞或者死机时，能有效地使系统复位以使系统恢复正常运转。因此，在程序中定期给Ｐ１．５送入看门狗信号，就可以保证在程序运行异常时，由ＭＡＸ８１３Ｌ使单片机复位。２．３ ＤＳ１３０７时钟接口电路ＤＳ１３０７时钟芯片是美国ＤＡＬＬＡＳ公司生产的Ｉ２Ｃ总线接口实时时钟芯片。ＤＳ１３０７可以独立于ＣＰＵ工作，它不受晶振和电容等的影响，并且计时准确，月积累误差一般小于１０秒。此芯片还具有掉电时钟保护功能，可自动切换到后备电源供电。同时还具有闰年自动调整功能，可以产生秒、分、时、日、月、年等数据，并将其保存在具有掉电保护功能的时间寄存器内，以便ＣＰＵ根据需要对其进行读出或写入。由于单片机ＡＴ８９Ｃ５２没有Ｉ２Ｃ总线接口，因此，要驱动ＤＳ１３０７，就必须采用单主机方式下的Ｉ２Ｃ总线虚拟技术。在此方式下，以单片机为主节点（主器件），主器件永远占有总线而不出现总线竞争，且可以用两根Ｉ／Ｏ口线来虚拟Ｉ２Ｃ总线接口。Ｉ２Ｃ总线上的主器件（单片机）可在时钟线（ＳＤＬ）上产生时钟脉冲，在数据线（ＳＤＡ）上产生寻址信号、开始条件、停止条件以及建立数据传输的器件。任何被选中的器件都将被主器件看成是从器件。在这里，ＤＳ１３０７作为Ｉ２Ｃ总线的从器件。Ｉ２Ｃ总线为同步串行数据传输总线，其内部为双向传输电路，端口输出为开漏结构，因此，需加上拉电阻。２．４ ＭＴ８８８０Ｃ双音频编解码电路由于单片机是通过ＭＴ８８８０Ｃ芯片得到ＰＳＴＮ网络的双音频信号解码输出，也就是说，单片机可以识别来自ＰＳＴＮ网络的控制信号，用户可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别与远程控制。因此，利用ＭＴ８８８０Ｃ的双音频编码功能，系统可以在紧急时刻将用户预置的紧急电话打到ＰＳＴＮ网络，从而把损失减少到最低。２．５ ＩＳＤ４００４语音录放电路ＩＳＤ４００４是美国ＩＳＤ公司生产的一种语音录放芯片。它可录制８～１６分钟的语音信号。该芯片可提供ＳＰＩ标准接口和单片机进行接口，其语音的录放控制均通过单片机来实现。该芯片的一个最大特点是可以按地址编程录放，因而可由ＩＳＤ４００４和单片机编程控制来构系统与ＰＳＴＮ网络用户的语音平台。由于ＩＳＤ４００４的ＩＮＴ和ＲＡＣ脚输出为开漏结构，因此需要加上拉电阻。);>２．６ ＭＡＸ２０２串行通讯电路通讯电路可由串行通讯专用芯片ＭＡＸ２０２组成，通过此电路可以方便地与ＰＣ机进行串行通讯。２．７ 铃流检测与摘挂机控制电路当系统被呼叫时，电话交换机发出铃流信号。振铃为２５±３Ｖ的正弦波，失真小于１０％，电压有效值为９０±１５Ｖ。振铃信号以５秒为周期，即１秒送，４秒断。由于振铃信号电压比较高，所以先要通过高压稳压二极管进行降压，然后输入至光耦。再经光耦隔离转换后，从光耦输出时通时断的正弦波，最后经ＲＣ回路进行滤波以输出标准的方波。该方波信号可以直接输出至单片机的定时器１进行计数，以实现对铃流的检测。由于程控电话交换机在电话摘机时电话线回路电流会突然变大（约３０ｍＡ），因此，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机的Ｐ１．７来控制一个固态继电器，固态继电器的控制端应连接一个大约３００Ω的电阻后再接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。３系统软件编制本系统软件主要由系统主机和系统分机的Ｃ５１程序和系统与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络通讯程序组成。３．１ 系统主机程序的编制系统主机程序主要用于实现系统的总体功能。包括无线数据传输程序、看门狗程序、时间戳程序、双音频编解码程序、语音录放程序、串行通讯程序、铃流检测与摘挂机控制程序、系统初始化程序、意外事件处理程序等。程序编制以消息驱动为主导思想。消息由计数器中断１、外部中断０和串行中断产生，在中断服务程序中，应将相应的状态位置位，而在消息循环中则应按相应的状态位调用功能函数，然后由功能函数将相应的状态位清０并完成所需功能，并最后返回到消息循环中。其程序流程如图５所示。该系统的分机程序和主机类似，故此不再详述。);>３．２ 系统与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络通讯程序的编制这部分通讯程序分为服务器和客户端两个程序，主要通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络完成用户的控制功能。服务器程序主要完成客户端与系统主机通讯的中转，即将客户端发来的控制或者查询命令成系统主机能识别的格式，或者将系统主机收到的报警等信息上传到客户端。服务器程序使用Ｓｏｃｋｅｔ与客户端进行Ｉｎｔｅｒｎｅｔ通讯。客户端程序是运行在远端用户的控制界面，主要用于完成家居内状态的显示以及对家居内电器的远程控制，同时使客户端直接连接到服务器。４结论本系统充分利用了现有的网络资源。通过在实际电话网络和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络中的试运行证明：该系统能够达到设计初期的各项要求。相信将在信息家电、智能小区等方面得到广泛应用。
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今我国的智能化家居设计在10年内经历了摸索阶段，正大步踏入创新阶段。家居的智能化对我们日常生活的各方面都产生不同层面的影响，然而我国的家居智能化设计的普及面还是比较窄，而且对智能化的本质上了解不足。
灯光系统应该说是智能家居系统里面必不可少又用起来特别爽的系统了。一套设计合理的智能灯光系统，不仅科技感爆棚，实用性也极强，所以此系列文章从灯光系统说起。
首先，说智能灯光系统之前，要普及一些关于家庭灯光的基础知识。
基础知识
1、家庭灯光的供电家庭灯光的供电应该是最为简单的电路了，火线通过墙壁开关然后通往灯具，灯具另一端零线。
2、灯光分类家居常用的灯光，大概可以分为三类：
白炽灯：就是靠钨丝发光的灯，爱迪生发的那种，一般发出暖黄色光，色温低；发热严重，所以发光效率低，同等亮度功率比日光灯、LED等都要大很多，已经基本淘汰。之所以说基本淘汰，就是一般不用，偶尔也会用来烘托氛围，虽然费电，但是比蜡烛强很多，而且有一种古的感觉，当然，现在有很多做成白炽灯样式的LED灯，看着好像也有灯丝，但是仔细一看，灯丝很粗，其实那时LED发光材料，不是普通白炽灯。当然，并不是说白炽灯一无是处，它调光方便，可以改变电压、电流或者串电阻都可以调节亮度，非常方便。
荧光灯（日光灯、节能灯）：这种灯具靠的是紫外线射荧光剂发出荧光，当然，也可以使用不同的荧光剂来发出不同颜色的光。相比白炽灯，荧光灯光线显色性更强，发光效率更高，灯具发光面积也大，效果更好。坏处在于其结构也更杂，需要镇流器，且不能简单的通过调节电压活着串电阻的方式调节亮度。
LED灯：LED是发光二极管，靠的是半导体材料发光，当然可以发出各种不同颜色的光，其发光效率非常高，且体积小巧（大灯一般采用多个LED灯珠构成），可以做成各种不同的样式，非常灵活方便。坏处在于目前国内对LED的标准并不够确，市场上有很多低端产品效果差，光谱不均匀，长时间使用对眼睛甚至会有所损伤。同时LED一般为恒流驱动，需要专门的驱动器，有专用的调光电路，不能单纯的通过改变电压或者串电阻的方式调光。三种灯具各具特色，一个家庭中很可能会用到一种或者多种。
3、墙壁开关
目前绝大部门民用的墙壁开关，都是在火线上，这样在关闭灯光的时候火线断开，然后除了开关到电源的部分之外的其他部门，包括灯泡的火线和零线都是不带电的，如此安全性比较高。所以，几乎所有的家用墙壁开关的暗盒里都只有火线没有零线。
4、智能灯这里所说的智能灯指的是本身具有智能功能的灯具，也就是可以通过WiFi、蓝牙、遥控器等方式可以控的灯具，这种灯具可以用来组成智能灯光系统，但是智能灯光系统并不一定需要智能灯。大部分情况下，智能墙壁开关组件配合普通灯具也可以实现智能灯光系统，并且成本普遍要更低。当然，智能灯也有智能灯的优势，比如有的智能灯可以调节不同的亮度和色彩，可以实现不同的色调和色温，这是传统灯光所不具备的。有了以上的基础知识，就可以来说一下如何具体的改造方法了。
五种改造方法
1、单火线智能墙壁开关这种开关可以直替换现有的墙壁开关，用起来肯定是最方便的，但是受限于它的原理（我在之前很多文章中说过，这种开关在关闭时实际上是高阻状态，有一个很小的电流通过，从而让开关本身获得电源，所以其开通和关断并不是和继电器或者机械开关一样完全通和断开），控的灯具功率一般在5W~200W（因产品的不同而不同），再大的话会导致发热严重，而小于5W会导致灯具闪烁。
2、零火线智能墙壁开关这种开关通过继电器控，所以可以完全开通和断开，从而可以控0W~1000W的几乎所有灯具，稳定性肯定是最好的，价格也比单火线开关更便宜。但是问题在于此种墙壁开关需要零线才能工作，也就是在暗盒中必须有零线，而普通的家装暗盒一般是不留零线的，所以只能用在装修时预留了零线的墙壁开关中，对于有条件的用户，我是非常建议采用这种方式的。
3、智能灯泡智能灯泡就比较容易理解了，就是灯具本身具备智能控的功能，只要闭合灯具开关，灯具自身就可以通过APP或者遥控器控了，优势是对墙壁开关就没要求的；而劣势在于这样的话墙壁开关的控作用就不太容易发挥了，因为如果墙壁开关关闭了，相当于这个灯具就只能再通过墙壁开关打开而无法使用APP或者遥控器打开。同时，这种灯具的价格是相对比较高的，所以对于全屋智能灯光的话，这种方式并不是很理想。
4、控盒控盒本质上就是一个智能插座，通过继电器打开和关断，成本也很低，每一路灯光至需要几十元就可以搞定，但是问题和智能灯类似，就是无法再使用墙壁开关方便的控灯具了，所以除非没有其他办法，我也不推荐这种方式。
5、学习灯光遥控器这种方式适合本来家中灯光就具备射频遥控（灯具一般都使用射频遥控）功能的，只需要配合智能射频遥控组件，让这个组件学习灯具的遥控器就可以实现控了，成本肯定是最低的，用起来也方便，当然，问题在于无法实时反馈状态，也就是说你发送了开灯的遥控信号，但是无法确定灯是否已经打开。理论差不多了，下面来重点：智能灯光系统设计实例户型实例我们先来看下户型图，这是一套建筑面积110平米的普通多层住宅，两室两厅，主要灯光系统的布置如下。
灯光系统分析这是一种比较保守的灯光结构，普通家庭的常见灯光布置，结构相对比较简单，也比较典型，所以我选择此户型作为例子。为了配合灯光系统的控，每个房间和区域增加了亮度和人体传感器，入户门安装门磁。灯光的自动控主要依靠环境亮度和人体传感器来确定是否打开灯光，以上灯光系统采用零火线智能墙壁开关。具体每个房间的设置在设计要点中详细解释。
实现功能
1、场景功能：根据情况自动开启/关闭部分灯光、打开/关闭所有灯光等。
2、环境光线昏暗的情况下，回家自动开灯。
3、卫生间在昏暗情况下有人自动开灯，起夜情况下开灯带，无人自动关灯。
4、厨房、阳台在昏暗情况下有人自动开灯，人离开自动关灯。
5、主卧次卧等各个区域在夜间检测到有人移动自动开启部分。
6、客厅和餐厅根据光线亮度和活动自动开启和关闭。
设计要点
1、厨房的灯光只要检测到有人活动并且光线暗即可开启，人在厨房里一般是一直活动的，所以人体红外传感器的超时时间不需要太长，一般设置为2～5分钟没有人体活动即可关闭灯光。阳台情况和厨房类似。
2、卫生间的灯光一般分成两种情况，正常情况下检测到光线暗且有人，则打开吸顶灯和灯带，对于晚上入睡后的起夜，一般不开吸顶灯，因为太亮的光线非常刺眼，所以可以将自动方式设置为22:00——6:00时间段，客厅光线黑暗、主卧光线黑暗且检测到有人时打开灯带提供夜间，无人3～5分钟后自动关闭。
3、回家自动开灯的设置并不难，但是有点意外：门磁检测到门打开，门口玄关处人体红外传感器无人，光线暗，则开启客厅灯光。之所以如此设置是为了防止在离家时自动开启灯光，离家和回家的最显区别就是开门的时候是否能探测到有人移动，如果是回家，则是在无人移动的情况下门打开，而出门则是有人移动的情况下门打开。
4、主卧和次卧的人体红外传感器建议安装在比较低的位置，如此当人入睡后不会触发人体感应，而起夜时候则会触发，同时可以点亮床下灯带进行。一般不建议直点亮吸顶灯，因为夜间突然打开吸顶灯会过于刺眼。
5、对于夜间23:00—次日6:00，建议所有传感器设置为只触发少量射灯或者灯带提供微弱的。
6、客厅和餐厅灯光比较多，但是控方式并不杂。检测到有人活动且光线昏暗可以自动打开灯光，但是无人关闭灯光的延时要尽量时间比较长，因为人可能会在客厅坐着看电视长时间没有大幅度的移动，导致人体传感器无法探测到有人，所以这个延时一般要在10分钟以上。除此之外，还可以根据环境亮度的不同搭配不同的灯光方案，这一个与个人习惯有关，只需要根据各自习惯设置即可。
7、场景功能根据个人的需求随机搭配即可，难度比较小，这里就不多说了。
8、如果有条件，可以在靠近室外的区域设置一个亮度传感器来感受环境亮度，这样可以根据外界亮度来自动调节室内灯关的开启数量，实现更为准确的亮度控。成本核算一位智能墙壁开关：主卧1个，次卧1个，厨房1个，餐厅1个。两位智能墙壁开关：客厅2个，餐厅1个，阳台1个，洗手间1个。亮度和红外人体传感器：每个房间区域一个，共8个。门磁：1个。网关：1个（或2个）。成本核算：一位智能墙壁开关取120元每个，两位智能墙壁开关取140元每个，亮度和红外人体传感器取60元每个，门磁50元每个，网关200元。总成本为：4*120+5*140＋8*60＋50＋200=1910元
总结本文介绍了智能系统的基本结构和改造的基本办法，并以一个相对常见的户型和灯光结构设计了智能系统，同时对具体功能设置进行了举例，最后核算了整套系统的成本。可以看出，其实打造一套一百平米左右户型的全屋智能灯光的成本是非常之低的，设置也非常简单，而带来的舒适性将会非常大，所以建议朋友们可以从智能灯光系统开始折腾，感受智能家居的魅力。
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你怎么做的，我现在有类似的课题，忘指点喽
今我国的智能化家居设计在10年内经历了摸索阶段，正大步踏入创新阶段。家居的智能化对我们日常生活的各方面都产生不同层面的影响，然而我国的家居智能化设计的普及面还是比较窄，而且对智能化的本质上了解不足。
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随着科技的发展及人们生活水平的不断提高，居住环境的改善备受关注，家庭生活中每个成员的舒适、安全与便利的需求越来越受到开发商的重视。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的智能化控制系统，该系统可满足并实现高效、舒适、安全、便利、环保的人文居住环境。随着家居智能化的快速兴起，现代家居中的监视、对讲、安防、管理及控制等更多地功能被集成应用，从而使得可视对讲、家庭安防到家居的灯光、电器的智能控制，子系统越来越多、线路日趋复杂。在满足不断增长的功能需求的同时，提高系统的集成度，进一步提升系统的性价比，使安装及维护工作更为简单化，并能保证很好的灵活性，是现代家居智能化的发展趋势。深圳市麦驰智能技术有限公司推出的“未来之家”家庭智能终端，它采用触摸屏，集成了可视对讲、访客图像拍照功能、更为强大的家庭安防、自动抄表功能，小区短信、物业报修等服务，适应了这一需求，麦驰智能家居系统特点：l 功能更为完整、系统集成度更高l 性价比优越l 分布式控制总线使系统扩展灵活、故障分散l 模块化结构设计能满足各类用户的需求l 语音提示使系统更具人性化l 五种操作方式使操作更为简单、快捷l 控制线路简单、施工成本低智能家居DIY方案：本项目为一套2室2厅，室内建筑格局为：客厅、餐厅、厨房、次卧、主卧、卫生间、阳台，如图1所示：针对业主对智能家居控制系统的实际需求，我们的设计充分考虑了照明、家电、电动窗帘、娱乐控制的一体化的体验，同时结合了家庭的安全性要求。该控制系统由系统终端主机、各种智能模块、传感设备、精密机械设备等组成。系统充分体系了以高科技打造舒适、安全、便捷的人居环境。系统原理图 如2所示：总体方案设计：1． 入口走廊及客厅：l 入口大门安装1对门磁探测器，玄关处墙上安装1台彩色可视“未来之家”终端设备。l 入口处安装3个3键智能灯光控制模块，分别控制走廊灯、客厅的电视墙射灯和吊顶灯调光和开/关客厅电动窗帘、阳台灯。l 客厅放置一个无线遥控器，可以实现对室内所有的灯光和家电进行控制。l 在电视、空调等设备容易接收到红外信号地方安装1个红外控制模块，红外模块和被控家电无阻挡物。l 客厅阳台入口安装1个红外探测器用于探测非法闯入者从阳台进入时，形成一道非法入侵报警防线。客厅沙发旁安装1个紧急求救按钮。按键控制：l 在出门前一键控制开关所有灯光、电器。l 情景模式：一键控制客厅灯、走道灯及辅助灯光设备亮度100%、窗帘打开无线控制：l 在客厅可以运用遥控器遥控家里所有的灯光和家电设备：例如，你也可以坐在沙发上，动动手指头，就可以轻松控制家里的灯光及控制各种场景。例如：影院模式：客厅灯光设备亮度调暗到30%。营造室内灯光舒适的氛围。“未来之家”智能终端控制l 当你在离家出门前，在彩色可视智能终端上设置“离家布防”让安防系统启用进入到布防状态，当主人离开房间布防延时结束后。家中所有的灯光和电器关闭、厨房机械手自动将煤气阀门关闭，家中所有的感应探测设备进入到警戒状态。l 你可以在智能终端触摸显示屏菜单中点击设备名称来开启灯光和电器。l 定时控制模式：可以按照生活起居习惯设定智能系统的状态。例：业主度假,每天一定时间规定区域灯按时开启按时熄灭。同时也可打开卫生间和厨房排气扇对室内空气换气。l 电话远程控制：在炎热的夏季或瑟瑟的冬天，你可以通过电话进行远程家电设备操作，在到家前提前将家中的空调打开。感应探测器联动灯光和家电控制：l 夜间回家推开家门时，玄关灯会以渐亮的方式自动打开。l 紧急情况下，例如安防系统探测到客厅红外或大门门磁入侵信号时，该设备可以自动拨出6个不同号码，然后按照预设的程序，通过发出报警或迅速开启相应灯光及窗帘，对入侵者起到阻吓的作用。2、餐厅及厨房l 餐厅安装1个3键智能灯光控制模块，控制餐厅灯具的调光和情景模式。l 厨房安装1个3键智能灯光控制模块，控制厨房灯具和排风抽烟机。l 厨房安装1个智能插座模块控制厨房家电。l 厨房安装1个煤气探测器和1个机械手。功能描述：l 就餐时，可以通过遥控器上的情景键或在餐厅的3键模块操作一个按键即可达到预先设定的就餐场景。l 厨房3键开关按钮可对厨房内的灯和排风扇、插座进行控制。l 通过电话远程打开厨房设备。例：电饭煲；l 通过智能终端机设定的定时控制模式，按照系统设定的时间自动打开排风扇对厨房排风换气。l 如厨房煤气泄漏达到一定浓度时，煤气探测器感输出报警信号，同时通过机械手自动将煤气管道阀门关闭。3、次卧l 次卧室内门口和床头各安装1个3键智能灯光控制模块，控制灯具的调光和开关、情景模式。l 安装1个紧急求救按钮功能描述：l 就寝模式：按下床头3键智能灯开关模块上的“关”按键，所有灯光关闭。l 起夜模式：半夜要夜起时，只要按一下床头3键灯光模块的一个按钮，通往洗手间的全部灯光会柔和的亮起，既方便你的行动又不用担心影响家人。l 紧急情况下，按下紧急按钮系统自动将报警信息输入，并自动拨出6个不同号码。4、主卧l 主卧室内门口和床头各安装1个3键智能灯光控制模块，控制灯具的调光和开关、情景模式。l 放置一个无线遥控器，可以实现对室内所有的灯光和家电进行控制。l 安装1个紧急求救按钮功能描述：l 就寝模式：按下遥控器上的起夜模式键或按下床头3键智能灯光模块一个按键，所有灯光关闭。l 起夜模式：当你半夜要夜起时，只要按一下遥控器上的“夜起”按钮，那么l 通往洗手间的灯光会柔和的亮起，你再也不用担心影响你的家人休息了。l 紧急情况下，按下紧急按钮系统自动将报警信息输出，并自动拨出6个不同号码。5、卫生间l 安装1个3键智能灯光控制模块，控制灯具的灯光和排气扇l 安装1个无线接收模块，接收无线遥控器灯光电器控制指令。功能描述：l 卫生间3键开关按钮可对卫生间内的灯和排风扇进行控制。l 通过智能终端机设定的定时控制模式，按照系统设定的时间自动打开排风扇对卫生间的异味排风换气。灯光电器多控制方式组合：1．按键控制：通过智能灯光控制模块的按键和智能插座上的按键可控制相应的灯光电器。2． 智能终端控制：通过智能终端的触摸屏可控制系统的各种灯光电器。3． 遥控器控制：通过遥控器可控制系统的各类灯光电器。4． 电话远程控制：通过电话实现远程灯光电器控制。若晚上家中无人时可通过电话打开家中的灯光电器，以使人有“家中有人”的感觉，具有隐性安防功能。5． 网络控制：可通过互联网进行控制（必须开通网络业务）。系统组成设备：n“未来之家”智能终端：安防报警、家电控制、可视对讲集成一体化机Ø 触摸屏及感应按键操作；Ø 功能完善，集成度高，综合成本低；Ø 一体化结构，整体美观，安装方便；Ø 控制方式多，人性化语音提示，操作方便；Ø 与红外模块联动，实现灯光智能化控制，实现“人来灯亮、人走灯熄”；Ø 编程方式多样，住户可通过“未来之家”智能终端随意设置不同的定时控制； n智能灯光控制模块 CR-Bus总线兼容可编程设备 按钮可用于开关控制、开关切换、调光和场景控制。 多种按键形式可供选择 输出具有淡入淡出功能技术参数： 工作电压：18VDC 工作电压：40mA—100mA 开关输出：250V/50Hz 调光回路：300w 开光回路：600w 调光级数：256 安装底盒尺寸：76mm×76mm×80mmn 智能插座模块Ø CR-Bus总线兼容可编程设备Ø 一个输入按钮可用于插座通断控制。技术参数：Ø 工作电压：18VDCØ 工作电压：40mA—70mAØ 输出电源：15An 红外自学习控制模块Ø CR-Bus总线兼容可编程设备Ø 具有自学习功能，能对空调、电视机、影碟机及电动窗帘等具有红外接口有设备进行控制技术参数：Ø 工作电压：18VDCØ 工作电流：32mAØ 载波频率：38kHz和 33kHz可切换Ø 通道数：3个Ø 通道一：可学习空调开、关、摆页、换气等四个动作。Ø 通道二：可学习电视机换台（+）、换台（-）、选台（+）、选台（-）、关、静音、TV/AV、直接选台等八个动作Ø 通道三：可学习影碟机的选歌、音量、关、播放等八个动作，或窗帘的外帘开关、内帘开关、停止、等八个动作Ø 遥控距离：≤7mØ 遥控夹角：≤120°Ø 安装底盒尺寸：76mm×76mm×65mmn 无线接收模块Ø CR-Bus总线兼容可编程设备Ø 无线控制无方向性技术参数：Ø 工作电压：18VDCØ 工作电流：46mAØ 室内最远接收距离：≤50mØ 可使用遥控器数量：5×8个Ø 载波频率：433MHzØ 安装底盒尺寸：76mm×76mm×65mmn 无线遥控器Ø 功能齐全、外形精巧、美观。Ø 集成了空调、电视、影碟及电动窗帘等电器的控制功能Ø 能实现多种场景模式的控制Ø 每户可使用5×8个遥控器
智能家居是系统性的产品，主要有控制器和执行器组成。其中该系统的通讯模式、系统构架、系统功能等是关键的。市场主流智能家居产品的通讯模式大概有10多种。其中不乏各种国际标准和国家标准的。所以，你断难取舍源自你题目太大而无法落地。我建议你采用Zigbee方式做家居内的I/O控制，有成熟的250KZigbee解决方案，如果你水平高，可以尝试做1MZigbee的I/O+简单音视频智能家居系统。论文好办，解决了物理模型后，直接把解决方案中的芯片介绍60%+你的开发感受40%写进去即可。补充说明：简易智能联动控制产品设计，我推荐你做“人体红外感应”，可广泛应用于走道、玄关、卫厨、衣柜等处灯光甚至设备开关控制。资料、IC、方法等可以百度“电子设计 KT-0003”，20块钱1个。 如果能将433Mhz的无线收发（市面很多解决方案，关键是这种融合的思路是一种创新）做进去，还能实现逻辑联动1拖多。
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可以写智能化应用的设备和场景，也可以写智能化系统的构建 还可以写智能化应用中的问题和解决对策，还可以写智能化系统应用水平提升途径，还可以写现有应用中的不足，还可以写研究现状。这些够不够？不够我还能再给您找一些内容。
智能家居控制系统的设计与实现 [2009-03-18 06:41] ;;; 摘要：介绍了以PC（个人计算机）、MCU（单片机AT89C52）、双音多频编解码集成电路MT8880C、语音录放芯片ISD4004和无线数据收发芯片nRF401为核心，通过现有的电话网络终端或者互联网网络终端实现远程控制的智能家居系统，给出了该系统的电路原理和办硬件设计与实现方法。;;; 关键词：远程控制 双音多频 网络通讯 无线通讯 家庭自动化２１世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、ＤＶＤ录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和１１０可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。１系统的总体结构及工作过程智能家居系统由系统主机、系统分机、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务器和网络接口等部分组成。其中系统主机通过服务器（个人）连入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，并通过自己的ＰＳＴＮ�公用电话交换网接口电路连入ＰＳＴＮ。其结构图如图１所示。主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结构。系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、传输控制命令和反馈信息。该系统正常工作时，用户可以通过);>Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和ＰＳＴＮ两种网络进行访问，当通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ访问时，本系统可提供一个界面友好的终端软件，用户只需登陆到运行在家中的服务器即可对家中的设备进行远程控制；当通过ＰＳＴＮ访问时，本系统将为用户提供语音操作界面。其工作流程如图２所示。２系统的硬件构成本系统的硬件主要有系统主机与系统分机两大部分。系统主机由单片机ＡＴ８９Ｃ５２和各种接口电路组成，如图３所示。系统分机由单片机ＡＴ８９Ｃ５２和各种接口电路、传感器单元电路、固态继电器控制电路组成，并由固态继电器控制具体设备，具体硬件组成框图如图４所示。通过系统主机的各种接口电路可将主机ＣＰＵ从繁忙的计算中解脱出来，以便把主要精力运用在控制和信息传递上。系统主机主要依照各个功能电路的输出结果进行判断和控制命令的输出。系统分机的各种接口电路和主机相似，只是根据设备的不同（传感器单元）有着细节上的变化。下面主要介绍系统主机的各种接口电路。２．１ ｎＲＦ４０１ 无线数据传输电路无线数据传输电路由Ｎｏｒｄｉｃ公司的单片ＵＨＦ无线数据收发芯片ｎＲＦ４０１及其外围电路构成。ｎＲＦ４０１采用ＦＳＫ调制解调技术，其工作效率可达２０ｋｂｉｔ／ｓ，且有两个频率通道供选择，并且支持低功耗和待机模式。它不用对数据进行曼彻斯特编码，其天线接口设计为差分天线，因而很容易用ＰＣＢ来实现。);>;;; ２．２ 看门狗电路看门狗电路由ＭＡＸ８１３Ｌ及其外围元件组成。通常，在单片机的工作现场，可能有各种干扰源。这些干扰源可能导致程序跑飞、造成死机或者程序不能正常运行。如果不及时恢复或使系统复位，就容易造成损失。看门狗电路的作用就是在程序跑飞或者死机时，能有效地使系统复位以使系统恢复正常运转。因此，在程序中定期给Ｐ１．５送入看门狗信号，就可以保证在程序运行异常时，由ＭＡＸ８１３Ｌ使单片机复位。２．３ ＤＳ１３０７时钟接口电路ＤＳ１３０７时钟芯片是美国ＤＡＬＬＡＳ公司生产的Ｉ２Ｃ总线接口实时时钟芯片。ＤＳ１３０７可以独立于ＣＰＵ工作，它不受晶振和电容等的影响，并且计时准确，月积累误差一般小于１０秒。此芯片还具有掉电时钟保护功能，可自动切换到后备电源供电。同时还具有闰年自动调整功能，可以产生秒、分、时、日、月、年等数据，并将其保存在具有掉电保护功能的时间寄存器内，以便ＣＰＵ根据需要对其进行读出或写入。由于单片机ＡＴ８９Ｃ５２没有Ｉ２Ｃ总线接口，因此，要驱动ＤＳ１３０７，就必须采用单主机方式下的Ｉ２Ｃ总线虚拟技术。在此方式下，以单片机为主节点（主器件），主器件永远占有总线而不出现总线竞争，且可以用两根Ｉ／Ｏ口线来虚拟Ｉ２Ｃ总线接口。Ｉ２Ｃ总线上的主器件（单片机）可在时钟线（ＳＤＬ）上产生时钟脉冲，在数据线（ＳＤＡ）上产生寻址信号、开始条件、停止条件以及建立数据传输的器件。任何被选中的器件都将被主器件看成是从器件。在这里，ＤＳ１３０７作为Ｉ２Ｃ总线的从器件。Ｉ２Ｃ总线为同步串行数据传输总线，其内部为双向传输电路，端口输出为开漏结构，因此，需加上拉电阻。２．４ ＭＴ８８８０Ｃ双音频编解码电路由于单片机是通过ＭＴ８８８０Ｃ芯片得到ＰＳＴＮ网络的双音频信号解码输出，也就是说，单片机可以识别来自ＰＳＴＮ网络的控制信号，用户可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别与远程控制。因此，利用ＭＴ８８８０Ｃ的双音频编码功能，系统可以在紧急时刻将用户预置的紧急电话打到ＰＳＴＮ网络，从而把损失减少到最低。２．５ ＩＳＤ４００４语音录放电路ＩＳＤ４００４是美国ＩＳＤ公司生产的一种语音录放芯片。它可录制８～１６分钟的语音信号。该芯片可提供ＳＰＩ标准接口和单片机进行接口，其语音的录放控制均通过单片机来实现。该芯片的一个最大特点是可以按地址编程录放，因而可由ＩＳＤ４００４和单片机编程控制来构系统与ＰＳＴＮ网络用户的语音平台。由于ＩＳＤ４００４的ＩＮＴ和ＲＡＣ脚输出为开漏结构，因此需要加上拉电阻。);>２．６ ＭＡＸ２０２串行通讯电路通讯电路可由串行通讯专用芯片ＭＡＸ２０２组成，通过此电路可以方便地与ＰＣ机进行串行通讯。２．７ 铃流检测与摘挂机控制电路当系统被呼叫时，电话交换机发出铃流信号。振铃为２５±３Ｖ的正弦波，失真小于１０％，电压有效值为９０±１５Ｖ。振铃信号以５秒为周期，即１秒送，４秒断。由于振铃信号电压比较高，所以先要通过高压稳压二极管进行降压，然后输入至光耦。再经光耦隔离转换后，从光耦输出时通时断的正弦波，最后经ＲＣ回路进行滤波以输出标准的方波。该方波信号可以直接输出至单片机的定时器１进行计数，以实现对铃流的检测。由于程控电话交换机在电话摘机时电话线回路电流会突然变大（约３０ｍＡ），因此，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机的Ｐ１．７来控制一个固态继电器，固态继电器的控制端应连接一个大约３００Ω的电阻后再接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。３系统软件编制本系统软件主要由系统主机和系统分机的Ｃ５１程序和系统与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络通讯程序组成。３．１ 系统主机程序的编制系统主机程序主要用于实现系统的总体功能。包括无线数据传输程序、看门狗程序、时间戳程序、双音频编解码程序、语音录放程序、串行通讯程序、铃流检测与摘挂机控制程序、系统初始化程序、意外事件处理程序等。程序编制以消息驱动为主导思想。消息由计数器中断１、外部中断０和串行中断产生，在中断服务程序中，应将相应的状态位置位，而在消息循环中则应按相应的状态位调用功能函数，然后由功能函数将相应的状态位清０并完成所需功能，并最后返回到消息循环中。其程序流程如图５所示。该系统的分机程序和主机类似，故此不再详述。);>３．２ 系统与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络通讯程序的编制这部分通讯程序分为服务器和客户端两个程序，主要通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络完成用户的控制功能。服务器程序主要完成客户端与系统主机通讯的中转，即将客户端发来的控制或者查询命令成系统主机能识别的格式，或者将系统主机收到的报警等信息上传到客户端。服务器程序使用Ｓｏｃｋｅｔ与客户端进行Ｉｎｔｅｒｎｅｔ通讯。客户端程序是运行在远端用户的控制界面，主要用于完成家居内状态的显示以及对家居内电器的远程控制，同时使客户端直接连接到服务器。４结论本系统充分利用了现有的网络资源。通过在实际电话网络和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络中的试运行证明：该系统能够达到设计初期的各项要求。相信将在信息家电、智能小区等方面得到广泛应用。