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1、2基于单片机的远程家居监控系统设计摘 要将住宅中各种通信设备，家用电器和家庭保安装置内部网络连接到一个智能控制系统上进行集中或异地监视、控制和事务管理的智能家居（smart home）系统，已成为近年来的一个热门研究课题。本文简要介绍了远程智能家居管理系统的课题背景，分析了智能家居的国内外现状和未来发展趋势和应用前景。分析了系统涉及的硬件配置、组网方式和软件需求，给出了系统的总体设计方案，研究了系统的通信状态和通信协议设计的基本原理，设计了通信协议帧的基本格式及系统使用的部分协议的具体帧格式。在分析了智能控制技术的基础上，对其特点、原理和运行方式进行了讨论。本设计主要是应用于在控制异地家用电器
2、工作，系统由振铃检测电路、自动摘挂机电路、密码检测电路、单片机主控电路、语音提示电路、开关控制电路、电源电路七部份组成。采用AT89C51单片机，配合DTMF解码芯片CM8870和语音芯片ISD400，充分利用硬件电路的稳定性，可靠性，成功实现了用电话对家居电器的远程控制。关键词： 单片机；智能家居；远程监控；CM8870；ISD400 Based on SCM remote household monitoring system design AbstractWill residence of communication equipment, household appliances and
3、 home security device internal network connected to an intelligent control system for centralized monitoring, control and or beyond the transaction management intelligent household (smart home) system in recent years, has become a popular research topic. This paper briefly introduces remote intellig
4、ent household management system, analyzes the background of the topic of the intelligent home situation at home and abroad and the future development trends and application prospect. Analyses the hardware configuration, involving network mode and software requirements, presented system overall desig
5、n scheme of the system communication state and the communication protocol design basic principle, design the communication protocol frame of basic format and systems use part of the concrete frame format agreement. The intelligent control technology in analysis based on fuzzy neural network technolo
6、gy, intelligent household controller, constructed of its characteristics, principle and operation methods were discussed. This design is mainly applied in different household appliances work in control by ringing detection circuit, system, automatic picking hang circuit, password detection circuit a
7、nd single-chip microcomputer control circuit, voice prompt circuit, switch control circuit, the power circuit of seven parts. AT89C51 microcontroller, with DTMF decoder chip CM8870 and pronunciation chip ISD400, make full use of hardware circuit stability, reliability, the successful implementation
8、of household appliances with phone remote control. Key words：AT89C51；smart home；remote monitoring；CM8870；ISD400目 录摘要Abstract1 绪论11.1 课题研究的主要内容及其背景11.2 智能家居系统的一般功能21.3 国内外研究现状及智能家居在我国的发展情况趋势32 远程家居智能监控系统总体设计52.1 远程家居智能管理系统设计要求52.1.1 远程家居智能管理系统设计原则52.1.2 远程家居智能管理系统的功能52.2 远程家居智能管理系统的总体设计方案53 远程家居智能管理系
9、统的硬件构成及电路设计73.1 AT89C51单片机73.1.1 AT89C51的主要特性73.1.2 AT89C51的主要引脚73.1.3 上电复位83.1. 4 时钟电路83.1. 5 中断口P3.3（/INTR1）83.2 振铃检测电路原理图及工作原理93.3 自动摘挂机电路原理图及工作原理93.4 语音提示电路103.4.1 ISD4004简介103.4.2 ISD4004的主要特性103.4.3 ISD4004的主要引脚103.4.4 ISD404录音电路113.4.5 语音提示电路工作过程113.5 密码检测电路123.5.1 CM8870简介123.5.2 密码检测电路的工作过程
10、123.5.3 CM8870的外围电路133.6 开关控制电路133.6.1 ULN2003简介133.6.2 开关控制电路的工作原理143.7 电源电路144 软件设计164.1 主程序框图164.2 语音提示部分184.2.1 串行外围接口SPI184.3 密码检测部分184.3.1 密码检测部分的流程图185 总结19参考文献附录致谢毕业设计基于单片机的远程家居监控系统设计 课题来源：生产实践1 绪论本章介绍了远程智能家居监控系统的课题背景，国内外研究现状和未来发展趋势，说明了本文的主要研究内容。1.1 课题研究的主要内容及其背景智能家居系统利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技
11、术及单片机嵌入式技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。随着计算机技术、单片机技术和网络技术的不断发展，人们已经不满足于各种家用电器设备带来的便利，而是希望将家居逐步融入信息社会中，因此，智能家居 （smart home）概念应运而生。智能家居是IT技术向传统建筑产业渗透发展的必然结果。由社会背景层面来看，近年来信息化的高度发展，通信的自由化与高层次化，业务量的急速增加与人类生活对工作环境的安全性、舒适性、效率性要求的提高，造成家居智能化的需求大为增加；在科学技术方面，由于计算机控制技术的发展与电子信息通信技术的成长，也促成了智能家居的
12、诞生。智能家居是具有适应性、预测性的智能系统。智能家居的实现目标是将家庭中各种与信息有关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置通过家庭内部网络连接到一个家庭智能化系统上，实现集中或异地的监控，进行家庭事务管理，并保持这些家庭设施与家居环境的和谐与协调。智能家居不仅具有传统家居的各项功能，而且使家庭与外部保持信息交流畅通，合理地控制能源，增强了家居生活的安全性、舒适性、节能性。智能家居是家居信息化未来发展的方向，智能家居网络的普及将大大提高国民的生活水平和质量。如前所述，智能家居本身是一个内涵很广泛的概念，涉及“人工智能”，“网络通信技术”，“综合布线技术”，“嵌入式系统”，“无线网络”，“单片机系
13、统”等学科内容。本课题将主要专注于智能家居的总体设计以及系统中部分软件的设计与实现。远程智能家居管理系统是由智能便携设备、外部网络、服务器、家庭内部网络以及家用设备所构成的一套完整的家庭智能化控制系统。它以家居系统中的服务器为核心，将智能终端远程控制和本地集中控制集成为一体，实现了家电、三表、安防的本地及远程控制，以此来改善用户的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活空间。本课题的主要研究内容是：根据“智能家居”的概念，针对实验环境，定义“远程智能家居管理系统”的具体概念和功能；根据定义，设计整个系统的硬件部署，软件体系结构。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化
14、、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路安装化等几个方面发展。纵观单片机的发展过程，单片机的发展趋势大致有：低功耗CMOS化,微型单片化,主流与多品种共存。单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高。下面分别就这三个方面说明单片机的技术进步状况。 1）内部结构的进步 单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：定时器，比较器，A/D 转换器，D/A转换器，串行通信接口，Watchdog电路，LCD控制器等。有的单片机为了构成控制网
15、络或形成局部网，内部含有局部网络控制模块CAN。 2）功耗、封装及电源电压的进步 现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式,这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。3）工艺上的进步 现在的单片机基本上采用CMOS技术，技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。 在单片机应用中，可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域,提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。近年来，单片机的生产厂家在单片机设计上采用了各种提高可靠性的新技术，这些新技术表现在如下几点: a）EFT(Electrical Fast Transient)技术EFT 技术是一种抗干扰技术，它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时，其波形上会迭加各种毛刺信号，如果使用施密特电路对其整形，则毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟，在交替使用施密特电路和RC滤波电路时，就可以消除这些毛否则令其作用失效，从而保证系统的时钟信号正常工作。这样，就提高了单片机工作的可靠性。Motorola公司的MC68HC08系列单片机就采用了这种技术。 b）低噪声布线技术及驱动技术在传统的单片机中，电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上，一般是在左上，右下或右上，左下的两对对
