一種基于公話網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和信息化程度的不斷提高，為智能家居系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)平臺(tái)。 通常把智能家居定義為一個(gè)整體，即利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及綜合布線技術(shù)，通過(guò)家庭信息管理平臺(tái)，將與家居生活相關(guān)的各個(gè)部分有機(jī)結(jié)合成一個(gè)特殊的集成系統(tǒng)。 伴隨著智能家居功能的不斷細(xì)化，其概念逐步得到延伸，更多地考慮到了居民對(duì)住宅環(huán)境性能的全方位要求。 因此，現(xiàn)階段的智能家居系統(tǒng)已從原先以智能化為重心的產(chǎn)品，轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)具備以下條件的集成系統(tǒng)：首先，要在家居中建立一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的通路，在家庭網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的控制下，通過(guò)相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有家電和設(shè)備的控制與監(jiān)測(cè)；其次，所有家電和設(shè)備都要通過(guò)一定的媒介平臺(tái)，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實(shí)現(xiàn)與外部世界的信息交流，滿足遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測(cè)和交換信息的需求；最后，要滿足人們對(duì)家居安全、舒適、方便、高效和環(huán)境保護(hù)的需求。

　　智能家居系統(tǒng)的控制命令與信息的傳輸可以通過(guò)2種途徑實(shí)現(xiàn)：無(wú)線傳輸方式和有線傳輸方式。 隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的日益增長(zhǎng)，高速、可靠的公共電話網(wǎng)絡(luò)（ PSTN）已經(jīng)覆蓋了絕大多數(shù)的地區(qū)和家庭，有線電話線上的雙音多頻（DTMF）信號(hào)除了用于建立通話連接外，也可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信，且具有較強(qiáng)的抗干擾能力，所以利用公話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)家居設(shè)施的控制在技術(shù)上是完全可行的。 與采用無(wú)線通信方式相比，采用公話網(wǎng)不需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的布線，也不占用無(wú)線電頻率資源，基本上沒(méi)有電磁污染，也無(wú)需大量的額外投資；而與采用有線IP網(wǎng)絡(luò)（ Internet）的通信方式相比，采用公話網(wǎng)的通信方式則具有更高的安全性和實(shí)時(shí)性。 因此，基于公用電話網(wǎng)絡(luò)的智能家居方案在技術(shù)的可行性和成本的經(jīng)濟(jì)性等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，研究開(kāi)發(fā)一種基于公話網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1 系統(tǒng)的總體研究

　　1. 1 系統(tǒng)的功能需求

　　家居系統(tǒng)的功能需求主要包括舒適宜人的家庭生活空間、家居的安全防護(hù)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)安防） 、家用電器的遠(yuǎn)程監(jiān)控等內(nèi)容，因此，基于公話網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)可以設(shè)置以下功能：

　　1） 窗簾的智能化控制，包括遙控器控制， 定時(shí)開(kāi)合控制， 光控、雨控等人性化的自動(dòng)控制等。

　　2） 家居的安全監(jiān)控與報(bào)警，主要包括燃?xì)猓�煤氣、天然氣、液化器）泄漏監(jiān)控， 窗幕探測(cè)器監(jiān)控， 門(mén)磁偶合監(jiān)控。

　　3） 家用電器的遠(yuǎn)程控制。 在遠(yuǎn)端撥入住宅電話號(hào)碼，延時(shí)若干秒后系統(tǒng)自動(dòng)接通，用戶(hù)首先輸入密碼，然后再輸入操作指令，即可對(duì)家用電器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 操作過(guò)程中將給出必要的語(yǔ)音提示。

　　1. 2 系統(tǒng)的總體方案

　　根據(jù)系統(tǒng)的功能設(shè)置，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的特點(diǎn)與要求，可將整個(gè)系統(tǒng)劃分為環(huán)境與安防檢測(cè)、控制，以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)等三大部分。 環(huán)境與安防檢測(cè)部分由光照、雨水、燃?xì)鈾z測(cè)器及窗幕、門(mén)磁探測(cè)器等傳感檢測(cè)器組成。 控制部分主要由主控模塊（也稱(chēng)主控板）和安防報(bào)警與家電控制模塊（也稱(chēng)報(bào)警與控制板）構(gòu)成，其中主控板負(fù)責(zé)智能窗簾的控制和安防報(bào)警信號(hào)的采集。 報(bào)警與控制板完成自動(dòng)電話撥號(hào)、報(bào)警、提示語(yǔ)音的錄放，以及電話號(hào)碼和家電控制操作碼（密碼與指令碼）的存儲(chǔ)、查詢(xún)與修改。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)力求使用性?xún)r(jià)比高的電路芯片實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，經(jīng)過(guò)技術(shù)分析，主控板和報(bào)警與控制板均以MCU （微控制器） 為核心，采用Atmel 公司的AT89S52單片機(jī)。 這種單片機(jī)是一種低功耗、高性能的8位微控制器，內(nèi)嵌8K可編程Flash 存儲(chǔ)器，屬于MCS單片機(jī)產(chǎn)品系列，已為眾多嵌入式系統(tǒng)所選用。 窗簾遙控器的MCU則采用該系列中貼片式MCS89C2051 單片機(jī)，以滿足體積與功耗的要求。

　　2. 1 主控模塊

　　主控模塊主要包括MCU及外圍電路、窗簾電機(jī)控制電路、窗幕探測(cè)（紅外感應(yīng)）處理和燃?xì)鈾z測(cè)處理等單元電路，以及MCU與光照、雨水、門(mén)磁等傳感器、報(bào)警與控制板的接口，如圖2所示。

圖2 主控模塊的電路結(jié)構(gòu)