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基于嵌入式的智能家居控制设计772020年4月19日文档仅供参考一 设计题目基于嵌入式的智能家居控制系统设计二 设计要求人们能够经过手机或电话在任何时候、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；也能够在下班途中，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打一个简单的电话。另外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110能够在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制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、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。三 设计的作用目的智能家居控制系统能够定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，经过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不但具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。四 设计方案4.1系统总体设计PC机RS232单片机信号分析处理门窗磁信号电压转 换放大、整形火灾烟雾传感器程控交换信令功率器件红外学习可燃气体传感器放大、整形扩展信号光电隔离A/D转换短信息发送LCD显示执行器件 图 4.1-1系统工作流程4.2单片机控制部分本系统是单片机在系统检测以及工程控制方面的应用，其特点是体积小，成本低，功能强，功耗低，是微机应用产品化的最佳机种之一，它已广泛地应用在产品智能化和工业自动化上。而把单片机面向工控领域对象，嵌入到工控应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。嵌入式系统一般分为四种:工控机，通用CPU模块，嵌入式微机处理，单片机。嵌入式系统具有以下特点：(1)面对控制对象。如传感信号输入、人机交互操作,伺服驱动等。(2)嵌入到工控应用系统中的结构形态。(3)能在工业现场环境中可靠运行的品质。(4)突出控制功能。如对外部信息的捕捉、对控制对象实时控制和有突出控制功能的指令系统(I/O控制、位操作和转移指令等)。单片机有惟一的专门为嵌入式应用系统设计的体系结构与指令系统，最能满足嵌入式应用要求。单片机是完全按嵌入式系统要求设计的单芯片形态应用系统，能满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行及非凡的控制品质等要求，是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。4.3远程控制设计4.3.1控制系统设计系统控制器由MT8870接收远端发送来的DTMF信号、并对其进行解码，解码后的信号由中央处理单元采集处理。为了方便用户使用，系统设计了语音提示界面。电话远程控制系统一般工作在无人值守环境，因此应具有自动离线、上线、复位功能。为了符合智能化要求，系统采用SM8952AC25P作为中央处理器。同时，电话远程控制系统正常工作还需电源供电电路、驱动电路等辅助电路。系统组成框图如图2.2-1示。由图可知，系统主要由振铃检测电路、模拟摘挂机电路、DTMF音频解码电路、语音提示电路、中央处理单元（SM8952AC25P）、控制电路、电源电路等组成。电源电路语音提示控制电路SM8952AC25P单片机 振铃检测模拟摘机DTMF解码 图4.3-1远程控制系统控制器并联于电话机的两端，不会影响电话机的正常使用。用户经过异地电话拨通控制器所连接外线的电话号码，经过程控交换机向电话机发出振铃信号。控制器检测到六次振铃后，即六次响铃后无人接听时电话自动摘机，进入密码检测阶段，输入正确密码后选择被控电器，然后输入开或关密码遥控被控电器，完成后返回。4.4传感器信号采集设计4.4.1 防火灾发生传感器如有火灾发生控制器发出声光和短信报警信号，通知家人及小区物业管理部门。家庭控制器还能够根据有人在家或无人在家的情况，调节感温探测器和感烟探测器的灵敏度。本系统采用NIS-09C型烟雾传感器。4.4.2可燃气体泄漏传感器如有燃气泄漏家庭控制器发出声光报警信号，并联动关闭燃气管道上的电磁阀，同时短信通知家人及小区物业管理部门。这里采用TP-2高温型一氧化碳传感器报警器需在一氧化碳浓度达到设定制值时系统应启动报警。4.4.3防盗传感器防盗报警的防护区域分成两部分，即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关，在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器；住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装被动红外探测器或被动红外微波双技术探测器。当家中有人时，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)设防，住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器或被动红外微波双技术探测器)撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)和住宅内区域防护的防盗报警设备(被动红外探测器或被动红外微波双技术探测器)均设防。当有非法侵入时，家庭控制器发出声光报警信号，并短信通知家人及小区物业管理部门。另外，经过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵敏度。4.4.4 信号采集设计传感器是将外界信息转换成电信号的装置，其中的电信号包括数字信号和模拟信号，数字信号能够经过电气隔离直接送给单片机或微型计算机进行处理，模拟信号则利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机或微型计算机进行数据处理，实现实时测控。4.5 GSM模块的接口与设计4.5.1 TC35模块组成Siemens公司的TC35模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六部分组成。作为TC35的核心，基带处理器主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。在不需要额外硬件电路的前提下，可支持FR、HR和EFR语音信道编码。 4.5.2 TC35模块通信电路数据通信电路主要完成短消息收发、与微机机通信、软件流控制等功能。TC35的数据接口采用串行异步收发，符合ITU-T RS-232接口电路标准，工作在CMOS电平(2.65V)。数据接口配置为8位数据位、1位停止位、无校验位，能够在300bps115kbps的波特率下运行，支持的自动波特率为4.8kbps115kbps（14.4kbps和28.8kbps除外）。TC35模块还支持RTS0/CTS0的硬件握手和XON/XOFF的软件流控制。 4.5.3 TC35模块与MCU连接方式单片机与TC35一般采用串行异步通信接口，具有红外和通信电缆两种连接方式其中电平转换及串口通信功能以TI公司的MAX3238芯片为核心，通信速度可设定，一般为19200bps。采用红外接口的优点是单片机系统与手机电气隔离，相互不干扰，接口各自独立，使用方便；缺点是通信距离较短，红外传播的方向性对接口相对位置有要求。采用电缆连接时，数据传输的可靠性较好；其主要缺点是接口的电气参数不兼容，设计不当时就会对手机的通信质量产生影响。这个单片机系统其实就是一个具有GPRS功能的GSM手机模块加上单片机控制系统，GSM手机模块主要是用来建立无线信道，接收和发出短消息。单片机系统用来控制手机模块，而且对收到的短消息信息进行解释并执行，当前全国共有8种短消息格式包含从互联网平台发出的短消息。本系统采用通信电缆的连接方式。4.6 红外学习遥控设计经过充分的论证和研讨，本系统采用各设备集中控制的方式实现。集中各设备的方法是首先对各设备的红外遥控信号进行识别并存储，然后在需要时进行还原，以控制对应设备动作。由单片机构成集中控制器，它是自学习与还原的核心部分，红外接收部分由CX 6解调电路或一体化红外接收头组成，发射部分有红外发光管极其驱动部分组成。一般，红外遥控器将遥控信号调制在38KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去。二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常见的是PWM码(脉冲宽度调制码)和PPM码(脉冲位置调制码)。PWM码以宽脉冲表示1，窄脉冲表示0。PPM码脉冲宽度一样，可是码位的宽度不一样，码位宽的代表1，码位窄的代表0。遥控编码脉冲信号（以PPM码为例）一般由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。引导码也叫起始码，由宽度为9ms的高电平和宽度为4.5ms的低电平组成（不同的遥控系统在高低电平上有一定的区别），用来标志遥控编码脉冲的开始。系统码也叫识别码，它用来指示遥控系统的种类，以区别其它遥控系统，防止各种遥控系统的误操作。功能码也叫指令码，它代表了相应的控制功能，接收机中的微控制器可根据功能码的数值完成各种功能操作。系统反码与功能反码是系统码与功能码的反码，反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中是否产生差错。为了提高抗干扰性能和降低电源消耗，将上述的遥控编码脉冲对频率为38KHz（周期为26.3ms）的载波信号进行脉幅调制（PAM），再经缓冲放大后送到红外发光管，将遥控信号发射出去。 由于遥控器的二进制编码脉冲有一定的宽度，而且它的高低电平均不断的交替变化，因此容易让我们想到一种容易且方便的方法，脉宽测量。虽然它的二进制脉冲的高低电平的宽度有所不同，但它们大都是毫秒级的，因而，采用单片机的定时器来测量它的脉冲宽度，然后存储，还原是完全能够实现的。实际证明这种思路是可行的，而且电路简单，容易实现。五 系统硬件设计5.1 MCU SM8952AC25P简介SM8952C25的最高主频为25MHz,内带8KB闪存的MCU，SM8951/8952系列产品是内嵌4/8K字节闪存的8 位单片微控制器它具有多达32个I/O口其4K/8K的闪存既可作程序存储空间也能够作数据存储空间或程序数据混合空间这些硬件特征和其强大的指令系统和其自带可编程看门狗使它能应用于不同的场合，因此是一种通用的和性能价格比高的控制器，SM8951/8952允许用户还能够经过置位SCONF寄存器的位0(ALE1)来降低EMI，其中的看门狗定时器(WDT)是1个16位自运行计数器在计数器溢出时会产生复位信号。WDT对那些易受噪声干扰电压波动或放电现象影响的系统很有用在程序跑飞或死机的情况下，WDT能够使用户程序脱离不正常状态。WDT不同于8052系统的定时器0定时器1和定时器2。经过软件周期性的清除WDT计数器的值能够防止WDT产生复位信号。片上闪存能够使用商用编程器进行编程。5.2 双音多频收发器MT8870简介MT8870是一种带呼叫进展过滤器的单片双音多频收发器。它包括一个带增益可调放大器的DTMF接收器和一个DTMF发送器。其中滤波电路采用高频群和低频群两个六阶开关电容带通滤波器，解码采用数字计数器技术来确定输入的DTMF音调的频率，并将其译成标准的四位二进制码。发送器采用开关电容D/A变换器。片内使用了一个脉冲计数器，能合成精确的音调脉冲，保证音调脉冲准确的定时发送。MT8870提供了一个标准的微处理器总线接口，能够直接与MCS-51系列MCU和微机接口。它还能够选用呼叫进展方式工作，经过呼叫进展滤波器来检测特定通带内的信号频率，供微处理机或计数器电路分析，以确定检测到的呼叫进展音的性质。它从接收端接收来自电话机的双音多频脉冲信号该双音多频信号先经其内部的拨号音滤波器，滤除拨号音信号，然后经前置放大后送入双音频滤波器，将双音频信号按高，低音频信号分开，再经高，低群滤波器，幅度检测器送入输出译码电路，经过数字运算后，在其数据输出端输出相对应的8421码。5.3 ISD2500系列单片语音录放简介美国ISD公司的2500芯片，按录放时间60秒、75秒、90秒和120秒分成ISD2560、2575、2590和25120四个品种。ISD2500系列和1400系列语音电路一样，具有抗断电、音质好，使用方便等优点。它的最大特点在于片内E2PROM容量为480K(1400系列为128K)，因此录放时间长；有10个地址输入端(1400系列仅为8个)，寻址能力可达1024位；2500系列最多可分为600段，只要在分段录/放音操作前(不少于300纳秒)，给地址A0A9赋值，录音及放音功能均从设定的起始地址开始，录音结束由停止键操作决定，芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志（EOM）；而放音时芯片遇到EOM标志即自动停止放音，设有OVF（溢出）端，便于多个器件级联。5.4 固态继电器(SSR)简介继电器是本系统的执行机构，本系统选用D4810型固态继电器，固态继电器(SSR)与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。SSR是一种全部由固态电子组件组成的无触点开关组件，她利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。 固态继电器有三部分组成:输入电路，隔离(耦合)和输出电路。安输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，一般使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。固态继电器有寿命长、可靠性高、灵敏度高、控制功率小、电磁兼容性好、 快速转换、电磁干扰小的优点。D4810型继电器输入电流为5-40mA，电压330V，额定输出电流10A，输出电压范围宽为20-220V，满足项目的要求。5.5 远程控制电路设计5.5.1振铃检测电路振铃检测电路如图5.5.1所示，图中二极管有2种作用：（1）将不确定的线路供电正负变为固定的正负输出；（2）将交流的振铃信号变为脉动直流以供检测。当没有振铃信号时，线路上的供电电压为48V（部分交换机为60V），经四个二极管构成的全桥整流后，不足以使62V稳压管导通，振铃信号输出端电压接近0V，当振铃信号到来时，线路上的90V交流振铃信号经全桥整流变换后90V的脉动直流电，其峰值足以击穿耐压值为62V稳压管，经电阻R1给U1提供电压，从光电耦合器输出的波形是时通时断的方波方波信号，能够直接输出至单片机的中断输入口， CPU能够根据振铃信号光电转换后的高低电平检测有无振铃。其中经过光电耦合一次侧的输入及的电流为： （3-1）即R1取5.1K满足设计要求。电路中光电耦合U1隔离了振铃信号和单片机的直接连接，光电耦合器以光电转换原理传输信息，它不但使信息发出端（一次侧）与信息接收并输出端（二次侧）是绝缘的，从而对地电位差干扰有很强的抑制能力，而且有很强的抑制电磁干扰能力。保护单片机也提高了稳定性。图5.5.1 振铃检测电路5.5.2 模拟摘挂机电路模拟摘挂机电路如图5.5.2 所示。平时电话挂机时，两条电话线处于开路状态，两电话线的电压为48V（部分电话为60V），加到电话机的振铃电路两端，当摘机时振铃电路断开，两电话线接通，阻值大约250。当拨打电话号码时，来自电话线的高压振铃信号经铃流检测电路，经过光电耦合器在其二次侧形成方波脉冲信号送到单片机进行振铃脉冲进行计数，当振铃次数达到设定次数时，由单片机内部软件过程控制，控制摘挂机口输出一个低电平，然后电平送到三极管PNP1的基极，使三极管饱和此时，+5V电源经三极管，再经过继电器线圈接地，继电器线圈得电，使继电器的常开触电闭合，250的电阻接入电路当中，电话接通。当用户输入密码错误，或者是操作结束后，系统由软件控制PNP1截止，继电器线圈失电，常开触点断开，电话线又处于开路状态，从而实现模拟挂机。图5.5.2 模拟摘挂机电路5.5.3 双音频解码电路DTMF（Dual Tone Multi Frequency）双音多频信号解码电路是当前在按键电话（固定电话、移动电话）、程控交换机及无线通信设备中广泛应用的集成电路。它包括DTMF发送器与DTMF接受器，前者主要应用于按键电话作双音频信号发送器，发送一组双音多频信号，从而实现音频拨号。双音多频信号是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号，CCITT和中国国家标准都规定了电话键盘按键与双音多频信号的对应关系如表1所示：电话远程控制系统采用MITEL公司生产的MT8870 DTMF接受器作为DTMF信号的解码核心器件。MT8870主要用于程控交换机、遥控、无线通信及广播系统，实现DTMF信号的分离滤波和译码功能，输出相应16种频率组合的四位并行二进制码。MT8870具有拨号音抑制和模拟信号输入可调功能，因此在设计MT8870 DTMF解码电路时，只需外加一些阻容组件即可。 表1 电话键盘与DTMF频率对应关系表高频低频1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz123A770Hz456B852Hz789C941Hz*0#D 本系统的双音多频DTMF信号解码电路由MT8870主要承担。MT8870的连线如图3.2-3所示，其的2、3脚接收来自电话机的双音多频脉冲信号该双音多频信号先经其内部的拨号音滤波器，滤除拨号音信号，然后经前置放大后送入双音频滤波器，将双音频信号按高，低音频信号分开，再经高，低群滤波器，幅度检测器送入输出译码电路，经过数字运算后，在其数据输出端（1114脚）输出相对应的8421码。MT8870的数据输出端Q4 Q1连到单片机，单片机识别4位代码。电话按键与相应译码（Q4Q1）输出。其中，A，B，C，D 4个按键常被当作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。为了使单片机及时获取有效数据，MT8870的CLD有效端经反相后接CPU的INT0引脚。当MT8870获取有效双音多频信号后，CLD电平由低变高，再反相为低，CPU检测后，指示输入口接收有效二进制代码。而无效的双音频信号（电话线路杂音、人们的语音信号等）是不会引起MT8870的CLD端变化的。DTMF接收器的外围电路如图5.5.3所示。图5.5.3双音频解码电路5.5.4 语言提示电路ISD2560芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值直接存储在片内单个E2PROM单元中，不需另加A/D或D/A变换来存储和重放，能够非常自然、真实地再现语音，音乐，音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声，因此，作为当前国内外较为理想的语音芯片，在许多领域得到了广泛地应用。语音芯片音质的优劣、功能的强弱决定了报站器的语音效果和性能。如图5.5.4所示，语音控制电路由单片机完成。其中，系统中单片机P0端口为单片机与语音芯片的通讯口。ISD2560中，模拟电源(VCCA)和数字电源(VCCD)使用不同的电源总线，分别引到外封装上；模拟地(VSSA)和数字地(VSSD)也使用不同的地线。 图5.5.4语言录放电路5.6 TC35短消息模块电路设计5.6.1 TC35短消息模块接口电路TC35短消息模块是RS-232C标准接口，RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（recommeded standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。当前在PC机上的COM1、COM2接口就是RS-232C接口。TI公司的MAX3238芯片如图5.6.1供电电压为35.5V，符合TIA/EIA-232-F 和ITU v.28标准。具有独特的15KV人体静电保护措施，兼容5V逻辑输入，内含3路接收、5路发送串行通信接口，最大数据传输速率可达250 kbps。该芯片的最大特点是，在串行口无数据输入的情况下，能够灵活的进行电源管理，即当FORCEON(13脚)为低电平、/FORCEOFF(14脚)为高电平时，Auto-Powerdown Plus功能有效。在正常运行模式下，约30秒事件内若芯片在接收和发送引脚没有检测到有效信号，将自动进入Powerdown模式，此时耗电1uA。如果FORCEON和/FORCEOFF引脚均为高电平，那么Auto-Powerdown Plus功能失效。在Auto-Powerdown Plus功能有效的时，如果检测到接收或发送引脚有信号输入，该芯片自动被激活，转入正常工作状态。如果任一接收通道的输入电压高于2.7V或小于-2.7V，或者位于-0.3V0.3V的时间小于30uS，则/INVALID(15脚)引脚为高电平(数据有效)。如果所有接收通道的输入电压位于-0.3V0.3V的时间大于30uS，则/INVALID(15脚)引脚为低电平(数据无效)。 该芯片的以上特性，满足了TC35作为移动终端的接收和发送电路连接要求。图图5.6.1 RS232接口电路5.6.2 TC35短消息模块控制设计SM8952AC25P与TC35之间经过异步串行接口进行通信，通信速率为9600bs,具有1位起始位、8位数据位、1位停止位，无奇偶校验。由于TC35的数据接口工作在CMOS电平,接口电平为3.3V5.5V，而SM8952AC25P单片机串口工作在TTL电平，工作电压范围一般比TC35宽，故应在SM8952AC25P和TC35之间加电平转换电路和电平限制电路。若无电平转换，则有可能使智能模块的性能不太稳定。ZIF连接器给SIM卡接口提供6个引脚，其中CCIN用来检测SIM卡是否插好，其它5个引脚分别为ccvcc(电源，29v)、CCGND(地)、CCRST(复位)、CCCLK(时钟)和CCIO(数据)。ZIF连接器的SYNC脚控制灯的状态，以此判断TC35的工作状态。系统加电后，为使TC35进入工作状态，必须给IGT加一延时大于100ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过lms；启动后，IGT应保持高电平(3.3V)：驱动IGT时，TC35的供电电压不能低于3.3V否则TC35不能被激活。5.7红外遥控电路设计5.7.1 红外遥控接收电路设计所有红外遥控器的输出都是用编码后的串行数据对38kHz40kHz的方波进行脉冲幅度调制而产生的。如果直接对已调波进行测量，而其脉宽只有20多微秒，由于单片机的指令周期是微秒级，会产生很大的误差。因此，先要对已调波进行解调，对解调后的波形进行测量。将CX 6或一体化红外接收头解调出的遥控编码脉冲直接连入SM8952AC25P单片机的INT0和T0脚，定时器T0和T1都初始化为定时工作方式1，T0的GATE位置位。每次外部中断首先停止定时，记录T0、T1的计数值，然后将T0、T1的计数值清零，并重新启动定时。T0的值即为高电平脉宽，T1T0的值为低电平脉宽。T0、T1与红外编码信号脉宽的对应关系而且存储到外部储蓄器24C256中等待发送调用。图5.7.1 红外学习遥控接收电路设计5.7.2 红外学习遥控发送电路设计遥控信号的还原是经过SM8952AC25P的T2特殊输出口进行二进制脉冲码的高电平与低电平的调制输出，其中调制为利用单片机特殊功能进行内部调制这也是本设计的一个创新点，调制后的信号如图5.7.2驱动红外发光管工作。该设计的硬件电路相对简单，因此系统的调试重点在软件上。图5.7.2 红外学习遥控发送电路设计5.8 电路原理图六 软件设计6.1远程控制程序设计远程控制软件设计主要分为系统初始化、振铃检测计数、控制摘挂机、双音频信号分析处理、控制电器、信号音提示等部分。下面， 为整体流程图：开始初始化模拟摘机提示输入密码开电器提示控制电器等待回应关电器启动软件计数启动计时挂机启动软件计数提示重输密码振铃信号振铃六次密码正确45S到3次提示完成按# 6.2 上位机（PC机）编程 本系统为了给用户提供一个良好的人机对话界面还利用RS232通信标准还特别设计了与PC机软件，传输波特率为57600 kbps。PC上位机程序见附录。七 系统调试本系统的制作调试主要分为硬件调试、软件调试和联机调试等三大部分。7.1系统硬件调试本系统的硬件调试分为以下阶段进行调试： (1)逻辑错误调试样机硬件的逻辑错误是由于设计错误和加工过程中的工艺性错误所造成的。这类错误包括：错线、开路、短路等几种，其中短路是最常见的故障。(2)器件调试元器件失效的原因有两个方面：一是器件本身已损坏或性能不符合要求；二是由于组装错误造成的元器件失效，如电解电容、二极管的极性错误，集成块安装方向错误等。 (3)可靠性调试引起系统不可靠的因素很多，如金属化孔、接插件接触不良会造成系统时好时坏；内部和外部的干扰、电源纹波系数过大、器件负载过大等造成逻辑电平不稳定；另外，走线和布局的不合理等也会引起系统可靠性差。 (4)电源故障若样机中存在电源故障，则加电后将造成器件损坏。电源的故障包括：电压值不符合设计要求，电源引出线和插座不对应，电源功率不足、负载能力差。在本次调试在调试样机加电之前，先用万用表和示波器,根据硬件电气原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性，并核对元器件的型号、规格和安装是否符合要求。还特别注意电源的走线，防止电源之间的短路和极性错误，并重点检查扩展系统总线是否存在相互间的短路；或其它信号线的短路，由于本设计的印刷电路板布线密度较高，出现了两处因工艺原因造成短路，短路点用刻刀断开。对于样机所用的电源事先做了单独调试，调试好后，检查其电压值、负载能力、极性等均符合要求，然后加到系统的各个部件上。在不插片子的情况下，加电检查各插件上引脚的电位，仔细测量各地点电位是否正常，还特别注意单片机插座上的各点电位是否正常，防止了联机时会损坏仿真器。7.2软件及联机调试7.2.1主控程序调试软件调试与所选用的软件结构和程序设计技术有关。本系统采用模块程序设计技术，逐个模块调好以后，再进行系统程序总调试。由于采用了实时多任务操作系统，采用是逐个任务进行调试，下面进一步予以说明。在调试第一个任务时，同时也调试相关的子程序、中断服务程序和操作系统的程序。等逐个任务调试好以后，再使各个任务同时运行，在本次调试中操作系统中没有错误，在单步和断点调试后，进行了连续调试，因为单步运行只能验证程序的正确与否，而不能确定定时精度、CPU的实时响应等问题。等全部完成后，重复运行多次，除了观察稳定性之外，还观察了用户系统的操作是否符合设计要求的操等，部分程序作了适当修正后系统能够正常运行。6.2.2短消息发送调试监控软件在平时不断检测各报警点的信号，当有异常情况时，系统经过TC35模块自动发出报警信息，在TC35初始化之前要用定时器延时约5s，等待TC35自检完毕，然后检查SIM卡，如果检查到无SIM卡，系统就会调用提示出错程序；有SIM卡则继续检查移动运营商，之后再对TC35进行初始化，主要是用AT命令初始化发送方式、设置短信中心号码和登录网络的测试。特别需要注意的是：不能给SIM卡设置开机密码，否则不能正常登录到GSM网络，还有在收到短消息命令后必须先判断是否是手机预设号码，如果是就处理，否则删除。由于GSM网络有较好的安全及保密性，因此在软件设计时不需要考虑安全方面的问题，监控软件在外界干扰强烈的情况下有可能跑飞，为了使跑飞的程序恢复正常，可采用定时计数器T1来完成软件看门狗的功能定时时间设置为监控软件完成1次全过程时间的3倍。TC35采用AT命令，单片机能够经过正确的AT指令对TC35进行初始化和短消息的接收与发送。对短消息的控制有三种模式：Block模式、PDU模式和Text模式。使用Block模式需要手机生产厂家提供驱动支持，当前已被PDU模式所取代；Text模式比较简单，能够实现数字和字符的直接收发，但Text模式不支持中文；PDU模式是将GB2312的中文编码转换为Unicode编码，容易实现中文编解码。本设计主要传送中文信息，本系统为了编程方便，使用PDU模式完成短消息的发送。八 心得体会 本次毕业设计根据设计任务，提出了而且论证了设计方案，详细地阐述了电话远程控制原理、GSM短消息发送的实现方法、以及相关电路的设计原理，设计中充分利用了系统的硬件和软件资源，实现了各个模块的协调控制，提高了系统的可靠性和通用性。原理样机经过设计方案论证，设计了相应的硬件电路和系统软件，制作了电路原理样机并进行单机调试和与PC机联机调试，结果表明，所设计的电路和软件能完成基本的测试功能。本系统中的电话远程控制，关键在于利用标准程控交换信令结合软件编程，实现了语音界面及安全认证机制，其中GSM短消息平台充分借助于GSM网络的短消息业务实现了短消息远程报警，具有投资少、成本低、可靠性高等特点，还具有良好可扩展性和实用价值，符合了未来家电的智能化、网络化发展方向。本设计完成的工作超出了任务书中规定的设计任务。系统配合学习遥控功能，解决了控制空调等红外遥控电器难的问题，而且取得了较好的效果。符合家居智能化系统是创造一个舒适的生活环境设计理念。在制作原理样机后，由于时间限制，还没有进行长时间可靠性和实际安装测试，这是系统产品化必须做的工作。本系统还能够应用于工农业生产中，实现对无人值守岗位的远程控制和安全报警等。九 参考文献1 朱世华.程控数字交换原理与应用.西安：西安交通大学出版社，1993.2 李延文.中文版Visual Basic 6.0控件高级编程.北京：人民邮电出版社， .3 万福君.单片微机原理系统设计与开发.合肥：中国科技大学出版社，1995.4 谢自美.电子线路设计.实验.测试.华中科技大学出版社， .5 胡大可.基于单片机8051的嵌入式开发指南：电子工业出版社， .6 DALAS Semiconductor.Atomatic Identification Data BookM .1995.7 蓝贤芳.新型电话机的使用、原理与维修.广州：广州科技出版社，1994.8 Siemens TC35/TC37 Hardware Interface Description Vision 0 3.10.9 AT Command Set for TC35, TC37 and TC35 Terminal 03.10.10 Siemens AG Developers Guide SMS with the sms PDUmo de 1997.11 王琴放.张凡.单片机原理及应用M .北京：电子工业出版社：1997.8：3203.12 徐顺成.实用电子技术与电子产品汇编.北京：电子工业出版社，1993. 13 郝建国.赵英杰.通用集成电路大全.北京：人民邮电出版社，1997.14 沙占友.集成化智能传感器原理与应用M .北京：电子工业出版社. .1：198222.15 徐爱钧.彭秀华.单片机高级语言C51应用程序设计.北京：电子工业出版社,1999.16 刘艳玲.采用MAX232实现MCS-51单片机与PC机的通信J .天津理工学院学报，1999，15（2）：5761.17 何利民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术M .北京：北京航空航天大学出版社， .附录1下位机调试程序#include bit r_flag;enum eepromtype M2401,M2402,M2404,M2408,M2416,M2432,M2464,M24128,M24256;extern bit RW24XX(unsigned char *DataBuff,unsigned char ByteQuantity,unsigned int Address, unsigned char ControlByte,enum eepromtype EepromType);sbit key = P20;bit key_flag;sbit dog = P07;sbit LED = P00;sbit TELA = P36;sbit TEL = P37;sbit RING = P32;sbit switching =P04;unsigned char mode;bit passwordflag;unsigned char password6;unsigned char passwordtest6;void dlms(unsigned int x);void reset(void);void open(void);/* / INT1中断服务程序 /* /unsigned char ring_fluctuation;unsigned char ring_count;bit ring_flag;void service_int0() interrupt 0