近年來，計算機(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)的研究與開發(fā)提供了堅實的技術(shù)平臺。通常把智能家居定義為一個整體，即利用*的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理平臺，將與家居生活相關(guān)的各個部分有機(jī)結(jié)合成一個特殊的集成系統(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住宅環(huán)境性能的要求。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€具備以下條件的集成系統(tǒng)：首先，要在家居中建立一個通訊網(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，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)對所有家電和設(shè)備的控制與監(jiān)測；其次，所有家電和設(shè)備都要通過一定的媒介平臺，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實現(xiàn)與外部世界的信息交流，滿足遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測和交換信息的需求；zui后，要滿足人們對家居安全、舒適、方便、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2種途徑實現(xiàn)：無線傳輸方式和有線傳輸方式。隨著經(jīng)濟(jì)實力的日益增長，高速、可靠的公共網(wǎng)絡(luò)（PSTN）已經(jīng)覆蓋了絕大多數(shù)的地區(qū)和家庭，線上的雙音多頻（DTMF）信號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*力，所以利用公話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)家居設(shè)施的控制在技術(shù)上是*可行的。與采用無線通信方式相比，采用公話網(wǎng)不需進(jìn)行專門的布線，也不占用無線電頻率資源，基本上沒有電磁污染，也無需大量的額外投資；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時性。因此，基于公用網(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，研究開發(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)（以下簡稱安防）、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，定時開合控制，光控、雨控等人性化的自動控制等。
　　
　　2）家居的安全監(jiān)控與報警，主要包括燃?xì)猓簹狻⑻烊粴狻⒁夯鳎┬孤┍O(jiān)控，窗幕探測器監(jiān)控，門磁偶合監(jiān)控。
　　
　　3）家用電器的遠(yuǎn)程控制。在遠(yuǎn)端撥入住宅，延時若干秒后系統(tǒng)自動接通，用戶首先輸入密碼，然后再輸入操作指令，即可對家用電器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。操作過程中將給出必要的語音提示。
　　
　　1.2系統(tǒng)的總體方案
　　
　　根據(jù)系統(tǒng)的功能設(shè)置，結(jié)合計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)的特點與要求，可將整個系統(tǒng)劃分為環(huán)境與安防檢測、控制，以及設(shè)備驅(qū)動等三大部分。環(huán)境與安防檢測部分由光照、雨水、燃?xì)鈾z測器及窗幕、門磁探測器等傳感檢測器組成。控制部分主要由主控模塊（也稱主控板）和安防報警與家電控制模塊（也稱報警與控制板）構(gòu)成，其中主控板負(fù)責(zé)智能窗簾的控制和安防報警信號的采集。報警與控制板完成自動撥號、報警、提示語音的錄放，以及和家電控制操作碼（密碼與指令碼）的存儲、查詢與修改。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。　　　　
　　2、系統(tǒng)硬件設(shè)計
　　
　　本系統(tǒng)力求使用性價比高的電路芯片實現(xiàn)各項功能，經(jīng)過技術(shù)分析，主控板和報警與控制板均以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（紅外感應(yīng)）處理和燃?xì)鈾z測處理等單元電路，以及MCU與光照、雨水、門磁等傳感器、報警與控制板的接口，如圖2所示。　　　　
　　1）MCU及外圍電路。主要包括MCU（89S52）、時鐘電路、ISP在線編程電路（COM）及遙控器信號接收單元（IR），電路如圖3所示。連接器J4用于接收由環(huán)境監(jiān)測和安防傳感器及處理電路發(fā)送的狀態(tài)信息，J5主要用于向報警與控制板發(fā)送各類報警請求。　　　　
　　2）電機(jī)控制電路。為了實現(xiàn)窗簾的電動控制，選用可正反雙向轉(zhuǎn)動的低速交流同步電機(jī)，由市電220V供電。電機(jī)轉(zhuǎn)動zui大行程的機(jī)械控制裝置與電機(jī)一起封裝在窗簾電機(jī)盒內(nèi)，安裝時可根據(jù)窗簾的尺寸來設(shè)置。窗簾電機(jī)的控制電路如圖4所示。　　　　
　　ACL和ACN分別為AC220V交流電的火線、零線，由MCU的P13和P14端口對繼電器J5和J6進(jìn)行控制，“1”電平為動作，“0”電平為釋放。J5動作、J6釋放則電機(jī)正轉(zhuǎn)；J6動作、J5釋放則電機(jī)反轉(zhuǎn)；J5和J6都不動作，則電機(jī)不轉(zhuǎn)。
　　
　　2.2安防報警與遠(yuǎn)程控制模塊
　　
　　該模塊主要包含MCU及外圍電路、與公話網(wǎng)相連的接口電路、振鈴的檢測電路、信號音的檢測電路、和遠(yuǎn)程控制操作碼的收發(fā)電路、報警和提示語音的錄放電路、LCD顯示電路和鍵盤電路（16鍵）等，如圖5所示。　　
　　1）MCU及外圍電路。主要包括MCU、時鐘電路和串行FLASH存儲器。該存儲器用來預(yù)存報警時自動的（如主人手機(jī)、辦公室、110等）和家電遠(yuǎn)程控制的操作碼，選用容量為256字節(jié)的AT24C02，采用I2C總線結(jié)構(gòu)與MCU的端口進(jìn)行連接。
　　
　　2）接口及振鈴檢測電路。主要包括的摘機(jī)電路，音頻偶合變壓器（用于信號音、報警及提示語音、DTMF信號與外線的偶合），以及振鈴檢測電路，如圖6所示。　　
　　圖6中SIGN為音頻偶合變壓器與信號音檢測電路的接口，TONE為雙音多頻（DTMF）號碼收發(fā)電路的接口，SP+與SP–為語音播放電路的接口。
　　
　　摘機(jī)電路：由MCU控制繼電器JP1來實現(xiàn)。
　　
　　當(dāng)MCU的P36端口送出高電平時，三極管Q1導(dǎo)通，繼電器JP1動作，JP1的接點7和8與外線相連，并通過R2等元件構(gòu)成摘機(jī)回路；當(dāng)P36端口送出低電平時，則摘機(jī)回路斷開，回到掛機(jī)狀態(tài)。
　　
　　鈴流檢測電路：用于家電的遠(yuǎn)程控制。振鈴信號是40±15V/25Hz的正弦波。當(dāng)該信號到來時，線路上的正弦波信號疊加在直流電壓上變成90±15V電壓，經(jīng)過整流后擊穿穩(wěn)壓管D6再驅(qū)動光電耦合器Q2，從Q2的C極輸出方波信號送至MCU的INT0中斷口，累計振鈴次數(shù)，達(dá)到預(yù)定次數(shù)MCU則控制自動摘機(jī)，進(jìn)行家電的遠(yuǎn)程控制處理。
　　
　　3）信號音檢測電路。主要由信號音檢測芯片CR6230來完成，其信號輸入管腳SIGN與音頻變壓器的管腳4相連，可準(zhǔn)確識別線路的撥號音、回鈴音、忙音、催掛音等各種信號音，其狀態(tài)通過4個管腳輸出，再連至MCU的端口。MCU只需讀取端口即可。
　　
　　4）號碼和操作碼的收發(fā)電路。主要完成的發(fā)送（撥號）及遠(yuǎn)程控制操作碼的接收（收號）。由于公共網(wǎng)上的號碼與信令都是以DTMF制式來傳輸?shù)模詻Q定采用MI公司的DTMF收發(fā)集成電路MT8880，如圖7所示。該元件的DTMF信號的輸入（IN-）/輸出（TONE）端通過外圍放大電路與音頻變壓器的第2管腳相連，號碼的二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過管腳D3、D2、D1、D0與MCU的I/O端口相連，從而使撥號號碼的DTMF信號可上傳到線路，遠(yuǎn)端送到線路上的DTMF信號也可被譯碼成遠(yuǎn)程控制操作碼由MCU讀取。　　　　
　　3、系統(tǒng)軟件設(shè)計
　　
　　本系統(tǒng)的軟件程序包括主控程序，安防監(jiān)控報警程序，定時、紅外遙控信號的接收程序，振鈴、撥號、收號等中斷處理程序，家電遠(yuǎn)程控制程序，以及遙控器的信號發(fā)射程序等，主要采用C語言設(shè)計。由于篇幅所限，這里只給出主控程序和報警程序的設(shè)計思路和處理流程。
　　
　　3.1主控程序的設(shè)計
　　
　　主控程序裝載于主控板的MCU芯片的FLASH存儲器中，主要功能是完成以下功能：單片機(jī)的初始化，接收和處理遙控器發(fā)送的窗簾控制命令；在定時中斷程序的配合下進(jìn)行窗簾的定時開合的控制；掃描紅外感應(yīng)、燃?xì)鈾z測等傳感器的輸出信號，如有報警，當(dāng)有人在家時（未設(shè)防）播放聲音提示，無人在家時則向報警與控制板發(fā)出請求，再由該板完成撥號報警處理。主控程序的處理流程如圖8所示。　　　　3.2安防監(jiān)控報警程序的設(shè)計
　　
　　該程序裝載于報警與控制板的MCU芯片中，振鈴、撥號、收號等中斷處理程序也駐留在該芯片內(nèi)，主要實現(xiàn)循環(huán)撥號、向摘機(jī)者播放報警留言語音，以及（及遠(yuǎn)程控制操作碼）的預(yù)存、查詢與更新等功能。程序的處理流程如圖9所示。　　　　
　　4、結(jié)束語
　　
　　通過近1年的工作，基于公話網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)已完成了樣品的研制，經(jīng)試用檢測，基本上實現(xiàn)了設(shè)計的各項功能，具有性能穩(wěn)定、功能齊全、操作簡便、安裝快捷等特點，適用于絕大多數(shù)的家庭和場館大樓，可為廣大公眾提供一個舒適、安全、方便的生活與辦公環(huán)境，具有廣泛的實用價值。