智能家居論文

1、.湖南信息科學職業(yè)學院畢  業(yè) 論 文智能家居設(shè)計 學生姓名：鄧 彪學    號：1001050244            年級專業(yè)：樓宇智能化工程技術(shù)           指導老師：張?zhí)m潔            系   別：電子信息系·提交日期：2013年5月目錄引

2、言.3第一章 課題描述1 課題簡介.42 系統(tǒng)功能要求.4第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計1 各模塊方案比較與論證.51.1 CPU模塊的選擇.51.2 光敏檢測模塊的選擇.51.3 時鐘模塊的選擇.51.4 遙控模塊的選擇.61.5 電源模塊的選擇.62 系統(tǒng)設(shè)計標準.6第三章 硬件電路設(shè)計1 系統(tǒng)基本電路介紹.71.1 總控制器模塊.71.2 插排控制模塊.121.3 無線收發(fā)模塊.142 主要單元PCB的設(shè)計.172.1 總控制器模塊PCB的設(shè)計.172.2 插排控制模塊PCB的設(shè)計.18第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計1 總控制器程序流程.192 插排控制器程序流程.203 插排控制程序（包含定時器延時，休眠

3、低功耗設(shè)計）.20第五章 結(jié)束語.22參考文獻.22智能家居設(shè)計作 者：鄧 彪指導老師：張?zhí)m潔 (湖南信息科學職業(yè)學院10級樓宇智能化工程技術(shù)， 410151)摘要：智能家居最早是在20世紀80年代興起于日本和美國，并在20世紀90年代進入我國，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，特別是隨著我國的住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展而迅速發(fā)展起來。而且在我國智能家居引起越來越多的關(guān)注，隨著人民生活水平的提高，人們對于居住環(huán)境智能化、舒適程度等要求會越來越高，這給智能家居的發(fā)展提供了很大的市場空間。然而由于我國的居住模式和發(fā)達國家存在很大的差別，我國人口眾多，城市多以密集型住宅為主，這造成了國內(nèi)外在智能家居的發(fā)展和技術(shù)上存在了很大的差別

4、。國內(nèi)智能化更多地注重于整個小區(qū)智能化的建設(shè)。最早從做對系統(tǒng)開始，并且逐漸由過去的非可視對講過渡到目前的以黑白可視對講為主流，同時一些集成了安防功能、抄表功能,短信息等功能的對講產(chǎn)品出現(xiàn)并在一些地區(qū)應用。由于可視對講的發(fā)展迅速，一些廠家的宣傳，給人造成了一種錯誤的觀念，小區(qū)只要做可視對講或者綜合布線就稱得上智能化小區(qū)。隨著對智能家居的認識越來越深入，人們逐漸意識到智能化的真正主體是家居的智能化，更多地體現(xiàn)在家庭內(nèi)部自動化。所以20世紀90年代后期，一些企業(yè)開始引入國外的智能家居技術(shù)和產(chǎn)品在國內(nèi)推廣，還有一些大的集團公司也看好該領(lǐng)域，通過各種途徑介入，促進整個行業(yè)迅速發(fā)展。正如當今如火如荼的家電

5、行業(yè)，無論是白色家電，還是黑色家電，以及其他一些日用家電無不嵌入了自動化控制，其智能化程度已遠是以前的普通家電所不及了。關(guān)鍵詞：智能家居；單片機；開關(guān)電源；熱釋電；時鐘芯片第一章 課題描述1.1 課題簡介智能家居的主體在于家庭自動化，將來家庭自動化的主體是家電、照明等電氣設(shè)備的控制。家庭自動化系統(tǒng)能夠通過集中或者分布式控制家庭內(nèi)部照明或者其他家電，用戶可以通過無線遙控或者網(wǎng)絡、電話遠程控制家庭內(nèi)部設(shè)備。更者，可以通過采用各式各樣的傳感器，由智能CPU采集信號并對家庭內(nèi)部設(shè)備進行自動控制，家居自動化系統(tǒng)是將來智能家居的主要發(fā)展方向。本次設(shè)計以采用STC10F08XE以及STC89C52，實現(xiàn)無線

6、遙控以及熱釋電、光敏二極管等傳感器來制作一個家居智能控制系統(tǒng)。采用無線遙控器代替機械式開關(guān),來控制家庭常用電器，如電腦、音響等。解脫了有線機械式開關(guān)的束縛，實現(xiàn)遠距離，任意角度對常用電器進行開關(guān)控制。使用各式傳感器，并由智能CPU來對家用電器進行自動化控制，如自動給植物澆水，自動開啟室內(nèi)照明等。這種控制才真正算得上是自動化家居。1.2 系統(tǒng)功能要求根據(jù)系統(tǒng)需要，其中控制部分包括了總控制器CPU、自動澆水檢測模塊、時鐘模塊、熱釋電檢測模塊、遙控收發(fā)模塊、光敏檢測模塊、子CPU插排控制模塊、LCD1602顯示模塊、聲光報警模塊等等。系統(tǒng)的基本框圖如圖1.1所示。按鍵輸入模塊自動澆水檢測模塊總控制器

7、CPUDS1302時鐘模塊子CPU插排控制模塊LCD1602顯示模塊熱釋電檢測模塊匙扣式遙控發(fā)射模塊聲光指示模塊光敏檢測模塊小功率開關(guān)電源遙控接收模塊遙控電腦開關(guān)機大功率開關(guān)電源USB電源輸出小功率抽水機LED臺燈圖 1.1 系統(tǒng)基本框圖第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計2.1 各模塊方案比較與論證2.1.1 CPU模塊的選擇采用增強型51單片機作為系統(tǒng)的控制器。采用型號為STC10F08XE和STC89C52兩款單片機。其中，STC10F08XE作為總控制CPU，此單片機為單周期MCU，運算速率高，抗干擾能力強，低功耗；具有P4口，共有36個I/O口資源，能存儲大量的控制程序，能完成傳感檢測、定時計數(shù)、信

8、息顯示等功能，具有很強的實用性和較高的性價比。加上該單片機算術(shù)運算能力強，軟件編程靈活，可以配合單片機C語言實現(xiàn)各種靈活的控制。另一款單片機STC89C52，功能簡單，價格更優(yōu)惠，性能穩(wěn)定，并有休眠低功耗功能，用來作簡單的子CPU控制最好不過。2.1.2 光敏檢測模塊的選擇采用光敏二極管，光敏二極管靠PN節(jié)的暗電流大小使二極管導通或截止。無光照時，有很小的飽和反向漏電流,即暗電流，此時光敏二極管截止。當受到光照時,飽和反向漏電流大大增加，形成光電流,它隨入射光強度的變化而變化。根據(jù)這個原理可以實現(xiàn)環(huán)境光線路燈開關(guān)。且它具有感光靈敏度高、響應快、線性好、抗干擾能力強，價格便宜等優(yōu)點。2.1.3

9、時鐘模塊的選擇DS1302時鐘芯片。DS1302是達拉斯公司生產(chǎn)的專用時鐘芯片，讀寫數(shù)據(jù)簡單，而且芯片內(nèi)置電池涓流充電電路，可自動給可充電池充電,充電后可供時鐘芯片掉電時依然工作一年左右。2.1.4 遙控模塊的選擇 無線超外差收發(fā)模塊。此無線模塊因為采用超外差接收模塊，所以抗干擾能力強，有效距離遠（一般情況下，可達10到15米），而且無方向性要求，適合任意角度，存在障礙物的情況下進行遙控。在家居遙控中非常方便實用。2.1.5 電源模塊的選擇選擇開關(guān)電源模塊。此電源模塊的最大有點就是電源效率高，又去掉了笨重的變壓器，所以體積小，重量輕。而方案中，CPU等模塊對電源的要求不高，而且插排控制模塊要長

10、時間待機，對電源的效率要求較高。另，因系統(tǒng)中，驅(qū)動抽水機、LED照明臺燈等模塊要求的電源功率較高，所以具有較高的電源效率的開關(guān)電源是為首選。2.2 系統(tǒng)設(shè)計標準如今的電子設(shè)備的發(fā)展方向除了越來越智能化之外，更多的是注重綠色環(huán)保，綠色節(jié)能。該系統(tǒng)設(shè)計標準也正是如此。系統(tǒng)中采用開關(guān)電源設(shè)計，提高電源利用率，減少不必要的額外損耗。還有采用LED作為照明光源，更是符合未來綠色照明的設(shè)計方向。加之低功耗的CPU程序設(shè)計，使得該系統(tǒng)在具有一定智能控制能力外，更具綠色節(jié)能特色。第三章 硬件電路設(shè)計3.1 系統(tǒng)基本電路介紹3.1.1 總控制器模塊總控制器模塊，是整個系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，負責控制系統(tǒng)中各個模塊的正常

11、運行。另外，作為總控制器，除了CPU模塊外，還集成了必需的人機交互界面，包括LCD1602液晶顯示和按鍵模塊，以及其他的一些時鐘模塊、熱釋電人體感應、溫度檢測、蜂鳴器報警模塊等。下面將逐一介紹。(1) 總控制器CPU模塊，采用STC10F08XE，該款單片機是宏晶科技設(shè)計生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成高可靠復位電路，針對高速通信，智能控制，強干擾場合。而且，STC10F08XE比普通8051單片機多了一組P4 I/O口，最多可提供使用36個I/O口。在本系統(tǒng)中，因存在控制單元較

12、多而帶來的I/O口資源緊張的問題迎刃而解。STC10F08XE管腳排列如圖3.1所示。圖 3.1 STC10F08XE管腳圖圖3.2 CPU電路原理圖電路原理 CPU模塊電路原理圖如圖3.2所示。其中包括典型51單片機的時鐘晶振電路、復位電路、和電源三大基本電路。還有就是各個模塊的I/O連接，接下來還會詳細說明，在這里就不再贅述。(2) 時鐘模塊，主IC采用達拉斯DS1302。該款時鐘芯片的功能特色:l 時鐘計數(shù)功能，可以對秒，分鐘，小時，日，月，星期，年的計數(shù)，年計數(shù)可達到2100年。l 有31*8位的額外數(shù)據(jù)暫存器l 最少I/O引腳傳輸，通過三引腳控制l 工作電壓：2.0-5.5Vl 工作

13、電流小于320nA（2.0V）l 讀寫時鐘寄存器或內(nèi)部RAM可以采用單字節(jié)模式和突發(fā)模式l 兼容TTL（5.0V）l 增加后備電源功能. 可通過VCC1進行涓流充電. 雙重電源補給. 備用電源可以采用蓄電池或者超級電容（0.1F以上），可以用老式電腦主板的3.6V充電電池。如果斷電時間較短（幾小時或幾天），就可以使用漏電系數(shù)較小的普通電解電容器代替。100uF就可以保證1小時的正常走時。DS1302的管腳圖如圖3.3所示。圖3.4 DS1302電路原理圖圖3.3 DS1302管腳圖DS1302時鐘模塊電路原理圖如圖3.4所示。其中，BT1為鎳氫充電池，3.7V電壓80mAH容量，接VCC1處即

14、可自行充電。scl、res、io分別為信號時鐘線、復位線、數(shù)據(jù)線，分別接CPU的P1.7、P1.5、P1.6腳，即三線控制。(3) 熱釋電人體感應模塊。此模塊是系統(tǒng)主要采用的傳感器之一，主要作用是感應是否有人在附近，然后自動給出一系列控制，如LCD液晶是否顯示，LED臺燈是否點亮等。此模塊采用紅外熱釋電處理芯片BISS0001進行信號處理，最終送到總控制器CPU中。該芯片管腳圖和實物圖如下所示。圖3.6 BISS0001實物圖圖3.5 BISS0001管腳圖BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動快速開

15、啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。特 點：¬ CMOS工藝¬ 數(shù)?；旌?#172; 具有獨立的高輸入阻抗運算放大器¬ 內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾¬ 內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器引腳名稱I/O功能說明1AI可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇端。當A為“1”時，允許重復觸發(fā)；反之，不可重復觸發(fā)2VOO控制信號輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間Tx之外和無VS的

16、上跳變時，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1-輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1-輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2-觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2-觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS-工作電源負端8VRFI參考電壓及復位輸入端。通常接VDD，當接“0”時可使定時器復位9VCI觸發(fā)禁止端。當Vc<VR時禁止觸發(fā)；當Vc>VR時允許觸發(fā)(VR0.2VDD)10IB-運算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD-工作電源正端122OUTO第二級運算放大器的輸出端132IN-I第二級運算放大器的反相輸入端141IN+I表3.1 BISS0001管腳功能說明第一級運算放大器的同相輸入端151IN-I第一級運算

17、放大器的反相輸入端161OUTO第一級運算放大器的輸出端首先，根據(jù)實際需要，利用運算放大器OP1組成傳感信號預處理電路，將信號放大。然后耦合給運算放大器OP2，再進行第二級放大，同時將直流電位抬高為VM(0.5VDD)后，將輸出信號V2送到由比較器COP1和COP2組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD，所以，當VDD=5V時，可有效抑制±1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3是一個條件比較器。當輸入電壓Vc<VR(0.2VDD)時，COP3輸出為低電平封住了與門U2,禁止觸發(fā)信號Vs向下級傳遞；而當Vc>VR時，COP3輸出

18、為高電平，進入延時周期。 當A端接“0”電平時，在Tx時間內(nèi)任何V2的變化都被忽略，直至Tx時間結(jié)束，即所謂不可重復觸發(fā)工作方式。當Tx時間結(jié)束時，Vo下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進入封鎖周期Ti。在Ti時間內(nèi)，任何V2的變化都不能使Vo跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平）,可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。圖3.7 可重復觸發(fā)工作方式時序圖以下圖所示的可重復觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程。 可重復觸發(fā)工作方式下的波形在Vc=“0”、A=“0”期間，信號Vs不能觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)。在Vc=“1”、A=“1”時，Vs可重復觸發(fā)Vo為有效狀態(tài)，并可促使Vo在Tx周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。

19、 在Tx時間內(nèi)，只要Vs發(fā)生上跳變，則Vo將從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個Tx周期；若Vs保持為“1”狀態(tài)，則Vo一直保持有效狀態(tài)；若Vs保持為“0”狀態(tài)，則在Tx周期結(jié)束后Vo恢復為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時間Ti時間內(nèi)，任何Vs的變化都不能觸發(fā)Vo為有效態(tài)。熱釋電人體感應模塊電路原理圖如圖3.8所示。圖3.8 熱釋電電路原理圖上圖中，運算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由C3耦合給運算放大器OP2進行第二級放大，再經(jīng)由電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號Vs去啟動延遲時間定時器，輸出信號Vo經(jīng)晶體管T1反相送至總控制器CPU的P3

20、.2處。上圖中，R3為光敏電阻，用來檢測環(huán)境照度。當作為照明控制時，若環(huán)境較明亮，R3的電阻值會降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號Vs。輸出延遲時間Tx由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10用470歐姆，C6/C7選0.1U。(4) 溫度檢測模塊。采用同樣是達拉斯公司出品的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。溫度傳感器的種類眾多，在應用與高精度、高可靠性的場合時 DALLAS（達拉斯）公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器當仁不讓。超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強，精度高，附加功能強，使得 DS18B20 更受歡迎。DS18B

21、20 的主要特征： n 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。n 先進的單總線數(shù)據(jù)通信。n 最高 12 位分辨率，精度可達土0.5攝氏度。n 12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒。圖3.9 DS18B20管腳圖n 可選擇寄生工作方式。n 檢測溫度范圍為55°C +125°C (67°F +257°F) n 內(nèi)置 EEPROM，限溫報警功能。n 64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機掛接。n 多樣封裝形式，適應不同硬件系統(tǒng)。DS18B20的管腳排列如圖3.9所示到這里，總控制器模塊就介紹完了。用雕刻機雕刻電路板，做出來的效果見圖3.10和圖3.11。圖3

22、.10 STC10F08XE圖3.11 總控制器實物圖3.1.2 插排控制模塊插排控制模塊，是系統(tǒng)子模塊之一，包含一子CPU控制系統(tǒng)。是整個系統(tǒng)中專門用來控制強電部分（插排）的控制系統(tǒng)。該子系統(tǒng)中主要包含了CPU模塊外、定時控制模塊、插排開關(guān)驅(qū)動模塊。(1) 子CPU模塊。該CPU采用STC89C52，該款CPU是宏晶科技設(shè)計生產(chǎn)單典型8051單片機。內(nèi)含定時器，中斷等內(nèi)部資源，此外設(shè)有休眠中斷喚醒功能，在系統(tǒng)中應用作低功耗設(shè)計，該設(shè)計會在第四章軟件系統(tǒng)設(shè)計中詳述，在此不再贅述。子CPU模塊電路如圖3.12所示。圖3.12 子CPU電路圖如圖所示，同樣包含了復位、時鐘晶振、電源的電路，還有就是

23、各I/O口的連接。(2) 定時控制模塊。該定時模塊簡單而實用，利用三個自鎖開關(guān)就可實現(xiàn) 23-1=7種不同時間的定時效果以及一個不帶自鎖開關(guān)，負責系統(tǒng)復位。如圖3.13。定時時間開關(guān)狀態(tài)S3S2S110分OOP30分OPO40分OPP60分POO70分POP90分PPO100分PPP圖3.13 定時電路表3.2 定時時間與開關(guān)狀態(tài)定時原理：由子CPU檢測開關(guān)S1-S3一系列的狀態(tài)，然后CPU采取相應的定時時間進行排插的定時開關(guān)。開關(guān)狀態(tài)與定時時間的關(guān)系如表3.2所示，“P”表示開關(guān)閉合，“O”表示開關(guān)斷開。其中S4是子CPU復位開關(guān)，只有按下S4后，子CPU重新復位后才對插排進行定時處理。DS

24、1是復位指示燈。(3) 插排開關(guān)驅(qū)動模塊。該模塊電路更是簡單，只是一個三極管驅(qū)動電路。不過有點要說明一下，就是安全方面上的注意點。由于該電路后就是強電部分，所以要謹慎處理。該系統(tǒng)中，直接將繼電器安裝在插排空余地方，強電可以被完全隔離在插排外殼內(nèi)，只留三條弱電控制線引出到三極管驅(qū)動端。如圖3.14所示。圖3.14 插排開關(guān)驅(qū)動電路到這里，插排控制模塊就介紹完畢。實物效果圖，如圖3.15所示。圖3.15 插排控制模塊實物圖3.1.3 無線收發(fā)模塊無線收發(fā)模塊，是系統(tǒng)子模塊中實用性比較強的一個模塊。系統(tǒng)完成后的使用過程中，發(fā)現(xiàn)用以遙控電腦開關(guān)機、音響和臺燈等非常實用方便。本人對其更是愛不釋手，視為得

25、意之作。該子系統(tǒng)包括匙扣式發(fā)射模塊、超外差接收模塊、電腦開關(guān)機模塊，上文提到的插排控制模塊也是與之相連。(1) 匙扣式發(fā)射模塊。電子市場出現(xiàn)的無線電發(fā)射組件可謂形形色色，本系統(tǒng)中使用的匙扣式無線電發(fā)射組件是一種漂亮的匙口式微型發(fā)射機，平時可以懸掛在鑰匙圈上，具有工作可靠性高、保密性強、抗干擾性好和遙控距離遠等特點，目前已被廣泛用于汽車遙控鑰匙、車庫電動門遙控、報警器的設(shè)防與解防等。稍作改制，就可以用于各類電動玩具遙控、家用電器遙控及報警系統(tǒng)等。圖3.16 匙扣式發(fā)射模塊該匙扣式發(fā)射模塊為四通道遙控發(fā)射模塊，實物圖見圖3.16，它有A、B、C、D四個發(fā)射按鍵，前方還有一只發(fā)光二極管用來指示按鍵狀

26、態(tài)，按下任一鍵，LED即閃亮一下。為縮小體積，內(nèi)部采用A27型專用12V小電池。該發(fā)射模塊內(nèi)電路包含載頻振蕩器、控制按鍵、數(shù)字編碼及12V電源幾大部分。載頻振蕩器采用聲表面濾波器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度較高。數(shù)字編碼采用PT2262編碼集成電路，8位地址碼（A0A7,即18腳）在內(nèi)部電路有懸空，接正電源、接地三種不同狀態(tài)可供選擇，即有38=6561種不重復編碼，只有發(fā)射機的編碼和接收模塊中解碼集成電路的地址碼完全相同時，才能配套使用。由此，解決了不同收發(fā)模塊間存在串擾的問題。不同廠家生產(chǎn)的不同型號匙扣式微型發(fā)射機的內(nèi)電路存在較大差異，有些低價位的發(fā)射機載頻振蕩采用一般LC振蕩器，因此頻率穩(wěn)定度及

27、一致性較差。高檔的發(fā)射機采用晶體穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定更好。(2) 超外差接收模塊。無線接收模塊有多種類型，有超再生式、超外差及已裝配有繼電器的接收組件等。超再生式電路簡單，價格低廉，但是抗干擾能力差，遙控距離較短。本系統(tǒng)中選用超外差式接收模塊，實物見圖3.17。超外差接收模塊價格較高，但溫度適應性強，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強，產(chǎn)品的一致性好，接收靈敏度為-101dB，且本振輻射低，符合工業(yè)使用規(guī)范，適合信號輻射復雜的環(huán)境下全天候工作，特別適合廣東較發(fā)達地區(qū)使用。圖3.18 超外差接收電路圖3.17 超外差接收模塊系統(tǒng)中，無線接收電路如圖3.18所示。由于該款超外差接收模塊帶鎖存輸出，即解碼芯片的數(shù)

28、據(jù)輸出端2、3、4、5腳對應發(fā)射機的按鍵C、A、B和D，當按下發(fā)射機的按鍵C時，對應接收模塊的2腳輸出高電平，同時芯片解碼有效輸出端VT第6腳也輸出高電平，松開按鍵C，2腳仍能保持高電平，但VT腳恢復低電平。如果再按動其他鍵，如A，則接收模塊對應的腳與解碼有效VT腳輸出高電平，腳恢復低電平，松開按鍵A后，腳仍能保持高電平，VT腳則恢復低電平。如此，2、3、4、5腳這種輸出關(guān)系我們稱之為“互鎖存”，簡稱互鎖。這種互鎖的好處是提供一個穩(wěn)態(tài)信號，可以直接輸出信號驅(qū)動用電器。本系統(tǒng)中由于有單片機對信號進行處理，所以并不需要這種穩(wěn)態(tài)信號，但是在接收器輸出端接一個10uF的電解電容和10K的電阻入地，類似

29、單片機復位電路，如圖3.18，可以將穩(wěn)態(tài)信號轉(zhuǎn)化為跳變信號，而且具有了硬件防抖功能。這樣的跳變信號就可以符合驅(qū)動電腦開關(guān)機的需要，大概延時200300毫秒，使得電腦可以穩(wěn)定開機、關(guān)機，后面將會詳細說明。在本系統(tǒng)中，按鍵負責控制電腦開關(guān)機，B按鍵控制大功率開啟/停止，D按鍵負責控制插排通電/斷電，至于A按鍵懸空，無連接。(3) 電腦開關(guān)機模塊。該模塊是本系統(tǒng)中的一大亮點。如今大多數(shù)家電都已設(shè)計遙控功能了，不說電視機、DVD機，更連空調(diào)、電風扇都可以遙控控制。現(xiàn)在計算機已經(jīng)開始普及了，特別是大學校園更是基本每人一臺，應該算得上是家用電器的一員了，然而居然這個高科技產(chǎn)物，號稱最智能，幾乎無所不能的家

30、電卻還沒能實現(xiàn)遙控，實為不妥。在本系統(tǒng)智能家居設(shè)計中，就特地為電腦“量身定做”了一個無線遙控開關(guān)機模塊?？梢匀我饨嵌?，穿過一般障礙物，對電腦進行遙控。在實際使用過程中效果不錯，身邊同學對其也是一片叫好之聲。該電腦開關(guān)機模塊實用性超強，但涉及的電路卻簡單得不能再簡單，而且是純硬件，無軟件設(shè)計。電腦開關(guān)機電路如圖3.19和圖3.20所示。圖3.20 電腦電源按鈕控制電路圖3.19 無線遙控接收電路圖3.19中電路是無線遙控接收中的部分電路，由三線跳線，分別是遙控控制信號C、電源VCC還有電源地，連接到電腦機箱內(nèi)的電源按鈕控制電路，即圖3.20的電路中。該三線跳線是用舊廢電話線改裝，是一條螺旋彈簧式

31、導線，美觀實用，拉伸可達1米多?？刂圃恚寒敯聪鲁卓凼竭b控按鈕C鍵時，上文提到的無線遙控接收模塊產(chǎn)生200300毫秒的跳變信號，然后經(jīng)三極管8550直接驅(qū)動繼電器吸合。繼電器的1、3輸出腳是并聯(lián)在電腦電源按鈕兩端的，此時，伴隨著繼電器吸合，就如同手動按下電源按鈕一般，電腦就會執(zhí)行開機或關(guān)機處理。值得一提的是，當電腦為開機狀態(tài)時，當按下遙控器C鍵即按下電源按鈕時電腦執(zhí)行的命令是需要設(shè)置的。設(shè)置步驟如下:（XP系統(tǒng)下）Ø 在桌面點擊右鍵，選擇“屬性”Ø 點擊選擇“屏幕保護程序”下，窗口下方的“電源”按鈕圖3.21 點擊“電源”按鈕圖3.22 選擇“問我要做什么”圖3.20 電腦

32、電源按鈕控制電路Ø 點擊“高級”后出現(xiàn)“在按下計算機電源按鈕時”對話框Ø 最后根據(jù)需要進行選擇“問我要做什么”、“關(guān)機”、“待機”命令，一般建議選“問我要做什么”，以免突發(fā)性關(guān)機造成用戶數(shù)據(jù)來不及保存丟失。3.2 主要單元的設(shè)計3.2.1 總控制器模塊PCB的設(shè)計。該模塊是整個系統(tǒng)的控制中心，負責控制系統(tǒng)中各個模塊的正常運行。模塊中包含的電路較多，各部分電路也較為復雜,包括LCD1602液晶顯示和按鍵模塊，以及其他的一些時鐘模塊、熱釋電人體感應、溫度檢測、蜂鳴器報警模塊等。由于又是充當人機交互界面，所以在PCB電路板的設(shè)計中，包含了外形設(shè)計以及各種人性化設(shè)計?？偪刂破髂KP

33、CB電路板見圖3.23。圖3.23 總控制器模塊PCB電路板如圖所示，整個PCB板外形為一心狀，四周有12個LED對應模擬鐘表面板的12個時刻，用以整點指示，更有一番裝飾之用。整個外形設(shè)計除了美觀外，更寓意了該模塊在整個系統(tǒng)的中心地位，仿佛人的心臟一般。還有一個值得一提的地方，那就是四個按鍵與LCD液晶顯示的布置。由于整機缺省了外殼設(shè)計，所以，像按鍵與LCD這些人機交換的主要部件是不好安裝的。在本設(shè)計中，頗具創(chuàng)意地采用將這兩者合二為一的結(jié)合在一起的設(shè)計，解決了這個難題。具體方法是，將四個按鍵按矩形分布在電路板四周，而且正好對準LCD1602的四個裝釘孔，這樣液晶LCD1602就可以用螺絲釘安裝

34、在按鍵上面，用熱熔膠固定即可。如此按鍵就隱藏在LCD1602下方，按動LCD1602四個角處即可進行對應的按鍵操作。3.2.2 插排控制模塊PCB的設(shè)計。插排控制模塊PCB電路板除總控制器模塊PCB外的一塊副電路板，板內(nèi)除了插排控制模塊電路外，還更包含了遙控接收模塊。整塊PCB板見圖3.24。圖3.24 插排控制模塊PCB電路板整塊PCB板布局緊湊，外形小巧美觀。最后設(shè)計是將整塊電路板用絕緣膠帶綁在靠近插排的電源線上，與插排連成一體。第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計4.1 總控制器程序流程總控制器程序流程圖見圖4.1。開始總控制器程序太過繁長，在這里就不再列出了，如有需要，再另外奉上。模式選擇各模塊初始化

35、開始圖4.1 總控制器程序流程圖查詢鬧鐘，根據(jù)熱釋電自動LCD顯示自動模式睡眠模式只查詢鬧鐘，關(guān)LCD顯示全功能模式節(jié)日、整點報時查詢開啟所有功能4.2 插排控制器程序流程插排控制器程序流程圖見圖4.2。開始中斷初始化初始化定時中斷判斷按鍵延時N睡眠，CPU停有無中斷.Y執(zhí)行插排操作，開/關(guān)圖4.2 插排控制器程序流程圖插排控制程序（包含定時器延時，休眠低功耗設(shè)計）如下，*include <reg52.h>*include <intrins.h>/*宏定義*define uchar unsigned char*define uint unsigned int /*定義端

36、口*sbit Out= P21;sbit k1=P11;sbit k2=P12;sbit Int=P32;sbit led=P13;/*定義全局變量*uchar t=0;unsigned long n=0;/*定義函數(shù)*void delayM(uint i) /單次延時1Msuchar t=125;while(-i !=0)for(;t>0;t-);void T0_int(void) /-T0初始化程序 TMOD=0X01;/工作方式1 TH0=(65535-50000)/256; TL0=(65535-50000)%256; ET0=1;/開定時中斷 TR0=1;/開始計時void Int0_int(void) IT0=1;/下降沿觸發(fā) EX0=1;/開外不中斷0 EA=1;/開總中斷void Free(void)/CPU空閑命令 PCON|=0X01;void Time0(void) interrupt 1 using 2/T0中斷服務程序，單次50Ms t+; if(t=n) t=0; Out=1;