基于单片机智能家居系统

1、PAGE PAGE 46 存档编号 赣南师范学院学士学位论文基于单片机的模模拟智能家居居系统教学学院:物理理与电子信息息学院届 别 2010届 专 业 电子信息工工程 学 号 0608002044 姓 名 李自建 指导老师 李秋生 完成日期 2010-5 目 录TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc262324063 内容摘要 PAGEREF _Toc262324063 h 2 HYPERLINK l _Toc262324064 关键词 PAGEREF _Toc262324064 h 2 HYPERLINK l _Toc262324065 Abstracct PAGE

2、REF _Toc262324065 h 2 HYPERLINK l _Toc262324066 Key worrds PAGEREF _Toc262324066 h 2 HYPERLINK l _Toc262324067 1引言 PAGEREF _Toc262324067 h 1 HYPERLINK l _Toc262324068 2 系统的总体体方案 PAGEREF _Toc262324068 h 3 HYPERLINK l _Toc262324069 2.1系统框图图 PAGEREF _Toc262324069 h 3 HYPERLINK l _Toc262324070 2.2系统的组组成

3、 PAGEREF _Toc262324070 h 6 HYPERLINK l _Toc262324071 3 硬件设计 PAGEREF _Toc262324071 h 16 HYPERLINK l _Toc262324072 3.1远端模块块设计 PAGEREF _Toc262324072 h 16 HYPERLINK l _Toc262324073 3.2本地模拟拟分机部分的的设计 PAGEREF _Toc262324073 h 17 HYPERLINK l _Toc262324074 3.3智能显示示和温度部分分的电路设计计 PAGEREF _Toc262324074 h 18 HYPER

4、LINK l _Toc262324075 4 软件设计 PAGEREF _Toc262324075 h 21 HYPERLINK l _Toc262324076 4.1 软件说说明 PAGEREF _Toc262324076 h 21 HYPERLINK l _Toc262324077 4.2 软件流流程图 PAGEREF _Toc262324077 h 22 HYPERLINK l _Toc262324078 5 系统调试 PAGEREF _Toc262324078 h 25 HYPERLINK l _Toc262324079 5.1 硬件调调试 PAGEREF _Toc262324079

5、h 25 HYPERLINK l _Toc262324080 5.2 软件调调试 PAGEREF _Toc262324080 h 27 HYPERLINK l _Toc262324081 5.3 软硬件件联调 PAGEREF _Toc262324081 h 29 HYPERLINK l _Toc262324082 结束语 PAGEREF _Toc262324082 h 30 HYPERLINK l _Toc262324083 附录一 PAGEREF _Toc262324083 h 31 HYPERLINK l _Toc262324084 参考文献: PAGEREF _Toc262324084

6、h 557 HYPERLINK l _Toc262324085 致谢 PAGEREF _Toc262324085 h 59内容摘要：设计计了一个模拟拟智能家居系系统，该系统统以STC单片机机作为控制核核心，利用双双音多频信号号作为远距离离的通信信号号，利用串口口进行模块内内部的通信。文文章详细介绍绍了系统的组组成、工作原原理及其软硬硬件设计。关键词: 智能能家居；DTMF；STC899C52RCC；模拟电话Abstracct: The ppaper desiggns a syystem whichh simuulatess the intellligennt homme sysstem. Th

7、e ssystemm takees STCC MCU as thhe conntrol core, uses the DDTMF ssignalls as thhe lonng-disstancee commmunicaation signaals, aand seerial commuunicattion as tthe coommuniicatioon metthod betweeen thhe intternall moduules. Thiss papeer inttroducces thhe commposittion, workiing prrincipple annd thee

8、desiign off harddware and ssoftwaare.Key worrds: Intellligennt homme sysstem, DTMF, STC89CC52RC, Analoggue teelephoone1引言随着人们生活水水平的提高，智智能控制系统统不仅在工业业控制等方面面发挥着它的的优越性，在在我们的日常常生活中也渐渐渐的凸显它它的重要性。现现在城市交通通智能控制和和调度系统，城城市110报报警以及与之之相结合的GGIS系统等等智能控制系系统已经在我我们的生活中中应用越来越越广泛。为我我们生活水平平的提高发挥挥了重要的作作用。随着大大规模集成电电路及计算机机

9、技术的迅速速发展，以及及人工智能在在控制技术方方面的广泛运运用，智能设设备有了很大大的发展，是是现代科技发发展的主流方方向。随着节能环保等等渐渐成为主主流，智能控控制系统也开开始朝着低能能耗，低污染染，高可靠性性等方向发展展。在控制系系统中通信的的方式一般分分为两种，即即有线通信和和无线通信。显然无线通通信在系统应应用的过程中中不仅可以减小小布线部分的的支出，而且且控制也更加加的灵活，但但是对于长距距离的通信来来说，无线通信意意味着投入到到通信信道建建设中的费用用将会增加。而利用现有有通信线路进进行远程控制制的方案也越越来越受到人人们的重视。现在随着时分复复用技术的发发展，一线多多用越来越受受

10、到重视。而而基于固定电电话网络而发发展起来的通通信应用也越越来越广泛。而而本设计的模模拟智能家居居系统即是通过固定电电话线路进行行远程控制的的。本设计以以固定电话网网络为依托，一一个级交换网网络为基础的的远程控制系系统。本系统统通过模拟两两部功能具有有一定不同的的固定电话机机，使用与固固定电话交换换网络相同的的DTMF信信令，利用电电话网络的双双绞线作为通通信线路，进进行远程控制制。该模拟智能家居居系统可以实实现温度智能能检测、时钟钟功能、闹钟钟设置、温度度报警、智能能显示、键盘盘拨号、远程程控制等功能能。并且还具具有可靠性高高，通信距离离不受限制，不不需要额外布布线，不占用用无线频率资资源，

11、避免了了电磁污染。同同时，由于电电话线路各地地联网，可以以充分利用现现有的电话网网，因此遥控控距离可跨越越省市，甚至至跨越国家。本模拟系统适用用于家庭、企企事业单位、工工业现场、商商店等场所，用用手机或固定定电话，实现现对电器设备备的控制和运运行状态查询询。而且本系系统的设计思思路和设计理理念也是现在在很多远程控控制系统例如如：城市应急急安全指挥系系统，1100报警指挥系系统，智能调调度系统等设设计的底层通通信的基础。2 系统的总体体方案系统可以智能地地显示当前时间和家家中的实时温度情况况，并且具有有时间调整和和闹钟设置等等功能，还能能够时刻监视视家中温度情情况，如果温温度异常会启启动报警单元

12、元并通过串口口将报警信息息传送给模拟拟分机，模拟拟分机接收到到报警信号以以后，进入拨拨号程序，并并且通过液晶晶显示器显示示家中情况。模模拟主机接听听后模拟分机机启动语音系系统，通知主主机家中情况况，请求马上上处理。若主人不在家中中，可以利用用模拟远端部部分通过键盘盘输入家中的的电话号码，号号码通过数模模转换转化成成DTMF信信号，模拟分分机接收到该该DTMF信信号后开始振振铃，并进行行振铃计数，若若在一定时间间内没有人接接听电话则自自动摘机，并并启动语音模模块，进行语语音提示，用用户只需根据据语音提示部部分进行操作作控制相应的的电器即可。2.1系统框图图系统分为三个子子系统：模拟拟远端模块（模

13、模拟主机）、本地模拟分机、智能显示模块。2.1.1 模模拟远端模块块框图模拟远端控制模模块是由六部部分组成：双双音多频模块块、振铃模块块、控制模块块、键盘模块块、外部接口口模块、按键键音单元。双双音多频部分分主要作用是是接收本地控控制单元发送送过来的双音音多频信号，并并将双音多频频信号转换为为二进制数据据，转化完成成之后，产生生中断信号，单单片机STCC89C52RRC外部中断断1（INTT1）接收到到中断信号后后，开始从双双音多频信号号收发单元中中读取刚刚转转化好的双音音多频信号。系系统接收到键键盘数据后，在在控制时通过过双音多频芯芯片转换成双双音多频信号号后进行传输输。当收到振振铃后，振铃

14、铃部分开始发发送振铃音。按键盘的时候有键盘音。其模块图如图2-1所示。图2-1 模模拟远端模块块框图2.1.2 本本地模拟分机机框图该部分有七个部部分组成：双双音多频模块块、振铃模块块、控制模快快、受控单元元、外围借口口、语音单元元、显示单元元组成。该部部分主控单元元通过双音多多频信号接收收单元接受到到本地模拟终终端发送过来来的双音多频频信号，然后后主控单元将将接受到的双双音多频信号号以串口通信信的方式发送送给显示单元元进行显示，并并且智能显示示单元能够根根据系统当前前所出的状态态进行不同的的显示。受控控单元主要是是模拟受远程程控制的家用用电器。语音音电路主要功功能是提示用用户在进行远远程控制

15、的时时候的操作方方法。振铃单单元在接受到到振铃信号之之后振铃单元元开始进行振振铃，即通过过蜂鸣器播放放预先设置好好的音乐，进进行提醒。当当按下接听键键后振铃自然然停止。其电电路框图如图图图2-2所所示。2.1.3 智智能显示和温温度控制单元元框图智能显示部分主主要有六部分分组成：显示示单元、按键键调整单元、时时钟单元、温温度单元、报报警单元、外外围接口单路路组成。显示单元主要是是利用点阵液液晶点阵显示示单元FG112864EE进行显示，控控制单元将要要显示的数据据通过并口写写入到液晶FFG128664E中，FG122864E会会根据主控单单元的数据进进行相应的显显示。按键调调整单元通过过四个按

16、键进进行时间的调调整，闹钟的的设置等功能能，按键部分分功能通过扫扫描实现的。时时钟单元主要要通过DS11302进行行计时的，主主控单元通过过三条线进行行访问。将读读取的时间数数据显示到显显示单元上。温温度模块通过过DS18BB20测试环环境温度，温温度超标时报报警。其电路路的整体框图图如图2-33所示。图2-2 本本地模拟终端端电路框图图2-3 智智能显示部分分电路框图2.1.4系统统的总体框图图系统的总体设计计是由智能显显示部分、本本地模拟分机机、远端模拟拟分机组成的的。远端模拟拟分机相当于于一部电话，拨拨号后可以通通过键盘，利利用双音多频频信号进行远远程控制家中中的各种电器器设备。本地地模

17、拟主机可可以在接受到到报警信号之之后，自动的的拨打远端电电话，等待远远端接听之后后进行语音报报警提示，也也可以自动或或者手动的接接听远端拨打打过来的电话话，然后通过过语音提示提提示远端进行行相应是操作作，控制家中中的各类电器器。本地模拟拟主机和远端端模拟分机之之间的通信完完全仿照电话话之间通信的的模式和通信信信令的形式式进行通信的的。都具有振振铃检测，忙忙音检测，DDTMF信令令等功能。其其硬件框图如如图2-4所所示。图2-4 系统统总体框图2.2系统的组组成2.2.1 智能控制核核心STC89C52RCSTC89C552RC是一一种低功耗、高高性能CMOOS8位微控控制器，具有有8KB在系统

18、可编编程Flassh存储器。使使用Atmeel公司高密密度非易失性性存储器技术术制造，与工工业80C51产产品指令和引引脚完全兼容容。片上Fllash允许许程序存储器器在系统可编编程，亦适于于常规编程器器。在单芯片片上，拥有灵灵巧的 8 位 CPUU 和在系统统可编程Flaash，使得得 STC899C52RCC为众多嵌入入式控制应用用系统提供高高灵活、有效效的解决方案案。STC89CC52RC具有有以下标准功功能： 8kk字节Flassh，256字节RAM， 32位I/O口线，看看门狗定时器器，2个数据指针针，三个166位定时器/计数器，一一个6向量2级中断结构构，全双工串串行口，片内内晶振

19、及时钟钟电路。另外外，STC89CC52RC可降降至0Hz静态逻逻辑操作，支支持2种软件可选选择节电模式式。空闲模式式下，CPUU停止工作，允允许RAM、定时时器/计数器、串串口、中断继继续工作。掉掉电保护方式式下，RAMM内容被保存存，振荡器被被冻结，单片片机一切工作作停止，直到到下一个中断断或硬件复位位为止。图2-5 STTC89C552RC引脚脚结构图2.2.2单元元控制核心STC89CC2052 图2-6 STTC89C22052引脚脚结构图STC89C22052是宏晶公司生产产的低电压、高高性能CMOOS 8位单单片机，片内内含2KB的可反复复擦写的只读读程序存储器器（PEROOM）

20、和128B的随机数据据存储器（RRAM），器器件采用高密密度、非易失失性存储技术术生产，兼容容标准MCSS-51指令令系统，片内内置通用8位中央处理理器和Flaash存储单单元，功能强强大STC89C2052单片片机可为您提提供许多高性性价比的应用用场合。并且且程序保密，STC89CC2052设计计有2个程序保密密位，保密位位1被编程之后后，程序存储储器不能再被被编程除非做做一次擦除，保保密位2被编程之后后，程序不能能被读出。2.2.3 DDTMF收发发模块MT88880/ MT88888图2-7 MMT88888引脚结构图图MT8888是是采用CMOOS工艺生产产的DTMFF信号收发一一体集

21、成电路路，它的发送送部分采用信信号失真小、频频率稳定性高高的开关电容容式D/A变变换器，可发发出16种双双音多频DTTMF信号。接接收部分用于于完成DTMMF信号的接接收、分离和和译码，并以以4位并行二二进制码的方方式输出。MMT88888芯片集成度度高、功耗低低，可调整双双音频模式的的占空比，能能自动抑制拨拨号音和调整整信号增益，还还带有标准的的数据总线，可可与TTL电电平兼容，并并可方便地进进行编程控制制。MT8888内内部由收发电电路、振荡器器和电源偏置置电路组成。收收码电路包括括信号放大、拨拨号音抑制滤滤波、输入信信号的高低频频带通滤波、译译码及锁存等等功能；发码码电路包括数数据锁存、

22、行行列计数D/A转换和混混频等功能。MT8888内内部有两个数数据寄存器，一一个是只执行行读操作的接接收数据寄存存器RDR；另一个是只只执行写操作作的发送数据据寄存器TDDR。另外，MMT88888中还有两个个4位的收、发发控制寄存器器CRA和CCRB。对CCRB的操作作就是通过CCRA中的一一个特定位来来操作的，因因此编程中应应对其进行初初始化；而MMT88888中的4位状状态寄存器SSR则用来反反映收、发信信号的工作状状态。寄存器器的选择与操操作由RS00及WR和RRD口线来控控制。MT8888是是一款双音频频的语音拨号号芯片。它通通用二个音频频信号形成一一位的数据信信号发出去，一一组为低

23、频的的、一是高频频的信号。接接收的对方把把二个音频信信号分别接收收下来一查表表就知道收到到的是哪个数数据了。表2-1所示示为双音多频频信号频率组组合表。表2-1 双音音多频频率组组合表2.2.4 语语音芯片APPR96000台湾公司最新推推出的APRR9600语语音录放芯片片，是继美国国ISD公司司以后采用模模拟存储技术术的又一款音音质好、噪音音低、不怕断断电、可反复复录放的新型型语音电路，单单片电路可录录放32660秒，串行行控制时可分分256段以以上，并行控控制时最大可可分8段。与与ISD同类类芯片相比它它具有：价格格便宜，有多多种手动控制制方式，分段段管理方便、多多段控制时电电路简单、采

24、采样速度及录录放音时间可可调、每个单单键均有开始始停止循环多多种功能等特特点。在APR96000芯片的内内部，录音时时外部音频信信号可以通过过话筒输入和和线路输入方方式进入，话话筒可采用普普通的驻极体体话筒，在芯芯片内话筒放放大器（Prre-Ampp）中自带自自动增益调节节（AGC），可可由外接阻容容件设定响应应速度和增益益范围。由于于FLASHHRAM是非非易失器件，断断电等因素不不会使存储的的语音丢失。放放音时芯片内内读逻辑电路路从FLASSHRAM中中取出信号，经经过一个低通通滤波器送到到功率放大器器中，然后直直接推动外部部的喇叭放音音。APR96000有多种控制制模式，总的的来说分为串

25、串行控制和并并行控制两种种，由芯片MMSEL1（224脚）、MMSEL2（225脚）、/M8（9脚脚）的设置来来实现。详见见表2-2所所示。图2-8 APPR96000引脚结构图图2.2.5温度度传感器DSS18B200DS18B200数字温度计计是DALLLAS公司生生产的1-Wire，即即单总线器件件，具有线路路简单，体积积小的特点。因因此用它来组组成一个测温温系统，具有有线路简单，在在一根通信线线，可以挂很很多这样的数数字温度计，十十分方便。表2-2 APPR96000控制表APR96000操作模式表表MSEL1(224脚)MSEL2(225脚)/M8(9脚)/CE多为停止止、复位键功能

26、（以60秒秒计）010/1/M1、/M22、CE并行控制，分二二段，每段最最大30秒100/1/M1、/M22、/M3、/M4、CE并行控制，分四四段，每段最最大15秒111/M1/M88、CE并行控制，分八八段，每段最最大7.5秒110CE单段7.5秒循循环。CE为启动/停止键001/M1、CE串行顺序控制，可可分一至任意意多段000/M1、/M22、CE串行选段控制，/M2系选段快进键。M8=0时只能录两段。RE=0（置低低电平）为录录音状态；RRE=1（置置高电平）为为放音状态。注2、/M1/M8键在有有效段控放音音时，按一下下键即开始放放音一段，放放音期间再按按一下即停止止；如按键不不

27、放即循环放放音注3、/M1/M8键在有有效段控录音音时，按住不不放为录音，松松键即停止。DS18B200数字温度计计以9位数字字量的形式反反映器件的温温度值。DSS18B20通过一个个单线接口发发送或接收信信息，因此在在中央微处理理器和DS118B20之间仅需需一条连接线线（加上地线线）。用于读读写和温度转转换的电源可可以从数据线线本身获得，无无需外部电源源。因为每个个DS18B20都有一个个独特的片序序列号，所以以多只DS118B20可以同时时连在一根单单线总线上，这这样就可以把把温度传感器器放在许多不不同的地方。这这一特性在HHVAC环境境控制、探测测建筑物、仪仪器或机器的的温度以及过过程

28、监测和控控制等方面非非常有用。图2-9 DDS18B220引脚结构构图放置温度敏感器器件DSl88B20 的测量量范围从-555到+1225增量值为为 0.5可可在l s(典型值)内内把温度变换换成数字。每每一个DSll8B20包括一个个唯一的644位长的序号号 该序号值值存放在DSSl8B20内部的ROMM(只读存贮贮器)中开始始8位是产品品类型编码(DSl8B20编码均为为10H) 接着的488是每个器件件唯一的序号号最后8位是是前面56位位的CRC(循环环冗余校验)码 DSll8B20中还有用用于贮存测得得的温度值的的两个8位存贮器RAAM编号为0号和1号，11号存贮器存存放温度值的的符

29、号 如果果温度为负，则则 1号存贮贮器8位全为为1否则全为为0，0号存存贮器用于存存放温度值的的补码 LSSB(最低位位)的1表示示0.5将存存贮器中的二二进制数求补补再转换成十十进制数并除除以2就得到到被测温度值值(-55到到125)DDSl8B20的引脚如如图下所示。每每只DS18B20都可以设设置成两种供供电方式，即数据总线线供电方式和和外部供电方方式，采取数据总总线供电方式式可以节省一一根导线但完完成温度测量量的时间较长长，采取外部供供电方式则多多用一根导线线 但测量速速度较快。2.2.6实时时时钟芯片DDS13022图2-10 DDS13022引脚结构图图DS1302是是美国DALL

30、LAS公司司推出的一种种高性能、低低功耗、带RRAM的实时时时钟电路，它它可以对年、月月、日、周日日、时、分、秒秒进行计时，具具有闰年补偿偿功能，工作作电压为2.5V5.5V。采用用三线接口与与CPU进行行同步通信，并并可采用突发发方式一次传传送多个字节节的时钟信号号或RAM数数据。DS11302内部部有一个3118的用于于临时性存放放数据的RAAM寄存器。DDS13022是DS12202的升级级产品，与DDS12022兼容，但增增加了主电源源/后背电源源双电源引脚脚，同时提供供了对后背电电源进行涓细细电流充电的的能力。 DS1302的的引脚排列，其中VCC1为后备备电源，VCCC2为主电电源

31、。在主电电源关闭的情情况下，也能能保持时钟的的连续运行。DDS13022由VCC1或VCC2两者中中的较大者供供电。当VCCC2大于VVCC10.2V时，VVCC2给DSS1302供供电。当VCCC2小于VVCC1时，DDS13022由VCC1供电。XX1和X2是是振荡源，外外接32.7768kHzz晶振。RSST是复位/片选线，通通过把RSTT输入驱动置置高电平来启启动所有的数数据传送。RRST输入有有两种功能：首先，RSST接通控制制逻辑，允许许地址/命令令序列送入移移位寄存器；其次，RSST提供终止止单字节或多多字节数据的的传送手段。当当RST为高高电平时，所所有的数据传传送被初始化化，

32、允许对DDS13022进行操作。如如果在传送过过程中RSTT置为低电平平，则会终止止此次数据传传送，I/OO引脚变为高高阻态。上电电运行时，在在VCC2.55V之前，RRST必须保保持低电平。只只有在SCLLK为低电平平时，才能将将RST置为为高电平。II/O为串行行数据输入输输出端(双向向)。SCLLK为时钟输输入端。2.2.7 液液晶显示器FFG128664E4和LCD16002（1）汉字点阵阵液晶显示器器FG128864EFG128644E是一款不不带汉字字库库的液晶点阵阵显示器，通通过汉字取模模软件提取汉汉字的点阵字字模，然后利利用显示器的的串口将数据据写入到显示示器进行显示示的。该显

33、示示器因为没有有带汉字库，所所以成本比较较低，利用单单片机自带的的程序存储空空间存储汉字字字模，需要要的时候调用用显示即可。该该液晶显示器器具有20引引脚，并且具具有内置的DDC-DC转转换电路，无无需外接负电电源。控制段段包括片选控控制端CS11、CS2，读写写控制，是能能控制，复位位引脚，八位位并行的数据据引脚等。具具有操作简单单，功耗低，易易于单片机等等为控制器接接口等特点。（2）字符型液液晶显示器11602采用单5V供电电，具有低功功耗、长寿命命、高可靠性性的特点。内内置192个个字符，其中中160个55*7点阵字字符，32个个5*10点点阵字符。具具有64字节节的自定义RRAM可自定

34、定义8个5*8点阵字符符和4个5*11点阵字字符。并且具具有标准的借借口特性，适适配MC511和M68000系列等MCUU的操作时序序。它内部具有液晶晶显示屏，控控制器，列驱驱动器，和偏偏压产生电路路构成。控制制器主要有指指令寄存器，数数据寄存器，标标志位，地址址计数器，时时序发生电路路组成。通过过MCU分别向向相应的寄存存器写入控制制命令设置各各个控制寄存存器。通过MMCU的并口口将数据写入入在控制信号号EN端高电平平和下降沿的的作用下模块块通过区分控控制信号RSS和RW的组合合形式来区分分数据总线上上传送的是数数据还是指令令，数据总显显示LCD16002和外界MCUU之间进行信信息或者是数

35、数据交换的通通道。3 硬件设计3.1远端模块块设计该模块主要功能能是拨打模拟拟分机的号码码，利用双音音多频信号进进行远程控制制。通过STTC89C20552扩展的矩矩阵键盘进行行拨号，利用用串口通信，将将拨号数据传传送给STCC89C52RRC，利用STCC89C52RRC控制液晶晶显示器进行行拨号显示以以及各个过程程的显示。SSTC89CC52RC接收收到拨号数据据后暂时存入入号码暂存单单元，当按下下拨号键的时时候STC89CC52RC控制制MT88888进行拨号号，并产生拨拨号音和振铃铃信号通知模模拟分机。进进入到控制模模式之后，SSTC89CC52RC接收收到的键盘输输入数据会利利用MT

36、88888转变成成双音多频信信号控制模拟拟分机执行相相应的控制。该部分还能够接接收本地模拟拟终端的振铃铃信号，当接接收到振铃信信号后，开始始振铃，当主主人按下接听听键的时候，振振铃停止，电电路接通，开开始通话，能能够接收本地地终端的报警警语音提示。其电路图如图3-1所示。图3-1 键盘输入与与显示部分电电路3.2本地模拟拟分机部分的的设计该模块的主要功功能是接收远远端控制的控控制信号，并并执行相应的的控制动作，预预警后通知远远端模块，并并有相应的语语音提示。3.2.1本地地模拟分机通过STC899C52RCC和STC89CC2052共同同控制外围电电路。STCC89C52RRC主要管理理MT8

37、8888收发双音音多频信号，对对受控单元的的控制，对语语音提示电路路的控制等部部分。STCC89C20552主要完成成系统的显示示功能，要显显示的数据由由STC89CC52RC通过过串口进行发发送。如图33-2所示。图3-2 DTTMF发送与与接收部分电电路3.2.2本地地模拟分机的的MT88888接收部分分该部分主要是将将主控部分通通过并口发过过来的数据转转换成双音多多频信号然后后由双音多频频信号输出端端发送出去，或或者MT88888接收到到远端发送过过来的双音多多频信号后经经过一系列的的转换以二进进制的形式输输出给单片机机。其电路图图如图3-3所示。图3-3 DTTMF发送与与接收部分电电

38、路3.2.3本地地模拟分机的的语音电路单片机通过控制制译码器744LS138进而控控制语音芯片片要播放语音音的内容，通通过控制744LS1388的时能端来来控制语音播播放的启停。其其电路图如图图3-4所示。该部分通过过单片机的数数据总线口向向74LS1138输出控控制代码，经经过74LSS138译码码后，将选中中语音芯片的的某一段，被被选中的那段段语音就会通通过LM324放大以以后用扬声器器输出，将774LS1338的E1、E2脚同时置置为高电平，禁禁止其工作，这这时他的输出出为高电平，此此时语音芯片片APR96600停止工工作，处于静静止状态，放放音停止。3.3智能显示示和温度部分分的电路设

39、计计该部分主要功能能是监控所处处环境的温度度，当温度超超过限定值的的时候产生报报警信号，并并且具有时钟钟显示，时钟钟调整，定时时闹钟等功能能电路图如图图3-5所示示。图3-4 语音音部分电路图3-5 智智能显示部分分电路图电路图中利用DDS18B20进行温度度控制，它具具有单总线是是结构，接收收到的温度数数据经过内部部转换以后，以以二进制的形形式存入相应应的寄存器，单单片机通过该该单总线读取取到温度数据据后进行显示示。因为DSS18B200有一个唯一一的片序列号号，所以多个个DS18BB20可以同同时并接在一一根单线上，这这样可以把温温度传感器放放在许多不同同的地方。所所以可以利用用DS18B

40、B20的该特特性在同一总总线上拓展多多个温度测量量单元，进行行多点温度采采集。电路中利用DSS1302进进行时钟计数数。它以串口口的形式输出出当前的时钟钟数据。它可可以对年、月月、日、周日日、时、分、秒秒进行计时，具具有闰年补偿偿功能，工作作电压为2.5V5.5V。采用用三线接口与与CPU进行行同步通信，并并可采用突发发方式一次传传送多个字节节的时钟信号号或RAM数数据。4 软件设计4.1 软件说说明该模拟系统的软软件可分为三三部分组成：温度控制时时钟显示及时时间调整部分分，远端模拟拟终端机部分分，本地模拟拟终端机部分分。温度控制时钟显显示及时间调调整部分可以以分为：时钟钟模块，温度度模块，按

41、键键调整模块，操操作菜单模块块及显示模块块组成。时钟钟模块主要用用于DS13302的底层层驱动程序，完完成时钟数据据从DS13302读出并并转换为二进进制数据用于于显示和其他他部分调用。温温度模块主要要功能是完成成温度传感器器DS18BB20的底层层驱动和温度度转化并将转转化好的温度度数据转化成成带有一位小小数的二进制制数据用于显显示和其他控控制。按键调调整模块主要要用于时间的的调整和闹钟钟的设置，他他是通过利用用程序不停的的扫描键盘实现的。显示模块主主要是液晶显显示器FG112864EE的底层驱动动部分主要用用于驱动液晶晶显示器用于于显示操作过过程和当前的的状态。操作作菜单模块是是一个顶层模

42、模块，用它来来控制系统进进入不同的操操作状态，主主要分为调整整状态，显示示状态等。远端模拟端机部部分的软件设设计分为双音音多频信号收收发部分，液液晶显示部分分，按键键盘盘部分，振铃铃部分，串口口通信部分组组成。其中双音多频信信号收发部分分主要完成的的MT88888底层驱动动以及DTMMF信号的接接收与发送控控制；液晶显显示部分，主主要功能是完完成液晶显示示器的底层驱驱动，并显示示控制过程的的各个状态；按键部分程程序设计主要要是用于人机机交流输入的的接收控制，主主要完成人机机接口功能；振铃部分程程序完成振铃铃音乐的产生生和播放；串串口部分是该该模块的通信信通道，主要要完成主控部部分和被控部部分之

43、间的控控制信息和数数据的交流。本地模拟终端部部分的软件设设计主要分为为双音多频信信号收发部分分，液晶显示示部分，语音音模块控制部部分，振铃部部分，串口通通信部分等组组成。其中双音多频信信号收发部分分，液晶显示示部分，振铃铃显示部分，串串口通信部分分的结构和功功能与远端模模拟端机基本本相同，语音音部分主要用用于播放控制制提示，提醒醒用户控制的的顺序和方法法。4.2 软件流流程图4.2.1 智智能显示模块块软件流程图图：开机初始化完成成以后，软件件进入循环程程序，开始不不停的扫描按按键，若没有有按键按下的的时候，读取取DS18BB20的温度度并进行显示示，读取DSS1302的的时钟并进行行显示。若

44、有有按键按下的的时候，开始始分别进入时时钟调整和闹闹钟设置两个个单元，具体体情况根据操操作确定。时时钟调整模块块和闹钟设置置部分。时钟钟调整部分主主要是通过四四个按键键盘盘实现的，其其中一个模式式选择键，一一个退出键，一一个上翻键，一一个下翻键。通通过按下按键键调整按键可可以进入时钟钟调整和闹钟钟设置两个模模式，分别进进行时间的调调整和闹钟的的设置。时钟钟调结束之后后会将调整之之后的时间写写入到DS11302中。若若温度超过设设定的温度上上限的时候，会会通过串口向向本地模拟终终端发出报警警信号，并自自己启动超温温报警。该部部分软件的框框图如图4-1所示。4.2.2 远远端模拟终端端软件流程图图

45、在远端机呼叫本本地终端进行行远程控制的的时候，首先先利用远端机机的键盘进行行拨号时，有有拨号音。拨拨号键按下之之后远端机开开始发送振铃铃信号，振铃铃信号占空比比是1：3的的形式，本地地终端接收的的振铃信号的的时候马上响响铃，通知接接听，若没人人接听，本地地端机具有自自动接听的功功能。当接到到振铃信号后后开始振铃计计数，当振铃铃次数大于五五的时候自动动接通电话，并并产生一个应应答信号，通通知远端机，远远端机接收到到本地端机的的应答信号后后也进行摘机机接通电话线线。线路接通通后，本地端端机开始播放放提示音，提提示音可以利利用耦合电路路耦合到电话话线路上，远远端机接收到到提示音之后后按照提示的的顺序

46、进行操操作。图4-1 智智能显示模块块软件流程图图图4-2 远端端模拟终端软软件流程图4.2.3 本本地模拟端机机软件流程图图：该部分在系统初初始化以后处处在等待状态态，当接收的的振铃信号的的时候开始进进入进行振铃铃计数，当振振铃个数超过过五个时会自自动接听。接接通之后，会会通过语音提提示进行相应应的操作。控控制相应的电电器，控制结结束之后挂机机。当串口接受到只只能显示和温温度报警模块块的报警信号号的时候，在在蜂鸣器发出出报警信号的的同时拨打主主人的电话，接接听之后会控控制语音电路路提示主人家家中情况，等等待主人处理理。若没有人人接听会一直直拨打下去，直直到接听为止止。 图4-33 本地模拟拟

47、终端软件流流程图5 系统调试5.1 硬件调调试进行系统的硬件件调试，首先先要把硬件电路路焊接好，在在焊接时要注注意是否虚焊，如如果有虚焊，就就会导致电路路不通，或者者干扰等现象。焊接电电路前为了避避免焊接出现现空间不足和和错误应首先先规划好电路路板，设计好好各个部分的的电路，然后后再逐步进行行焊接，能够够避免飞线的的尽量避免飞飞线。另外注注意电源线和和地线的走向向，电源线不不要和信号线线平行走线过过长，避免干干扰，为了避避免干扰，电电源线和地线线 之间要根据据芯片的数量量增加去耦电电容。各个部部分焊接完毕毕时，先不要要马上插上芯芯片，先接通通电源查看有有没有出现断断路、短路的的情况，检查查电路

48、一切正正常之后再插插上芯片查看看电路的工作作情况。由于该系统比较较大，元器件件比较多，所所以系统调试试的时候采用用各个模块分分别调试的方方式，例如，可可以先进行语语音模块调试试，然后在进进行DTMFF信号收发模模块的调试等等等。每个模模块调试正常常之后再根据据自己的调试试情况将各个个模块焊接在在一起组成系系统进行调试试。这种方法法可以准确的的定位电路中中存在的问题题，有助于了了解系统各个个模块的特点点，为系统的的测试做好准准备。5.1.1 智智能显示部分分的调试该部分有两块单单片机组成，由由于STC89CC52RC的程程序存储空间间有限，所以以拓展了一片片STC89CC52RC，将将程序分为两

49、两个部分，分分别有两个单单片机控制。采采用总线的时时分复用的方方式，让两块块单片机分别别控制液晶显显示器FG112864EE的数据总线线进行显示。开开机时，由从从STC89CC52RC控制制数据总线，通通过74LSS373将控控制数据通过过数据总线写写入到显示器器中，但开机画面结束束时，进入正正常的界面的的时候，从SSTC89CC52RC通过过串口，发出出控制命令给给主STC89CC52RC，同同时从机关闭闭74LS373。主机机接收到从机机的移交总线线控制权的命命令以后，将将74LS3373的OE引脚拉低低，打开三态态门，控制数数据总线。然然后通过从温温度传感器DDS18B220和实时时时钟

50、芯片DSS1302中读读取数据并利利用FG122864E进进行显示。该部分还拓展有有时钟调整模模块和闹钟设设置部分。时时钟调整部分分主要是通过过四个按键键键盘实现的，其其中一个模式式选择键，一一个退出键，一一个上翻键，一一个下翻键。通通过按键调整整按键可以进进入时钟调整整和闹钟设置置两个模式，分分别进行时间间的调整和闹闹钟的设置。该部分的调试要在软件部分结束之后进行联合调试，检验功能。为保证软件硬件联调由于硬件问题影响调试，可以在硬件电路焊接好时利用万用表测量按键两边的电阻，若按键松开时，来两边的电阻无穷大，按键按下后两边的电阻变成零，说明按键部分硬件部分正常，为软件硬件联合调试打下基础。5.

51、1.2 远远程模拟终端端的调试远程模拟终端和和本地模拟终终端的硬件组组组成由双音音多频信号的的收发部分，液液晶显示部分分，矩阵键盘盘部分，语音音部分，振铃铃电路部分，串串口通信部分分等组成。由于该系统是模模拟利用现有有的固定电话话网络进行远远程控制的智智能家居系统统，远端机和和近端机就是是两部增加了了一定功能的的固定电话，他他们之间的通通信也是跟普普通电话的信信令相同的，利利用双音多频频信号，振铃铃音也是和固固定电话一样样，不过方波波的形式，以以占空比1：3的方式。在远端机呼叫本本地终端进行行远程控制的的时候，首先先利用远端机机的键盘进行行拨号时，有有拨号音。拨拨号键按下之之后远端机开开始向本

52、地终终端发送振铃铃信号，振铃铃信号以方波波的形式，占占空比是1：3的形式，本本地终端接收收的振铃信号号的时候马上上响铃，通知知接听，若家家中没有人接接听，本地端端机具有自动动接听的功能能。当接听到到振铃信号后后开始振铃计计数，当振铃铃次数大于五五的时候自动动接通电话，并并产生一个应应答信号，通通知远端机，远远端机接收到到本地端机的的应答信号后后也进行摘机机接通电话线线。线路接通通后，本地端端机开始播放放提示音，提提示音可以利利用耦合电路路耦合到电话话线路上，远远端机接收到到提示音之后后按照提示的的顺序进行操操作。操作时时要根据提示示输入远程控控制密码，密密码输入正确确以后就可以以进入远程控控制

53、。控制的的实现是通过过DTMF信信号进行的，远远端机通过键键盘输入控制制键数字时，然然手通过双音音多频信号转转换芯片将信信号转换成DDTMF信号号进行传输。本本地端机接收收到DTMFF信号后根据据设置进行相相应的操作。操作结束之后，本地端机可以自动挂机，也可以通过远程机进行挂机操作。当本地模拟终端端接收到报警警信号的时候候，会自动拨拨打事先设置置好的电话号号码。拨号时时也会产生拨拨号音，拨号号音也是以方方波的形式，该该方波的占空空比为1：33，当远端模模拟终端接收收到振铃信号号后就会开始始响铃，通知知主人接听，若若没有人接听听时会在振铃铃信号发送115次以后自自动挂机，等等待一段时间间后再次拨

54、打打主任的电话话，直到主人人接听，把报报警信号传达达给主人。当当主人听到铃铃声后，按下下接听键铃声声停止，电话话线路接通，同同时发送应答答信号给本地地模拟终端。本本地模拟终端端接收到应答答信号后，也也摘机接通电电话线路。当当话路接通后后，本地模拟拟终端打开语语音提示，播播放提示报警警提示。提示示结束后自动动挂机。5.2 软件调调试由于该设计的软软件的工程量量比较大，代代码比较多，所所以设计的时时候采用模块块化的设计方法。将各个个模块分成不不同的功能部部分，然后每每部分进行单单独的设计，该该部分设计完完成之后进行行软件编译，然然后将编译中中出现的问题题进行修改，完完成软件的初初步调试，等等到软件

55、编译译通过之后，利利用仿真软件件Proteeus对该部部分进行仿真真，根据仿真真结果对软件件进行调试，直直到软件部分分功能可以通通过仿真实现现，若软件仿仿真可以实现现功能，那么么当硬件没有有什么问题的的时候一般软软件的功能都都能够实现。该该部分的软件件仿真结束之之后可以将该该部分的功能能做成一个软软件模块，然然后按照同样样的方法将其其他部分的软软件也做成相相应的软件包包模块，然后后将各个软件件模块链连接接在一起，通通过适当是修修改，则可以以完成一个完完整的工程。这这样做的好处处就是当软件件工程量比较较大的时候模模块化的设计计就可以方便便的进行软件件功能的修改改和调试错误误的定位，一一致性也比较

56、较强，利于软软件的调用。软件测试也分为为模块测试、整整体测试、异异常测试等部部分组成。模块测试，对于于一个整个系系统来讲，要要是从整体的的对系统软件件功能进行测测试和调整会会让人感觉无无从下手，所所以要将系统统分成相应的的模块先一个个一个的模块块进行测试，一一个一个模块块的功能进行行实现。例如如对于时钟部部分的软件进进行测试，当当软件下载到到硬件里面以以后，通过显显示器观察显显示时钟的显显示情况是否否正常，若显显示不正常，或或者是始终走走时错误就要要根据显示情情况和错误情情况进行相应应的软件的调调整，知道时时钟功能是实实现为止。然然后再进行下下一步的测试试。测试的时时候要注意测测试的步骤和和顺

57、序，功能能利用率高的的情况先进行行测试，其他他的根据情况况进行测试。比比如，智能显显示部分由温温度测试部分分，时钟显示示部分，液晶晶显示部分，报报警部分，按按键调整部分分等组成。由由于液晶显示示部分是不系系统的基础，所所以测试的时时候要先进行行液晶显示部部分的测试，这这样其他部分分的测试才能能够进行下去去。整体测试，若该该部分的每个个模块都完成成了测试之后后，开始进行行系统的测试试，系统的测测试主要包括括系统各个部部分功能的协协同，系统各各个部分通信信和控制信号号的控制情况况等。测试的的时候可以给给系统一定的的信号可以看看看系统对信信号的出力情情况看看是不不是符合设计计的要求，是是不是完成设设

58、计的功能。等到系统整体功功能测试完成成之后开始进进行异常测试试，异常测试试的时候可以以通过测试一一些干扰信号号看看系统的的抗干扰能力力。也可以看看看系统的耐耐压能力，当当电压降低的的时候看看系系统的工作情情况等。5.3 软硬件件联调系统工作稳定以以后，连接好好电路以后开开始调试系统统的整体功能能。当接通电电源的时候有有首先开始显显示开机画面面，开机画面面结束之后开开始显示时间间，星期，温温度等信息。若若开机显示正正常则说明开开机本分正常常，开机部分分结束以后，时时钟显示正常常后，通过调调整按键就可可以进行时间间调整和闹钟钟的设置了，若若闹钟设置和和时间调整菜菜单显示正常常之后说明按按键调整部分分的功能显示示正常。此时时，用手握着着温度传感器器，显示器上上面的温度会会随着温度显显示器的温度度上升而跟着着上升，说明明温度传感器器工作正常，此此部分的液晶晶显示部分也也正常。当温温度上升到一一定的温度的的时候，此时时本地模拟终终端部分就会会接受到温度度