專利名稱：一種智能家居遠程控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種智能家居遠程控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以使得人們可以通過手機或電話在任何時候、任意地點對家中的任意電器(空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機)進行遠程控制。
背景技術：
21世紀是信息時代，各種電信新技術推動了人類文明的進步。自從1876年，Alexander Graham Bell (貝爾)發(fā)明電話以來,世界各國的電話網(wǎng)絡發(fā)展非常迅速,近十年來，中國的固定電話業(yè)務呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長。1997年8月局用電話交換機總?cè)萘客黄艻億門，網(wǎng)絡規(guī)模躍居世界第二位，2006年初固定電話用戶總數(shù)達到35539. 2萬戶，移 動電話用戶達到40407. 2萬戶，現(xiàn)代電話網(wǎng)絡是由程控交換機進行交換傳輸，移動通信也從模擬時代走向了高度數(shù)字化時代，它們的性能已經(jīng)有了很大的進展，而且可靠性非常高。正是因為通信技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術、控制技術的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢下應運而生的。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設備自動控制、安全防范三個方面。隨著新技術和自動化的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也越來越強，各種傳感器都已經(jīng)標準化、模塊化這給智能家居控制系統(tǒng)的設計提供極大方便。電話遠程控制作為ー較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。另外電話屬雙エ通信手段。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關信息，從而進行進ー步的操作。電話遙控部分課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實驗室階段，因而距離實際應用，尤其是對于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現(xiàn)出電話遙控方式的雙エ通信特點。本設計正是針對這一點進行了較大改進，采取單片機智能控制，利用不同的提示音達到對于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產(chǎn)品達到交互式與智能化。而且本設計的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在電信、鐵通的交換機實驗并且能夠成功的使用移動電話進行操作。短信息服務(ShortMessage Service, SMS)是 GSM(Global System forMobileComm unication)系統(tǒng)中提供的ー種GSM終端(手機)之間，通過服務中心(servicecenter)進行文本信息收發(fā)的應用服務，其中服務中心完成信息的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能。短信息服務作為GSM網(wǎng)絡的ー種基本業(yè)務，已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務的各種應用也蓬勃發(fā)展起來。由于GSM網(wǎng)絡在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡能力強的特點，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費用和維護費用。同時，他對用戶的數(shù)量也沒有限制，克服了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大、維護費用高、且網(wǎng)絡監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷。比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡覆蓋上具有無法比擬的優(yōu)勢，加上GSM的SMS本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能，都使得這些應用得到迅速的普及。利用GSM短信息系統(tǒng)進行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設備的通信提供了一個強大的支持平臺。在此以GSM網(wǎng)絡作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡，它可以應用在銀行、儲蓄點機房監(jiān)控、電信機房動カ環(huán)境監(jiān)控、通信行業(yè)遠端無人值守站機房監(jiān)控和遠程維護(如移動通信基站、微波站、光纖中繼站等)及其他無人值守點(如倉庫、辦公樓等)監(jiān)控及城市公用事業(yè)實時監(jiān)控維護系統(tǒng)像煤氣調(diào)壓站、自來水、污水管網(wǎng)和熱カ系統(tǒng)、電カ系統(tǒng)城市中電網(wǎng)等情況中。在此本系統(tǒng)采用了 Siemens公司新一代無線通信GSM模塊TC35是，它設計小巧、功耗很低很大程度上方便了智能家居控制系統(tǒng)的設計。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上的情況，本發(fā)明的目的是ー種智能家居遠程控制系統(tǒng)，目標是通過采用計算機技術、網(wǎng)絡技術、控制技術和集成技術建立ー個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術的含量和居民居住環(huán)境水平?！ご笮偷闹悄芗揖涌刂葡到y(tǒng)通常由系統(tǒng)服務器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設備CMTS、交換機、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構、打印機等主要部分組成。本系統(tǒng)主要由利SM8952AC25P、MT8870、TC35 modem和各類家居傳感器設計制作一款智能家居控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分、電話交換網(wǎng)程控交換信令識別與分析部分、GSM模塊TC35 modem接ロ程序部分、分析控制部分。其中數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分和電話交換網(wǎng)程控交換信令識別需要作實時處理；GSM模塊TC35m0dem接ロ程序部分和分析控制部分則是根據(jù)采集和電話交換網(wǎng)交換信令進行分時操作有利于提高系統(tǒng)效率。此系統(tǒng)分為主控單片機、遠程控制、短信息發(fā)送、紅外學習遙控部分程序。(I).主控單元部分由于任務多、對可靠性的要求高，本系統(tǒng)的主控部分軟件設計為分時操作系統(tǒng)控制，采用RTX51 Tiny版操作系統(tǒng)。作為嵌入式系統(tǒng)主控単元的單片機，其軟件一般是ー個微觀的實時操作系統(tǒng)，是為某種應用而專門設計的。系統(tǒng)程序有實時過程控制或?qū)崟r信息處理的能力，要求能夠及時響應隨機發(fā)生的外部事件并對該事件做出快速處理。分時操作系統(tǒng)是把CPU的時間劃分成長短基本相同的時間區(qū)間，即“時間片”，通過操作系統(tǒng)的管理，把這些時間片依次輪流地分配給各個用戶使用。如果某個作業(yè)在時間片結(jié)束之前，整個任務還沒有完成，那么該作業(yè)就被暫停下來，放棄CPU，等待下一輪循環(huán)再繼續(xù)做。此時CPU又分配給另ー個作業(yè)去使用。由于計算機的處理速度很快，只要時間片的間隔取得適當，那么ー個用戶作業(yè)從用完分配給它的一個時間片到獲得下ー個CPU時間片，中間有所“停頓”；但用戶察覺不出來，好像整個系統(tǒng)全由它“獨占”似的。分時操作系統(tǒng)主要具有以下3個特點①多路性。用戶通過各自的終端，可以同時使用ー個系統(tǒng)。②及時性。用戶提出的各種要求，能在較短或可容忍的時間內(nèi)得到響應和處理。③獨占性。在分時系統(tǒng)中，雖然允許多個用戶同時使用ー個CPU,但用戶之間操作獨立,互不干渉。RTX51 Tiny可以配置成使用round-robin多任務。Round-robinp容許quasi-parallel執(zhí)行多任務。任務并不是連續(xù)執(zhí)行的，而是分時間片執(zhí)行的(本系統(tǒng)采用10毫秒作為時間片，由RTX51 Tiny把時間片分配給各個任務)。由于時間片的時間很短，因此任務看起來像連續(xù)執(zhí)行一祥。在本系統(tǒng)中RTX51 Tiny首先執(zhí)行信號采集jobO的任務O。本函數(shù)創(chuàng)建了另ー個任務報警分析jobl。信號采集執(zhí)行完它的時間片后，RTX51 Tiny開始執(zhí)行報警分析jobl，這個函數(shù)又創(chuàng)建了另ー個任務短信發(fā)送job2。如此類推，最后執(zhí)行完它的時間片后，RTX51Tiny又返回到jobO開始執(zhí)行。然后再切換到jobl,如此循環(huán)。
void jobO (void) _task_ 0 { "" os_create (I); while (I)
{
jobO ();
}
}
void jobl (void) _task— I { "— os_create (2); while (I)
{
jobl O ;
}
}⑵.遠程控制軟件設計主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計數(shù)、控制摘掛機、雙音頻信號分析處理、控制電器、信號音提示等部分。(3).短信息發(fā)送主要TC35模塊支持8位數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗位，位停止位數(shù)據(jù)傳輸。傳輸速率可以在4. 8kbit/s到115kbit/s間自適應。對TC35模塊控制，IGT信號非常地重要，只有正確的IGT信號才可以使TC35模塊正常地運行。IGT的下降沿啟動TC35，并且IGT的低電平應該至少保持100ms。單片機對TC35模塊的控制TC35模塊采用AT賀氏指令。單片機可以通過正確的AT指令對TC35模塊進行初始化和短消息的接收發(fā)送。對短消息的控制共有三種模式=Block模式！ PDU模式和Text模式。使用Block模式需要手機生產(chǎn)廠家提供驅(qū)動支持。目前，PDU模式已取代Block模式，而Text模式不支持中文，因此本系統(tǒng)使用PDU模式進行短消息的發(fā)送。單片機通過以下系列AT指令對短消息進行控制。TC35初始化首先設置短消息發(fā)送格式AT+CMGF = 1〈CR>，設置I代表PDU模式，〈CR〉是回車符號，也就是0x0d。指令正確則模塊返回〈CRLF>0K〈CRLF>，<CRLF>是回車換行符號。其次設置短消息中心AT+CSCA = d+8613800531500d(短消息中心)〈CR〉，設置正確則模塊返回〈CRLF>0K〈CRLF>。注意短消息中心號碼可能會因不同手機或不同區(qū)域而不同。如果讀取短消息服務中心則使用命令AT+CSCA = 〈CR〉，模塊應該返回<CRLF>+CSCA:d8613800531500d〈CRLF>。最后設置短消息到達自動提示AT+CNMI = 1，1，0，0，1〈CR>，設置正確則模塊返回<CRLF>OK〈CRLF>。設置此命令可使模塊在短消息到達后向單片機發(fā)送指令<CRLF>+CMTI: dSMd, IN2DEX (信息存儲位置)〈CRLF〉。發(fā)送短消息在rou模式，如果發(fā)送短消息，則首先發(fā)送短消息數(shù)據(jù)的長度。AT+CMGS =〈lengthXCR〉。等待TC35模塊返回ASCII字符/ > 0，則可以將PDU數(shù)據(jù)輸入，PDU數(shù)據(jù)以<Z> (也就是Oxla)作為結(jié)束符。短消息發(fā)送成功，模塊返回<CRLF>0K〈CRLF>。發(fā)送數(shù)據(jù)格式例如，需要發(fā)送漢字“一氧化碳的濃度超標，排氣扇已打開”到手機13878305396，則首先發(fā)送數(shù)據(jù)串AT+CMGS = 19〈CR>，然后等待ASCII字符/ > 0，然后輸入PDU數(shù)據(jù)。(4).紅外學習遙控主要是通過對紅外ニ進制脈沖的寬度進行測量，從而獲得紅外遙控的波形信息，進而實現(xiàn)存儲、還原。根據(jù)遙控信號編碼和發(fā)射過程，遙控信號的識別(也叫解碼過程)是去除38KHz載波信號后識別出ニ進制脈沖碼中的0和I。紅外接收頭的解調(diào)信號送到INTO引腳，由內(nèi)部定時器完成高低電平長度的采集，然后進行數(shù)據(jù)保存，由單片機進行高電平與低電平的寬度的測量。遙控信號的還原是通過PI. 0(T2)輸出ニ進制已調(diào)脈沖。對遙控信號還原的調(diào)制在單片機的內(nèi)部進行，利用了定時器2的捕獲工作方·式，定時器2是ー個16位定時/計數(shù)器。它既可當定時器使用，也可作為外部事件計數(shù)器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2C0N的C/T2位選擇。定時器2有三種工作方式捕獲方式，自動重裝載(向上或向下計數(shù))方式和波特率發(fā)生器方式，工作方式由T2C0N的控制位來選擇，在捕獲方式下，通過T2C0N控制位EXEN2來選擇兩種方式。如果EXEN2 = 0，定時器2是ー個16位定時器或計數(shù)器，計數(shù)溢出時，對T2C0N的溢出標志TF2置位，同時激活中斷。如查EXEN2= I，定時器2完成相同的操作，而當T2EX引腳外部輸入信號發(fā)生I至0負跳變時，也出現(xiàn)TH2和TL2中的值分別被捕獲到RCAP2H和RCAP2L中。另外，T2EX引腳信號的跳變使得T2C0N中的EXF2置位，與TF2相仿，EXF2也會活中斷。本系統(tǒng)正是利用了捕獲方式的RCAP2H和RCAP2L自動重裝載，產(chǎn)生38K調(diào)制信號，準備還原的0，I信號的調(diào)制通過TF2標志進行調(diào)制，該方案不僅合理的利用硬件資源，而且還提高了系統(tǒng)的可靠性。
權利要求
1.ー種智能家居遠程控制系統(tǒng)系統(tǒng)控制器由MT8870接收遠端發(fā)送來的DTMF信號、并對其進行解碼，解碼后的信號由中央處理單元采集處理。為了方便用戶使用，系統(tǒng)設計了語音提示界面。電話遠程控制系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境，所以應具有自動離線、上線、復位功能。為了符合智能化要求，系統(tǒng)采用SM8952AC25P作為中央處理器。同吋，電話遠程控制系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅(qū)動電路等輔助電路。
該系統(tǒng)主要由振鈴檢測電路、模擬摘掛機電路、DTMF音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元(SM8952AC25P)、控制電路、電源電路等組成。
此系統(tǒng)完成整個控制主要由以下步驟 (1)通過電話網(wǎng)對異地的電器實現(xiàn)控制(開/關)。
(2)控制器可以實現(xiàn)自動模擬摘掛機。
(3)控制器設置密碼校驗。
2.根據(jù)權利要求I的智能家居遠程控制方法，主要由本設計信號音檢測、自動摘掛機、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實現(xiàn)。而信號音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程完成。
全文摘要
一種智能家居遠程控制系統(tǒng)此系統(tǒng)屬于單片機應用系統(tǒng)。本系統(tǒng)是單片機在系統(tǒng)檢測以及工程控制方面的應用，其特點是體積小，成本低，功能強，功耗低，是微機應用產(chǎn)品化的最佳機種之一，它已廣泛地應用在產(chǎn)品智能化和工業(yè)自動化上。而把單片機面向工控領域?qū)ο?，嵌入到工控應用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應用的計算機稱之為嵌入式計算機系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。
文檔編號G05B19/418GK102843478SQ20111017229
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權日2011年6月24日
發(fā)明者楊際榮 申請人:鎮(zhèn)江華揚信息科技有限公司