內(nèi)容摘要：在本文中，首先介紹了多功能家電控制板的背景、發(fā)展歷史、功能、及組成，多功能家電控制板這個(gè)概念是由智能家居延伸而來的，它經(jīng)過了一段很長的發(fā)展史，其功能為通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對家電的定時(shí)控制、紅外遙控控制、電話遠(yuǎn)程控制、上位機(jī)軟件控制、鍵盤控制和溫度顯示，使普通家電升級為智能家電，實(shí)現(xiàn)家居智能化。
　　關(guān)鍵詞：智能家居，多功能家電控制板，調(diào)試
　　
　　隨著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。信息化社會在改變?nèi)藗兩�活方式與工作習(xí)慣的同時(shí)，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。
　　智能家居起源甚早，1984年第一次出現(xiàn)在美國康乃迪克州哈特佛市。20世紀(jì)80年代初，出現(xiàn)了住宅自動化的概念，也就是智能家居的原形。幾年前，美國、歐洲和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了智能家居(SmartHome)的概念。如今，智能家居頻繁出現(xiàn)在各大媒體上，成了人們耳熟能詳?shù)脑~匯。自從世界上第一幢智能建筑1984年在美國出現(xiàn)后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國、德國、新加坡、日本等國都有廣泛應(yīng)用。智能家居至今在中國已經(jīng)歷了近6年的發(fā)展，從人們最初的夢想，到今天真實(shí)的走進(jìn)我們的生活，經(jīng)歷了一個(gè)艱難的過程。在此研究背景和意義之下，本文對多功能家電控制板進(jìn)行了研究。
　　1、多功能家電控制板概述
　　（1）多功能家電控制板的功能。多功能家電控制板的功能就是通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對家電的定時(shí)控制、紅外遙控控制、電話遠(yuǎn)程控制、上位機(jī)軟件控制、溫度控制和鍵盤直接控制，使普通家電升級為智能家電實(shí)現(xiàn)家居智能化。
　　（2）多功能家電控制板的組成。本文設(shè)計(jì)的多功能家電控制板是由微處理器、8路繼電器輸出、顯示器、時(shí)鐘系統(tǒng)、存儲器、蜂鳴器、DTMF解碼器、紅外接收器、溫度檢測、MAX232串口通訊及鍵盤部分組成的。結(jié)構(gòu)原理圖如下所示：
　　
　　2、方案實(shí)施（附圖）
　　（1）系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)：①液晶顯示電路設(shè)計(jì)：1602液晶顯示器內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖型。②溫度傳感器設(shè)計(jì)：由于傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件測出的一般都是電壓，再轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的溫度，需要比較多的外部元件支持，且硬件電路復(fù)雜，制作成本相對較高。而DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。測量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10°C~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C。③時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)：我們采用DS1302作為主要計(jì)時(shí)芯片，主要為了提高計(jì)時(shí)精度，更重要的就是DS1302可以在很小的后備電源下繼續(xù)計(jì)時(shí)，并可編程選擇充電電流來對后備電源進(jìn)行充電，可以保證后備電源基本不耗電。④鍵盤接口的設(shè)計(jì)：按鍵有12個(gè)鍵0~B，直接用硬件實(shí)現(xiàn)BCD碼輸出。⑤紅外線接收電路：通過AT89C2051解碼后從P1.7~P1.4輸出8421碼。并且與鍵盤電路并聯(lián)。⑥D(zhuǎn)TMF解碼和控制電路：電路中使用的主要元器件有DTMF接收器MT8870、光電耦合器CNY17F。DTMF是英文縮寫字，意為雙音多頻。DTMF信號最早用于程控電話交換系統(tǒng)，并很快取代了脈沖信號。DTMF信號共八個(gè)，分為兩組，即一個(gè)高頻組（1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz）和一個(gè)低頻組（697Hz、770Hz、852Hz、941Hz）。每組四個(gè)信號，從兩組中各取一個(gè)信號合成一個(gè)雙音頻信號來代表0～9十個(gè)數(shù)字和其它一些功能碼，這樣共可以組成16個(gè)雙音頻信號。DTMF接收器MT8870的作用就是將接收到的雙音頻信號轉(zhuǎn)換為8421碼。
　　（2）系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)：①除紅外和DTMF解碼外都由C語言編寫。紅外和DTMF信號由單片機(jī)AT89C2051解碼后轉(zhuǎn)為8421碼后與鍵盤電路并接，再接至AT89C55的P3.7-P3.4。紅外和電話遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)與鍵盤相同功能。②上位機(jī)軟件可直接控制繼電器，并可發(fā)送時(shí)間日期以方便校準(zhǔn)時(shí)鐘。③蜂鳴用與開關(guān)聲音提示（有對應(yīng)指示燈指示各路輸出）。④該板預(yù)設(shè)10組定時(shí)器（可選擇比較位），每個(gè)定時(shí)器可選擇控制哪個(gè)輸出的繼電器。⑤平常顯示時(shí)鐘和溫度，進(jìn)入控制時(shí)顯示相應(yīng)信息。⑥直接按數(shù)字鍵可顯示相應(yīng)定時(shí)器設(shè)置值。⑦進(jìn)入控制或設(shè)置需要輸入密碼。
　　
　　3、調(diào)試總結(jié)
　　（1）LCD顯示（1602）：在調(diào)試時(shí)碰到了顯示不出數(shù)據(jù)、顯示抖動、擦除不干凈，自編字符等問題。LCD是一種慢器件，在初始化和讀寫指令時(shí)需要一定延時(shí)，還要對其進(jìn)行DB7腳的檢測（DB7=0，LCD控制器空閑；DB70=1，LCD控制器忙），如果忙需等待。初始化需15ms延時(shí)，寫指令需5ms延時(shí)。在顯示時(shí)需要一定延時(shí)，使用自遍字符時(shí)應(yīng)該先加載。
　　（2）時(shí)鐘（DS1302）:在調(diào)試時(shí)碰到向DS1302寫數(shù)據(jù)失敗問題。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過簡單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信，讀寫數(shù)據(jù)從低位到高位。讀數(shù)據(jù)時(shí)要先寫地址后再進(jìn)行讀操作，寫數(shù)據(jù)時(shí)要先打開寫操作，再進(jìn)行寫地址寫數(shù)據(jù)，最后關(guān)閉寫操作。
　　紅外遙控（SA3010）: 在調(diào)試時(shí)碰到加碼數(shù)據(jù)不正確的問題。最主要是因?yàn)檠訒r(shí)時(shí)間不正確，在不正確的時(shí)間里去讀數(shù)據(jù)，所以導(dǎo)致讀出數(shù)據(jù)不正確，最后用精確延時(shí)，并使用1個(gè)定時(shí)器定時(shí)1800us來量取。
　　DTMF解碼（MT8870） 在調(diào)試時(shí)碰到4個(gè)問題：1）接上電話線后，電話線電壓被拉低，影響電話機(jī)正常運(yùn)行。2）振鈴檢測不準(zhǔn)確。在電話線一有振鈴就馬上摘機(jī)。3）無通訊10秒后自動掛機(jī)。4）編碼調(diào)整，在DTMF解碼后數(shù)據(jù)0實(shí)為A，數(shù)據(jù)A實(shí)為B，B實(shí)為C。解決方法：1）將電話振鈴與主電路之間接1個(gè)繼電器進(jìn)行切換。普通狀態(tài)下，線路不接DTMF解碼電路，只有當(dāng)振鈴次數(shù)到大6次后才將其接通，并將振鈴電路切斷。2）原本是使用計(jì)數(shù)器來記振鈴次數(shù)，因檢測不準(zhǔn)，后用查詢的方法對振鈴進(jìn)行檢測。3）上面剛好多出1個(gè)定時(shí)器可供延時(shí)用，在有通信信號時(shí)將50ms計(jì)數(shù)清0，在沒有信號時(shí)自動壘加到200次后掛機(jī)。4）在接收到數(shù)據(jù)A，B，C時(shí)用一比較語句和附值語句將函數(shù)輸出調(diào)整為0，
　　四、結(jié)論
　　本文基于家居智能化背景，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是由微處理器、8路繼電器輸出、顯示器、時(shí)鐘系統(tǒng)、存儲器、蜂鳴器、DTMF解碼器、紅外接收器、溫度檢測、MAX232串口通訊及鍵盤部分組成的。最后重點(diǎn)介紹了該設(shè)計(jì)的實(shí)施方案，包括軟硬件的設(shè)計(jì)，其中硬件電路包括：復(fù)位電路（用RC電路實(shí)現(xiàn)）、晶振電路（AT89C55的晶振頻率采用11.0592MHZ，AT89C2051的晶振頻率應(yīng)我們采用12M晶振）、液晶顯示電路設(shè)計(jì)、溫度傳感器設(shè)計(jì)、存儲電路、時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì)、鍵盤接口的設(shè)計(jì)、繼電器輸出電路設(shè)計(jì)、串口輸出電路、紅外線接收電路、DTMF解碼和控制電路的設(shè)計(jì)；系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)包括：主程序流程圖、參數(shù)設(shè)置流程圖、密碼設(shè)置流程圖、紅外和DTMF解碼處理流程圖、串口中斷流程圖的設(shè)計(jì)等。此外在硬件調(diào)試時(shí)，遇到了很多問題，但通過仔細(xì)的分析，都已經(jīng)得出解決方案了。

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