低成本高智能住宅系统

摘要：文章介绍了一种以公共电话网为传输媒介的智能住宅系统。该系统以微控制器为核心，可提供信息家电服务和安防报警服务，具有可靠性高、成本低、易普及等优点。

关键词：智能住宅；DTMF；微控制器；信息家电；安防报警

中图分类号：TU855文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）11-0016-02

随着计算机技术、通讯技术、微电子技术、控制技术的日益发展，人们对智能住宅系统的功能多样性、系统先进性、系统可靠性、社会普及性等方面的要求也越来越高，因此智能住宅系统在技术上向着功能全面性、操作界面友好性、产品简易性发展，同时系统建设投也要低成本、高效率。

但是目前的智能住宅系统的成本比较高，不适合推广普及：如我司曾负责施工安装的广州东方新世界住宅小区是一个以功能先进、配套设施齐全而定位为广州颇具代表性和影响力的住宅小区，其中配套的智能住宅系统在更是其中的典范，但其的前期投入成本比较高，每平米造价高达近一百五十元，对一般的住宅小区来说是难以承受的。本人总结在东方新世界项目智能住宅系统施工一些经验再结合单片机控制原理及计算机技术，对现行的智能住宅系统进行一定的改进。本系统以微控制器为控制核心，以公共电话网作为传输媒介，该系统不仅可以满足普通家庭的需要，使人们可以对家中的家电进行远程控制；同时可以对家中的进行安防监控，及时处理出现的警情。

一、系统工作原理

整个系统的总图如图1所示。本系统由微控制器来作为主控芯片，其他部分包括传感器输入部分，家电控制输出部分，电话网络接口部分（途中虚线所示），还用人机交互界面，语言芯片，日历时钟，串口通讯。

微处理器选用micorchip公司的PIC16F877，该芯片是高性能精简指令集微处理器，内部有2k的EEPROM，368字节的RAM，8k字节的FLASH程序存储器。具有IIC总线接口，还有与上位机通讯的串口，是一款高性价比的微处理器。

该芯片主要完成整个系统的控制工作，是本系统的核心部分。微处理器主要完成以下几个功能：

1．实时监测各路传感器信号，并加以智能判断，最终确定警情，摘机，接通公共电话网络，通过DTMF发出报警信息。

2．监测电话振铃，当确定家里没有人的情况下，发出摘机命令，接受DTMF数据，并通过控制语音芯片发出用户操作提示，接收用户遥控命令，并控制相应的家电动作。

3．用户人机界面处理，通过键盘输入和液晶显示来使用户能够实现个性化设置：如传感器配置，远程遥控密码设置，报警处理中心设置，用户座机、手机设置等。

4．通过IIC总线控制日历芯片，读出日历芯片的实时数据。做为报警信息和遥控命令的时间依据。

5．通过串口通讯可以于家用电脑连接，用户可以用软件实现个性化设置及储存更多的信息。

6．另外通过片内的EEPRROM来保存用户个人设置信息和30个报警信息、30个遥控信息。当到达存储量限值时，通过显示界面通知用户处理过时的信息。

报警处理中心主要是接收报警信息，可以直接把报警处理中心设置成110、119；也可以在小区内建立联网处理中心，接收报警信息，并根据报警信息采取相应的处理。

用户的手机和座机通过拨打用户家里的电话，就可以对家电进行控制；同时，通过设置也可以接收家中的报警信息。

二、局部功能设计

传感器输入部分包括：煤气泄漏检测模块、门磁开关模块、红外人体移动探测模块、温度/烟雾传感模块、玻璃破碎振动模块，手动秘密按钮报警等。传感器可以通过人机交互界面进行设定，使用户根据自己的实际需要增减，增强了系统的适应性。

传感器安装在相应位置，通过电缆与主控相连接。门磁开关、手动按钮只用2根电缆连接，只负责传递开关信号。其他传感器都由三或四根电缆连接，分别传输电源和开关信号。每路开关量输入都要经过光耦隔离。例如红外探测模块需要供给5ｖ电源，有一路开关信号输出。由图二可看出，三芯电缆接头中的1、3传输电源，2、3用来传输报警信息，而输入的开关量经过了TLP521-1光耦的隔离后再送给PIC16F877。其他的传感器与红外探测传感器类似，不一一列举。

家电控制输出具有红外遥控和4路其他家电控制两部分。红外遥控包括学习部分和控制部分。系统可以学习几乎所有类型的家用电器的红外遥控器的控制键，并能通过红外遥控来控制相应的家电设备，如空调、电视机等等，使用户可将多个家用电器的红外遥控器的功能集中到本系统中来，通过一个遥控器进行控制，方便用户的使用；4路家电控制输出主要用于没有红外遥控的电器，如电饭煲、饮水机等等。以上控制接口都能可以通过电话网络完成远程控制和状态查询。

本系统采用PHILIPS公司的PCF8563时钟芯片提供时间信息。该芯片以IIC总线方式与微控制器进行接口，有闰年自动判断和电压检测功能，得到准确的时间和日历信息只须读取几个寄存器，简化了电路设计，提高了设计的可靠性。PCF8563需要有32.768k Hz的晶振和电池，以保证其正常工作，如图3所示：

图中的SCL、SDA是与PIC16F877连接的IIC总线。

语音提示部分采用了ISD2590语音芯片,可以存储90秒的语音数据，有10个地址输入端寻址能力可达1024位；最多可以分600段。具有抗断电、音质好，使用方便等优点。语音芯片有微控制器控制，语音输出要经过音频变压器隔离再并入电话接口。

电话网络部分主要包括，检测振铃，控制摘机，整个电话接口设计如图四所示。公共电话网络经过电话接口接入系统，用一个双刀双掷的继电器作为摘机控制。常闭触点接到振铃检测部分。整个电话网络有两种动作方式：一种是当检测到正确的振铃时，经微控制器判断需要接通电话网络时，继电器动作，与摘机电阻、DTMF、语音提示部分接通，接收远程用户发送过来的DTMF数据，转换成相应的控制命令，再通过控制语音芯片进行操作提示，最终完成用户遥控功能；另一种是当有报警信息需要发送时，微控制器控制摘机，通过DTMF拨通相应的报警电话，如果是人工的报警电话，就用相应的语音报警，如果是自动处理系统还是用DTMF来传送报警信息。

整个电话网络中是以DTMF技术为核心，因为整个系统中的数据量不是很大，采用现有公共电话网络，利用DTMF技术是一种价格比较低廉的方案。本系统采用了ZARLINK公司的MT8880芯片，该芯片可以实现双向DTMF数据传输，该部分电路设计如图5所示：

人机交互界面由键盘输入和液晶显示构成。键盘控制有UP、DOWN、LEFT、RIGHT、ENTER、EXIT六个键构成。显示由64X32 的带汉字字库的液晶显示模块构成。通过人机界面可以设置用户的个人信息。

三、系统特点及应用前景

本系统价格特点成本低，性能稳定。既能为单个用户提供服务；也能以智能小区为单位，建立智能小区系统。整个系统的安装简单，不需要额外的铺设线缆。本系统有者很大的应用前景。

作者简介：眭小军（1976－），男，湖南永州人，广东省工业设备安装公司工程师。