基于单片机的家电远程控制系统设计

目录第一章绪论 (1)第二章远程控制的内容 (1)2.1 智能家用电器主要的特点 (1)2.2 智能家电具备的基本功能 (2)第三章系统设计的原理 (2)3.1 总体设计原理 (2)3.2 硬件模块分析 (4)3.3 软件模块分析 (5)第四章系统软件设计分析 (5)4.1 软件设计原理 (5)4.2 系统程序设计流程图 (6)第五章系统的应用 (7)5.1 系统的应用前景 (7)5.2 系统的使用说明 (8)第六章小结 (9)后记 (10)参考文献 (11)附录电路总体设计图 (12)基于单片机的家电远程控制系统设计第一章绪论随着新型科技电子产品日益发达和人们生活水平的不断提高，受到潜移默化的影响，人们对生活质量以及家居环境的要求也在与日俱增，人们开始追求家庭生活现代换，舒适化，以及安全性等问题，特别是家电的选择和使用上，智能家居的出现正好满足了人们的需求。

随着电话通信网络的出现，利用电话实现远程控制已经在智能小区的管理中得到了广泛的应用，而移动通信技术的发展刚好为家电的远程控制奠定了基础。

本文介绍了一种电话远程控制技术。

本系统采用单片机控制家用电器的远程控制、远程电话,用户可以通过手机、电话到家用电器(如太阳能、冰箱)远程控制其工作状态,以满足用户需求为各种各样的家用电器,不仅如此,用户也可以根据你的需求和基于住宅需求不同的家用电器控制,达到了用户自己的家庭住宅最好的国家规定。

本次作品所使用到元器件都选择性价比较高的，这就可以在节约电器成本的前提下创造出更大的利用价值。

智能家居的优点主要体现在它不受时间和空间的限制，这就可以为人们节约大量的时间。

不仅如此，我们也可以在各路终端接上传感器从而实现对周围环境的监听，这就达到了一个对家居电器进行安全性的监护作用，也避免了很多不必要的麻烦。

远程监控还可以应用到企业的自动化控制的系统领域中去，可以为企业节约很多的资本，也可以应用到家庭医疗保健中，不仅降低了医疗保健成本，而且还有益于身心更加健康，我们把测量的结果直接传给医生，可以省去去医院排队等候的麻烦，也可以应用于网络家庭教育，帮助学生能够更好的学习。

第二章远程控制的内容有了这些智能家用电器，我们不难建造一个拥有智能家居的环境，有了智能家居，我们就可以节约大量的时间做更多的事情。

例如，我们可以在回家的路上可以提前打开家里的电饭煲，把空调打开调到合适的温度，这样回家以后我们就可以舒适地吃上香喷喷的米饭了，但是，这在以前是不可能实现的。

就目前而言，我们大多数家庭使用的还是传统的家用电器，本次课题主要设计了一款利用单片机控制家用电器的原理进行远程的电话控制系统。

2.1 智能家用电器主要的特点一、网络化功能：将智能家电通过家庭局域网连接到一起,然后同互联网相连,以实现信息的共享。

二、智能化：智能家电利用传感器来感知周围的环境，然后根据环境的不同自动改变参数。

三、开放性：兼容性。

生产智能家电平台具有相同的开放和兼容标准。

四、节能化:智能家电可以根据周围环境自动调整自己的工作状态。

五易用性:由于复杂的控制操作步骤在内部控制器嵌上,所以用户只需了解简单的外部操作步骤即可。

2.2 智能家电具备的基本功能一、通信功能。

二、消费电子产品的智能控制。

三、交互式智能控制。

四、安防控制功能。

五、健康与医疗功能。

一般来说,主要功能的家庭智能控制系统集中在家庭安全报警、电话远程控制等。

组网方式主要分为两大类，其中包括有线组网和无线组网。

有线电视网络家庭电话线路控制电路主要用于网络,虽然设备成本较少,但布线成本高,维护困难在未来也更大；无线组网的主要技术有家庭电话网络联盟技术、蓝牙技术等，但移动性强，设备容易，维护简单。

第三章系统设计的原理3.1 总体设计原理电话主要由单片机智能远程控制构成中央处理单元,主要的信息处理,以及各种控制信号接收外部操作指令形式,记录各种信息在同一时间,然后控制不同用户需求的设备状态。

接口电路的作用是提供单片机与外围电话的接口。

其中主要包括铃流检测电路、摘挂机控制电路、DTMF双音多频解码电路，以及语音提示电路。

系统组成框图如图3-1所示。

图3-1在控制系统中，语音提示电路将会受到AT89C51单片机的控制产生相应的提示信息，通过反馈电路将有用的信息反馈至电话外线，这样操作者能够了解受控方的工作状态，以便采取相应的措施解决。

由于用户的需求不同，我们可以根据不同的用户需求进行不同设计。

本系统提供两种操作方式：第一种是直接操作方式，操作者在异地拨通连接本装置的外线电话，电话机通过交换机发送振铃信号到外围电路上，接收到的振铃信号送到中央处理单元，如果检测到响铃五次后扔无人接听，摘挂机电路进入自动进行摘挂环节，然后密码检测，当且仅当输入正确密码后才可以选择控制电器，完成后将给出提示，然后自动返回；二是间接的方式,一旦报警信号被检测到中央处理单元,摘机信号送入DTMF解码电路、解码电路在解码,解码后的信息将被发送到单片机I/O输入端口,然后单片机读取二进制信号与默认密码,如果两个都是一样的,用户可以发送进一步的相关操作。

电话远程控制系统主要控制部分是单片机，用户发出指令解码后的内容将送入单片机的接口，记录各种信息，并对各种信息进行处理，发出不同的控制指令。

本次对家电远程控制主要核心单元是AT89C51单片机。

其引脚如图3-2所示。

图3-2AT89C51单片机一共有40只引脚，它们的功能可大致分为4类：一、电源引脚1.VCC：接+5V的工作电源；2.VSS:接地端；二、时钟引脚1.XTAL1：作为时钟发生器电路和片内振荡器反向放大器的输入端；2.XTAL2：作为片内振荡器反向放大器的输出端；三、控制引脚四I/O口引脚在AT89C51单片机中，一共有4个8位并行的双向I/O口，它们分别是P0、P1、P2、P3。

1.P1口仅做I/O口使用，并且其内部有上拉电阻。

2.P3口有一些特殊功能,即第二功能，其定义如表3-3所示。

表3-33.2 硬件模块分析为了完成对家电进行远程控制的设计要求，我们采用模块化对系统进行设计。

本次设计所用到的核心单元主要是AT89C51单片机，通过电话网络将DTMF 解码后的信息送到单片机，单片机发出相应的控制动作，进而达到电话远程控制智能家电的功能。

硬件系统框图如图3-4所示：图3-4单片机:进行密码校对、提供有用的信息给解码器，控制不同的数据输出。

DTMF 解码电路:将相应的解码DTMF 信号发送的单片机,单片机控制信号对应的A,B,C,D,0-9表示二进制数。

模拟摘挂机电路：实现模拟摘挂机的作用。

电话接口电路:主要作用是与电话网络连接的端口，包含振铃检测电路等。

输出电路:作为控制器的输出端，还可以对模拟摘挂机电路进行电话摘机。

控制电路:主要起到控制操作的平台的作用，将电话输入的数据经过程控交换机传送至中央处理器。

键 盘单片机控 制 电 路电话接口电路DTMF 解码电路输 出 电 路LED 显示控 制 电 话 机受 控 电 器3.3 软件模块分析系统软件的部分主要分为两种不同的工作状态，即普通工作状态和电话远程控制系统工作状态。

电话远程控制状态主要是远程电话输入不同数字通过DTMF将解码后的二进制数送入I/O口，以便单片机控制家里的各种智能电器。

软件部分操作系统主要由以下3个模块组成：限时模块：当远程用后对家用电器发出了操作指令后，如果单片机不能自动复位，那么下一次就不能发出别的指令。

又或者单片机发出了错误的操作指令，如果不对它进行限时操作，单片机发出的错误指令就会无限循环下去。

密码检测模块：当我们到单片机的初始化,我们必须打开一个单片机内部存储单元的密码。

当用户通过远程控制单片机来控制家用电器,我们将用户密码写入单片机的另一个存储,然后减少使用单片机发送指令比较两,如果等于继续操作,然后停止操作。

信号处理模块：我们使用振铃检测电路不同信号计数、模拟接挂断为了实现函数的自动选择挂。

使用查表法,采用相应的操作指示不同的信号。

以上是部分软件操作的原理设计，详细的介绍我们将在后面一一表述。

通过结合部分软件和部分硬件的组合，我们几乎达到了远程控制家用电器的目的。

第四章系统软件设计分析4.1 软件设计原理本次系统设计的核心部分是单片机AT89C51，我们针对要设计的智能家居环境，编写相应的语言程序，而单片机所用到的语言主要是汇编语言，所以本次编写程序所用的语言是汇编语言。

我们采用模块换的设计理念，将要实现的功能逐一用不同的模块实现，其中软件部分的模块设计又主要可以分为:振铃信号的检测计数主要检查响铃的次数、控制摘挂机的模拟电路主要是对振铃信号进行一个模拟的摘挂过程、双音多频解码电路主要是对信号进行解码、信号音提示电路则是对用户进行一个提醒的作用、控制家用电器电路等。

由于这个系统是由各个模块结合而成，所以每个部分的功能对整个电路的设计都很重要，要想实现远程控制家用电器，我们必须确保每一个模块都能实现它的功能而且都能正常进行工作，只有这样，我们才能保证整个系统能够正常运行，我们才能够实现用户远端控制智能家电的想法。

并且当MT8870芯片检测到STD引脚有信号输出时，即STD引脚的信号由低到高的变化过程，将会提示用户“请输入密码”，并将操作者输入的密码与用户之前设定的密码进行比对，如果两个密码一致，系统将会继续进行下一步的语音提示，即“请输入需要控制的智能电器号码”，然后操作者在远端进行一个需要控制的智能家电的号码的输入，然后MT8870将会对接收到的电话按键的信息进行解码，并将解码后的内容直接发送给单片机，单片机然后控制智能家电，也就是单片机将会对智能家电进行相应的处理，打开或者关闭某一部分的功能。

但是，但单片机检测到用户输出的密码与用户之前在单片机中设定的密码不一致时，我们不会立马关闭，系统将会提示用户重新输入新的密码，如果输入正确，和之前一样，单片机将会继续要求用户输入所要控制的智能家用电器，但是如果操作者连续3次都输入错误的密码，系统将会进行自动挂机的操作。

定时中断子程序，顾名思义，它是一个定时计数的作用，在本次设计的课题中主要是完成对振铃信号进行一个定时计数的功能，我们要合理的设置它的每一次的计数时间，振铃信号每隔多长时间进行一个响铃，每次响铃时间控制在多久，不同工作模式上不同的响铃时间等等问题，都是在这个过程中实现，它的作用不仅仅是这些，我们还要考虑用户和智能家电之间的连接问题，它们都是在这个过程中实现，因为远端的用户不能及时的了解家用电器处于何种工作状态，所以我们必须使用中断子程序构建一个双方联系的桥梁，也就是提供用户对单片机处于何种状态进行查询的工作，通过这样一个桥梁，用户就可以在远端了解家用电器处于何种状态最佳，以及能够及时地根据环境改变家用电器的各种状态。