內容摘要：在本文中，首先介紹了多功能家電控制板的背景、發展歷史、功能、及組成，多功能家電控制板這個概念是由智能家居延伸而來的，它經過了一段很長的發展史，其功能為通過單片機實現對家電的定時控制、紅外遙控控制、電話遠程控制、上位機軟件控制、鍵盤控制和溫度顯示，使普通家電升級為智能家電，實現家居智能化。
　　關鍵詞：智能家居，多功能家電控制板，調試
　　
　　隨著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關系日益緊密。信息化社會在改變人們生活方式與工作習慣的同時，也對傳統的住宅提出了挑戰，社會、技術以及經濟的進步更使人們的觀念隨之巨變。
　　智能家居起源甚早，1984年第一次出現在美國康乃迪克州哈特佛市。20世紀80年代初，出現了住宅自動化的概念，也就是智能家居的原形。幾年前，美國、歐洲和東南亞等經濟比較發達的國家先后提出了智能家居(SmartHome)的概念。如今，智能家居頻繁出現在各大媒體上，成了人們耳熟能詳的詞匯。自從世界上第一幢智能建筑1984年在美國出現后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經濟比較發達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用。智能家居至今在中國已經歷了近6年的發展，從人們最初的夢想，到今天真實的走進我們的生活，經歷了一個艱難的過程。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實現對家電的定時控制、紅外遙控控制、電話遠程控制、上位機軟件控制、溫度控制和鍵盤直接控制，使普通家電升級為智能家電實現家居智能化。
　　（2）多功能家電控制板的組成。本文設計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、時鐘系統、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。結構原理圖如下所示：
　　
　　2、方案實施（附圖）
　　（1）系統硬件電路的設計：①液晶顯示電路設計：1602液晶顯示器內部的字符發生存儲器已經存儲了160個不同的點陣字符圖型。②溫度傳感器設計：由于傳統的熱敏電阻等測溫元件測出的一般都是電壓，再轉換成對應的溫度，需要比較多的外部元件支持，且硬件電路復雜，制作成本相對較高。而DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9~12位的數字值讀數方式。測量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10°C~+85°C范圍內,精度為±0.5°C。③時鐘模塊的設計：我們采用DS1302作為主要計時芯片，主要為了提高計時精度，更重要的就是DS1302可以在很小的后備電源下繼續計時，并可編程選擇充電電流來對后備電源進行充電，可以保證后備電源基本不耗電。④鍵盤接口的設計：按鍵有12個鍵0~B，直接用硬件實現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。⑥DTMF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，并很快取代了脈沖信號。DTMF信號共八個，分為兩組，即一個高頻組（1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz）和一個低頻組（697Hz、770Hz、852Hz、941Hz）。每組四個信號，從兩組中各取一個信號合成一個雙音頻信號來代表0～9十個數字和其它一些功能碼，這樣共可以組成16個雙音頻信號。DTMF接收器MT8870的作用就是將接收到的雙音頻信號轉換為8421碼。
　　（2）系統軟件的設計：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AT89C2051解碼后轉為8421碼后與鍵盤電路并接，再接至AT89C55的P3.7-P3.4。紅外和電話遠程控制實現與鍵盤相同功能。②上位機軟件可直接控制繼電器，并可發送時間日期以方便校準時鐘。③蜂鳴用與開關聲音提示（有對應指示燈指示各路輸出）。④該板預設10組定時器（可選擇比較位），每個定時器可選擇控制哪個輸出的繼電器。⑤平常顯示時鐘和溫度，進入控制時顯示相應信息。⑥直接按數字鍵可顯示相應定時器設置值。⑦進入控制或設置需要輸入密碼。
　　
　　3、調試總結
　　（1）LCD顯示（1602）：在調試時碰到了顯示不出數據、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需要一定延時，還要對其進行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，寫指令需5ms延時。在顯示時需要一定延時，使用自遍字符時應該先加載。
　　（2）時鐘（DS1302）:在調試時碰到向DS1302寫數據失敗問題。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時鐘芯片內含有一個實時時鐘/日歷和31字節靜態RAM，通過簡單的串行接口與單片機進行通信，讀寫數據從低位到高位。讀數據時要先寫地址后再進行讀操作，寫數據時要先打開寫操作，再進行寫地址寫數據，最后關閉寫操作。
　　紅外遙控（SA3010）: 在調試時碰到加碼數據不正確的問題。最主要是因為延時時間不正確，在不正確的時間里去讀數據，所以導致讀出數據不正確，最后用精確延時，并使用1個定時器定時1800us來量取。
　　DTMF解碼（MT8870） 在調試時碰到4個問題：1）接上電話線后，電話線電壓被拉低，影響電話機正常運行。2）振鈴檢測不準確。在電話線一有振鈴就馬上摘機。3）無通訊10秒后自動掛機。4）編碼調整，在DTMF解碼后數據0實為A，數據A實為B，B實為C。解決方法：1）將電話振鈴與主電路之間接1個繼電器進行切換。普通狀態下，線路不接DTMF解碼電路，只有當振鈴次數到大6次后才將其接通，并將振鈴電路切斷。2）原本是使用計數器來記振鈴次數，因檢測不準，后用查詢的方法對振鈴進行檢測。3）上面剛好多出1個定時器可供延時用，在有通信信號時將50ms計數清0，在沒有信號時自動壘加到200次后掛機。4）在接收到數據A，B，C時用一比較語句和附值語句將函數輸出調整為0，
　　四、結論
　　本文基于家居智能化背景，設計的系統是由微處理器、8路繼電器輸出、顯示器、時鐘系統、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。最后重點介紹了該設計的實施方案，包括軟硬件的設計，其中硬件電路包括：復位電路（用RC電路實現）、晶振電路（AT89C55的晶振頻率采用11.0592MHZ，AT89C2051的晶振頻率應我們采用12M晶振）、液晶顯示電路設計、溫度傳感器設計、存儲電路、時鐘模塊的設計、鍵盤接口的設計、繼電器輸出電路設計、串口輸出電路、紅外線接收電路、DTMF解碼和控制電路的設計；系統軟件的設計包括：主程序流程圖、參數設置流程圖、密碼設置流程圖、紅外和DTMF解碼處理流程圖、串口中斷流程圖的設計等。此外在硬件調試時，遇到了很多問題，但通過仔細的分析，都已經得出解決方案了。

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