1 系統(tǒng)的工作原理
    系統(tǒng)的主要工作原理是當(dāng)有電話打入時(shí)，通過振鈴檢測電路檢測到有振鈴信號(hào)，此時(shí)振鈴信號(hào)被送到51系列單片機(jī)處理。當(dāng)單片機(jī)接收到系統(tǒng)默認(rèn)的振鈴次數(shù)(次數(shù)可以通過軟件設(shè)定)后，單片機(jī)會(huì)向摘機(jī)／掛機(jī)電路發(fā)出摘機(jī)控制信號(hào)，使系統(tǒng)發(fā)出自動(dòng)摘機(jī)操作動(dòng)作。摘機(jī)后，系統(tǒng)會(huì)提示用戶輸入密碼，以此驗(yàn)證用戶的合法身份。當(dāng)通過身份驗(yàn)證后，系統(tǒng)提示用戶進(jìn)行的相應(yīng)操作。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需要設(shè)置控制哪種家用電器、更改密碼以及更改預(yù)定報(bào)警號(hào)碼。當(dāng)用戶按相應(yīng)的按鍵后，系統(tǒng)通過接收MT8880C的DTMF解碼信號(hào)識(shí)別用戶的按鍵，然后向控制器發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，使得家用電器發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作。同時(shí)，系統(tǒng)通過讀取傳感器的信號(hào)識(shí)別用戶家里是否有特殊情況(如火災(zāi)、被盜、煤氣泄漏等)發(fā)生。如果有特殊情況發(fā)生系統(tǒng)會(huì)撥通預(yù)定的報(bào)警號(hào)碼發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2 系統(tǒng)的硬件組成
    系統(tǒng)的硬件主要由DTMF信號(hào)接收／發(fā)送電路、振鈴檢測電路、自動(dòng)摘機(jī)／掛機(jī)電路、語音提示電路、重要存儲(chǔ)電路、電路載波調(diào)制解調(diào)電路等幾大重要部分組成。
2．1 DTMF信號(hào)接收／發(fā)送電路
    DTMF信號(hào)接收／發(fā)送電路主要是利用接收／發(fā)送芯片MT8880C實(shí)現(xiàn)DTMF信號(hào)的接收和發(fā)送。電路通過控制R／w接口的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)DTMF信號(hào)是接收還是發(fā)送狀態(tài)，其電路原理圖如圖1所示。

2．2 振鈴檢測電路
    振鈴檢測電路的作用是檢測電話線上的振鈴信號(hào)，以便為單片機(jī)提供電話鈴響的次數(shù)。系統(tǒng)的振鈴檢測電路如圖2所示：由C1，R1，D，IC5，R2組成，由于電容器C。不能通過直流電壓，因此在待機(jī)狀態(tài)下振鈴電路沒有電流通過。所以在沒有電話呼入時(shí)P3．5口是處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有電話呼人時(shí)，P3．5口會(huì)出現(xiàn)高低電平的變化，通過檢測該電平的脈沖次數(shù)來達(dá)到檢測振鈴的次數(shù)。
2．3 自動(dòng)摘機(jī)／掛機(jī)電路
    如圖3所示，自動(dòng)摘機(jī)／掛機(jī)電路其實(shí)就是一個(gè)電子開關(guān)，它的作用是完成摘機(jī)、掛機(jī)的動(dòng)作。系統(tǒng)電路和電話線之間雖然連接起來了，但是中間還必須要有一個(gè)電子開關(guān)存在，平時(shí)這個(gè)開關(guān)應(yīng)該處于斷開的狀態(tài)。當(dāng)用戶打電話回家控制家用電器時(shí)，如果出現(xiàn)了規(guī)定的振鈴次數(shù)之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)摘機(jī)動(dòng)作。這時(shí)電話線就和控制系統(tǒng)連通了，然后才能按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)接收電路中的各種控制命令。

2．4 語音提示電路
    語音提示電路的作用是在用戶操作過程中給與語音提示，幫助用戶根據(jù)需求正確的操作。經(jīng)過挑選和結(jié)合錄放時(shí)間的要求，系統(tǒng)選用ISD公司生產(chǎn)的2560型語音芯片。該芯片技術(shù)成熟，穩(wěn)定性好，音質(zhì)清晰，價(jià)格便宜，錄音時(shí)間為60 s，且可以分段錄放音，斷電后錄音信號(hào)不會(huì)丟失，具體電路原理圖如圖4所示。

2．5 重要信息存儲(chǔ)電路
    重要信息存儲(chǔ)電路主要由E2PROM芯片2816組成，它的主要作用是用來存儲(chǔ)一些重要信息，如密碼修改后新密碼的保存、報(bào)警號(hào)碼的存儲(chǔ)等。利用該電路可以保證用戶修改了這些重要信息后，如果系統(tǒng)出現(xiàn)重啟或者斷電的情況，這些重要信息不會(huì)丟失，具體的電路如圖5所示。
2．6 電力載波調(diào)制解調(diào)電路
    采用電力載波通信技術(shù)，充分利用家庭內(nèi)現(xiàn)有的交流電源線作為通訊鏈路，安裝方便，只要插入墻上的電源插座即可達(dá)到通訊控制的要求。在此采用電力載波調(diào)制解調(diào)器芯片TDA5051來實(shí)現(xiàn)控制器與家用電器之間的數(shù)據(jù)傳輸，具體的電路原理圖如圖6所示。

3 軟件設(shè)計(jì)
    結(jié)合硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)的功能，系統(tǒng)應(yīng)用程序主要由主程序、中斷服務(wù)程序、延時(shí)子程序等部分組成。主程序所要完成的主要工作包括單片機(jī)系統(tǒng)各接口芯片的初始化，設(shè)置中斷，給相應(yīng)各內(nèi)存單元賦初值，調(diào)用中斷處理程序，延時(shí)子程序等。系統(tǒng)設(shè)置的中斷服務(wù)程序有2個(gè)，其中中斷1的作用主要是識(shí)別來自于哪種傳感器的信號(hào)，按照預(yù)定的報(bào)警號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信息。
    中斷2的作用主要是識(shí)別用戶的按鍵，控制相應(yīng)控制器的工作，其中還包括驗(yàn)證密碼、判斷輸入錯(cuò)誤密碼次數(shù)、更改密碼、更改預(yù)定的報(bào)警號(hào)碼。

    其中設(shè)定按鍵9和按鍵*對(duì)應(yīng)的功能分別是修改預(yù)定報(bào)警號(hào)碼和修改舊密碼，輸入密碼錯(cuò)誤的次數(shù)上限設(shè)定為3次，當(dāng)輸入密碼錯(cuò)誤達(dá)到3次時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)掛機(jī)。當(dāng)密碼正確后，系統(tǒng)就會(huì)通過語音信號(hào)提示用戶正常的操作，系統(tǒng)的程序流程圖如圖7所示。

4 結(jié) 語
    利用單片機(jī)為主要的控制器件，以公共電話網(wǎng)絡(luò)為信息載體，成功地設(shè)計(jì)了一套智能家居控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來，其工作正常，性能穩(wěn)定，通訊狀態(tài)良好，成功地滿足了實(shí)際的應(yīng)用。