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摘要：单片机技术作为远程控制系统的先进技术之一，将其应用到家电远程控制系统设计中，对提升远程控制系统的运行效率有着极大的作用。本文分析了家电常用远程控制系统，研究了基于单片机的家电远程控制系统的设计。
关键词：单片机；远程控制系统；设计
引言
智能家电远程控制系统可以定义为利用先进的计算机、网络通信、自动控制等技术，将与家庭生活相关的各种应用子系统有机地结合起来的系统，与普通家用电器相比，智能家电不仅具有传统的功能，而且提供舒适、高效、方便、高度人性化的控制模式；将一批原有的刚性家用设备组合成“智能”工具，提供全方位的信息交换功能，实现对家电的实时流畅控制，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，提高家庭生活效率，为家庭节约能源成本
1 家电远程控制系统整体方案设计
本文设计方案是手机可通过GSM短信模块发送指令并传给单片机，单片机接受指令来控制家电开和关。可通过DHT11模块采集温湿度，通MQ2模块采集烟感度，并各个度数显示在液晶屏上。按键可改变温湿度和烟感度的最大值。当温度和烟感度同时超过最大值，则认为有火灾发生，此时报警系统开启，蜂鸣器开，并通过GSM模块发送短信给手机，短信的内容为当前环境检测的温度和烟感度数值。当湿度超过最大值，则认为湿度过高，除湿器自动工作并报警，而且还通过GSM模块发送短信给手机，短信的内容当前环境检测的湿度的数值。系统总体框图如图1所示。
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图 1 系统总体框图
2 基于单片机的家电远程控制系统的设计
2.1 振铃检测和模拟摘机模块
在远程控制系统飞速发展中，单片机技术的发展也极为迅速，并被广泛应用到各行业的发展中，例如，在家电远程控制系统中的应用，对提升家电远程控制系统的运行效率有着极大的作用。振铃检测和模拟摘机模块是基于单片机的家电远程控制系统设计的重要组成部分，在设计的过程中，应结合实际使用需求进行设计，才能将单片机技术的优势充分发挥出来。基于单片机的家电远程控制系统的设计中主要采用电阻实现降压，输入至光电耦合器经隔离转换，从光电耦合器中输出波形信号，这种波形信号直接输入至单片机的终端计数器输入口，最后完成振铃音的计数和检测。在设计中所应用的电动摘机电路主要是利用一个继电器开关实现的，在系统运行的过程中，当单片机发出滴机信号时，系统中的继电器控制端的一个电阻（200Ω）会接入到电话线的两端，从而实现控制整个电话线回路流过的电流大致在30mA。控制系统运行中所产生的摘挂机信号指令主要由单片机通过TXD口的转换来实现。总的来说，在振铃检测和模拟摘机电路的设计中，应根据实际的使用需求进行设计，尤其是在电路的设计中应保证其和理性，才能保证信号传输的有效性，进而达到有效的远程控制系统需求，保证远程控制系统的顺利实施。
2.2 DTMF解码模块
DTMF解码模块是基于单片机的家电远程控制系统设计中不可缺少的重要组成部分，主要是在音调译码器技术使用的过程中会常用复频择码IC，系统中所产生的这个电路可以用来接收DTMF信号，进而形成一个完整的DTMF接收器，才能将DTMF解码模块的作用充分发挥出来。通常在DTMF解码模块应用到家电远程控制系统设计中，可在接收到DTMF信号之后，系统内部会将信号分为低频带和高频带，并分别将所所接收的信号传送至数字译码器，最后解出其中的按键值，并以二进制的方式输出到外部共享BUS上，进而实现对家电的远程控制。
2.3 电器制模块
除了以上所提到的几种设计要点之外，电器制模块也是基于单片机的家电远程控制系统设计中不可或缺的重要组成部分。该模块的设计较为简单，模块的电路主要由一个PNP型三极管、防浪涌电流的二极管、继电器等组成，在远程控制系统运行中起到关键性的作用，尤其是继电器的应用，可以根据所要控制家电的对象，并将其连接到控制的家电上，进而形成对家电的远程控制。其中所应用的单片机将作为输出控制脚，系统运行中会输出一个高电平导通三极管，并进行吸收实现对多路电器进行控制，满足使用者对电器的远程控制需求。在整体的设计中，可以采用控制带有继电器的电源插座来实现对家电的最终控制，如电饭煲、热水器、空调之类的电器只需插上插头，主控单片机即可通过控制插座中各继电器来控制电器电源的通断。总而言之，在单片机应用到家电远程控制系统中，应结合所要控制的电器情况进行合理的设计，充分凸显出其控制的优势
3 系统的硬件设计
单片机：本次设计使用的是STC12C5A60S2型号的单片机。复位电路：复位电路分手动和自动两种复位电路，本次设计所采用的是自动复位电路，由电阻值为10K的电阻和电容量为10UF的电容串联接地构成。时钟电路：用于像时钟一样产生准确的振荡电路，让工作可以按时间顺序进行工作。短信模块电路：本次设计所使用的短信模块为SIM800AGSM模块，此模块具有上电就自动开机的特点，使操作简单、方便。模块的电源可通过电源控制引脚控制，此次设计是通过模块的1、2号引脚连接开关电源来为单片机和整个系统供电。模块具有高电平供电，低电平断电的特点。断电时模块的功耗接近0，当模块出现死机时，可通过程序控制模块重启，无需机器断电重启，引脚默认为高电平。烟感采集模块电路：本次设计采用的是MQ-2烟感模块，此模块对液化气、丙烷、氢气、天然气和其他可燃气体都很理想。是一款适合多种应用的低成本传感器。MQ2烟感传感器二氧化锡（SnO2）作为器皿材料。其特性就相当于一个滑动变阻器，当传感器周围的环境有可燃的气体时，随空气中的可燃气体的浓度增大时，它的电导率也随之增大。温湿度采集模块电路：本设计采用的是DHT11温湿度传感器。DHT11温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感期数，确保产品具有可靠性与卓越的长期稳定性，成本低、相对湿度和温度测量、快响应、抗干扰能力强、信号传输距离长、精确校准。显示屏电路：本次电路所用的显示屏是LCD1602，显示模块的主要工作是将采集的温度、湿度、烟感度信息在液晶显示屏上显示出来。LCD1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。报警控制电路：报警电路由蜂鸣器和报警指示灯两部分组成，单片机通过一个PNP三极管来控制蜂鸣器，根据单片机通过P37引脚发出的高、低电平来使蜂鸣器进行报警或者关闭。报警电路：本次设计的蜂鸣器是当光电传感器一定时间内没有检测到液滴时，会返给单片机一个信号，在此同时，单片机会发出一个高电平信号给蜂鸣器，蜂鸣器接收到直流电压后就会响起。家电控制电路：家电的控制电路设计为控制4个继电器的开和关来分别模拟控制空调开和关、风扇开和关、电视开和关以及除湿器开和关。键盘电路：P32，P33，P34分别与3个独立按键相连接，用于构成系统的按键控制。当按键按下时，对应的引脚被拉低，单片机通过判断引脚是否为低来确定按键是否被按下。本系统共有3个功能按键，其中KEY1键为功能设置键，KEY2位加键，KEY3为减键。当有按键按下KEY1时选择温度、湿度或者烟感度，按下KEY2和KEY3设定对应度数的最大值的增加或者减少。系统电路原理图如图2所示：
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图2系统电路原理图
4系统的软件设计
首先开始将显示屏lcd1602进行初始化，然后再将串口初始化和GSM短信模块初始化。接收到短信命令则单片机控制家电。然后再根据按键设置按键控制IO口的电平来进行修改温湿度和烟感度的最大报警值也就是对应的最大值，再根据DHT11温湿度采集模块采集环境的温湿度并由单片机A/D转换，接下来MQ2烟感采集模块采集当前环境的烟感度，将检测的温湿度和烟感度通过单片机在LED上实时显示。每隔20s将三个采集的值通过GSM发送到手机短信。检测当前环境的湿度是否超过设定的最大值。超过则除湿器自动工作，并将检测的湿度值通过GSM模块以短信的形式发送给手机。判断温度、烟感度是否超过报警值，超过则将当前检测温度和烟感度的值通过GSM模块以短信的形式发送给手机。同时单片机会判断是否接收到短信命令，若接收到，则命令单片机I/O输出高低电平来控制家电的开关。
结束语
家电远程控制系统主要根据目前家电远程控制技术的发展趋势和国内实际的应用特点和要求，采用了自动化的结构形式，主要实现的功能有：定时反应家中温度、湿度、烟雾度的功能，防火报警功能，自动除湿的功能，远程控制家电的功能。本设计优点是操作简单，适用性强，并且不受控制距离限制。
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