基于单片机和CAN总线的智能家居控制系统

　　三根I/O 口线中，一根做输出，用于控制对讲分机的振铃；一根做输入，用于检测对讲分机的摘机信号；一根用于控制对讲分机的模拟音频信号通道的控制继电器，使用户可以在其接通后通过音频模拟通道直接进行对话。开锁键设于键盘上，开锁信号通过CAN总线传到门口机，门口机接到开锁信号后控制开启楼门锁。

　　3.3 安防报警部分

　　安防报警部分的功能包括警情信号的输入、本地报警、本地报警显示、远程报警。

　　警情信号包括各种探测器，如窗磁开关、门磁开关、被动红外传感器、煤气探测器、火灾探测器等的信号。各种警情信号都接到8255 的PB 口。本地报警是单片机通过I/O口控制蜂鸣器进行声音报警，同时由八段数码管显示器显示报警类别。远程报警包括远程电话报警和通过CAN 总线向集中控制室的管理人员进行报警。

　　3.4 电话远程监控部分

　　实现远程监控的方案主要有基于Internet的远程控制、基于电力线的远程控制和基于电话网络的远程控制三种。前两种组网方案较为复杂，技术难度大，而且成本较高，对维护者技术水平的要求也较高。而电话网络是一种技术成熟、应用较广、成本低的通信网络，本设计采用电话网络实现远程监控。当家里有警情时，用户能通过电话实现远程报警。当需要远程控制家用电器时，用户可通过电话将控制信号送入单片机，单片机再通过8255 的PA 口输出控制信号，驱动继电器对家用电器进行开关控制。电话远程监控部分的电路主要包括三部分：信号检测、模拟摘挂机电路，用HT9170 和HT9200A 实现的双音多频DTMF 信号收发电路，用ISD1420 作为录放音元件的语音录放电路。

　　3.5 与CAN 总线连接的节点部分

　　本设计利用CAN 总线对等式的通信网络实现智能家居控制系统室内各分机之间，以及分机与总机之间信息的互通，具有各节点地位均等，无主从节点的特点。

　　由于主控制器AT89C52 型单片机本身不带CAN 总线控制器， 本设计采用SJA1000型CAN 总线通信控制器和AT82C250 型总线驱动器来实现单片机与CAN 总线之间信息的互通。

　　3.6 键盘显示部分

　　键盘采用4×4 矩阵键盘，共设16 个按键，其中有十个数字键，其余的为设防按钮、住户呼叫对讲按钮、开锁按钮、确定按钮、清除报警撤防按钮和家电控制按钮，分别用于各种控制信号、呼叫/ 求救信号、开锁信号、撤防/ 布防信号的输入。显示器采用串入并出的74LS164 移位寄存器来驱动一位LED八段数码管，进行控制参数或报警类别的实时显示。

　　4 智能家居控制系统软件的设计与实现

　　为使程序清晰可读且运行速率高，本系统软件采用模块化结构设计，由主程序和相关子程序（如键盘扫描子程序、显示子程序、语音提示子程序、拨号报警子程序、电器控制子程序等）组成。主程序流程如图2 所示。

图2 主程序流程图

　　该程序主要包括安防报警、楼宇对讲和电话远程控制三个模块。

　　主程序工作过程为：系统上电复位后进行初始化，待初始化完成，系统分别对警情信号、楼宇对讲呼叫信号和电话呼入信号进行检测，如有信号输入，则进入对应的处理模块。在安防报警模块中，设置延时程序以消除抖动和误报警，延时程序主要通过调用键盘扫描子程序实现。如果延时完成后仍有警情，则按顺序进行本地报警、通过CAN总线向中央控制室报警和拨号电话报警，从而实现多点报警的功能，将损失降到最低。

　　楼宇对讲模块中，门口机的呼叫信号经CAN总线传到分机，分机检测到此信号后，接通对讲机振铃，然后再判断是否摘机，如没有摘机信号，则延时再判断。当住户摘机后，单片机输出信号控制音频通信线路的控制继电器接通，使住户与呼叫者得以进行通话。

　　在通话期间，单片机判断其是否挂机，如挂机则返回，未挂机则调用键盘扫描子程序，判断开锁键是否按下，如按下则通过CAN总线和门口机进行远程开锁。电话远程控制程序模块的工作过程是当有电话呼入时，先检测是否振铃4次，再模拟摘机，摘机后放录音提示输入密码。如密码不正确，则模拟挂机；如密码正确，则放录音提示输入需控制电器的序号，然后检测其返回的控制信号，并调用电器控制子程序，进行家用电器的开关控制，完成后模拟挂机。

　　5 结束语

　　本文设计的智能家居控制系统充分利用单片机强大的控制功能和CAN总线灵活方便、可靠性高、通信速率高、价格低廉、组网容易等的突出特点，并结合现有的公共电话网络， 对智能家居中各个相对独立的系统进行集成，实现楼宇对讲、电话远程控制、多点报警等功能。CAN技术是一种新的控制网络技术， 与现有的成熟的公共电话网络相结合， 必将在智能小区的应用中逐渐显示出其独特的优势。