圖3.2.4 遙控碼的“0”和“1”

上述“0”和“1”組成的32 位二進制碼經38kHz的載頻進行二次調制以提高發射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發射二極管產生紅外線向空間發射，如圖3.2.5所示。

圖3.2.5 遙控信號編碼波形圖

UPD6121G產生的遙控編碼是連續的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。UPD6121G最多額128種不同組合的編碼。

遙控器在按鍵按下后，周期性地發出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數不同而不同，大約在45～63ms之間，圖4為發射波形圖。

當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發射代碼由一個起始碼（9ms）,一個結果碼（4.5ms）,低8位地址碼（9ms~18ms）,高8 位地址碼（9ms~18ms）,8位數據碼（9ms~18ms）和這8位數據的反碼（9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發射的代碼（連發代碼）將僅由起始碼（9ms）和結束碼（2.5ms）組成。

2.2.2 接收電路

接收電路一般由接收電路、放大電路、調制電路、指令譯碼電路、驅動電路、執行電路(機構)等幾部分組成。接收電路將發射器發出的已調制的編碼指令信號接收下來，并進行放大后送解調電路，解調電路將已調制的指令編碼信號解調出來，即還原為編碼信號。指令譯碼器將編碼指令信號進行譯碼，最后由驅動電路來驅動執行電路實現各種指令的操作控制（機構）。

一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數據傳輸。

圖3.2.6 紅外遙控接收原理框圖

1. 鍵盤

本系統采用鍵盤實現對家電設備的實時控制，各個部分可擁有單獨的按鈕，達到對時間的調準，對窗簾開啟狀態的控制以及背景音樂的切換等。

1. 照明、家電設備

本系統實現了通過串口通信、遙控器、鍵盤對家電設備的實時控制，同時，系統還可以通過光敏電阻、溫濕度傳感器檢測外部環境的光線亮度和溫度，通過A/D轉換和PWM控制照明、空調等家電設備的功率和通斷狀態。

1. 背景音樂

系統實現了在固定的時間（比如早晨）播放舒適的音樂，還實現每個房間都可以獨立聽音樂、切換音源、調節音量大小而互不干擾，音視頻數字交換機內置MP3和FM調頻立體聲收音機功能，實現不同區域單獨控制音源，控制喇叭。

（三）、智能窗簾子系統模塊

1）模塊概要

智能窗簾子系統模塊由主要由數據采集模塊、無線遙控模塊、鍵盤模塊、窗簾位置檢測模塊、中央控制單元、電機控制和LED顯示七個部分組成。數據采集部分主要利用傳感器技術完成溫度和光強度的采集，無線遙控部分主要由NRF905發送器完成，按鍵部分主要完成人工手動控制功能。驅動電路采用直流伺服電機TG-38243000-90K，L298N作為運動驅動電路。使用鍵盤和PTR8000無線遙控器作為系統的輸入，通過液晶LCD輸出系統信息。中央控制單元采用AVR系列ATMEGA16單片機，完成對接收到得數據進行處理，并控制直流伺服電機完成對窗簾的控制。我們把智能窗簾以及ATMEGA16單片機作為主機（EVK1100開發板）的一個子系統，子系統作為一個獨立的模塊可以單獨工作但又從屬于主機。其硬件結構框圖如圖3.3—1所示：

圖3.3—1 智能窗簾子系統模塊

2）單元模塊介紹

2.1 TSL230B光強傳感器接口電路設計

光強檢測采用TSL230B傳感器，TSL230B設備的輸出是一個標準的TTL。其靈敏度是由兩個邏輯輸入S0和S1組成，靈敏度調整使用電子紅膜技術。靈敏度可以設置為三個等級分別為1倍，10倍或100倍。輸出頻率縮放控制由兩個邏輯輸入S2和S3來完成。 其工作原理為當S2和S3都為低電平時輸出頻率不變，當S2為高電平S3為低電平輸出頻率為原頻率的1/2，當S2為低電平S3為高電平輸出頻率為原頻率的1/10，當S2和S3 都為高電平時輸出頻率為原頻率的1/100。其硬件接口原理如圖3.3.2 所示。

1. PTR8000無線傳輸模塊

該接口由10個數字輸入/輸出I/O組成，按照工作可分為三組，模式控制、SPI接口、狀態輸出接口。其中模式控制接口由TRX_CE、TX_EN、PWR組成，控制PTR8000的始終工作模式；SPI接口由SCK、MISO、MOSI一以及CSN組成，在配置模式下單片機通過SPI接口配置PTR8000的工作參數，在發射/接收模式下單片機SPI接口發送和接收數據；狀態輸出接口，提供載波檢測輸出CD、地址匹配輸出AM、數據就緒輸出DR。其引腳說明如表3.4所示。

表3.4 引腳功能

在發射模式中，PTR8000自動產生前導碼和CRC校驗碼，數據準備就緒DR型號通知MCU數據傳輸已經完成，其工作過程為上電以后，MCU首先配置PTR8000模塊，先將PWR、TX_EN、TRX_CE設置為配置模式；MCU通過SPI將配置數據移入PTR8000模塊；當MCU有數據需要發往規定節點時，接收節點的地址和有效數據，通過SPI接口傳送給PTR8000，MCU設置TRX_CE、TX_EN為高來啟動傳輸，PTR8000內部處理；如果AUTO_RETRAN被設置為高，PTR8000將連續地發送數據包知道TRX_CE被設置為低；當TRX_CE被設置為低時，PTR8000結束數據傳輸并將自己設置成待機模式。

1. 伺服電機和驅動芯片接口設計

驅動電機采用直流伺服電機TG-38243000-90K,L298N作為運動驅動芯片。L298N 工作電壓方式為直流,直流電動機采用PWM信號平滑調速。其工作原理為L298可以驅動兩臺直流減速電機，使用PWM控制。如果要控制窗簾的升降,可將In1，In2和In3，In4兩對引腳分別接高電平和低電平，使用單片機的兩個端口給出PWM信號，從而實現對窗簾開度的控制。伺服電機和驅動芯片接口設計如圖3.3.3所示。

圖3.3.3 電機和驅動芯片硬件接口電路圖

（四）、門禁子系統模塊

1）模塊概要

門禁子系統模塊主要由自動照明模塊、智能門鎖模塊、遠程監控和開門模塊三個部分組成。自動照明采用紅外感應技術，在3m類感應人體紅外發出的紅外線，以開關量形式輸出信號，單片機檢測到有人后，根據低光照傳感器的信號判斷走廊、樓梯間是否需要開燈，若果需要開燈則通過繼電器將燈打開。智能門鎖由一個矩陣鍵盤組成，每個按鍵代表一種數字，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將門鎖打開；若密碼輸入錯誤，則通過蜂鳴器報警并鎖定鍵盤。遠程監控和開門模塊可實現當工作時如果有來訪者，可以通過PC機遠程終端看到來訪者，同時也可以實現在PC終端為來訪者開門。我們把門禁模塊以及ATMEGA16單片機作為主機（EVK1100開發板）的一個子系統子系統作為一個獨立的模塊可以單獨工作但又從屬于主機。其硬件結構框圖如圖3.4—1所示。

圖3.4—1 門禁子系統模塊硬件結構圖

2）單元模塊介紹

2.1 自動照明模塊

自動照明模塊由照明燈、人體紅外感應傳感器、光照傳感器組成。其工作原理和控制子系統中的照明設備的原理一樣。通過紅外采集和光照傳感器數據采集，檢測是否有人和是否需要開燈，通過繼電器改變光照的開啟狀態。其中，人體紅外感應傳感器采用PIR熱釋電傳感器，其特點是低功耗、靜態功耗50uA，寬電壓范圍，電源可為5V電源。使用簡單，總共有3個引腳，一個為+5V電源引腳，一個為GND引腳，一個為感應輸出電平引腳，沒人時輸出低電平，感應距離為7米。當有人進入感應范圍，此傳感器的感應輸出電平引腳輸出有效高電平，單片機可以通過讀取此引腳來判斷是否有人進入。人體紅外感應傳感器的實物圖如圖3.4—2所示。

2.2 智能門鎖模塊

智能門鎖模塊由矩陣鍵盤和七段數碼管組成，在室內和室外都有一個鍵盤，七段數碼管安裝在室內，用戶在室內可以修改密碼，并通過數碼管顯示密碼，在室外的矩陣鍵盤智能實現開門，如果密碼輸入正確，則將門鎖打開，若密碼輸入錯誤，則通過蜂鳴器報警，如果連續三次輸入錯誤，則鎖定鍵盤。

2.3 遠程監控和開門模塊

遠程監控和開門模塊由GSM模塊（如圖3.4—3所示）、遠程PC機終端的VB界面組成。GSM模塊通過數據口以串行方式接受指令并向外輸出數據。理論上講，在數據口中找出RXD、TXD和GND引腳與單片機的窗口對應連接即完成了硬件接口。GSM模塊數據線是專為連接PC機9針串口而設計的，信號電平為標準的RS-232點評，只要單片機的串口也轉換為RS點評，就可方便連接。9針串口引腳定義是固定的，即2腳為TXD（GSM模塊發送），3腳為RXD（GSM模塊接收）、5腳為GND。單片機與GSM模塊的連接圖如圖3.4—4所示。

圖3.4—3 GSM模塊實物圖

圖3.4—4 單片機與GSM模塊的連接圖

遠程PC機終端界面由VB編程，可實現遠程控制家電開關，遠程開門。當用戶工作是如果有來訪者，則可以實現為來訪者開門。

（五）、安全防范子系統模塊

1）模塊概要

安全防范子系統模塊主要由煙霧傳感器、溫濕度傳感器、人體紅外傳感器、GSM模塊和報警模塊組成。煙霧傳感器是通過監測煙霧的濃度來實現火災防范的，煙霧報警器內部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術先進，工作穩定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統中，性能遠優于氣敏電阻類的火災報警器。煙霧傳感器是利用煙敏電阻來測量煙霧濃度，從而達到報警的目的。溫濕度傳感器和人體紅外傳感器、GSM模塊和前面的一樣。報警模塊可以實現當用戶處于緊急狀態下按下緊急求救按鈕時會優先將信號傳到保安處，安全防范子系統模塊的硬件結構圖如圖3.5—1所示。