基于以太网和DTMF编解码的远程家居控制器

一、项目概述

1.1 引言

21世纪是信息化的世纪，各种信息新技术推动着人类文明的进步。本文介绍的基于以太网和DTMF编解码的远程家居控制器可以使得人们可以通过手机或电话在任何时候、任意地点对家中的电器进行远程控制；也可以在下班途中，通过手机预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水……；而这一切的实现都仅仅是打一个简单的电话。此外，该系统还提供以太网远程控制，用户登录特定的网站就可以了解家电的工作情况以及进行相应控制。如果不幸出现某种险情，此控制器还可以自动拨打电话通知你，你就可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。当你回到家时，你还可以运用遥控器来控制家电工作。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。

1.2选题动机

如今，我国正在快速发展智能家居行业，特别是基于GSM网络的居多，然而，因为价格的昂贵至今还未进入平常百姓家。本系统针对此情况，设计一款成本低廉，面向普通家庭，集本地控制和远程控制于一体的智能家居控制器。众所周知，电话网络已经遍及我国各地，电脑也已经基本普及。我们利用电话网开发基于DTMF编解码的电话远程控制系统 ，其外围电路成本低于30元人民币；利用现有发达的internet，我们开发出基于以太网的远程控制系统，用户可以随时随地通过电话或PC机浏览器远程控制家用电器和监控家庭安全隐患。同时，在家用户可以通过遥控器无线遥控家用电器和实时监控家庭安全隐患。

二、需求分析

2.1 功能要求

本着"环保与创新"的主题，此系统集本地家电控制和监控模块，DTMF编解码的电话远程控制和监控模块以及以太网web server的远程家居控制和监控系统模块三大模块为一体，实现智能家居控制。电话远程控制和以太网远程控制，不需进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免了电磁污染。且可以通过以太网实时监控家用电器，避免了没必要的电力资源浪费。

一、本地家电控制和监控模块

此模块能够实时检测温湿度、一氧化碳、烟雾等的数值或者浓度，并在1602液晶上显示相关参数。当超过一定的警戒线，它还会发出警报以及通知主系统（AVR 32）出现何种警情，让主系统进行相关处理。

二、DTMF编解码的电话远程控制和监控模块

此模块能够受手机控制，通过手机拨打家里电话来远程控制家里的电器的开闭，以及当家里出现盗贼或者出现险情（包括火灾、煤气泄漏等）时固定电话能及时自动拨打电话通知用户。

三、以太网web server的远程家居控制和监控系统模块

此模块通过网线接入以太网后，用户可以通过手机或PC机打开相应浏览器来远程控制家里的电器的开闭，以及监控家里的温湿度，煤气传感器和烟雾传感器的数据。

2.2 性能要求

一、本地家电控制和监控模块

此模块性能要求传感器采集数据要实时，而且要快速，采集出来的数据经过相应转换后得到的数值与实际数值相差不能超过5%，温度的精度为0.1℃，湿度的精度为0.5%RH。

二、DTMF编解码的电话远程控制和监控模块

此模块性能要求能响应速度快，即有人拨打电话时，此模块能够在1S内检测到有电话打入，并记录下拨打人输入的按键信息。此外，当要实现自动拨打电话时，要求此模块模拟按下的电话号码要准确无误，确保准确性。

三、以太网web server的远程家居控制和监控系统模块

此模块要求接入互联网，当用户浏览网页时，家用电器信息和传感器数据每隔几秒刷新一次，确保数据传输的快速性和准确性。

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理（除图片外需有文字介绍）

本系统功能的实现由三大模块实现：

（1）本地家电控制和监控模块；

（2）DTMF编解码的电话远程控制和监控模块；

（3）以太网web server的远程家居控制和监控系统模块。

一.本地家电控制和监控模块

1.模块概要

传感器是用来监测家庭的险情情况的，所以要求监测速度快，效率高。为了提高整个系统的整体性能，我们把无线遥控模块和各传感器以及ATMEGA 16单片机作为主机（AVR 32）的一个子系统，子系统作为一个独立的模块可以单独工作但又从属于主机，突出了容易操作以及执行效率高的优点。整体的硬件框图如下图3.1-1所示：

传感器子系统模块包括：人体红外感应传感器模块；一氧化碳传感器；烟雾传感器；温湿度传感器。它们采集出来的数据在液晶1602上显示。而ATMEGA 16单片机与主系统之间的通信是通过RS485总线来进行通信的。