摘 要：介紹了基于SC1128電力線載波芯片的智能家居系統(tǒng)中硬件及軟件的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)可以為用戶提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話或網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制、防盜報(bào)警等多種功能。系統(tǒng)成本較低，使用簡(jiǎn)單，具有一定商業(yè)價(jià)值。

電力網(wǎng)為整個(gè)電力行業(yè)的相關(guān)人士提供一個(gè)交流互動(dòng)的平臺(tái)，提供個(gè)人空間、行業(yè)論壇、技術(shù)群等功能，讓電力人才擁有一個(gè)集技術(shù)研討和生活?yuàn)蕵?lè)為一體的網(wǎng)絡(luò)社區(qū)。電力網(wǎng)以“服務(wù)至上，品質(zhì)制勝”為產(chǎn)品理念，注重用戶體驗(yàn)，不斷優(yōu)化服務(wù)內(nèi)容，其的內(nèi)容和全面的服務(wù)深受用戶的認(rèn)可和支持。本文所介紹的智能系統(tǒng)只需將本系統(tǒng)中不同功能的通信模塊和電源電路像墻壁插座一樣嵌入墻壁，接入市電，即可實(shí)現(xiàn)本智能家居系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)由不同的智能模塊組成，智能模塊由電源電路、SC1128收發(fā)電路及外圍電路組成。每個(gè)智能模塊對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的地址，以免執(zhí)行不屬于本模塊的命令。地址可由一個(gè)自定義的紅外遙控器設(shè)置。

2 智能模塊硬件電路

硬件電路分為電源、SC1128收發(fā)電路及外圍電路、功能電路3部分。

　2.1 電源硬件

電源硬件模塊，各模塊的功能如下：

（1）框1為耦合電路。耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過(guò)相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象。耦合電路就是指參與耦合過(guò)程的電路。從電路來(lái)說(shuō)，總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大，驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電，才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候，電流比較大，這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻，這種電流相對(duì)于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作，這就是耦合。設(shè)計(jì)功率放大器的輸出匹配電阻。輸入通道接一個(gè)浪涌保護(hù)二極管，經(jīng)電阻隔離后接二極管箝位電路輸出給前級(jí)濾波電路。

（2）框2為電源與通信模塊的接口。SC1128通過(guò)POUT（發(fā)） 與 SIN（收） 2個(gè)腳與別的智能模塊通信。這樣可以用一個(gè)智能模塊控制另外一個(gè)智能模塊。

（3）框3把+12 V穩(wěn)壓至+5 V，給系統(tǒng)供電。

（4）框4為單片機(jī)I/O口控制的繼電器電路。把所需控制的電器一根電源線接到繼電器輸出腳，這樣就可以實(shí)現(xiàn)控制電器的開(kāi)與關(guān)。鑒于電源模塊的體積，一個(gè)電源模塊上可以接3個(gè)繼電器為好。

（5）框5通過(guò)整流得到+12 V電源。

　　2.2 SC1128收發(fā)電路及外圍電路

硬件系統(tǒng)的電路是SC1128的收發(fā)電路。

（1）SC1128通過(guò)電力線傳輸與接收的電路

SC1128芯片是面向電力線載波通信市場(chǎng)而開(kāi)發(fā)研制的專用擴(kuò)頻調(diào)制／解調(diào)器電路。內(nèi)置時(shí)鐘電路，為復(fù)費(fèi)率電表及需要時(shí)鐘的應(yīng)用系統(tǒng)提供時(shí)鐘；內(nèi)置掉電保護(hù)存儲(chǔ)器，可以在掉電時(shí)保護(hù)數(shù)據(jù)。有正弦波輸出和方波輸出兩種形式，正弦波輸出具有功率放大作用……該芯片在小型多功能應(yīng)用系統(tǒng)中可以起到降低系統(tǒng)成本并提高系統(tǒng)功能的作用。

SC1128通過(guò)電力線收發(fā)

耦合電路可將功率放大器發(fā)射的信號(hào)耦合到電力線；又可將電力線上接收的信號(hào)耦合到帶通濾波器上。帶通濾波器和前級(jí)放大器為前級(jí)接收通道，它將接收的信號(hào)經(jīng)放大、濾波，送入SC1128的運(yùn)算放大器處理。功率放大器將SC1128發(fā)出的調(diào)相信號(hào)進(jìn)行功率放大，經(jīng)耦合線圈送入電力線。

?。?）SC1128與單片機(jī)的連接電路

單片機(jī)選用宏晶科技推出的超強(qiáng)抗干擾/高速/低功耗的STC89C58RD+。STC89C58RD+是一款兼容51內(nèi)核的增強(qiáng)型8位機(jī)，片上資源豐富，抗干擾能力突出。STC89C58RD+（D版本）支持6時(shí)鐘/機(jī)器周期，內(nèi)含32K字節(jié)用戶程序空間，片上集成1280字節(jié)RAM，16K字節(jié)EEPROM空間；支持ISP/IAP功能，無(wú)須專用編程器；片上還集成了看門狗電路及MAX810專用復(fù)位電路。該款單片機(jī)內(nèi)部自帶32 KB Flash，1280 B的RAM，可以免外擴(kuò)EEPROM，特別是該單片機(jī)支持在線燒寫，為以后的軟件升級(jí)帶來(lái)了便利。

36腳為收發(fā)控制端，0為接收，1為發(fā)射；37腳在發(fā)射和接收同步后產(chǎn)生同步脈沖信號(hào)，頻率隨工作主時(shí)鐘和周波的變化而變化；38腳為輸出發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)；39腳為設(shè)置數(shù)據(jù)及狀態(tài)的輸入輸出端；40腳為同步設(shè)置時(shí)鐘輸入端；41腳為片選輸入端。

發(fā)射狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)將SR端（36腳）置高，SC1128芯片發(fā)出同步頭（37腳），單片機(jī)通過(guò)TX端（38腳）同步發(fā)送數(shù)據(jù)。

接收狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)將SR端（36腳）置低，SC1128芯片若接收到數(shù)據(jù)，則產(chǎn)生同步頭，通過(guò)TX端（38腳）將數(shù)據(jù)同步發(fā)送到單片機(jī)。

正常工作時(shí)，SC1128第 36腳（SR）不發(fā)射時(shí)始終置0，處于等待接收狀態(tài)。

　2.3 功能電路

功能電路是根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的不同功能所加的電路，包括：

（1）按鍵電路：通過(guò)按鍵來(lái)控制繼電器，達(dá)到控制電器的作用；

（2）語(yǔ)音電路：可實(shí)現(xiàn)電器遠(yuǎn)程電話控制；

（3）傳感器電路：根據(jù)需要來(lái)選擇傳感器，如紅外傳感器，當(dāng)有人經(jīng)過(guò)時(shí)，傳感器給單片機(jī)發(fā)送信號(hào)，來(lái)控制繼電器，這里的繼電器可以接點(diǎn)燈，或報(bào)警模塊。煤氣傳感器可以探測(cè)煤氣泄漏并報(bào)警；

（4）電腦接口電路：可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，也可以在電腦中顯示電器的狀態(tài)或控制各個(gè)電器；

（5）液晶接口電路：可以顯示各個(gè)電器狀態(tài)；

（6）遙控電路：簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是可以學(xué)習(xí)一個(gè)房間內(nèi)所有帶遙控電器的遙控編碼，這樣就可以用一個(gè)自定義的遙控器遙控所有的電器。

　3 智能模塊軟件部分

在次使用智能模塊時(shí)，通過(guò)紅外遙控器設(shè)置地址。一個(gè)家庭內(nèi)所有不同的智能模塊有各自的地址，這個(gè)可以以樓層、房間號(hào)和所用電器來(lái)定義。具體可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定。

本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)運(yùn)行證明，具有維護(hù)量小、誤碼低，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。該擴(kuò)頻系統(tǒng)只需很小的空間，無(wú)需增加額外布線，工程建設(shè)周期短，給人們生活質(zhì)量帶來(lái)了很大的提高和便捷，提高了家庭的安防能力。