随着我国信息事业的快速发展，通信基础设施日益完善，利用现有的个人通信终端，可以实现基于PLMN (陆基移动通信网)和PSTN (公共电话交换网)的智能家用远程测控系统，既可以节约投资，又对方便人们生活、防灾减灾具有积极意义。智能家用远程测控仪基于电话网络工作，以中国标准规定的标准程控交换信令(DTMF双音多频信号、振铃信号、回铃音信号等)作为系统控制命令，以PLMN与PSTN通信网作为传输介质，使用户可以在远端利用固定电话或移动电话发送DTMF双音多频信号对家用电器设备进行远程控制;同时系统可对家居环境进行监测，自动语音拨号报警。

1 智能家用远程控制仪的构成与工作原理

系统可实现个人用户通过手机或固定电话等信息终端，对家用电器、可燃性气体浓度参数、火情、盗情等进行远程检测和控制，可同普通家用电话并线工作。其中硬件部分的SPCE061A单片机是控制器的核心部分，它可以接收用户拨号指令，对家用电器进行控制;也可根据红外传感器及烟雾传感器的检测电路的采样值实现自动语音拨号报警功能。原理图如图1所示，系统由振铃检测、摘挂机控制、MT8880芯片、语音播放、家用电器控制、红外传感器和烟雾传感器等电路构成;采用220V交流供电，蓄电池作为后备电源，并预留了功能扩展接口。

图1 智能家用远程控制仪结构原理图

当需要遥控家用电器时，用户进行拨号，此时交换机向电话线路发出铃流信号，振铃检测电路开始进行振铃检测，系统设置对电话的正常使用不造成任何影响，如果振铃次数超过设定值，单片机则实现自动模拟摘机，然后启动语音提示模块，允许用户输入控制密码，MT8880对输入信号进行解码，将解码输出比特码送给单片机与设定密码比较，如果密码校验无误(密码由用户设定)，单片机播放提示音，由用户进行家用电器控制键的选择，在输入控制键之后，单片机根据控制键的解码输出来选择家用电器进行控制，从而实现远程遥控的目的。

单片机实时扫描红外传感器和烟雾传感器的采样信号，不断的与预设报警值进行比较，当达到预设报警值时，设置MT8880为发送模式，将TONE信号耦合至电话线路，并播放预定的语音资源文件，实现单片机的自动拨号报警功能。

2 DTMF编解码的实现

MT8880DTMF收发专用芯片。利用SPCE061A单片机发送控制时序可方便地对MT8880进行操作。

MT8880作为DTMF接收器时，将电话线传送来的信号经MT8880 转换成数字信号,由MCU检测到后,进行读入。DTMF信号经由IN+和IN-输入，经过运算放大滤除信号中的拨号音频率，然后发送到双音频滤波器，分离出低频组和高频组信号，通过数字计数的方式检出DTMF信号的频率，通过译码器译成4位二进制码。4位二进制编码被锁存在接收数据寄存器RDR中，此时状态寄存器中的延时控制识别位复位，状态寄存器中的接收数据寄存器满标识位置位。用IRQ/CP作为单片机的中断信号，当IRQ由高电平变为低电平，向CPU发出中断请求，当MCU响应中断，读出寄存器中的数据后，IRQ返回高电平。

MT8880作为DTMF发送器时， MT8880工作在突发模式下，MCU将需发送电话码,送到MT8880数据寄存器, 利用TONE输出双音频信号并通过电话线送出。并对回铃信号进行判断，以确定何时发送语音提示。收发数据的电路：

2 DTMF-MT8880数据收发电路图

3 SPCE061A单片机的资源配置

凌阳SPCE061A是片上型16位单片机，具有较高的处理速度，内置的语音录放功能 ，非常适合智能家用远程控制仪，代替了传统的MCU+语音芯片的方案，提高了可靠性。SPCE061A单片机作为具有32位可编程I/O口，资源丰富。利用SPCE061A的DAC1或DAC2两个音频输出通道，外加音频放大电路即可实现自动语音播放。表1是智能家居控制仪的资源配置。

单片机控制端口设置

4 智能家用远程控制仪软件设计

系统控制器SPCE061A的系统开发环境为IDE1.8.4，利用C语言与汇编混合编程，主程序采用C语言编写，子程序采用汇编编写。软件流程如图3：

程序流程图

5.测试与结果分析

将智能家用远程控制仪并接在家用固定电话线路上，利用手机拨打该固定电话号码，人工接听固定电话，通讯正常，说明家用远程控制仪对电话机日常通话无干扰;若振铃次数超过6次无人接听，智能家用远程控制仪自动模拟摘机，并正确发送语音提示信息，输入正确密码，可以进入遥控状态;在人工偏置烟雾传感器造成火情警报时，智能家用远程控制仪可模拟摘机，在得到450Hz连续音后自动拨打手机号码，手机可正确接听报警信息。在测试中发现，若智能家用远程控制仪工作在自动拨号模式时，应关闭语音输出，否则可能造成误码，另外该控制仪无法识别彩铃的回铃音信号，解决方案是一些紧急号码不设置彩铃功能。

设计并实现了具有家用电器控制、家用安防实时检测、报警处理功能的智能家用远程控制仪，调试试用表明，该装置性能稳定，反应迅速，可以满足家庭的需要。SPCE061A的使用提高性能，降低了成本，并可方便的嫁接其他功能模块，安装使用都十分方便，对防灾减灾具有积极意义。

本文作者创新点是充分利用了的片上型(SOC)16位单片机SPCE061A的资源，改变了以往控制芯片加语音芯片的模式，提高了可靠性，同时智能家用远程控制仪不同与以往设计仅能单向遥控的产品，该控制仪可双向通讯具有很强的应用价值，系统的柔性大，可扩展性好。

计算机网络、通信和控制技术的发展使家电的集中和远程智能控制成为可能，将信息技术和家电技术相融合，在更大程度上实现家庭生活的信息化和智能化，满足人们舒适、高节奏的生活需要。使所有的消费电子类产品具备连入网络的能力，这也是家用电器未来的发展趋势。

目前对智能家电领域研究有电话/手机网络的远程控制，基于互联网络的智能家电软件设计等。但一般家电智能控制存在成本高、可靠性差，系统设计冗余等缺点。本文针对以上问题，提出了基于网络技术、CAN总线技术，如和ZigBee无线技术c43的控制系统设计，着重解决了ZigBee无线和网络传输数据的，设计了一种简单、低成本硬件设计方案，并在实验室搭建了试验平台，验证了控制效果。

1 远程智能家电控制系统的基本组成

在达到性能指标要求的情况下，为了尽可能地降低成本，整个系统尽可能使用常用家电设备，以使系统简单、易操作和低成本。控制系统分为：

a.远程控制端。包括个人手机和个人电脑的远程控制。

b.集中控制端。包括家用电脑和RS232一CAN转接口。

c.家电控制端。包括ZigBee无线控制和CAN总线的有线控制。用户可使用远程控制端发送控制指令，控制指令通过互联网络到集中控制端的家用电脑，再由家用电脑把指令发送到所需控制的家电终端，例如冰箱、空调和电饭煲等。同时家用电脑作为集中控制的主机，实时给远程控制终端返回家电的运行状态，供用户远程控制查询。

2 远程智能家电控制系统的设计实现

系统设计实现主要包括：远程控制端、远程控制的网络编程实现、集中控制端的控制软件实现和家电控制端的控制电路实现。本文以家用电器常用的电饭煲为例，介绍系统的实现方法。用户的控制界面显示电饭煲相关控制信息，例如开机、关机、保温和调温等控制功能。首先，用户依据远程控制界查询到的电饭煲当前工作状态，例如关机，以确定所需要的操作，如开机。此时远程控制端的PC机通过互联网路由器发送电饭煲的开机指令，在集中控制端的控制软件监听到网络发来的开机指令，然后把指令发送到电饭煲的控制电路，最后由控制电路实现控制操作。同样，电饭煲的反馈温度等运行状态信息也可通过远程控制端实时查询。

3 远程智能家电控制系统的硬件设计

远程智能家电控制的硬件系统主要是家电的控制电路。它由供电模块、控制模块、通信模块、传感器和开关电路组成。其中供电模块采用北京明鑫公司的MXA(S)2.5S5NI，控制模块采用At—megal6AL单片机，CAN通信模块采用MCP2515为CAN控制器，高速光偶6N137作为隔离电路，PCA82C250T作为CAN接口控制器，采用MAX232作为RS232串口的通信芯片。硬件实现原理框图。

家电控制电路设计尽可能地简单、可靠、低成本并具有可扩展性。控制电路总计由3个集成块组成，结构简单，功能成熟可靠，易维护。整个电路成本低(如表1所示)，单个控制电路零售成本=集成块价格+电阻电容价格十制版费，小于25元。At-megal6集成4组I/O口，还有16路预留，可实现功能扩展。

3.1 家电控制电路的供电模块

由于家用电源为220 V交流，系统供电模块要求把220 V家用交流电转换为5 V直流供电电源，本文采用AC—DC电源模块MXA(S)2.5S5N具有低输出噪声，165～265VAC宽输入电压范围，输入对输出电压隔离等特性，以上特性达到系统供电要求。

3.2家电控制电路的控制模块

考虑到控制功能的实现和系统成本，采用At—megal6单片机作为控制微处理中心。Atmega接收到远程控制端的控制指令信息，通过其数字I/O口输出电平高低变化，控制开关电路的继电器的功能切换，实现远程开机、关机和调温等状态的切换控制。Atmegal6单片机亦能够实时地把电饭煲温度数据实时采集并判断电饭煲运行状态是否正常，若温度异常，向远程控制端发送报警信息，确保电饭煲能够平稳、安全地达到需要加热温度。

3.3家电控制电路的通信模块

ZigBee模块具有低成本，低功耗特点。总线是一种有效的支持分布式控制的串行通信网络，它具有多主站依据优先权进行总线访问、无破坏性的基于优先权的仲裁和节点配置灵活的特点。设计实现框图如图2所示。

4 远程智能家电控制系统的软件设计

系统软件如何对家电实时、准确远程控制与通信是本文关键技术之一，本文基于TCP/IP协议，软件采用Winsock开发C/S程序。即远程控制端向集中控制端服务器提出请求，服务器接收到远程请求后，提供相应的控制服务。

4.1 系统软件设计与实现

远程控制端开发了客户服务程序，它可以显示电饭煲的控制信息和运行状态，并以预定的频率刷新信息。在集中控制端开发了服务程序，当有控制请求时，必须让服务器程序自动触发，此服务器定时向客户发送进程更新。例如，要监控电饭煲5个状态，就需要5个远程服务进程。这些进程周期地发送进程更新。软件采用流式套接字(SOCK—STREAM)编程，实现了面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错，无重复的发送，且按顺序接收。保证了控制信号的实时性和准确性。

家电反馈信息主要包括家电运行状态和数据错误的报警。电饭煲的加热温度可用温度传感器实时测量返回，返回的温度数据可在远程控制端上进行查询，为用户下一步操作提供参考。

4.2远程控制端用户界面设计与实现

远程控制端用户界面包括控制信息记录，控制家电目录，服务器IP地址127.0.0.1，服务6000，连接服务器。信息记录界面显示家电控制令发送、家电运行状态和报警信息等，控制家电目录可对控制对象。界面采用MFC AppWizar个基于MFC的单文档界面(SDI)实现。建户界面。

远程控制实验中，电饭煲加热温度变化曲线。

以电饭煲为例，给出了一种基于Internet程家电控制系统，阐述了系统设计方案，详细介绍了远程家电控制过程、系统硬件实用性和远程控制的实现方法。远程控制发送开机命令后，由远程控制端记录的电饭煲加热温度数据曲线。试验结果表明：该系统能够很好地对电饭煲实现远程控制，电饭煲的运行状态也能实时地远程查询，系统易于操作、性能稳定。

智能电视、智能灯光、智能热水器等等这些智能家电产品早已不再是科幻电影中的，它们已经来到了我们身边，甚至你随时都可以从中挑选一两件，让你的生活充满了科技之感。而不知道你是否发现，这些所谓的智能家电产品有一个共同的标志——手机控制，着实吸引了不少消费者的目光。尤其是一些智能家电产品，标榜可以利用手机进行远程遥控使用，不仅增添了全新的操作方式，而且还能够让你的生活更加轻松。难道，真的是这样吗?

远程控制对家电而言不一定都实用

目前用手机控制家电产品大概可以分为两种，一种是在家控制，一种是远程控制。在家中控制比较好理解，可以用手机替代所有家电的遥控器。例如看电视时可以用手机换台、调音量;睡觉时可以及时的叫醒你炉灶上的热水已经烧开等等，确实具有一定的实用性。而另外一种则是远程控制，你可以在还未到家的时候，就提前利用手机打开空调、电热水器、你可以在公司利用手机就可以轻松实现对家中摄像头的控制等等，同样在实用性上也具有不错的表现。如果说利用手机在家替代遥控器操作，确实是个不错的选择，那么要是把它们都加上远程控制，是不是就一定真的更加实用呢?

比如像空调、电热水器、摄像头这样的家电产品就适合用手机远程控制，因为它们在操作上能够一步到位，即时性比较强，而像对于洗衣机、电饭煲等家电产品再利用远程控制就显得有些鸡肋。例如，像洗衣机、电饭锅这样的产品，在操作应用中并不能够通过手机操作完成所有工作，洗衣机需要人工将衣服放入洗衣机内、电饭煲放入米之前还需要将米洗好并选择对应人数的分量等等。显然，远程控制对于这类家电而言就显得有些鸡肋了。

此外，还有一类产品，如空气净化器。它在家中一直处于运行状态，需要进行远程控制的操作并不多，手机在这些家电面前扮演的角色多为状态查看的工具，实际需要操作的需求并不强。实际上，此类智能家电的智能之处已经体现在能够对工作环境和工作负载的自动判断和处理，完全无需人工干涉，更不需要手机对其的控制。

手机控制并不是智能的唯一标准

有一点我们必须承认，虽然远程控制可以让用户远距离完成对家电的控制，给用户带来了很高的便利性，但我们并不能因为远程操作带来一些便利性就认为远程控制是家电智能的唯一标准。比如可以自动根据洗衣量、水温自动调整洗衣时长的智能洗衣机;依据冷藏食品的类型和数量自动调整制冷温度和风道的冰箱，这些家电产品在实际应用中所体现出的智能远远要高于用手机进行控制。

从另一个角度上而言，远程控制只不过与我们使用多年的遥控器相同，运行的载体不同而已。再回到智能家电的范畴来讨论，一套完整的智能家居分析系统比远程遥控更能体现出智能的意义。比如家中有几位客人到来，空调判断室内人数增加，会自动调整到对应的温度和工作频率，让客人感觉到舒适的温度。再或者人离开房间之后，灯光和空调自动关闭;居民外出锁门之后窗户自动关闭且上锁;清晨太阳升起之后卧室窗帘自动闭合，遮挡会晒到床上的阳光等等。这些操作过程中并没有通过手机，但这似乎是对家电智能化更好的诠释。

当然，远程遥控虽然不是智能的唯一标准，但手机在智能家电的应用环境下也有很大的优势。如集成WiFi、无线射频、具有强大的处理芯片可以进行运算;再比如，手机能够远程获取家中各种智能家电的信息，如红外人体感应信息、温湿度感应信息、能源管理信息等，将这些性能获取之后凭借强大的处理性能，进行数据分析，学习用户行为习惯，并针对用户即将使用的家电进行预判等等。因此在未来，手机的重要性并不在于控制，而是将成为智能家居的一个强大运算处理平台，通过对生活环境的记忆与分析，让用户彻底摆脱手机，不需要进行任何操作就能享受家电带来的生活便利。

总结：标准多 统一并不容易

不过，从目前情况来看，别说是完全的家居智能化，就算是用手机远程控制这一项应用，想要实现统一也并不容易。目前，各个品牌产品对于智能家居平台都各自有着不同的方案，例如苹果在WWDC大会中发布的HomeKit、LG公司在今年CES上发布的Home Chat、以及三星的Smart Home全新智能家居平台，甚至国内像海尔也在不久前联合了多家硬件厂商共同打造自己的智能生态圈等等。各个厂商在励志打造自己的闭合生态圈的同时，更多的忽略的开放的一面。而也正是因为如此，即便是你仅仅只想实现远程控制家中所有的家电也不一定能够实现。

显然，家电厂商都想在智能家电市场上寻找突破口，而能够推波助澜的就是智能手机。智能手机有很高的普及度和易用性，各个厂商也乐意于将为自己的家电与手机进行互联。但我认为，除了目前纷杂的智能平台需要统一以外，在智能家电应用中，不一定非得要为了智能化而去刻意的加入所谓手机控制、甚至远程控制功能。各个厂商不如潜心下来多去研究一下用户的使用习惯，根据不同的家电产品类型机型有针对性的智能设计。只有这样，才是科技与人之间的真正交互。