1 家庭自动化

　　家庭自动化系指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。家庭自动化系统主要是以一个中央微处理机接收来自相关电子电器产品的讯息后，再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。中央微处理机必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸式荧幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等。

　　2 硬件开发

　　硬件是地基，软件才是上层建筑。只有硬件设计得好，才能给软件更多的发挥余地。

　　那么此控制器的硬件部分是由 电源部分 单片机系统，usb模拟串口，pwm调制，温度采集，红外接收，保护电路。

　　2.1 电源部分

　　电源部分在电路中是非常重要的部分，在一个数字电路中，电源的稳定性对整个电路来说起着事半功倍的作用，没有一个稳定的电源，就像一个人没有一个稳定的能量摄入，人的这复杂机体出毛病的，一个机器也是这样的。那么我们设计的这个控制器电源主要来源与电脑的USB电源，这个大家毋庸置疑，电脑的USB电源还是相对稳定的！因为我们这个是一个模拟系统，所以没有单独设计电源部分，投机取巧了。

　　2.2 单片机系统

图1

　　此控制卡的CPU采用的是51内核的8位单片机，图1.1是通用单片机的做小系统电路图，这里的晶振电路 ，我采用的是通讯晶振11.0592MHZ，因为 此系统要和上位机通讯，波特率是9600band，其实要用12MHz晶振也行 ，不过12MHz晶振在波特率1200band可以进行通讯。

　　2.3 USB模拟串口

　　USB转串口即实现计算机USB接口到通用串口之间的转换。为没有串口的计算机提供快速的通道，而且，使用本产品等于将传统的串口设备变成了即插即用的USB设备。作为应用广泛的USB接口，每台电脑必不可少的通讯接口之一，它的特点是支持热插拨，即插即用。传输速度快。

　　模拟串口电路主要芯片是PL2303，在可以下到此芯片的驱动，在首次安装驱动时，其串口号由WINDOWS自动分配（通常从COM2开始分配），安装完成后可在设备管理中点击属性修改串口号。修改方法：右键点击“我的电脑 <https://baike.baidu.com/view/137833.htm>”，选择“属性”，然后在弹出的“系统属性”对话框中点击“硬件”标签，点击“设备管理器 <https://baike.baidu.com/view/493698.htm>”。在弹出的设备管理器对话框中点击“端口COM和LPT”前面的“+号”，然后右键点击“USB-SERIAL CH340”，选择“属性”，然后再弹出的对话框里选择“端口设置”标签，点击“”按钮，然后在弹出的对话框中将会看到在“COM 端口号”右边有个下拉选择组合框，点击选择想要设置的COM端口号，依次点击“确定”。

　　2.4 PWM调制

　　脉冲宽度调制（PWM），是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。从而就得到了不同的电流值，来调节灯的亮暗。

　　2.5 温度的采集

　　采集温度是一件很简单的是，采集到温度的度才是文章所在。开始想用PT100，可是驱动和采集信号电路很麻烦，还要数据转换，不怎么增加了开发周期，而起在成本上也有所增加。对于室内温度的采集，用ds18b20已足够，它是一款数字传感器，它内部集成了ram，AD转换，数据处理，只要我们读取ram里的数据，就基本上知道了此时此刻的温度，不过读出来的温度大部分是不准的 ，这就需要程序来配合调试了！可庆幸的是，我已经把度做到了0.1度！

　　2.6 红外接收

　　远程遥控技术又称为遥控技术，是指实现对被控目标的遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显着优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。

　　在这部分电路这几种，采用1838T红外接收头，它有如下特点：

　　小型设计

　　内置专用IC

　　宽角度及长距离接收（图6.1）

　　抗干扰能力强

　　能抵挡环境干扰光线

　　低电压工作

　　2.7 保护电路

　　采用压面电阻，电路图如下：

　　3 上位机开发

　　串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。不过现在pc机带串口的比较少，我们是利用USB模拟串口工作的。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。

　　3.1 利用串口通讯实现与控制器之间的信息交换

　　串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配：

　　3.2 采用Microsoft .NET Framework 2.0平台开发

　　应用此平台开发对客户机系统要求低，通用性好，并提供了丰富的功能强大的组件，降低了开发难度。采用C语系的C#语言编写控制端软件，同时兼顾了实时控制系统所需的效率以及编程的难易程度。温度显示部分采用触发机制，仅在显示时才进行温度数据的传输，减少线路的占用。