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[摘 要]随着网络技术和通信技术的不断发展以及人们对生活要求的不断提高，实现家庭智能的远程控制已经成为必然的趋势。人们逐渐开始追求家庭生活的智能化和现代化，人们希望随时了解家中电器设备使用情况，且通过远程智能控制器完成对家中终端的智能化控制操作，随着科技与通讯技术的飞速发展成为了现实。本文选择了一种基于远程控制并运用AT89S51微处理器方式，介绍了家电控制系统的硬件设计。
[关键词]家电；AT89S51单片机；硬件
中图分类号：TG512 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0232-01
一、设计意义
随着现代科技的飞速发展，家庭生活标准的不断提高，人们逐渐开始追求家庭生活的智能化和现代化与数字化，人们希望随时了解家中电器设备使用情况，且通过远程智能控制器完成对家中终端的智能化控制操作，如：对照明设备开关的控制或对智能家用电器的调节，以及当家中发生紧急情况时，能够第一时间得到信息反馈，已被我们及时做出反应。这些人们的希望，已经随着科技与通讯技术的飞速发展，成为了现实。人们的生活也因此变得越来越舒适与便捷。智能家居系统运用了许多现代化的前沿技术，使其智能化，网络化，现代化，实现信息共享，且具有开放性与兼容性。家庭智能控制器是家庭网络的重要部分，它可以集中控制家中的各种家电设备，并获取家电运行情况的反馈。
二、家电智能控制器的硬件设计
（一）单片机的选择
AT89S51单片机是一种低功耗，具有在线编程Flash程序存储器的单片机，所谓在线编程（ISP）指的是允许单片机芯片在不离开电路板或不离开设备的情况下，实现固话和擦除操作，在线程序给单片机用户的研发和使用带来了极大的方便。
（二）时钟（晶振）电路
时钟晶振电路是AT89S51单片机工作时所必须的控制信号，AT89S51单片机的内部电路正是在时钟信号的控制下，严格地暗时序进行工作。因此，时钟的频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性，常用的时钟电路有两种方式，一種是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式。AT89S51内部有一个用于构成震荡器高增益反相放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1输出引脚为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体和微调电容构成一个稳定的自激振荡电路，图1所示AT89S51内部时钟方式的电路。
电路中的电容C1与C2典型值通常选择为30pF。该电容的大小影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定性与起振的快速性。晶体振荡频率的范围通常是在1.2～12MHZ，晶体的频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度越快，但反过来运行速度快对存储器的速度要求就高，对印制电路板工艺要求也高，既要求线间的寄生电容要小。晶体和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定，可靠的工作。为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性能好的电容。AT89S51通常选择振荡频率在6MHZ或12MHZ的石英晶体，AT89S51芯片的最高频率可达到33MHZ。
（三）复位电路
复位引脚RST通过一个施密特触发器与复位电路相连，施密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2；施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式本文采用上电自动复位方式。最简单的上电自动复位电路如图2-5所示对于CMOS型单片机，由于在RST引脚内部有一个下拉电阻，故可将电阻R去掉，而将电容C选为10μF。如图2所示
上电自动复位是通过外部复位电路是给电容C充电加至RST引脚一个短的高电平信号，此信号随着VCC对电容C的充电过程而逐渐回落，即RST引脚上的高电平持续时间取决于电容C的充电时间。因此为保证系统能可靠复位，RST引脚的高电平必须维持足够长的时间。
（四）单片机串口通信电路
我们在应用单片机的串口和PC进行串行通信时，通常都需要进行两种不同的电平之间的转换，大家都知道单片机实用的是TTL电平（+5V为高电平，低电平为0V），而计算机的串口为RS-232C电平，其中高电平为-12V，低电平为+12V。这里要强调的是，RS-232C电平为负逻辑电平。我们平时用得比较多的电平转换芯片是美信公司生产的MAX232芯片，该芯片可以直接完成以上两种电平的转换。为了更能丰富大家知识，我们也可以在没有MAX232的场合使用分立元件来完成TTL到RS-232电平的转换。MAX232是把TTL电平从0V和5V转换到3V～15V或-3V～-15V之间。分析图3-6电路可有助于我们对MAX232的原理分析和理解，首先TTL电平TXD发送数据时，若发送低电平0时，这个时候Q1导通，J1的第2脚由空闲时的低电平变为高电平（如PC用中断接收的话会产生中断），满足条件。发送高电平1时，TXD为高电平，Q1截止，由于PCRXD内部为高阻，而PCTXD平时是-3V～-15V，通过D1和R1将PCRXD拉低至-3V～-15V，此时计算机接收到的就是1。反过来当PC机发送数据时，由单片机来接收信号。当PCTXD为低电平-3V～-15V，Q2截止，单片机的RXD端被R4拉高到5V左右，为高电平；当PCTXD变高时，Q2导通，RXD被Q2拉低至低电平，这样就完成了电平之间的转换。？MAX232组成的单片机和PC机通信电路。
参考文献
[1] 王艺. 基于GPRS的嵌入式智能家庭控制器设计[D]. 南京航空航天大学， 200 7（04）：11-14
[2] 宣彩平. 利用GSM无线模块发送短消息[J]. 计算机应用，2004（11）：15-68
[3] 张毅刚. 彭喜元. 单片机原理及应用[M]. 高等教育出版社，2005（07）：89-99
[4] 陈忠平. 曹巧媛. 单片机原理与接口[M]. 清华大学出版社，2007：110-136
[关键词]家电；AT89S51单片机；硬件
中图分类号：TG512 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0232-01
一、设计意义
随着现代科技的飞速发展，家庭生活标准的不断提高，人们逐渐开始追求家庭生活的智能化和现代化与数字化，人们希望随时了解家中电器设备使用情况，且通过远程智能控制器完成对家中终端的智能化控制操作，如：对照明设备开关的控制或对智能家用电器的调节，以及当家中发生紧急情况时，能够第一时间得到信息反馈，已被我们及时做出反应。这些人们的希望，已经随着科技与通讯技术的飞速发展，成为了现实。人们的生活也因此变得越来越舒适与便捷。智能家居系统运用了许多现代化的前沿技术，使其智能化，网络化，现代化，实现信息共享，且具有开放性与兼容性。家庭智能控制器是家庭网络的重要部分，它可以集中控制家中的各种家电设备，并获取家电运行情况的反馈。
二、家电智能控制器的硬件设计
（一）单片机的选择
AT89S51单片机是一种低功耗，具有在线编程Flash程序存储器的单片机，所谓在线编程（ISP）指的是允许单片机芯片在不离开电路板或不离开设备的情况下，实现固话和擦除操作，在线程序给单片机用户的研发和使用带来了极大的方便。
（二）时钟（晶振）电路
时钟晶振电路是AT89S51单片机工作时所必须的控制信号，AT89S51单片机的内部电路正是在时钟信号的控制下，严格地暗时序进行工作。因此，时钟的频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性，常用的时钟电路有两种方式，一種是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式。AT89S51内部有一个用于构成震荡器高增益反相放大器，它的输入端为芯片引脚XTAL1输出引脚为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体和微调电容构成一个稳定的自激振荡电路，图1所示AT89S51内部时钟方式的电路。
电路中的电容C1与C2典型值通常选择为30pF。该电容的大小影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定性与起振的快速性。晶体振荡频率的范围通常是在1.2～12MHZ，晶体的频率越高，系统的时钟频率越高，单片机的运行速度越快，但反过来运行速度快对存储器的速度要求就高，对印制电路板工艺要求也高，既要求线间的寄生电容要小。晶体和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好的保证振荡器稳定，可靠的工作。为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性能好的电容。AT89S51通常选择振荡频率在6MHZ或12MHZ的石英晶体，AT89S51芯片的最高频率可达到33MHZ。
（三）复位电路
复位引脚RST通过一个施密特触发器与复位电路相连，施密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2；施密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式本文采用上电自动复位方式。最简单的上电自动复位电路如图2-5所示对于CMOS型单片机，由于在RST引脚内部有一个下拉电阻，故可将电阻R去掉，而将电容C选为10μF。如图2所示
上电自动复位是通过外部复位电路是给电容C充电加至RST引脚一个短的高电平信号，此信号随着VCC对电容C的充电过程而逐渐回落，即RST引脚上的高电平持续时间取决于电容C的充电时间。因此为保证系统能可靠复位，RST引脚的高电平必须维持足够长的时间。
（四）单片机串口通信电路
我们在应用单片机的串口和PC进行串行通信时，通常都需要进行两种不同的电平之间的转换，大家都知道单片机实用的是TTL电平（+5V为高电平，低电平为0V），而计算机的串口为RS-232C电平，其中高电平为-12V，低电平为+12V。这里要强调的是，RS-232C电平为负逻辑电平。我们平时用得比较多的电平转换芯片是美信公司生产的MAX232芯片，该芯片可以直接完成以上两种电平的转换。为了更能丰富大家知识，我们也可以在没有MAX232的场合使用分立元件来完成TTL到RS-232电平的转换。MAX232是把TTL电平从0V和5V转换到3V～15V或-3V～-15V之间。分析图3-6电路可有助于我们对MAX232的原理分析和理解，首先TTL电平TXD发送数据时，若发送低电平0时，这个时候Q1导通，J1的第2脚由空闲时的低电平变为高电平（如PC用中断接收的话会产生中断），满足条件。发送高电平1时，TXD为高电平，Q1截止，由于PCRXD内部为高阻，而PCTXD平时是-3V～-15V，通过D1和R1将PCRXD拉低至-3V～-15V，此时计算机接收到的就是1。反过来当PC机发送数据时，由单片机来接收信号。当PCTXD为低电平-3V～-15V，Q2截止，单片机的RXD端被R4拉高到5V左右，为高电平；当PCTXD变高时，Q2导通，RXD被Q2拉低至低电平，这样就完成了电平之间的转换。？MAX232组成的单片机和PC机通信电路。
参考文献
[1] 王艺. 基于GPRS的嵌入式智能家庭控制器设计[D]. 南京航空航天大学， 200 7（04）：11-14
[2] 宣彩平. 利用GSM无线模块发送短消息[J]. 计算机应用，2004（11）：15-68
[3] 张毅刚. 彭喜元. 单片机原理及应用[M]. 高等教育出版社，2005（07）：89-99
[4] 陈忠平. 曹巧媛. 单片机原理与接口[M]. 清华大学出版社，2007：110-136