开题报告 基于电话网络的远程智能控制.docx
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开题报告基于电话网络的远程智能控制
沈阳工程学院
毕业设计（论文）开题报告
毕业设计（论文）题目：
基于电话网络的远程智能控制
系部：
专业：
学生姓名：
指导教师：
开题时间：
2010年03月29日
一、总体说明
在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。
二、开题报告内容
1．毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势
2．课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）
3．完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施
4．毕业设计（论文）实施计划（进度安排）
5．参考文献
三、撰写要求
1．报告字数不少于3000字
2．报告内容一律用A4纸打印
3.上交时间为毕业设计第三周周末。
一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势（可加附页）
1.1.课题的来源和意义
1.1.1.智能控制背景
21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。
自从1876年，ALEXANDERGRAHAMBELL（贝尔）发明电话以来，世界各国的电话网络发展非常迅速。
近十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长，1977年8月局用电话交换机总容量突破1亿门，网络规模跃居世界第二位，1999年7月固定电话用户总数量突破1亿户。
现代电话网络是由交换机和电话传输线共同组成，它的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高。
遥控技术是通过一定的手段对控制物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线盒超声波遥控等。
无线电遥控即是利用无线电信号对被测物体实施远距离控制。
无线电遥控不可避免的须占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染；常规的有线遥控需进行专门的布线，增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离所限。
现有的遥控方式中，还有载波通信控制手段和基于无线寻呼的遥控方式。
载波方式即通过电力线传输信息，该方式只能局限于同一变电所、同一变压器所辖范围内。
因此也存在距离问题，应用范围有限。
基于无线寻呼的遥控方式利用了现有的寻呼频率资源，不需占用额外的频谱。
而且，随着寻呼网的全国联网，其遥控的距离基本不受限制。
但该方式的受控方动作滞后于控制方的操作，不具备实时性，显示出不具备很高的可靠性。
电话遥控作为一叫新的课题与常规的遥控方式相比，显示出一定的优越性，不需要进行专门的布线，不占用无线点频率资源避免了电厂污染。
同时，由于电话线路各地联网，可以充分利用现有的电话网，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。
电话属于双工通信手段，因此，这可以大大体现出利用电话进行遥控的更大优越性。
操作者可以通过各种提示音即时了解受控对象的有关信息，从而进行进一步的操作。
电话遥控这一课题目前已经有涉足者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用。
尤其是对于日常生活尚有一定的差距，并不能完全体现出电话遥控方式的双工通信特点。
本次设计正是针对这一点进行了较大的改进，采取单片机智能控制，利用不同的提示音达到对于不同操作的提示及对受控方式状态的信息反馈。
从而是操作者能够及时了解受控方式信息。
是产品达到交互式与智能化。
本设计的各种电器接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。
设计为突出电话遥控的信息反馈功能，并使产品达到非常高性价比。
故未对电话装置的其他功能进行进一步的扩展，而且所有使用的集成电路和其他元器件都尽量选择廉价的。
在该作品的基础上进行了功能扩展时很方便的。
譬如：
使用语音芯片（音乐片）作为信号音反馈，提高本设计的使用性。
1.1.2.家用电器远程智能控制的发展
随着产业的迅速发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出创新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。
电话机对我们每一个人已经不再陌生了，但是利用电话机进行远程控制的技术却没有多少实质性的进展。
如何将电话远程控制用于日常生活中正是本文所要研究的课题，众所周知，近几年通信和电子信息技术行业有了长足发展。
1.1.3.智能控制的应用
（1）.工业过程中的智能控制
生产过程的智能控制主要包括两个方面:
局部级和全局级。
局部级的智能控制是指将智能引入工艺过程中的某一单元进行控制器设计,例如智能PID控制器、专家控制器、神经元网络控制器等。
研究热点是智能PID控制器,因为其在参数的整定和在线自适应调整方面具有明显的优势,且可用于控制一些非线性的复杂对象。
全局级的智能控制主要针对整个生产过程的自动化,包括整个操作工艺的控制、过程的故障诊断、规划过程操作处理异常等。
（2）.机械制造中的智能控制
在现代先进制造系统中,需要依赖那些不够完备和不够精确的数据来解决难以或无法预测的情况,人工智能技术为解决这一难题提供了有效的解决方案。
智能控制随之也被广泛地应用于机械制造行业,它利用模糊数学、神经网络的方法对制造过程进行动态环境建模,利用传感器融合技术来进行信息的预处理和综合。
可采用专家系统的“Then-If”逆向推理作为反馈机构,修改控制机构或者选择较好的控制模式和参数。
利用模糊集合和模糊关系的鲁棒性,将模糊信息集成到闭环控制的外环决策选取机构来选择控制动作。
利用神经网络的学习功能和并行处理信息的能力,进行在线的模式识别,处理那些可能是残缺不全的信息。
（3）.电力电子学研究领域中的智能控制
电力系统中发电机、变压器、电动机等电机电器设备的设计、生产、运行、控制是一个复杂的过程,国内外的电气工作者将人工智能技术引入到电气设备的优化设计、故障诊断及控制中,取得了良好的控制效果。
遗传算法是一种先进的优化算法,采用此方法来对电器设备的设计进行优化,可以降低成本,缩短计算时间,提高产品设计的效率和质量。
应用于电气设备故障诊断的智能控制技术有:
模糊逻辑、专家系统和神经网络。
在电力电子学的众多应用领域中,智能控制在电流控制PWM技术中的应用是具有代表性的技术应用方向之一,也是研究的新热点之一。
以上的三个例子只是智能控制在各行各业应用中的一个缩影，它的作用以及影响力将会关系国民生计。
并且智能控制技术的发展也是日新月异，我们只有时刻关注智能控制技术才能跟上其日益加快的技术更新步伐。
1.1.4.电话网络远程智能控制产生原因
随着社会的发展和人们生活水平的提高，越来越多的家用电器进入了百姓的生活，给大家带来了很多的方便和享受，同时随着电话在家庭中的普及，利用电话实现家用电器控制是未来的发展方向。
遥控装置时电子爱好者热衷开发的产品，现在市场上的遥控装置采用红外线、超声波、动力载波、无线遥控及无线寻呼等方式。
勿容置疑，这些装置为满足工农生产和人民生活的需要，带来了便利。
然而采用红外线、超声波方式的遥控装置，遥控距离在10m以内；载波方式是通过电力线传递信息，该方式仅适用于同一变压器所辖范围；采用无线遥控，一方面，不可避免占用无线频率资源，造成电磁污染，另一方面也存在遥控距离的问题。
基于无线寻呼的遥控方式利用了现有的寻呼频率资源，虽然遥控距离不受限制，但可靠性差，如处于信号弱区域内的通信设备，就无法实现控制。
长期以来，困扰遥控装置发展的关键问题，是如何实现远程电器设备可靠控制。
基于单片机的智能电话控制系统，借助公共电话网络，操作者可在语音提示下实现对远程设备的可靠性控制。
该设备具有可靠性高，不受传输距离限制，不占用频率资源等特点。
适用于家庭、企业单位、工业现场、商店等场所，利用手机或固定电话就能实现电器设备的控制和运行状态查询。
电话遥控和常规的遥控方式相比，不需要进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免了电磁污染，而且由于电话线路各地联网，可以充分利用现有的电话网。
1.2.国外发展状况：
智能家居概念的起源甚早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的时，才出现了首栋智能型建筑，从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。
紧接着，1985年日本东京也建成了亚洲的第一座智能化大楼，从80年代末到90年代初，英国、法国、加拿大、德国、瑞典都相继落成了一批具有自己国家特色的智能化大楼或建筑。
据称，到2000年仅日本就将有65％的建筑实现智能化根据美国该行业之专业顾问公司PARKS的统计资料显示：
近来，美国一个家庭要安装家庭自动化设备的平均费用在7000至9000美元之间。
美国家庭已使用先进家庭自动化设备的比率为O．33％，看来市场真正启动尚需时日。
1.4.国内发展状况：
目前我国正处于智能家居的萌芽发展期，政府有关部门已经将建设智能化小康示范小区列入重点发展方向，这必然促使智能化从智能大厦建设向智能化住宅小区，乃至向家庭智能化的方向发展。
去年8月，由国家经贸委牵头成立了家庭信息网络技术委员会，信息网络技术体系研究及产品开发已经被作为国家技术创新的重点专项计划。
据悉，国家将投资15亿元人民币支持该项目的实施。
目前，建设部已批准7个普及型网络社区，而北京市已经计划建设30个网络社区，总户数将达3万户。
到2010年，我国将有70％以上的家庭拥有Internet入网设备。
按照建设部的要求，到2010年，大中城市中50％的住宅要实现智能化。
由于智能家居系统能够为人们提供更加轻松、有序、高效的现代生活环境，因此已经成为房地产商追逐的热点。
1.5.智能家居控制的未来发展趋势
随着人们生活水平的不断提高，人们不断的对居住环境提出更高的要求，越来越注重家庭生活中每个成员的舒适、安全与便利，因此从市场需求的角度看，智能家居必然是前景广阔。
据统计，近几年电工行业年销售额40--60亿元人民币，其中高档产品销售额近20亿元。
从市场发展的角度看，以智能网络开关为代表的新型电工产品的市场份额会逐年地快速放大，并最终替代传统的电工产品，这里孕育着巨大的商机。
目前，全国房地产业蓬勃发展，小区智能化已成为一项基本要求，再配上智能家居，“全智能”的概念必然给房地产业带来新的卖点和活力，因此“全智能”是二十一世纪房产开发商力推的主题。
从市场的成长环境看，现在我国每年的数字化家园建设比例已经占到了新建住宅总量的30%左右，如果根据国家制定的“到2010年，中国大中城市60%的住宅要实现智能化”的数字化家园这个发展目标，我们认为，中国数字化家园的开发与建设要以年均6%的速度递增。
据调查，13亿人口的中国目前拥有1亿多智能家居家庭客户，这个群体相当于大半个欧洲，构成了一个巨大的、时尚的市场。
在这个市场中，平均每家每年花费1000元，就有1000亿元的市场。
事实上，市场调查数据表明，属于感性和持继性消费群体，每年在家居方面的支出人均远远不止1000元。
因此，如何在这个市场中站好位置，占住有利地形，关系到能否把握住一个长期的、一劳永逸的商机。
智能家居是人们追求高品质生活的体现，是舒适人生、简单人生的代言，它的存在势必掀起一场人们生活习惯。
二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）
2.1.本课题主要解决以下两个方面的问题：
第一、实现家用电器的异地自动控制；
第二、实现家用电器的远程控制；
本装置使用普通电话机发出遥控命令信号，以DTMF信号作为运载遥控命令的媒体，而无需专门安装遥控发射装置，利用电话网络传送遥控命令或其他数字信息时，只需把接收装置安装在任何一个电话用户线的终端，就可以接受任何地方（只要电话能通达的地方）的遥控操作或其他数字信息，接收装置就像一部普通电话机，传真机或其他电话用户终端设备一样被使用，因此不受距离的局限。
本装置并联与电话机的两端，不会影响到电话机的正常使用。
用户通过异地的电话机拨通本装置所连接外线的电话号码，通过市局交换机向电话机发出振铃信号。
本装置如果检测到振铃八次，即八次响铃后无人接，自动摘挂，进入密码检测，输入正确后选择被控制电路，然后输入开或关进行控制电器，完成后返回。
2.2．总体框图
图1系统原理框图
2.3.电话网络智能系统的工作原理
系统上电，单片机复位，系统开始工作，当电话线路中有振铃信号时，振铃检测电路将产生占空比为1：
4的方波，方波从AT89C2051单片机的外部计数端输入，系统在程序控制下进行计数，当振铃次数为8次时约40秒，若没有人接电话，表明没有人在场，系统一方面，启动语音提示电路，发出“尊敬的用户，您好！
欢迎您使用智能电话控制系统，请输入用户密码，并以‘#’字确认”；另一方面，发出自动摘挂机控制信号，外线经摘挂机控制的开关电路与DTMF译码电路接通，译码电路将对外线传递的信号进行译码，译码信号以四位二进制形式输出，经译码输出的四位二进制数从单片机的I/O口输入，单片机对读入的二进制数与预置的密码进行比较，如果所拨的密码与预置的相同，则发出“请输入操作吗，并按#字加以确认”的提示音，如果所拨的密码与预置的不同，则发出“对不起，你拨的密码不正确，请核对后重新输入，挂机请按‘*’字键确认”的提示音，系统只有接到正确的密码后才具有操作权。
以上操作即实行“模拟提机”接通电话。
操作者在主叫话机键盘上输入4位密码，若密码输入正确，会在听筒里听到约2秒的音乐声，按入遥控命令，按“1”，“#”表示第一路开，按“1”，“*”表示第一路关……依次类推，共可操作5路设备，每个操作命令结束时均能听到约1秒的音乐声作为确认信号。
操作完毕按入“0”，接受电路收到“0”这一信息后即“挂断”电话。
如果有人在默认的振铃次数之前接听电话，则不进入电话遥控状态，因此不影响电话的正常通话使用。
系统设计中的关键技术，在整个系统功能的实现中，利用DTMF解码器对用户通过电话输入的DTFM号码进行检查时系统功能实现的关键，MT8870应该能及时并准确地检测到电话线传入的DTMF信号，并以中断方式通知CPU接收器检测到的DTMF号码；而MT8870能否及时检测到DTMF信号并正确译码出该信号对应的主叫号码，与LE78D11的初始化密切相关。
三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施
可能遇到的问题及解决方法
1、感性负载频闪：
该现象主要出现在单线制智能开关上，此类电路在对CPU及接收模块长期供电电流要求相当严格，小于100ua不能正常工作，而大于100ua以上会出现频闪现象，同时要求电路中满足以下三个条件，即：
a、CPU与接收头模块需间接上电，且保证电路中有输出才能稳压；b、CPU和接收模块必须串联方式联接，休眠电流是2－3ua；c、整个电路在电压升到一定值时自动放电。
2、遥控失灵，遥控失灵是智能开关的致命故障，有间断失灵的，有用了一段时间后便彻底失灵的。
间断失灵的主要原因是四个方面，第一是环境温度的变化，影响载波频率点飘移；第二是发射电路设计不合理；第三是解码比较时间对高低电平的确认的总码宽度是否处于临界值；第四是采用CPU解码的电路中会出现掉码现象而引起失灵。
凡此种种建议生产厂商在生产产品时应采用严格措施，力保品质。
发射电路中最好使用声表晶体稳频，板材最好使用波纤板，振荡电阻使用精密帖片电阻，批量生产要用仪器核准码宽，不能处于临界值，同时对学码电路中的存贮IC进行写码保护。
3、开关失控：
导致开关失控的主要原因是继电器带负载能力不够。
一般来说，感性负载功率是阻性负功功率的五倍，大功率的节能灯和日光灯要求继电器功率要大，其次开关中电路驱动电器所用的三极管漏电严重，再次就是降压电容的虚焊，稳压管击穿等。
这样要求选用元器件时要全面测试，最好选用质量好的生产厂家直接供货，确保品质。
4、稳定性差：
主要出现在双稳态控制带手动功能的智能开关上。
一方面要求手动开启机械开关时，开关工作状态可快可慢，适用各类人群使用习惯，另一方面要求遥控控制单路独立开关。
要做到这二者完美结合，只有选用电脑CPU解码方案才能做到开关稳定性好，若选用专用编码IC控制方案，须选用不带锁存的PC2272M型，而M型解码时扫描频率只有带锁存的L型1/60，故稳定性差。
5、重码、误码：
普通编解码IC常会出现编码错误而引起重码误码，同时易出现遥控器丢失返修的困难，而使用电脑CPU解码控制的开关，都会采用了独特的学码技术并使用大规模编码芯片，避免了重码，误码和返修的麻烦。
四、进度安排
顺序
阶段日期
计划完成内容
备注
１
3.29至4.4
资料查询
2
4.5至4.111
方案确立
3
4.12至5.16
硬件电路设计
4
5.17至5.30
软件流程设计
5
5.31至6.20
馔写论文
6
6.21至6.27
答辩
五、参考文献
戴冬雪，MT8880的应用及控制方法的实现，佳木斯大学学报20卷1期
杨汝清，智能控制系统，上海，上海交通大学出版社2001.01
马莉敏，宽带智能住宅小区简介，现代通信2003，（5）：
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刘光斌，王国华，双音多频发送接收器MT8880及其应用，现代通信，1999，（3）：
22～24
彭介华，电子技术课程设计指导，湖南，高等教育出版社，1997，10
王宇，智能电话远程遥控器[M].长沙:
湖南大学出版社,1996
六、指导教师意见
指导教师签名：
年月日
升级会员 