智慧家庭是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术 ，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起 ，通过统筹管理 ，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具 ，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式 ，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性、舒适性，甚至合理控制各种能源的使用。

　　红外发射电路模块

　　在本系统设计中，单片机发出的信号如何被红外发射管识别，发射管能否正常发射红外信号是发射电路要解决的关键问题。要发射红外信号，必须要有红外发射器件。红外发光二极管是一种能产生红外光的发光二极管，目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm 左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。常见的红外发射二极管有黑色，透明色，它与普通发光二极管的最大区别在于所发出的光为不可见光，而普通发光二极管发出的是各种颜色的可见光，通常，红外发光二极管分为两种结构形式：一种是遥控发射型红外发光二极管（即最常用的手持遥控器所用的红外发射二极管）;一种是近距离发射型红外发光二极管，这种二极管把红外光的发射与接收共集为一体。由于本设计实现的是家居遥控，因此采用第一种即可。

　　如图4 所示为系统遥控发射原理图，P1.0 口为按键输入口;P2.0 口为红外发射端口，用于输出38kHz 载波编码，脉冲经9013（NPN）放大然后由红外发射管输出;第9 脚为单片机的复位脚，采用RC 手动复位电路;18、19 脚接晶振。

　　图4红外发射电路图

　　红外接收电路模块

　　一般的红外接收头主要由集成电路外加阻容元件，红外线接收管及滤波光片等组成，电路设计相对繁琐，在实际应用中不方便。而红外遥控接收头 SM0038 集红外接收管，前置放大解调等于一体，无外部电路，体积小，密封性好，灵敏度高，应用简单，用小功率红外发射管发射信号接收距离达35 米，并且价格低廉。它仅有三条管脚，分别是电源正极、电源负极以及信号输出端，其工作电压在5V 左右，接收频率为38kHz，它的主要功能包括放大，选频，解调几大部分，要求输入信号需是已经被调制的信号。从而使电路达到最简化，灵敏度和抗干扰性都非常好，是一个接收红外信号的理想装置。如图5 所示：

　　图 5 SM0038

　　接收电路及调光电路设计

　　接收电路和调光电路的实现均是通过继电器实现的，给每一个继电器串联一个电阻，构成一个回路，本电路将四个继电器回路并联，连接在P0 口上，当四个继电器均闭合时，灯最亮，当三个继电器工作时，灯较亮，当两个继电器工作时灯次亮，当一个继电器工作时，灯最暗，当四个继电器都不工作时，灯泡处于关闭状态。接收电路图如图6 所示：

　　图 6 接收电路图

　　本设计最大的难点是如何实现红外信号的发射与接收，为了减少电路的繁琐，在信号的处理接收之后对不同信号的程序处理，通过软件编程实现对灯泡的开关和亮度调节。通过遥控技术和单片机的相互结合设计在智能家居应用的灯光控制系统，基于单片机的控制系统，用遥控的方式对系统灯光进行控制。

　　MSP430 系列单片机以低功耗和外设模块的丰富性而著称，而针对电容触摸应用，MSP430 的PIN RO 电容触摸检测方式支持IO 口直接连接检测电极，不需要任何外围器件，极大的简化了电路设计，而本设计文档中使用的MSP430G2XX5 更支持多达 32 个IO 口，可驱动24 个以上的LED 灯，达到理想的显示效果。

　　电容触摸实现原理

　　MSP430 根据型号的不同支持多种电容触摸检测方式，有RC 震荡、比较器、PIN RO，本设计使用的是PIN RelaxaTIon Oscillator 方式，原理如图1，芯片管脚内部检测电路由施密特触发器、反向器，以及一个电阻组成，震荡信号经过施密特触发器变成脉冲信号，再通过反向器反馈回RC 电路，通过TImer_A对施密特触发器的输出进行记数，再通过设置测量窗口Gate 获得记数的结果。当手指触摸电极，电极上的C 产生变化，导致震荡频率改变，这样在定长的测量窗口就能获得不同的记数结果，一旦差值超过门限，结合一定的滤波算法判断就可以触发触摸事件。

　　图 1 PIN RO 原理图

　　电路设计

　　原理图设计如图 4， MCU 通过一个5V 转3.3V 的LDO 给VCC 供电，使用LDO 的目的是为了保证电源的稳定，让触摸电路在检测信号时不会因为电源的噪声产生过大的信号偏差。电极上串的电阻作为ESD 保护器件，如果在产品结构设计合理的情况下可以省去。电路中预留了UART 口与主控系统通讯。

　　图 5 MCU 电路

　　LED 驱动部分电路如图 5， 由于每一个LED 的电流在10mA 左右，24 个LED 如果同时亮就有240mA，无法通过MCU IO 口直接驱动，在每个LED 上加一个三极管以及限流电阻，实现24路LED 的控制。

　　图 6 LED 驱动电路

　　文介绍了使用MSP430G 系列单芯片实现电容触摸转轮和24 路独立PWM 输出LED 控制方案，在一些需要低成本的产品设计，又要对多种LED 特效控制的场合，有很大的使用价值。