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2.1 硬件设计
硬件设计主要为对主控制设备和子控制设备的电路进行设计。主控制设备由控制芯片、Internet接入模块、无线收发模块以及稳压电源模块等构成，子控制设备则由控制芯片、无线收发模块、电源控制模块、红外模拟发射模块以及稳压电源模块构成。考虑到答辩演示环境的限制，特地在子控制设备上添加了部分电路以供演示操作使用。
2.1.1 主控制设备
对主控制设备的硬件设计主要工作为确定控制芯片的型号，选择合适的Internet接入方式（如以太网、WIFI等方式），选择合适的无线收发模块与子控制设备进行通信以及选择合适的稳压电源芯片为主控制设备进行供电。
（1） 控制芯片
因为本课题的主控制设备需要相对较为丰富的外设（如多个SPI通信接口、多个串行通信口等）以便可以方便的对主控制设备的功能进行扩展，同时又需满足较高的运行速度和稳定性以便去完成其自身的功能，所以需对市场上比较主流的控制芯片进行比较，最后在满足本课题需求的条件下根据性价比来确定所采用的控制芯片的型号。
目前市场上主流的控制芯片一般为8位、16位以及32位的处理器（也称单片机）芯片（虽然苹果和三星的部分型号手机已经开始使用64位处理器芯片，但其市场份额仍然较少且价格也十分昂贵，故本课题不考虑使用64位处理器芯片）。
8位处理器芯片的普遍特点是价格较为低廉、程序执行的稳定性较好、指令集较简单、学习和编写程序较为快捷。但也存在一个普遍的缺点，就是运行指令的速度较慢并且片上资源相对较少，如一般的8位处理器芯片均只含有30个左右的I/O口、1个串行通信口以及2个外部中断接口。目前较为高端的8位处理器为台湾宏晶科技有限公司（STC）的8位1T系列处理器和意法半导体有限公司（ST）的STM8系列处理器，前者运行速度在相同时钟电路下为一般8位处理器的8.5倍，但其片上外设仍然较少，仅比一般8位处理器多了一个SPI通信接口、8个AD转换接口和3个与AD转换并用通道的PWM接口。后者运行速度在相同时钟电路下比前者稍快，片上资源也相对丰富，但其价格过于昂贵，与其自身公司的STM32系列处理器相对比则性价比就显得较差。
16位处理器芯片一般拥有比8位处理器芯片较为丰富的外设，运行速度也相对更快。市场上数量较多的16位处理器芯片为美国德州仪器公司（TI）的MSP430系列处理器、美国飞思卡尔公司（Freescale）的MC9S12系列处理器、美国微芯科技公司（Microchip）的PIC系列处理器。MSP430系列处理器一般用于消费类电子产品，稳定性一般但价格较为昂贵。MC9S12系列处理器一般用于汽车工业电子产品中，稳定性较好，但价格也十分过于昂贵。PIC系列处理器则多用于工业控制中，稳定性最好，但运行速度较慢且编译环境较为单一，性价比在三者当中较差。
32位处理器芯片多采用ARM内核，也有部分例外，如Freescale公司的ColdFire系列处理器。采用ARM内核的32位系列处理器多具有较为丰富的外设和较高的运行速度，稳定性也相对较好。ColdFire系列处理器外设也较为丰富，运行速度和稳定性也与采用ARM内核的32位系列处理器不相上下，但其价格则过于昂贵。目前市场上数量最多的采用ARM内核的32位系列处理器为ST公司的STM10X系列处理器，Freescale公司的K系列处理器虽然也占有一定量的市场份额，但其价格却是前者的几倍。
经过上述比较，满足本课题的主控制设备基本需求的芯片为16和32位系列处理器，经过对各自运行速度、片上外设、稳定性及价格方面的对比，最终决定采用ST公司的STM32F103VET型号的32位处理器作为主控制设备的控制芯片。如图2.2所示：
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