【正文】 態(tài)設置時的顯示；控制部分即受控的終端，如前所述，可通過接駁不同的終端并對電話進行必要的改動從而達到功能的擴展。這一點，可使產(chǎn)品達到系列化。 本系統(tǒng)的每一個接口電路（振鈴檢測、模擬摘掛機、語音反饋、電器開展、雙音頻解碼等）具有很強的實用性。本系統(tǒng)使用最簡單的電路、最可靠的電路芯片實現(xiàn)了完善的功能。本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能，具有很強的市場前景。 本裝置并聯(lián)于電話機的兩端，不會影響到電話機的正常 使用。用戶通過異地的電話機撥通本裝置所連接外線的電話號碼，通過市局交換機向電話機發(fā)出振鈴信號，振鈴檢測電路將檢測到的振鈴信號送至系統(tǒng)的中央控制單元，如果本裝置檢測到振鈴五次，即五次響鈴后無人接，自動摘機，進入密碼檢測，輸入正確后選擇被控制電器，然后輸入開或關進行遙控電器，完成后返回，這是自動方式；第二種是手動方式。即當中央控制單元接收到振鈴信號后，便發(fā)出摘機信號，通過模擬摘掛機電路實現(xiàn)模擬摘機。同時，中央控制單元發(fā)出控制信號使語音錄放電路啟動，發(fā)出事先錄制好的語音提示。用戶聽到語音提示后便會按鍵進行操作，用 戶按鍵產(chǎn)生的信號經(jīng)雙音多頻 DTMF（ Dual Tone MultiFrequency）解碼電路解碼后，送入中央控制單元。中央控制單元將根據(jù) DTMF 解碼的結(jié)果通過驅(qū)動電路進行相應的動作（接通分機或開關家電）。 系統(tǒng)總體設計分析 根據(jù)電話遠程智能遙控系統(tǒng)的具體設計要求： 通過電話網(wǎng)對異地的電器實現(xiàn)控制（開 /關）； 控制器可以實現(xiàn)自動模擬摘掛機； 控制器設置密碼校驗； 設計的此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊： 鈴音檢測、計數(shù)； 自動摘掛機； 密碼校驗； 在線修 改密碼 雙音頻信號解碼； 輸入信息分析； 控制電器開關； 電器狀態(tài)查詢； 忙音檢測； 根據(jù)電話機和交換機發(fā)出的不同信號音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求，結(jié)合實際情況對具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上的不同分工，具體如下： 理論上交換機所發(fā)出的各種信號音都可以通過軟件編程而識別，即通過單片機發(fā)出的脈沖信號來檢測信號音單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)計算出其頻率，從而完成信號音識別。但是從系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構設計上分析，選擇了硬件來解決振鈴音檢測、忙音檢測、雙音頻信號解碼等功能模塊。 自動摘掛機和電器的控制必須使用具體硬件電路來實現(xiàn)。 振鈴音計數(shù)、忙音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、輸入信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路簡單的多，實現(xiàn)也很容易。 綜上所述，本設計的信號音檢測、自動摘掛機、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實現(xiàn)。而信號音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程完成。 單片機簡介 本系統(tǒng)用的核心控制單片機芯片的型號是 AT89C51。它是由 Atmel公司生產(chǎn)的能與 MCS51系列兼容的單片機 ，其引腳如圖 2－ 2 所示。 C51 單片機引腳功能介紹： 單片機的 40 個引腳大致可分為 4 類：電源、時鐘、控制和 I/O 引腳。 電源： （ 1） VCC－芯片電源，接 +5V； （ 2） VSS－接地端； 時鐘： XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線：控制線共有 4 根： （ 1） ALE/PROG：地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖； ①． ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地； ②． PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 （ 2） PSEN：外 ROM 讀選通信號； （ 3） RST/VPD：復位 /備用電源； ①． RST（ Reset）功能：復位信號輸入端； ②． VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 （ 4） EA/Vpp：內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源； ①． EA功能：內(nèi)外 ROM 選擇端； ②． Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 按 I/O線： AT89C51 共有 4 個 8位并行 I/O 端口： P0、 P P P3口，共 32 個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。 硬件模塊 本作品使用了大量的硬件電路完成部分功能模塊，其目的就是充分利用硬件電路的可靠性、穩(wěn)定性，使整體電路達到比較高的穩(wěn)定性，采用硬件電路實現(xiàn)部分功能，而且使用了大量的抗干擾元器件，例如：光耦合器，去耦電容等，提高系統(tǒng)的看干擾能力，從而是整個系統(tǒng)的性能更可靠。 模擬摘機電路 因為程控電話交換機對電話摘機的響應是電話線回路電流突然變大為約 30mA的電流，交換機檢測到回路電流變大就認為電話機已經(jīng)摘機。當用戶摘機時，電話機通過叉簧接上約 200Ω的負載，使整個電話線回路流過約 30mA的 電流。交換機檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷?，完成接續(xù)。 自動摘掛機電路可以通過單片機控制一個繼電器的開關，繼電器的控制端連接一個大約 200Ω的電阻接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機。 振鈴檢測電路 當用戶被呼叫時，電話交換機發(fā)來鈴流信號。振鈴為 25177。 3 伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值 90177。 15V。振鈴以 5秒為周期，即 1 秒送， 4秒斷。根據(jù)振鈴信號電壓比較高的特點，可以先使用高壓穩(wěn)壓二極管進行降壓，然后輸入至光電耦合器。經(jīng)過光電耦合器的隔離轉(zhuǎn)換，從光電耦合器輸 出的波形是時通時斷的正弦波，經(jīng)過 RC回路進行濾波輸出很標準的方波。方波信號就可以直接輸出至單片機的中斷計數(shù)器輸入口，完成整個振鈴音檢測和計數(shù)的過程。 控制部分電路 本單元電路主要是由反向電路、 D 觸發(fā)器和繼電器等控制電路組成，電路不是很復雜，只是通過單片機控制多路繼電器的開關即可，常用的電路已經(jīng)很成熟可以直接應用。 雙音解碼電路 此部分是整個系統(tǒng)的關鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)過翻閱大量的文獻資料，發(fā)現(xiàn)使用電話專用的雙音頻編解碼芯片進行輸入雙音頻信號的解碼，是比較常用的一 種方法。使用集成電路不但外圍電路簡單，而且可靠性強。經(jīng)過專用集成電路的解碼，信號轉(zhuǎn)換成為不同的碼制信號，可以直接被單片機讀取。一般常用的電話雙音頻編解碼集成電路有MT8870、 MT8880、 MT8888 等，經(jīng)過反復論證比較，決定采用雙音頻解碼集成片 MT8870來完成此功能模塊。有關 MT8870 的詳細介紹請參閱本報告的后面附錄 C 部分。 遠程用戶通過電話按鍵發(fā)送的 DTMF 信號，經(jīng)耦合電容的隔直、濾波后，由 MT8870 接收并進行硬件譯碼，輸出的四位二進制數(shù)據(jù)直接與 AT89C51 單片機的 ～ 口連接， MT8870 接收到有效的 DTMF信號并解出正確的 BCD數(shù)據(jù)時，會使 CID 端置高電平，通知CPU 取走數(shù)據(jù)。 CPU 從 P1口讀入數(shù)據(jù)，去掉高四位后將數(shù)據(jù)保存于內(nèi)部 R7 寄存器單元，并對讀入的數(shù)值進行判斷，從而得到遠程控制者的輸入命令。 語音提示電路 電話遠程控制系統(tǒng)利用語音提示電路實現(xiàn)用戶和系統(tǒng)的交流。語音提示電路預先存儲若干段系統(tǒng)提示音， AT89C51 中央處理單元電路判斷用戶發(fā)送的 DTMF 信號后，對語音提示電路進行尋址，播放相應的提示音，從而向用戶反饋信息提示下一步該如何操作。 本系統(tǒng)語音存儲采用 了美國 ISD 公司的 ISD2590 芯片，該芯片具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點。有 10 個地址輸入端，尋址能力可達 1024位；最多能分 600 段；設有 OVF（溢出）端，便于多個器件級聯(lián)。 ISD2590 芯片如圖 2－ 3 所示。當有電話呼入并且電話遠程控制器拾機后，操作人員便會在語音提示電路的提示下輸入密碼，選擇通道，設定各種數(shù)值，執(zhí)行開機、掛機等操作，語音電路采用語音錄放芯片 ISD2590。內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動靜噪及高密度多電平閃爍存儲陣列。芯片設計是基于所有操作必須由微控制器控制， 操作指令可通過串行通信接口（ SPI 或 Microwire）送入，芯片采用多電平直接模擬量存儲技術，每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃存中，因此能夠非常真實，自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)及效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。采樣頻率可為 ， ， ， ，頻率越低，錄放時間越長，而音質(zhì)則有所下降，可以在斷電情況下保存 100年（典型值），反復錄音 10萬次，將需要提示的語音信息按段錄入到芯片后，在 CPU 的控制下將錄入的信息順序由音頻輸出端輸出，然后經(jīng)音頻功率放大器放大后輸送 到電話線路上。 軟件模塊 經(jīng)過比較，決定使用 AT89C51 作為控制的單片機芯片，具體有關 AT89C51 的介紹不在這里累述，其詳細資料請參閱本報告的 部分。 系統(tǒng)軟件主要功能如下： 系統(tǒng)身份認證：功能為了保證只有合法用戶才能操作系統(tǒng)，電話遠程控制系統(tǒng)上線以后，用戶必須輸入密碼，待系統(tǒng)確認后才具有對系統(tǒng)的操作權限。 用戶信令解釋功能：對收到的用戶信號，系統(tǒng)按照軟件設定加以解釋，并決定對語音提示電路尋址，播放相應的系統(tǒng)提示音，實現(xiàn)用戶和電話遠程控制系統(tǒng)間的交互操作，或者對外部受控設備發(fā) 出相應的驅(qū)動信號。 軟件定時功能：系統(tǒng)軟件設定系統(tǒng)自動復位的軟件定時器，定時器的設置值規(guī)定了系統(tǒng)一次上線工作的最大時間。若一次工作超時，系統(tǒng)自動離線，進入待機狀態(tài)。 信號音檢測 本單元可以使用 AT89C51 的兩個計數(shù)器的外部中斷方式來實現(xiàn)對不同信號音的計數(shù)。 密碼檢測 本單元可以在系統(tǒng)初始化的時候，在單片機內(nèi)部的存儲器的內(nèi)部開辟一塊空間放置密碼。當用戶輸入密碼的時候，單片機把輸入的密碼寫入另外的一塊空間，然后利用減法運算比較兩者是否相等，這樣就可以實現(xiàn)密碼檢測的功能。 信號分析處理 本單元可以利用查表方式，也可以用簡單的語句，稍微長一點的語句實現(xiàn)，例如 CASE 語句等。 本章小結(jié) 本章主要是對系統(tǒng)的總體可行性設計進行了分析和核心控制芯片單片機 AT89C51 進行了簡要的介紹。系統(tǒng)的總體可行性設計包括：硬件電路和軟件模塊，硬件電路的分析主要是振鈴檢測電路、模擬摘機電路、雙音解碼電路、語音提示電路、控制部分電路等部分的分析；軟件模塊的分析包括：初始化、信號音（流鈴）計數(shù)、密碼檢測、信號分析處理。經(jīng)過翻閱大量的技術資料，對具體要求實現(xiàn)的功能進行完整的系統(tǒng)分析，本設計電話遙 控系統(tǒng)設計基本符合實際情況，可以完成設計任務所要求實現(xiàn)的基本功能。 后續(xù) 基于單片機的家用電器電話遠程控制系統(tǒng)（ 2） 第 1 章 硬件單元電路設計 振鈴檢測電路 在電話線路未來鈴流前，電話線路由電話交換機提供大約 48V的直流電壓。當用戶被呼叫時，電話交換機發(fā)來鈴流信號。振鈴信號為 25177。 3伏的正弦波，諧鈴失真不大于 10%，電壓有效值 90177。 15V。振鈴以 5秒為周期，即 1秒送， 4秒斷。在本電路檢測鈴流信號時，以五次鈴響為準，即五次振鈴后無人摘機，便由單片機控制自動模擬摘機，振鈴檢測電路設計如圖 3－ 1所示。 原理說明：電話振鈴信號通過電容 C1隔直、 D1穩(wěn)壓二極管、 R1限流電阻輸入至光電耦合器4N25的輸入端 1口， C D1和 R1共同組成振鈴信號變換電路，它們使輸入電壓和電流不會太大，對后面的光電耦合器起保護作用。光電耦合器 4N25起的是隔離作用，光電耦合器是一種電信號的耦合器件，它一般是將發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起，輸入和輸出之間不可共地，輸入電信號加于發(fā)光二極管上，輸出信號由光敏三極管取出。 光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣的，從而 對電位差干擾有很強的抑制，而且具有很強的抑制電磁干擾能力、速度高、價格低、接口簡單的特點。 振鈴信號通過光耦 4N25的 4腳輸出振鈴正弦波， R2和 C2共同組成濾波電路，信號到了開關三極管 T1的基極就變成了方波。經(jīng)過一個施密特反向器（可用 74LS04代替）的整形輸出到單片機 AT89C51的 T0/，中斷方式采用外部中斷，計數(shù) 5次產(chǎn)生 T0中斷，控制繼電器模擬摘機，完成振鈴音檢測。 圖 3－ 1振鈴檢測電路設計 原器件選取： C1隔直電容，因為是過濾直流，濾出低頻信號，而且振鈴信號的電壓還比較高，因此選取 10μ F耐壓 100V的瓷片電容； D1為穩(wěn)壓二極管，選取 36V的穩(wěn)壓二極管； R1是 4N25的限流電阻，取 33 kΩ； IC1選取光電耦合器 4N25； R2和 C2共同組成振鈴信號音濾波電路，根據(jù)電話振鈴的技術指標：頻率 25Hz的正弦波，1秒通， 4秒斷，τ =RC可以推出 ≤τ≤ 4（ S）。為了使振鈴信號音輸出很好的方波波形，如圖 3－ 2所示，計算后選取 R2=10kΩ， C2=100μ F，τ =1s； 圖 3－ 2振 鈴信號音輸出方波波形 R3和 D3共同組成振鈴指示燈， R3=100Ω， D3為黃色 5mm發(fā)光二極管； 7