【正文】 態(tài)設(shè)置時(shí)的顯示；控制部分即受控的終端，如前所述，可通過(guò)接駁不同的終端并對(duì)電話(huà)進(jìn)行必要的改動(dòng)從而達(dá)到功能的擴(kuò)展。這一點(diǎn)，可使產(chǎn)品達(dá)到系列化。 本系統(tǒng)的每一個(gè)接口電路（振鈴檢測(cè)、模擬摘掛機(jī)、語(yǔ)音反饋、電器開(kāi)展、雙音頻解碼等）具有很強(qiáng)的實(shí)用性。本系統(tǒng)使用最簡(jiǎn)單的電路、最可靠的電路芯片實(shí)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(qiáng)的市場(chǎng)前景。 本裝置并聯(lián)于電話(huà)機(jī)的兩端，不會(huì)影響到電話(huà)機(jī)的正常 使用。用戶(hù)通過(guò)異地的電話(huà)機(jī)撥通本裝置所連接外線(xiàn)的電話(huà)號(hào)碼，通過(guò)市局交換機(jī)向電話(huà)機(jī)發(fā)出振鈴信號(hào)，振鈴檢測(cè)電路將檢測(cè)到的振鈴信號(hào)送至系統(tǒng)的中央控制單元，如果本裝置檢測(cè)到振鈴五次，即五次響鈴后無(wú)人接，自動(dòng)摘機(jī)，進(jìn)入密碼檢測(cè)，輸入正確后選擇被控制電器，然后輸入開(kāi)或關(guān)進(jìn)行遙控電器，完成后返回，這是自動(dòng)方式；第二種是手動(dòng)方式。即當(dāng)中央控制單元接收到振鈴信號(hào)后，便發(fā)出摘機(jī)信號(hào)，通過(guò)模擬摘掛機(jī)電路實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)。同時(shí)，中央控制單元發(fā)出控制信號(hào)使語(yǔ)音錄放電路啟動(dòng)，發(fā)出事先錄制好的語(yǔ)音提示。用戶(hù)聽(tīng)到語(yǔ)音提示后便會(huì)按鍵進(jìn)行操作，用 戶(hù)按鍵產(chǎn)生的信號(hào)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(guò)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作（接通分機(jī)或開(kāi)關(guān)家電）。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析 根據(jù)電話(huà)遠(yuǎn)程智能遙控系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求： 通過(guò)電話(huà)網(wǎng)對(duì)異地的電器實(shí)現(xiàn)控制（開(kāi) /關(guān)）； 控制器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模擬摘掛機(jī)； 控制器設(shè)置密碼校驗(yàn)； 設(shè)計(jì)的此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊： 鈴音檢測(cè)、計(jì)數(shù)； 自動(dòng)摘掛機(jī)； 密碼校驗(yàn)； 在線(xiàn)修 改密碼 雙音頻信號(hào)解碼； 輸入信息分析； 控制電器開(kāi)關(guān)； 電器狀態(tài)查詢(xún)； 忙音檢測(cè)； 根據(jù)電話(huà)機(jī)和交換機(jī)發(fā)出的不同信號(hào)音以及電話(huà)線(xiàn)各種狀態(tài)的不同要求，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)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(jī)所發(fā)出的各種信號(hào)音都可以通過(guò)軟件編程而識(shí)別，即通過(guò)單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)來(lái)檢測(cè)信號(hào)音單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算出其頻率，從而完成信號(hào)音識(shí)別。但是從系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分析，選擇了硬件來(lái)解決振鈴音檢測(cè)、忙音檢測(cè)、雙音頻信號(hào)解碼等功能模塊。 自動(dòng)摘掛機(jī)和電器的控制必須使用具體硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 振鈴音計(jì)數(shù)、忙音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、在線(xiàn)修改密碼、輸入信息分析、電器狀態(tài)查詢(xún)等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路簡(jiǎn)單的多，實(shí)現(xiàn)也很容易。 綜上所述，本設(shè)計(jì)的信號(hào)音檢測(cè)、自動(dòng)摘掛機(jī)、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實(shí)現(xiàn)。而信號(hào)音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、在線(xiàn)修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢(xún)等功能模塊使用軟件編程完成。 單片機(jī)簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)用的核心控制單片機(jī)芯片的型號(hào)是 AT89C51。它是由 Atmel公司生產(chǎn)的能與 MCS51系列兼容的單片機(jī) ，其引腳如圖 2－ 2 所示。 C51 單片機(jī)引腳功能介紹： 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類(lèi)：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 電源： （ 1） VCC－芯片電源，接 +5V； （ 2） VSS－接地端； 時(shí)鐘： XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線(xiàn)：控制線(xiàn)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(lái)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(hào)； （ 3） RST/VPD：復(fù)位 /備用電源； ①． RST（ Reset）功能：復(fù)位信號(hào)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(xiàn)： AT89C51 共有 4 個(gè) 8位并行 I/O 端口： P0、 P P P3口，共 32 個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線(xiàn)）。 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(dá)到比較高的穩(wěn)定性，采用硬件電路實(shí)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(gè)系統(tǒng)的性能更可靠。 模擬摘機(jī)電路 因?yàn)槌炭仉娫?huà)交換機(jī)對(duì)電話(huà)摘機(jī)的響應(yīng)是電話(huà)線(xiàn)回路電流突然變大為約 30mA的電流，交換機(jī)檢測(cè)到回路電流變大就認(rèn)為電話(huà)機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。當(dāng)用戶(hù)摘機(jī)時(shí)，電話(huà)機(jī)通過(guò)叉簧接上約 200Ω的負(fù)載，使整個(gè)電話(huà)線(xiàn)回路流過(guò)約 30mA的 電流。交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線(xiàn)路電壓變?yōu)槭畮追闹绷?，完成接續(xù)。 自動(dòng)摘掛機(jī)電路可以通過(guò)單片機(jī)控制一個(gè)繼電器的開(kāi)關(guān)，繼電器的控制端連接一個(gè)大約 200Ω的電阻接入電話(huà)線(xiàn)兩端，從而完成模擬摘掛機(jī)。 振鈴檢測(cè)電路 當(dāng)用戶(hù)被呼叫時(shí)，電話(huà)交換機(jī)發(fā)來(lái)鈴流信號(hào)。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(hào)電壓比較高的特點(diǎn)，可以先使用高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光電耦合器。經(jīng)過(guò)光電耦合器的隔離轉(zhuǎn)換，從光電耦合器輸 出的波形是時(shí)通時(shí)斷的正弦波，經(jīng)過(guò) RC回路進(jìn)行濾波輸出很標(biāo)準(zhǔn)的方波。方波信號(hào)就可以直接輸出至單片機(jī)的中斷計(jì)數(shù)器輸入口，完成整個(gè)振鈴音檢測(cè)和計(jì)數(shù)的過(guò)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(fù)雜，只是通過(guò)單片機(jī)控制多路繼電器的開(kāi)關(guān)即可，常用的電路已經(jīng)很成熟可以直接應(yīng)用。 雙音解碼電路 此部分是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)過(guò)翻閱大量的文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)使用電話(huà)專(zhuān)用的雙音頻編解碼芯片進(jìn)行輸入雙音頻信號(hào)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(jiǎn)單，而且可靠性強(qiáng)。經(jīng)過(guò)專(zhuān)用集成電路的解碼，信號(hào)轉(zhuǎn)換成為不同的碼制信號(hào)，可以直接被單片機(jī)讀取。一般常用的電話(huà)雙音頻編解碼集成電路有MT8870、 MT8880、 MT8888 等，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證比較，決定采用雙音頻解碼集成片 MT8870來(lái)完成此功能模塊。有關(guān) MT8870 的詳細(xì)介紹請(qǐng)參閱本報(bào)告的后面附錄 C 部分。 遠(yuǎn)程用戶(hù)通過(guò)電話(huà)按鍵發(fā)送的 DTMF 信號(hào)，經(jīng)耦合電容的隔直、濾波后，由 MT8870 接收并進(jìn)行硬件譯碼，輸出的四位二進(jìn)制數(shù)據(jù)直接與 AT89C51 單片機(jī)的 ～ 口連接， MT8870 接收到有效的 DTMF信號(hào)并解出正確的 BCD數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)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(duì)讀入的數(shù)值進(jìn)行判斷，從而得到遠(yuǎn)程控制者的輸入命令。 語(yǔ)音提示電路 電話(huà)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)利用語(yǔ)音提示電路實(shí)現(xiàn)用戶(hù)和系統(tǒng)的交流。語(yǔ)音提示電路預(yù)先存儲(chǔ)若干段系統(tǒng)提示音， AT89C51 中央處理單元電路判斷用戶(hù)發(fā)送的 DTMF 信號(hào)后，對(duì)語(yǔ)音提示電路進(jìn)行尋址，播放相應(yīng)的提示音，從而向用戶(hù)反饋信息提示下一步該如何操作。 本系統(tǒng)語(yǔ)音存儲(chǔ)采用 了美國(guó) 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(diǎn)。有 10 個(gè)地址輸入端，尋址能力可達(dá) 1024位；最多能分 600 段；設(shè)有 OVF（溢出）端，便于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)。 ISD2590 芯片如圖 2－ 3 所示。當(dāng)有電話(huà)呼入并且電話(huà)遠(yuǎn)程控制器拾機(jī)后，操作人員便會(huì)在語(yǔ)音提示電路的提示下輸入密碼，選擇通道，設(shè)定各種數(shù)值，執(zhí)行開(kāi)機(jī)、掛機(jī)等操作，語(yǔ)音電路采用語(yǔ)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(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)陣列。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制， 操作指令可通過(guò)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(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃存中，因此能夠非常真實(shí)，自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音樂(lè)、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(shí)間越長(zhǎng)，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(fù)錄音 10萬(wàn)次，將需要提示的語(yǔ)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(huà)線(xiàn)路上。 軟件模塊 經(jīng)過(guò)比較，決定使用 AT89C51 作為控制的單片機(jī)芯片，具體有關(guān) AT89C51 的介紹不在這里累述，其詳細(xì)資料請(qǐng)參閱本報(bào)告的 部分。 系統(tǒng)軟件主要功能如下： 系統(tǒng)身份認(rèn)證：功能為了保證只有合法用戶(hù)才能操作系統(tǒng)，電話(huà)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)上線(xiàn)以后，用戶(hù)必須輸入密碼，待系統(tǒng)確認(rèn)后才具有對(duì)系統(tǒng)的操作權(quán)限。 用戶(hù)信令解釋功能：對(duì)收到的用戶(hù)信號(hào)，系統(tǒng)按照軟件設(shè)定加以解釋?zhuān)Q定對(duì)語(yǔ)音提示電路尋址，播放相應(yīng)的系統(tǒng)提示音，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)和電話(huà)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)間的交互操作，或者對(duì)外部受控設(shè)備發(fā) 出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 軟件定時(shí)功能：系統(tǒng)軟件設(shè)定系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位的軟件定時(shí)器，定時(shí)器的設(shè)置值規(guī)定了系統(tǒng)一次上線(xiàn)工作的最大時(shí)間。若一次工作超時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)離線(xiàn)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。 信號(hào)音檢測(cè) 本單元可以使用 AT89C51 的兩個(gè)計(jì)數(shù)器的外部中斷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)音的計(jì)數(shù)。 密碼檢測(cè) 本單元可以在系統(tǒng)初始化的時(shí)候，在單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器的內(nèi)部開(kāi)辟一塊空間放置密碼。當(dāng)用戶(hù)輸入密碼的時(shí)候，單片機(jī)把輸入的密碼寫(xiě)入另外的一塊空間，然后利用減法運(yùn)算比較兩者是否相等，這樣就可以實(shí)現(xiàn)密碼檢測(cè)的功能。 信號(hào)分析處理 本單元可以利用查表方式，也可以用簡(jiǎn)單的語(yǔ)句，稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)，例如 CASE 語(yǔ)句等。 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)系統(tǒng)的總體可行性設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和核心控制芯片單片機(jī) AT89C51 進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。系統(tǒng)的總體可行性設(shè)計(jì)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(cè)電路、模擬摘機(jī)電路、雙音解碼電路、語(yǔ)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(hào)音（流鈴）計(jì)數(shù)、密碼檢測(cè)、信號(hào)分析處理。經(jīng)過(guò)翻閱大量的技術(shù)資料，對(duì)具體要求實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行完整的系統(tǒng)分析，本設(shè)計(jì)電話(huà)遙 控系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本符合實(shí)際情況，可以完成設(shè)計(jì)任務(wù)所要求實(shí)現(xiàn)的基本功能。 后續(xù) 基于單片機(jī)的家用電器電話(huà)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（ 2） 第 1 章 硬件單元電路設(shè)計(jì) 振鈴檢測(cè)電路 在電話(huà)線(xiàn)路未來(lái)鈴流前，電話(huà)線(xiàn)路由電話(huà)交換機(jī)提供大約 48V的直流電壓。當(dāng)用戶(hù)被呼叫時(shí)，電話(huà)交換機(jī)發(fā)來(lái)鈴流信號(hào)。振鈴信號(hào)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(cè)鈴流信號(hào)時(shí)，以五次鈴響為準(zhǔn)，即五次振鈴后無(wú)人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動(dòng)模擬摘機(jī)，振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì)如圖 3－ 1所示。 原理說(shuō)明：電話(huà)振鈴信號(hào)通過(guò)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(hào)變換電路，它們使輸入電壓和電流不會(huì)太大，對(duì)后面的光電耦合器起保護(hù)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(hào)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(hào)加于發(fā)光二極管上，輸出信號(hào)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(duì)電位差干擾有很強(qiáng)的抑制，而且具有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力、速度高、價(jià)格低、接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。 振鈴信號(hào)通過(guò)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(hào)到了開(kāi)關(guān)三極管 T1的基極就變成了方波。經(jīng)過(guò)一個(gè)施密特反向器（可用 74LS04代替）的整形輸出到單片機(jī) AT89C51的 T0/，中斷方式采用外部中斷，計(jì)數(shù) 5次產(chǎn)生 T0中斷，控制繼電器模擬摘機(jī)，完成振鈴音檢測(cè)。 圖 3－ 1振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 原器件選取： C1隔直電容，因?yàn)槭沁^(guò)濾直流，濾出低頻信號(hào)，而且振鈴信號(hào)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(hào)音濾波電路，根據(jù)電話(huà)振鈴的技術(shù)指標(biāo)：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(hào)音輸出很好的方波波形，如圖 3－ 2所示，計(jì)算后選取 R2=10kΩ， C2=100μ F，τ =1s； 圖 3－ 2振 鈴信號(hào)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