【正文】 用模塊化設(shè)計(jì)。以AT89S51單片機(jī)為核心，由電話通過網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由DTMF解碼后把控制信息送到單片機(jī)，控制相應(yīng)動作，從而實(shí)現(xiàn)它的電話遠(yuǎn)程控制功能。它由話路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。其中，話路系統(tǒng)包括所有的提供電話接續(xù)任務(wù)的終端和交換設(shè)備，盡量選擇市場上已經(jīng)有的成熟的集成電路芯片。而控制系統(tǒng)的作用是在需要的時(shí)候接通話路，提供語音信號傳送的通路。系統(tǒng)框圖如圖21所示。單片機(jī):主要工作是進(jìn)行密碼校對、控制摘掛機(jī)、接收控制數(shù)據(jù)和輸出控制。DTMF解碼電路:專門將控制機(jī)發(fā)送的DTMF信號進(jìn)行譯碼工作，將控制機(jī)發(fā)出的控制信號譯為對應(yīng)的*、A、B、C、D等二進(jìn)制數(shù)。電話接口電路:作為與電話網(wǎng)絡(luò)連接的端口，包含振鈴電路等，將控制機(jī)傳來的音頻信號傳給解碼電路，并可以將控制器提示音反饋至控制機(jī)。輸出電路:作為控制輸出及電話摘機(jī)。密碼存儲器:失電保護(hù)用戶密碼?？刂齐娫挋C(jī):作為控制操作的平臺，通過電話的數(shù)字按鍵輸入數(shù)據(jù)經(jīng)程控交換機(jī)傳送至控制器。圖21 系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)選擇了由Atmel公司生產(chǎn)的AT89S51單片機(jī)作為核心控制芯片，它的引腳如圖22所示：AT89S51單片機(jī)引腳功能介紹：單片機(jī)共有40個(gè)引腳，它們可以大致分為4類：電源、時(shí)鐘、控制以及I/O引腳。電源：（1）VCC芯片電源，接+5V；（2）GND接地端；時(shí)鐘：XTALXTAL2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端?？刂凭€：共有4根控制線：（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(fù)位/備用電源；①．RST（Reset）功能：復(fù)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。I/O線：AT89S51單片機(jī)中，共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、PPP3口，共32個(gè)引腳。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每個(gè)引腳都可以吸收8TTL產(chǎn)生的門電流。當(dāng)P1口的引腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠作為外部程序數(shù)據(jù)存儲器使用，它還可以被定義為地址/數(shù)據(jù)的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的原因。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時(shí)為編程校驗(yàn)和閃爍編程接收部分控制信號。 作為輸入口時(shí)I/O口有兩種工作方式，也就是我們所說的讀引腳與讀端口。實(shí)際上在讀端口時(shí)并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是讀入端口鎖存器的內(nèi)容，然后輸入到內(nèi)部總線，經(jīng)過一系列的變換或者運(yùn)算后，再被寫回到端口鎖存器。只有宰讀端口的時(shí)候才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。上面圖中的兩個(gè)三角形表示的就是輸入緩沖器CPU將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作。這是由硬件自動完成的，不需要我們操心，1然后再實(shí)行讀引腳操作，否則就可能讀入出錯，為什么看上面的圖，如果不對端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q^為1加到場效應(yīng)管柵極的信號為1，該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗，此時(shí)即使引腳上輸入的信號為1，也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1。若先執(zhí)行置1操作，則可以將場效應(yīng)管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中，以實(shí)現(xiàn)正確的讀入，由于在輸入操作時(shí)還必須附加一個(gè)準(zhǔn)備動作，所以這類I/O口被稱為準(zhǔn)雙向口。89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。接下來讓我們再看另一個(gè)問題，從圖中可以看出這四個(gè)端口還有一個(gè)差別，除了P1口外P0P2P3口都還有其他的功能。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器器件復(fù)位的時(shí)候，RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間要得以保持。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程的時(shí)候，這個(gè)管腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以恒定的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP：在EA管腳保持低電平時(shí)，在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管內(nèi)部是否有程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入及反向振蕩放大器的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出【2】。圖22 AT89S51引腳圖第三章 硬件單元電路設(shè)計(jì) 硬件模塊本作品中，為了完成部分功能模塊，使用了大量的硬件電路，目的就是充分利用硬件電路的可靠性、穩(wěn)定性，從而保證整體電路的穩(wěn)定性，而且還使用了大量的抗干擾元器件，例如：光耦合器，去耦電容等，以此提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 振鈴檢測電路當(dāng)電話機(jī)處在靜默狀態(tài)時(shí)，交換機(jī)為電話線路提供約48V的直流電壓。但是當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)會發(fā)來一個(gè)鈴流信號。這個(gè)鈴流信號為25177。3伏的正弦波，它的諧鈴失真不超過10%，電壓有效值90177。15V。振鈴的周期為5秒，即1秒送，4秒斷。在振鈴電路檢測到振鈴信號時(shí)，以四次鈴響為準(zhǔn)，即四次振鈴后無人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動模擬摘機(jī)，振鈴檢測電路設(shè)計(jì)如圖31所示【3】。原理說明：CD1和R4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(hù)作用。來電時(shí)，電話振鈴信號通過電容C4隔直、D1穩(wěn)壓二極管、R4限流電阻輸入至光電耦合器4N25的輸入端，光電耦合器4N25的主要作用是隔離作用，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。在實(shí)際中，電話靜默時(shí)，LED6持續(xù)發(fā)光，但是電話來電時(shí)，LED6會持續(xù)閃爍，但是LED6接地使得電壓的變動范圍縮小，導(dǎo)致T0口不能準(zhǔn)確的計(jì)數(shù)，所以在調(diào)試中不得不去掉該指示燈。本單元元器件列表：C4為隔直電容，因?yàn)槭沁^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10μF耐壓100V的瓷片電容；R4是4N25的限流電阻，取33 kΩ；D1為穩(wěn)壓二極管，選取1N4001；U3選取光電耦合器4N25；R3取10 KΩ；LED6為振鈴指示燈，選取黃色5mm發(fā)光二極管；反向器由74LS04中的二組反向器組