【正文】 ）專用紙 1 摘要 本設(shè)計(jì)是以 STC89C52RC 為核心的 電飯煲控制系統(tǒng)。通過對電話網(wǎng)、 DTMF 信號、語音提示、電器控制等的研究，實(shí)現(xiàn)了利用個(gè)人終端通信設(shè)備，對家用電器實(shí)施遠(yuǎn)程控制。當(dāng)達(dá)到指定的振鈴次數(shù)，系統(tǒng)會自動(dòng)模擬摘機(jī)，之后 通過不同的人性化語音提示，提示不同的操作以及受控對象的狀態(tài)，操作者根據(jù)自己的需求 實(shí)行控制，此外，該系統(tǒng)還提供密碼修改、重置功能。在安全方面，只有輸入正確的密碼才能控制家電，保證安全、可靠。最重要的，在語音提示完畢后，若在給定的時(shí)間內(nèi)無操作，該系統(tǒng)會自動(dòng)掛機(jī)，節(jié)約通信資源。 關(guān)鍵詞： 有線電話；遠(yuǎn)程控制； DTMF；語音提示 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 2 Abstract This design is a rice cooker control system which is based on STC89C52RC as the the research of the telephone work, DTMF signals, voice prompt, electric control and so on , this design realize that using personal munications terminal equipment, we can realize the remote control of household reaches the specified number of ringing, the system will automatically simulate offhook, then through the different human voice prompt, suggest different operations as well as the state of the controlled object,the operator control according to individual needs. moreover, the system also provides the function of the password modification, the password reset .On the security front, only can input the correct password to control home appliances, this ensure the system is safe and addition, the most important is that after the voice prompt, if no operation in a given period of time, the system will automatically hang up to save resources for munication. Keywords: wire telephone； remote control； DTMF； voice prompt 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 3 前言 時(shí)值信息時(shí)代，科學(xué)的進(jìn)步和社會的飛速發(fā)展，推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。 自從貝爾發(fā)明電話以來，已有 100多年的歷史。這百年來，電話網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，而我國近十多年在電話業(yè)務(wù)的快速增長更是舉世矚目。電話業(yè)務(wù)的 飛速 發(fā)展，使得有線電話步入千家萬戶，而現(xiàn)在的電話網(wǎng)已不僅僅是用于傳統(tǒng)意義上的接打電話，更用于網(wǎng)絡(luò)電話、寬帶等其他業(yè)務(wù)。 電話網(wǎng)的發(fā)展，得益于科學(xué)的進(jìn)步?？茖W(xué)的進(jìn)步給人們帶來了極大的方便和享 受，不僅僅是通訊設(shè)備層出不窮，現(xiàn)代家用電器設(shè)備也是與日俱增。追求高質(zhì)量、高效率的人們在設(shè)想，有沒有這樣一套設(shè)備，即使出門在外也能控制家用電器、能夠了解家里的情況，想想，下班的路上，給家里的控制器發(fā)個(gè)短信或是打個(gè)電話，就能控制熱水器燒水，就能控制電飯煲煮飯，就能控制空調(diào)調(diào)節(jié)室溫??而就在 20xx 年 4 月 17 日舉行的中國國際家電展上，海爾集團(tuán)展出了自主研發(fā)的 Uhome 智能家電系統(tǒng)，它做到了。這些過去只在幻想中出現(xiàn)的場景，如今已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)。從此，家用電器步入智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展道路，利用現(xiàn)有的通訊設(shè)備和線路對 家用電器和儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程控制 , 已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢。 基于現(xiàn)有的資源，電話遙控與常規(guī)的遙控方式相比 ,顯示出一定的優(yōu)越性。 發(fā)達(dá)的電話網(wǎng)，覆蓋全國各地，充足的通信線路資源 ,不會產(chǎn)生電磁污染。同時(shí) ,由于電話網(wǎng)各地聯(lián)網(wǎng) , 可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng) , 跨區(qū)域、跨省甚至跨國控制。同時(shí)電話屬半雙工通信 , 操作者可以通過各種提示音即時(shí)了解受控對象的有關(guān)信息，也可以根據(jù)反饋的信息進(jìn)行進(jìn)一步的操作。利用電話遙控，可以完成對家用電器的開機(jī)、停機(jī)控制，能反饋家用電器的工作狀態(tài)，能反饋家里的溫濕度、煤氣是否泄漏、是否有外人闖入家 里等等信息，功能可以不斷擴(kuò)展、完善。 本文介紹的正是這種有線電話遠(yuǎn)程控制技術(shù)。該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，用戶可通過手機(jī)或電話對家用電器進(jìn)行開機(jī)，停機(jī)等操作。設(shè)計(jì)作品突出體現(xiàn)對電器的控 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 4 制功能，輔助以信息反饋、密碼修改及重置功能。當(dāng)然， 在語音提示完畢后，若在給定的時(shí)間內(nèi)無操作，該系統(tǒng)會自動(dòng)掛機(jī)，節(jié)約通信資源。 本作品致力于方便下班人群回家就能享受舒適的生活，結(jié)束一天的疲勞，極大改善人們的生活。對于我而言，則是 樹立理論聯(lián)系實(shí)際的正確設(shè)計(jì)思想，在實(shí)踐中，提高遇到問題、分析問題、解決問題的能力，積累設(shè) 計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 5 第 1 章 總體方案設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)分析 根據(jù)基于有線電話遙控電飯煲控制器的具體設(shè)計(jì)要求，需要做到以下幾點(diǎn)： 通過電話網(wǎng)對遠(yuǎn)程家用電器實(shí)行開機(jī)、停機(jī)控制； 在振鈴達(dá)到 6 次后無人接聽，控制器會模擬摘機(jī)； 控制器能進(jìn)行密碼校驗(yàn)； 電器控制完成后，要提示操縱者操作完成。 通過對以上 4點(diǎn)基本的要求分析，需要完成以下幾項(xiàng)功能： 振鈴檢測與計(jì)數(shù) 自動(dòng)摘掛機(jī) 密碼校驗(yàn) 語音提示 DTMF 解碼 家用電器控制 另外可以添加額外的功能： 密碼修改 密碼存儲 密碼重置 電器開機(jī)、停機(jī)狀態(tài)查詢 對以上 10 項(xiàng)功能進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際情況對上述功能實(shí)現(xiàn)作出軟件或硬件上的分工分析，具體如下： 理論上，交換機(jī)所發(fā)出的各種信號音都是可以通過軟件編程而識別的，如 DTMF解碼，通過單片機(jī)對信號音進(jìn)行捕捉，得到信號音中的雙音頻率，從而完成解碼。但是從系統(tǒng)的可靠性、程序?qū)崿F(xiàn)難易程度上分析，選擇用硬件實(shí)現(xiàn)要大大簡化作品的設(shè)計(jì)。因此對于信號音處理方面，選擇用硬件實(shí)現(xiàn)振鈴音檢測、 DTMF 解碼等功能。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 6 自動(dòng)摘掛機(jī)和電器的控制必須使用具體硬件電路 來實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)摘掛機(jī)要完成電路自動(dòng)摘機(jī)和掛機(jī)，在與電話網(wǎng)接口相連的部分一定是硬件電路，該硬件電路將作為軟件與電話網(wǎng)的中間橋梁。電器的控制用繼電器實(shí)現(xiàn)，使用繼電器就要有繼電器驅(qū)動(dòng)電路，很顯然是硬件電路實(shí)現(xiàn)。 振鈴音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、密碼修改、密碼重置、語音提示等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路更容易實(shí)現(xiàn)。就如振鈴音計(jì)數(shù)，用硬件實(shí)現(xiàn)要用到計(jì)數(shù)電路，而用軟件計(jì)數(shù)，用外部中斷即可。 通過對各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)分析，用純硬件是難以實(shí)現(xiàn)的，即使實(shí)現(xiàn)了，用到的數(shù)字芯片也是很多很多的，電路復(fù)雜，維修不便，制作成本高；如果改用 微處理器作為核心，輔助以各個(gè)外圍接口電路，微處理器只需簡單的控制或讀取外圍接口電路的控制腳，而外圍接口電路完成微處理器與各個(gè)接口的連接、控制。實(shí)現(xiàn)起來簡單，維護(hù)方便。因此，本設(shè)計(jì)軟硬件皆用。 綜上所述，本設(shè)計(jì)的信號音檢測、自動(dòng)摘掛機(jī)、控制電器、 DTMF 解碼等功能模塊使用硬件電路實(shí)現(xiàn) ,而振鈴音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、密碼修改、密碼重置、語音提示等功能模塊使用軟件編程完成。電路實(shí)現(xiàn)方式為微處理器作為核心，輔助以各個(gè)外圍接口電路。 初略方案 總體設(shè)計(jì)采用微處理器的控制方案。對于學(xué)習(xí)過的微處理器，熟練運(yùn)用的有 AT系列的和 STC 系列的，而 STC 系列單片機(jī)是國產(chǎn)的，在性能、性價(jià)比、可靠性方面評價(jià)都是很高的，燒寫程序方便，最終選擇 STC89C52RC 作為本設(shè)計(jì)的核心處理器。 在核心處理器外圍，有自動(dòng)摘掛機(jī)電路，振鈴檢測電路、 DTMF 解碼電路、語音提示電路、電器控制電路等接口電路。接口電路為核心處理器和電話外線的中間橋梁，核心處理器為控制器的核心。系統(tǒng)原理框圖如下圖 所示。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 7 圖 系統(tǒng)原理框圖 單元電路方案擬定 振鈴檢測 電路方案 當(dāng)沒有振鈴信號時(shí)，電話線路由電話交換機(jī)提供大約 48V 的直流電壓。當(dāng)用戶被呼叫時(shí) , 電話交換機(jī)發(fā)來振鈴信號。振鈴信號為 25177。 3Hz 的正弦波 , 電壓有效值為90177。 15V。振鈴以 5s 為周期 , 即 1s 送， 4s斷。 根據(jù)振鈴信號電壓比較高的特點(diǎn)，單片機(jī)是無法處理如此高的電壓信號的，所以需要降壓，另外，振鈴信號發(fā)送 1s，頻率為 25Hz，如果接單片機(jī)外部中斷或計(jì)數(shù)器，很明顯會產(chǎn)生多次中斷，如果可以做一個(gè)電路，送 1s時(shí)只產(chǎn)生一次中斷或只計(jì) 1次數(shù)，程序處理就會簡單些。因此，可以實(shí)現(xiàn)振鈴檢測的方案現(xiàn)在有以下 3種。 方 案 1：基于穩(wěn)壓二極管和光耦隔離的電路設(shè)計(jì)方案 方案 1的電路形式大致如下圖 所示。 圖 基于穩(wěn)壓二極管和光耦隔離的電路設(shè)計(jì)方案 5V 電源電路 中 央 控 制 單 元 模擬摘掛機(jī)電路 振鈴檢測電路 開關(guān)狀態(tài)顯示電路 電話 接口 DTMF 解碼電路 語音提示電路 驅(qū)動(dòng)電路 家用電器 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 8 當(dāng)沒有振鈴信號時(shí)，電話線的電壓為 48V 的直流電，而電容 C“隔直通交”，所以整流橋輸出電壓接近 0V， PULSE_OUT 端電壓接近 0V；當(dāng)振鈴信號來到時(shí)，振鈴信號通過電容 C 耦合，經(jīng)過二極管 D1～ D4 整流成為脈動(dòng)直流電壓， D5 穩(wěn)壓使光耦輸入端電壓不會太高，以免燒壞光耦， R1 起到限流作用， PULSE_OUT 會輸出脈沖，每振鈴1S,PULSE_OUT 端會有多個(gè)脈沖，因此 在程序處理上要特別注意，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖來到時(shí)，振鈴次數(shù)加一，再隔 5S 檢測是否有振鈴。 優(yōu)點(diǎn)：有光耦隔離，抗干擾強(qiáng) 缺點(diǎn)：用到高壓穩(wěn)壓二極管，平常幾乎用不到，元件不易得到，振鈴計(jì)數(shù)程 序處理稍微復(fù)雜些。 方案 2：基于高壓穩(wěn)壓二極管和 RC 充放電的電路設(shè)計(jì)方案 方案 2的電路形式大致如下圖 所示。 圖 基于高壓穩(wěn)壓二極管和 RC 充放電的電路設(shè)計(jì)方案 當(dāng)沒有振鈴信號時(shí)，電話線的電壓為 48V 的直流電，經(jīng)過整流二極管 D1～ D4 整流后，電壓略低于 48V，選擇穩(wěn)壓管 D5的穩(wěn)壓值大于 48V 小于 90V， 穩(wěn)壓 值可取 80V，D5 就不會導(dǎo)通，脈沖信號輸出端電壓接近 0V；當(dāng)振鈴信號來到時(shí)，電話線的交流振鈴信號經(jīng)過二極管 D1～ D4 整流成為有效值 90177。 15V 的脈動(dòng)直流電，其峰值足以擊穿穩(wěn)壓管 D5，經(jīng) RC 充電，而 D6 穩(wěn)壓使輸出電壓穩(wěn)定在 5V 左右，使之能被單片機(jī)識別， 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 9 振鈴輸出端電壓升高。控制 C 的大小，可以使來一次振鈴，僅僅產(chǎn)生