【正文】 基于單片機的家用電器電話遠程控制系統(tǒng) 本文設(shè)計的是一種基于 AT89C51單片機的遠程電話控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以 AT89C51為核心、利用現(xiàn)有的個人通信終端 ,實現(xiàn)基于 PLMN(陸基移動通信網(wǎng) )和 PSTN(公用電話交換網(wǎng) )的電話遠程控制系統(tǒng)。電話遠程控制系統(tǒng) (ITRCS),以 CCITT（國際電報電話咨詢委員會）及我國標準共同規(guī)定的部分標準程控交換信令 (DTMF雙音多頻信號 ,振鈴信號 ,回鈴音信號等 )作為系統(tǒng)控制命令 ,以 PLMN與 PSTN通信網(wǎng)作為傳輸介質(zhì) ,使用者可以在遠端利用固定電話或移動電話發(fā)送 DTMF雙音多頻 信號 ,實現(xiàn)對近端電器設(shè)備的實時遠程控制。該電話遠程控制系統(tǒng)不需進行專門的布線 ,不占用無線電頻率資源 ,從而可避免電磁污染；且通過嵌入式的智能語音提示 ,突出的語音提示功能和密碼控制系統(tǒng) ,可使操作者根據(jù)各種提示音及時了解受控對象的有關(guān)信息。還可通過發(fā)出語音命令用電話遠程控制多個受控對象 ,用戶可以查詢其狀態(tài) ,提供密碼處理功能 ,只有輸入正確的密碼才能控制家電 ,從而提高了安全性。該系統(tǒng)設(shè)計實用，功能靈活多樣，可靠性高，操作方便，可以廣泛地應(yīng)用于家庭或者其它場所的智能控制。 關(guān)鍵詞 AT89C51；遠程電話控制； DTMF；智能家電 The Telephone Remote Control System for Household Electronic Appliance Base on The Microcontroller Abstract The article designed the remote telephone control system which based on microcontroller AT89C51. Basing on the PLMN and PSTN, the system which uses the core controller Singlechip microputer AT89C51 realizes longdistance control household appliances. The telephone control system (ITRCS) which uses the telephone convert and voice information receives DTMF code from the telephone , and interpret the code, the core controller controls the state of household appliances responded to the interpretation. Long distance control of telephone does not require special wires distribution and does not take up wireless frequency resources. Electro magic pollution can thus be avoided. The designing of a system of long－ distance control based on sound processing technology and DTMF decoding technology is presented in this paper. By using sound mands of sound recognition technology, this system realizes its control of household electrical appliances through telephone works and so realizes the intelligently control of them in residence. The embedded and intelligent sound indication, its outstanding sound function of prompt and its code control system enable the operators to timely obtain the relative information of the controlled objects through indicated sounds. The system can use telephone to control many household electrical appliances in long distance through uttering sound mands and provides the code safeguard function. Only through inputting the correct password to control them, the users can control the condition of household electrical equipment, So the system security can be improved. This system is practical, and the function is flexible, and the operation is convenient with high reliability, which can be used extensive in various kinds of control equipment to home and others field. Keywords AT89C51； Telephone remote control； DTMF； Household appliances 目錄 摘要 ... I Abstract II 第 1章 緒論 ... 1 本課題研究的背景 ... 1 遠程控制的內(nèi)容 ... 2 第 2章 系統(tǒng)設(shè)計可行性分析 ... 4 總體設(shè)計分析 ... 4 系統(tǒng) 總體設(shè)計分析 ... 5 單片機簡介 ... 5 硬件模塊 ... 6 模擬摘機電路 ... 7 振鈴檢測電路 ... 7 控制部分電路 ... 7 雙音解碼電路 ... 7 語音提示電路 ... 8 軟件模塊 ... 8 信號音檢測 ... 9 密碼檢測 ... 9 信號分析處理 ... 9 本章小結(jié) ... 9 第 3章 硬件單元電路設(shè)計 ... 10 振鈴檢測電路 ... 10 模擬摘掛機電路 ... 11 雙音頻解碼電路 ... 12 信號音提示電路 ... 15 電器控制電路 ... 17 本章小結(jié) ... 18 第 4章 軟件設(shè)計 ... 19 單片機初始化 ... 19 振鈴計數(shù)模塊 ... 20 語音提示模塊 ... 21 密碼檢測模塊 ... 23 密碼修改模塊 ... 24 控制電器模塊 ... 25 本章小結(jié) ... 27 第 5章 系統(tǒng)應(yīng)用 ... 28 系統(tǒng)的應(yīng)用前景 ... 28 系統(tǒng)使用說明 ... 28 系統(tǒng)功能擴展 ... 29 結(jié)論 ... 31 致謝 ... 32 參考文獻 ... 33 附錄 A. 34 附錄 B. 34 附錄 C. 34 附錄 D. 34 第 1 章 緒論 本課題研究的背景 二十一世紀是信息時代，各種電信新技術(shù)推動了人類文明的進步。自從 1876年， Alexander Graham Bell（貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。進十年來，中國的固定電話業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長。 1997 年 8 月局用電話交換機總?cè)萘客黄?1 億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位， 2021 年 7 月固定電話用戶總數(shù)突破 2 億戶。隨著通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電話機已經(jīng)走進了千家萬戶；隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，利用電話機進行遠程控制的技術(shù)也日益用于生活中。 現(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)是由交換機和電話傳輸線共同組成，它的性能已經(jīng)有了很大的進展，而且可靠性非常高。遙控技術(shù)是通過一定的手段對被控物體實施一定距離的控制，常用的方式有無線電遙控、有線遙控、紅外線和超聲波遙控等。無線電遙控既是利用無線電信號對被控物體實施遠距離控制。無線電遙控不可避免的須占用一定的無線電頻率資源，造成電磁污染；常規(guī)的有線遙控需進行專門的布線，增加了投入；而紅外線、超聲波遙控則受距離所限。現(xiàn)有的遙控方式中，還有載波通信控制手段和基于無線尋呼的遙控方式。載波方式即通過電力線傳遞信息，該方式只能局限于同一變電所、同一變壓器所轄范圍內(nèi)。因此也存在距離問題，應(yīng)用范圍有限。基于無線尋呼的遙控方式利用了現(xiàn)有的尋呼頻率資源，不需占用額外的頻譜。而且，隨著尋呼網(wǎng)的全國聯(lián)網(wǎng)，其遙 控的距離基本不受限制。但該方式的受控方動作滯后于控制方的操作，不具備實時性，而且不具備很高的可靠性。 本文介紹了一種電話遠程控制技術(shù)。該系統(tǒng)用于具有單片機控制的家用電器的電話遙控，用戶可通過任意一部雙音多頻電話（包括手機，電話分機）對自己家庭安裝的各種電器（如空調(diào)，微波爐，熱水器等）進行開機，停機等操作。其控制示意圖如圖 1－ 1 所示。 圖 1－ 1 控制示意圖 作品為突出電話遙控的信息反饋功能，并使產(chǎn)品達到非常高性價比。故未對電話裝置的其他功能進行進一步的擴展，而且所有使用的 集成電路和其它元器件都盡量選擇高性價比的。在該作品的基礎(chǔ)上進行了功能擴展是很方便的。譬如 :使用語音芯片作為信號音反饋，提高本作品的實用性（此次為了保證整體電路的經(jīng)濟性，所以并未使用昂貴的語音芯片）。加上留言電路，主人不在家時客人留言。利用遙控方式可使主人很方便地在異地提取留言信息；在各路終端上接上傳感器即可實現(xiàn)對環(huán)境聲響的監(jiān)聽；接上自動撥碼電路可定時將預(yù)定信息轉(zhuǎn)至主人傳呼機或特定電話，從而達到定時提醒主人的目的。本作品還可以應(yīng)用于工廠企業(yè)的自動化控制等領(lǐng)域。 遠程控制的內(nèi)容 4 月 17 日舉行的 2021中國國際家電展上，海爾集團展出了自主研發(fā)的 Uhome 智能家電系統(tǒng)，包含家庭智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)洗衣機、網(wǎng)絡(luò)熱水器等。下班回家的路上，用手機給家中的電熱水器發(fā)個短信，到家后就能洗上熱水澡；給空調(diào)發(fā)個短信，設(shè)定溫度，到家就能享受舒適的室溫；給洗衣機發(fā)個指令，它就自動將衣物洗滌干凈，到家后就能直接晾曬??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。然而當今大多數(shù)家庭仍然使用的是傳統(tǒng)家用電器，本文主要設(shè)計一種可以遠程控制傳統(tǒng)家電的電話控制系統(tǒng)。 家庭智能控制系統(tǒng)的主要功能集中在家庭安全報警、電話遠程控制、 紅外集中遙控、自動抄表控制等方面。組網(wǎng)方式分為兩大類：有線組網(wǎng)和無線組網(wǎng)。有線組網(wǎng)主要是利用家中的電話線、單獨布置通信控制線路或電力線載波通信進行組網(wǎng)；無線組網(wǎng)的主要技術(shù)有家庭射頻技術(shù) (HomeRF)、藍牙技術(shù) (Bluetooth)及家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟技術(shù) (HomePAN)等。 電話遙控作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。 電話屬半雙工通信 手段。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關(guān)信息，從而進行進一步的操作。電話遙控這一課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實驗室階段，因而距離實際應(yīng)用，尤其是對于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現(xiàn)出電話遙控方式的半雙工通信特點。本作品正是針對這一點進行了較大改進，采取單片機智能控制，利用不同的提示音達到對于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產(chǎn)品達到交互式與智能化。本作品的各種電器接口、各項標準都嚴格遵循 國家有關(guān)標準，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的基礎(chǔ)。 電話遠程控制系統(tǒng)接收遠端發(fā)送來的 DTMF信號 ,并對其進行解碼 ,解碼后的信號再由中央處理單元采集處理 ,為了方便用戶使用 ,系統(tǒng)設(shè)計了語音提示界面 ,電話遠程控制系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境 ,所以應(yīng)具有自動摘掛機功能、復位功能；為了符合智能化要求 ,系統(tǒng)采用AT89C51 作為中央處理器。同時 ,電話遠程控制系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅(qū)動電路等輔助電路。由此可以看出 ,系統(tǒng)主要由流鈴檢測電路、自動摘掛機電路、由 DTMF 雙音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元 AT89C5電器控制驅(qū)動電路等組成。 第 1 章 系統(tǒng)設(shè)計可行性分析 總體設(shè)計分析 電話智能遙控器由單片機構(gòu)成主控部分，進行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號，并完成對于各種信息的記錄；接口電路提供單片機與電話外線的接口。其中包括鈴流檢測、摘掛機控制、忙音檢測、雙音頻 DTMF 識別，及語音提示電路。系統(tǒng)原理框圖如圖 2－ 1 所示。 圖 2－ 1 系統(tǒng)組成框圖 語音提示電路是該作品重要組成部分。為了降低本裝置的造價，作品的提示音使用程序產(chǎn)生。語音提示電路受單片機的控制產(chǎn)生相應(yīng)的 提示音提示，并通過反饋電路反饋至電話外線。從而使操作者對電器的操作達到交互式，并能即時了解有關(guān)的信息；顯示電路用于狀