【正文】 目錄前言系統(tǒng)方案論證、系統(tǒng)介紹 、 方案論證 方案可行性分析 單片機(jī)的選擇 語(yǔ)音芯片的選擇 時(shí)鐘芯片的選擇 顯示部分電路的選擇3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)。 軟件程序模塊介紹4 主要器件的選擇及特點(diǎn) DS12887的功能特點(diǎn) DS12887的原理及管腳說(shuō)明 DS12887的內(nèi)部功能 DS12887狀態(tài)控制寄存器 接口軟件 ISD2560單片語(yǔ)音錄放電路 DIP封裝圖及各引線端功能 操作模式 分段錄放音 應(yīng)用線路5 單元電路的設(shè)計(jì) 顯示部分電路 語(yǔ)音提示電路設(shè)計(jì) DTMF音頻解碼電路設(shè)計(jì) 鍵盤接口部分設(shè)計(jì) 掉電保護(hù)的電路設(shè)計(jì)6系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)7 結(jié)論致 謝參 考 文 獻(xiàn)英文摘要 Longrange control system of the smart phone附 錄 一：智能電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)附 錄 二：系統(tǒng)源程序1 前言21世紀(jì)是信息時(shí)代，各種電信新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。自從1876年，Alexander Graham Bell（貝爾）發(fā)明電話以來(lái)，世界各國(guó)的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。進(jìn)十年來(lái)，中國(guó)的固定電話業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長(zhǎng)。1997年8月局用電話交換機(jī)總?cè)萘客黄?億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，1999年7月固定電話用戶總數(shù)突破1億戶。 現(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)是由交換機(jī)和電話傳輸線共同組成，它的性能已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，而且可靠性非常高。并且得到了相當(dāng)?shù)钠占?，手機(jī)的流行更為人們提供了更大的便利。 遙控技術(shù)是通過(guò)一定的手段對(duì)被控物體實(shí)施一定距離的控制，常用的方式有無(wú)線電遙控、有線遙控、紅外線和超聲波遙控等。無(wú)線電遙控既是利用無(wú)線電信號(hào)對(duì)被控物體實(shí)施遠(yuǎn)距離控制。無(wú)線電遙控不可避免的須占用一定的無(wú)線電頻率資源，造成電磁污染；常規(guī)的有線遙控需進(jìn)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?，F(xiàn)有的遙控方式中，還有載波通信控制手段和基于無(wú)線尋呼的遙控方式。載波方式即通過(guò)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(wèn)題，應(yīng)用范圍有限。基于無(wú)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(guó)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(dòng)作滯后于控制方的操作，不具備實(shí)時(shí)性，而且不具備很高的可靠性。 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(jìn)行專門的布線，不占用無(wú)線電頻率資源，避免了電磁污染。同時(shí)，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(guó)家。 電話屬雙工通信手段。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過(guò)各種提示音即時(shí)了解受控對(duì)象的有關(guān)信息，從而進(jìn)行進(jìn)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(shí)驗(yàn)室階段，因而距離實(shí)際應(yīng)用，尤其是對(duì)于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現(xiàn)出電話遙控方式的雙工通信特點(diǎn)。本作品正是針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了較大改進(jìn)，采取單片機(jī)智能控制，利用不同的提示音達(dá)到對(duì)于不同操作的提示及對(duì)受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時(shí)了解受控方信息，使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化。而且本作品的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在宿舍連接電話經(jīng)過(guò)真正的交換機(jī)實(shí)驗(yàn)并且成功。本作品的各種電器接口、各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的基礎(chǔ)。 作品為突出電話遙控的信息反饋功能，并使產(chǎn)品達(dá)到非常高性價(jià)比。故未對(duì)電話裝置的其他功能進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展，而且所有使用的集成電路和其它元器件都盡量選擇廉價(jià)的。在該作品的基礎(chǔ)上進(jìn)行了功能擴(kuò)展是很方便的。譬如:使用語(yǔ)音芯片作為信號(hào)音反饋，提高本作品的實(shí)用性。加上留言電路，主人不在家時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境聲響的監(jiān)聽(tīng)；接上自動(dòng)撥碼電路可定時(shí)將預(yù)定信息轉(zhuǎn)至主人傳呼機(jī)或特定電話，從而達(dá)到定時(shí)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(dòng)化控制等領(lǐng)域。很多人上由于班地點(diǎn)遠(yuǎn)離住宅,而人們又希望能夠隨時(shí)對(duì)家用電器進(jìn)行控制?，F(xiàn)在電話已迅速普及,很多單位和家庭都裝有電話。筆者根據(jù)這種情況設(shè)計(jì)并制作出的多路電話遙控器,可使人們隨時(shí)隨地地用電話對(duì)多種家用電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng),遙控距離可跨省市。本系統(tǒng)采取單片機(jī)控制,利用語(yǔ)音達(dá)到對(duì)于不同操作的提示及對(duì)受控方狀態(tài)的信息反饋,從而使操作者能夠及時(shí)了解受控方信息,使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化。通過(guò)它，您就可以用任何雙音頻電話或手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)家中任何電器及照明設(shè)備的遠(yuǎn)程控制（須配合智能照明及電源控制系統(tǒng)使用），實(shí)現(xiàn)8路的電器電源控制。對(duì)家中的燈光、家用電器，如空調(diào)、電飯煲等進(jìn)行控制。和其它智能家居產(chǎn)品可配合使用，擴(kuò)展出許多功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制。如回家前在路上先打個(gè)電話把空調(diào)和熱水器打開(kāi), 回到家就可以享用了，因此具有很高的實(shí)用價(jià)值。2 系統(tǒng)方案論證 系統(tǒng)介紹本方案主要以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制家中電器開(kāi)關(guān)，顯示時(shí)間為目的。通過(guò)現(xiàn)有公用電話網(wǎng)與給家中控制系統(tǒng)通信，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。也就是一種基于電話網(wǎng)的單片機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的方案。（其中，電話線既用于控制數(shù)據(jù)的傳輸，又作通話使用）。本系統(tǒng)主要由電話控制器、LED顯示、驅(qū)動(dòng)電路等組成。其主要工作流程為：電話控制器進(jìn)行撥號(hào)識(shí)別確認(rèn)本系統(tǒng)的用戶密碼后開(kāi)啟控制系統(tǒng)，用戶的每一項(xiàng)操作步驟都在控制器的語(yǔ)音提示下進(jìn)行，具體操作過(guò)程如下所述：當(dāng)電話線路有振鈴信號(hào)時(shí)，電話控制器記錄振鈴次數(shù)，在系統(tǒng)默認(rèn)的振鈴次數(shù)內(nèi)，電話無(wú)人接聽(tīng)，則控制器自動(dòng)摘機(jī)，進(jìn)入家用電器控制狀態(tài)。用戶在語(yǔ)音提示下，輸入密碼被確認(rèn)后，用戶可以按照語(yǔ)音提示進(jìn)行遙控操作。操作人輸入密碼，若三次密碼錯(cuò)誤,系統(tǒng)自動(dòng)掛斷電話。進(jìn)入正常遙控狀態(tài)后，用戶輸入某一功能操作碼，主控器即可將控制指令送到控制線路上，有效地遠(yuǎn)程控制家用電器。統(tǒng)基本功能：（1）智能電話遠(yuǎn)程控制電話遠(yuǎn)程控制采用DTMF（Dual Tone Multi Frequency）信號(hào)傳輸控制信號(hào)，利用電話網(wǎng)的方便和長(zhǎng)距離通信可有效地控制遠(yuǎn)程8路電器開(kāi)關(guān)，并有語(yǔ)音操作提示，可使遠(yuǎn)程操作者及時(shí)了解家中電器狀態(tài)，并進(jìn)行有效的控制。（2）控制系統(tǒng)具有密碼校驗(yàn)功能，若三次之內(nèi)輸入的的密碼不正確，就不能對(duì)家中電器進(jìn)行控制，可有效地保護(hù)控制系統(tǒng)不會(huì)被別人誤操作。（3）顯示時(shí)間、日歷系統(tǒng)包含一片DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，可精確顯示時(shí)間﹑日歷。斷電時(shí)仍可繼續(xù)走時(shí)10年。且具有高計(jì)時(shí)精度（誤差小于1分/月）。（4）斷電數(shù)據(jù)保護(hù)、軟件看門狗家用電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)隨時(shí)保存于非易失性RAM中，斷電時(shí)數(shù)據(jù)不丟失，并具有看門狗自動(dòng)復(fù)位功能，具有很高的可靠性﹑實(shí)用性。 方案論證對(duì)遠(yuǎn)程家電的控制，可有多種實(shí)現(xiàn)方法，分別舉例如下：（1） 通過(guò)專用線路控制用專用線路可保證控制信號(hào)穩(wěn)定，不易受干擾，且信息量大，保密性好；但必須鋪設(shè)專用通信線路，費(fèi)用相當(dāng)昂貴，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)程控制，且不能變換控制地點(diǎn)，對(duì)本系統(tǒng)沒(méi)有太大實(shí)用價(jià)值。 （2） 利用無(wú)線電電波控制用調(diào)頻無(wú)線電波控制可實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離控制，且通信信息量大，地點(diǎn)可隨意變換。操作較為方便。但設(shè)備昂貴，必須有專用調(diào)制解調(diào)設(shè)備，且極易受干擾，無(wú)法實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離控制?？刂品奖仨氂信涮卓刂破鳎杀据^高，并占用無(wú)線電頻率資源。不宜采用。（3） 利用電力載波控制電力載波是一種較為成熟的通訊方式，目前低壓傳輸線的數(shù)據(jù)傳輸能力已達(dá)幾十ｋｂｉｔ/ｓ。由于這種通道具有某些不可比擬的特性:如實(shí)時(shí)性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、投資少等,其發(fā)展已越來(lái)越引人注目。但其也需要專用電力載波調(diào)制解調(diào)電路，必須有專用控制設(shè)備。且一但控制對(duì)象不在同一個(gè)電網(wǎng)內(nèi)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效控制，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。而且電力線的線路阻抗和頻率特性幾乎每時(shí)每刻都在變化,所以通過(guò)電力線傳輸信息的可靠性也成為其最大的難點(diǎn)。（4） 利用互聯(lián)網(wǎng)控制使用MODEN(調(diào)制解調(diào)器)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合，利用當(dāng)今流行的INTERNET網(wǎng)通信，可以實(shí)現(xiàn)控制信息的超遠(yuǎn)傳遞，而且控制信息可以非常復(fù)雜和豐富，信息量可以很大。但必須在控制方和被控制方各設(shè)置一臺(tái)計(jì)算機(jī)及MODEN，費(fèi)用很高、不方便攜帶控制設(shè)備、無(wú)法實(shí)現(xiàn)隨地控制。（5） 利用公用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制利用現(xiàn)有公用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，無(wú)須改造，不增加任何成本，即可實(shí)現(xiàn)用固定電話或移動(dòng)電話對(duì)各種家用電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。如果被控制方的操作較為簡(jiǎn)單，可直接使用電話機(jī)上的雙音多頻（DTMF）信號(hào)（*、＃及十個(gè)數(shù)字鍵，共十二個(gè)鍵，一般作電話撥號(hào)用）或其組合，就足夠?qū)h(yuǎn)程被控制方進(jìn)行有效的控制。使用電話機(jī)作控制器不但費(fèi)用低廉，無(wú)須增加額外控制設(shè)備，而且方便可靠，不管使用者在任何地方，只要在手邊有一部電話機(jī)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控制方的有效控制。所以，利用現(xiàn)有公用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制是多種可行設(shè)計(jì)方案中最為合理﹑可行的。為本設(shè)計(jì)的首選方案。 方案可行性分析利用現(xiàn)有公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)家電遠(yuǎn)程控制，無(wú)須改造線路，不增加任何成本，且方便實(shí)用，而且不增加額外的控制設(shè)備，具有相當(dāng)?shù)目尚袃r(jià)值。主要元器件的選擇如下： 單片機(jī)的選擇在單片機(jī)選用上，由于在大學(xué)課程中涉及到了單片機(jī)原理的學(xué)習(xí)，在經(jīng)過(guò)參考書(shū)籍及導(dǎo)師的指導(dǎo)后，按照設(shè)計(jì)要求最終選ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51。關(guān)于該芯片的引腳功能及其工作原理在各種資料中已有詳細(xì)的介紹，在此不再贅述。使用89C51完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，且89C51已相當(dāng)普及，價(jià)格便宜﹑編程簡(jiǎn)便﹑可靠性高。運(yùn)用于本系統(tǒng)是完全可行的。 語(yǔ)音芯片的選擇電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)利用語(yǔ)音提示電路以實(shí)現(xiàn)用戶和系統(tǒng)的交流。本系統(tǒng)選用美國(guó)ISD公司的ISD2590單片語(yǔ)音錄放集成電路作為語(yǔ)音提示電路的核心部分。ISD2590采用E2PROM存儲(chǔ)器,信息可永久保存,它還采用了DA直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù),因而能較好地保留語(yǔ)音信息中的有效成分,提高錄放音的清晰度。ISD2590可以存儲(chǔ)長(zhǎng)達(dá)90s的語(yǔ)音,能夠?qū)崿F(xiàn)1～600段語(yǔ)音分段,如采用其快速尋址模式放音，僅須4根I/O口線即可實(shí)現(xiàn)對(duì)ISD2590任意語(yǔ)段播放的控制；ISD2590的外圍電路也非常簡(jiǎn)單,只需少許阻容元件即可,并且它易與單片機(jī)接口,方便實(shí)現(xiàn)，運(yùn)用于本系統(tǒng)是完全可行的。 時(shí)鐘芯片的選擇為系統(tǒng)增加一塊時(shí)鐘芯片即可很方便地實(shí)現(xiàn)時(shí)間﹑日歷顯示，增加系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)多功能控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用美國(guó)達(dá)拉斯公司的DS12887時(shí)鐘芯片作為系統(tǒng)時(shí)鐘，DS12887內(nèi)置鋰電池，斷電情況下可運(yùn)行十年以上不丟失數(shù)據(jù)，并且還有114字節(jié)非易失性用戶RAM，可保存重要數(shù)據(jù)，防止斷電或電壓不穩(wěn)定時(shí)數(shù)據(jù)丟失。DS12887芯片具有微功耗、外圍接口簡(jiǎn)單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，且其價(jià)格便宜，非常適合本系統(tǒng)采用。 顯示部分電路的選擇顯示驅(qū)動(dòng)電路采用74LS247硬件譯碼，配合74LS138作數(shù)碼管片選信號(hào)，8位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示，其硬件電路簡(jiǎn)單，占用I/O口線少；且其軟件編程相當(dāng)簡(jiǎn)便﹑可靠性高﹑易于擴(kuò)展。實(shí)踐證明：這種顯示方案最為簡(jiǎn)便實(shí)用，效果很好，完全適合本系統(tǒng)的顯示需要。在硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上還涉及到了MT8870 DTMF解碼器，74LS14施密特反向器， 74LS04反向驅(qū)動(dòng)器，4N35光耦等等，這些器件的選用都是在多方求證書(shū)籍及技術(shù)資料的基礎(chǔ)上所作的選擇，是在實(shí)用經(jīng)濟(jì),盡量簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)及連線簡(jiǎn)單的原則基礎(chǔ)上選用的，并經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明是完全可行的。所以在整個(gè)電路設(shè)計(jì)中，各個(gè)元器件及芯片的的選擇都是合理的，整個(gè)設(shè)計(jì)方案是可行的。3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件總體介紹： 如圖1所示，系統(tǒng)硬件上主要由89C51CPU﹑DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘﹑ISD2590語(yǔ)音提示電路﹑振鈴檢測(cè)及模擬摘機(jī)電路﹑MT8870 DTMF解碼電路﹑8位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路﹑8路反相驅(qū)動(dòng)電路及硬件抗干擾電路組成。常態(tài)時(shí)由DS12887每秒定時(shí)中斷一次向89C51提供時(shí)間更新信號(hào)。CPU通過(guò)8位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路將時(shí)間顯示出來(lái)，并始終查詢有無(wú)振玲信號(hào)。一旦有電話打入，振鈴檢測(cè)電路即將此振鈴信號(hào)整形放大后輸入給CPU計(jì)數(shù)，若振鈴次數(shù)超過(guò)5次而仍無(wú)人摘機(jī)，CPU立即發(fā)出摘機(jī)信號(hào)，模擬摘機(jī)后電話線路內(nèi)阻降為3K，此時(shí)電信局即認(rèn)為被叫方已接電話，開(kāi)始接通電話線路并開(kāi)始計(jì)費(fèi)，此時(shí)遠(yuǎn)程操作者即可按語(yǔ)音提示通過(guò)電話鍵盤控制家中電器開(kāi)關(guān)。遠(yuǎn)程控制者可通過(guò)電話的12個(gè)按鍵傳送12種DTMF控制信號(hào)，該DTMF信號(hào)經(jīng)DTMF預(yù)處理電路隔直、濾波﹑放大后送入MT8870 DTMF解碼芯片解碼，解碼出的4位BCD碼經(jīng)89C51的P0口讀入內(nèi)部RAM單元，CPU即可識(shí)別出遠(yuǎn)程控制者的按鍵操作命令。ISD2590可給出操作提示，提示遠(yuǎn)程操作者按順序輸入密碼，輸入要開(kāi)關(guān)的電器數(shù)值并按鍵開(kāi)或關(guān)。電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)由CPU的P2口控制，操作完成時(shí)CPU立即將P2口狀態(tài)讀入內(nèi)部RAM中并保存于DS12887中已防止斷電時(shí)數(shù)據(jù)丟失。89C51DTMF預(yù)處理MT 8870 DTMF解碼ISD2590語(yǔ)音提示電路8位數(shù)碼管138247動(dòng)態(tài)掃描電路DS12877實(shí)時(shí)時(shí)鐘振鈴檢測(cè)模擬摘機(jī)8路電器8路反相驅(qū)動(dòng)電路圖1 系統(tǒng)硬件總體框圖為了盡量節(jié)省I/O口線，不增加多余硬件開(kāi)銷，本系統(tǒng)采用電話機(jī)鍵盤作為系統(tǒng)鍵盤，增加軟件解碼后即可當(dāng)普通鍵盤使用，本系統(tǒng)采用電話鍵盤上的數(shù)字鍵作為系統(tǒng)時(shí)間日﹑期調(diào)整按鍵。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、雙音頻解碼﹑時(shí)間日期顯示等）都已經(jīng)經(jīng)過(guò)實(shí)際的交換機(jī)在線實(shí)驗(yàn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。本系統(tǒng)使用最簡(jiǎn)單的電路、最便宜的電路芯片實(shí)現(xiàn)了完善的功能。本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能，具有很廣闊的市場(chǎng)前景。 。整個(gè)系統(tǒng)的軟件用模塊化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，它主要由主