【正文】 距離可跨省市，甚至跨越國(guó)家。本使用起來(lái)非常方便，首先用戶把本裝置的信號(hào)線并聯(lián)在電話線的兩端電源開關(guān)，本裝置自動(dòng)復(fù)位，就能正常工作了。完畢自動(dòng)掛機(jī)，結(jié)束“通話”。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，我選擇了硬件來(lái)解決振鈴音檢測(cè)、 雙音頻信號(hào)解碼等功能模塊摘機(jī)和控制必須使用具體硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 下面就硬件以及軟件實(shí)現(xiàn)的單元電路分別進(jìn)行具體分析。 . 鈴檢測(cè) 當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來(lái)鈴流信號(hào)。振鈴以 5 秒為周期，即 1 秒送， 4 秒斷。 . 雙音頻解碼 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。一般常用的電話雙音頻編解碼集成電路有 8870、 8880、 8888 等，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證比較，我決定使用雙音頻解碼集成片 M8870 來(lái)完成此功能模塊。這樣就可以實(shí)現(xiàn)密碼檢測(cè)的功能。 講述的主要有：?jiǎn)纹瑱C(jī)、雙音頻解碼芯片、六反相器 AT89C51 單片機(jī)在設(shè)計(jì)中核心器件有必要詳細(xì)說(shuō)明。 . MCS51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) MCS51 單片機(jī)是在一塊芯片中集成了 CPU， RAM， ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種功能的 I/O 線等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。主要介紹 P3 口。 P3 口的第二功能實(shí)際上就是系統(tǒng)具有控制功能的控制線。每個(gè) I/O 端口內(nèi)部都有一個(gè)八位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一 個(gè)八位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，四個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器與端口號(hào) P0、P P2 和 P3 同名，皆為特殊功能寄存器。讀端口不是真正的從外部輸入數(shù)據(jù)，而是將端口鎖存器中輸出數(shù)據(jù)讀到 CPU 的累加器。這個(gè)串行 I/O 端口既可以在程序控制下將 CPU的八位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位地從發(fā)送數(shù)據(jù)線 TXD發(fā)送出去，也可以把串行接收到的數(shù)據(jù)變成八位并行數(shù)據(jù)送給 CPU，而且這種串行發(fā)送和串行接收可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行。 在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出高 8 位地址， P0 口輸出低 8 位地址，由 ALE（地址鎖存允許）信號(hào)將 P0 口（地址 /數(shù)據(jù)總線）上的低 8 位鎖存到外部地址鎖存器中，從而為 P0 口接 受數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。圖為引腳排列圖， 40 條引腳說(shuō)明如下： 1 主電源引腳 Vss 和 Vcc ① Vss 接地 ② Vcc 正常操作時(shí)為 +5 伏電源 圖 引腳排列圖 XTAL1 和 XTAL2 ① XTAL1 內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶體的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳接外部振蕩源。 ④ /Vpp 、 /Vpp 為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器選擇端。 ① P0 口（ ）是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它是分時(shí)傳送的低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)總線， P0 口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)八個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P2 口可以驅(qū)動(dòng) 吸收或輸出電流 四個(gè) LSTTL 負(fù)載。在 RESET（圖中表示為 RST ）輸入端出現(xiàn)高電平時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化。內(nèi)部復(fù)位操作使堆棧指針 SP為 07H，各端口都為 1（ P0P3 口的內(nèi)容均勻 0FFH），特殊功能寄存器都復(fù)位為 0，但不影響 RAM 的狀態(tài)。CM8870 可以將接收到的 DTMF 信號(hào)轉(zhuǎn)換成 8421 碼。典型連接電路如圖 。反饋電阻越大，負(fù)反饋越小，放大量越大。接地。 的晶振連接在引腳 OSC1 與 OSC2 之間接晶振 9 Vss 地，標(biāo)準(zhǔn) 0 伏 10 數(shù)據(jù)輸出控制端。當(dāng) TOE 得到低電平時(shí)，輸出高阻抗。 16 Est 初始控制輸出端。當(dāng)接收到有效的 DTMF 信號(hào)時(shí)， St 的電平升高。 5%。從缺口下端逆時(shí)針?lè)较蛞来螢?1 至 14 號(hào)管 腳，14 號(hào)腳提供工作電壓， 7 號(hào)為公共端， 2； 4； 6； 9； 11； 113 構(gòu)成 6 個(gè)非門（反相）電路。 1 腳如有接地電阻而不接輸入信號(hào)， 2 腳輸出為高電平。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流≤ 5μ A。摘機(jī)信令由單片機(jī)使 口變?yōu)殡娖綄?shí)現(xiàn)發(fā)光二極管 D1 指示摘機(jī)，三極管 T1 處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而繼電器 J1。 3 伏的正弦波，諧鈴失真不大于 10%，電壓有效值 90177。 電話振鈴信號(hào)通過(guò)電容 C二極管 D1輸入至光電耦合器的輸入端 1通過(guò)光電耦合器的 5腳輸出振鈴波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。發(fā)光二極管 D1，它對(duì)后面的光電耦合器起保護(hù)。 圖 鈴流經(jīng)過(guò)檢波電路時(shí)的波形變化過(guò)程 振鈴音信號(hào)每輸送一次，有 25 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)（如圖 A 點(diǎn)）輸入檢波電路。接著 B 點(diǎn)又升為高電平， C1 又開始充電，如此循環(huán)， B 點(diǎn)波形如圖 中所示。 AT89C2051 芯片各口具體連接： RST 口即 1 腳，所聯(lián)為復(fù)位電路，詳細(xì)路。為了達(dá)到完全復(fù)位和清除的目的，在振蕩器工作條件下，圖 復(fù)位電路 二極管 D 的作用在于停電后，給電容 C 提供迅速放電通路，保證再上電時(shí)RST 為高電平，使 CPU 可靠復(fù)位。本電路中電容選擇 20PF，電路圖如圖 所示。 CM8870 輸出的 8421 碼是另外，“ *”，“ ”字號(hào)碼， CM8870 輸出的 8421 碼分別為“ 1011”和“ 1100”。圖 雙音多頻解碼電路 DTMF 接收器的電路如圖 .8 所示。國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（ CCIT）和我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按鍵與高低頻率的組合關(guān)系如表如按下鍵“ 5”，發(fā)出的 DTMF 信號(hào)頻率為 fL 770Hz、 fH 1336HzDTMF 解碼器一般包括 DTMF 分組濾波器和 DTMF 譯碼器。 信號(hào)音提示電路為了方便本系統(tǒng)的使用者，設(shè)計(jì)了信號(hào)音提示音電路，如圖 .9 所示。設(shè)計(jì)初我查閱有關(guān)資料沒(méi)發(fā)現(xiàn)具體參數(shù)。 管腳 、 、 加上相應(yīng)的邏輯電平‘ L’。 要校驗(yàn)已編程的數(shù)據(jù)，將 RST 電平從 12V 降到邏輯電平‘ H’，并置平。 10 上電過(guò)程，置 XTAL1→‘ L’，置 RST→‘ L’，所有 I/O 腳浮空， VCC 下電[6]。當(dāng)系統(tǒng)摘機(jī)時(shí)，要求輸入密碼，單片機(jī)把解碼后的數(shù)據(jù)（使用者輸入的密碼）存儲(chǔ)在開始的存儲(chǔ)空間內(nèi)。我自己所想到的本系統(tǒng)還可以的擴(kuò)展功能由于時(shí)間的限制擴(kuò)展功能我在這里對(duì)本系統(tǒng)的擴(kuò)展功能做一下簡(jiǎn)單的介紹使用語(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。改進(jìn)了的系統(tǒng)可以首先工作于第二方式，即電話線路信號(hào)音檢測(cè)狀態(tài)，然后根據(jù)振鈴情況控制摘掛機(jī)，摘機(jī)后 MT8888 工作于第四方式，即雙音頻解碼狀態(tài)，后面就和 8870一 樣了。接收器的結(jié)構(gòu)及工作原理與 MT8870 大同小異，也采用集頻帶分離濾波和數(shù)字解碼為一體的結(jié)構(gòu)。 MT8888 提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器總線接口，可以直接與 MCS51 系列微機(jī)接口。如果選中的是中斷方式，當(dāng)延時(shí)控制標(biāo)志位復(fù)位時(shí)， IRQ/CP 端將變?yōu)榈碗娖剑?CPU發(fā)送中斷請(qǐng)求，當(dāng) CPU 響應(yīng)此中斷，讀出狀態(tài)寄存器中的數(shù)據(jù)后， IRQ/CP 端返回高電平狀態(tài)。本系統(tǒng)主要采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和處理，從而可以達(dá)到提高工作效率、高性能運(yùn)行、縮短開發(fā)時(shí)間的目地。 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺得自己理論基礎(chǔ)知識(shí)去應(yīng)用和實(shí)踐我接觸到了更多平時(shí)沒(méi)有接觸到的儀器設(shè)備 、元器件以及相關(guān)的使用調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處實(shí)踐能力得到了進(jìn)一步提高，在調(diào)試過(guò)程中積累了一些經(jīng)驗(yàn)。這些在我們來(lái)的工作和學(xué)習(xí)當(dāng)中很大的幫助。回想過(guò)去幾個(gè)月中發(fā)生的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，各種滋味匯聚心頭。 對(duì)一個(gè)大四學(xué)生來(lái)說(shuō)畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然只有 短短幾個(gè)月的時(shí)間，可卻占據(jù)著很大的比重。感謝學(xué)校為我們提供了這次寶貴的學(xué)習(xí)、鍛煉的機(jī)會(huì)，是它使我有了那種獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，是它使我有了日后面對(duì)更多未知困難時(shí)的勇氣與自信。如今就要離開這里了，心中會(huì)有一絲不舍，舍不得我的老師，舍不得我的同學(xué)，舍不得我的大學(xué)生活等等。 參考文獻(xiàn) [1] 何立民 .MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用航天大學(xué)出版社 ,1990年 8月： P38～ P95 [2] .西安電子科技大學(xué)出版社 , 2020 年 2 月： P23～ P272 [3] .電子工業(yè)出版社， 1989 年 5 月： P290～ P307 [4] .科學(xué)出版社 .1999 年 3 月： P25～ P41 [5] 陳明瑩 .89C2051 單片機(jī)設(shè)計(jì)原出版社， 2020 年 3 月： P97～ P132 [6] \\\ 下載有關(guān) AT89C2051 的資料 [7] .西安電子科技大學(xué)出版社， 1994 年 6 月： P218～ P225 附錄 A PC REMOTE CONTROL OF APPLIANCES BY USING TELEPHONE LINES ABSTRACT The idea of Home Automation using telephone lines and a PC was shown in this study. The system was based on the Dual Tone Multifrequency DTMF signals that could be sent through a loop of wire to switch on/off various appliances via a Personal Computer PC . The system hardware and software were designed based on the Telephone Standards. The hardware part included the DTMF receiver On/Off Hook detector, Ring detector and an Input/Output PC Interfacing card. An example of controlling an appliance was provided in the study. The software control programming was written in Turbo Basic and their flow charts are presented here for the reader39。 Telephone Source controller The block diagram of the DTMF receiver internal structure. The analog input signal was preprocessed by a 60Hz reject filter, a preamplifier and a low pass filter to emphasize the signal part. The output of the preprocessor stage was then split into two frequency bands, each of which contained only one DTMF tone group. The output of each bandsplit filter was amplified and the following zerocrossing detector converted the sinusoidal signals to square waves. These square waves, passed through tone frequency band pass filters to generate the individual frequencies in each tone band pass filter output was detected by an amplitude detector and fed to a timing circuit to determine the detection validity within 40ms. The detector output was also fed to an output decoder to decode the tones to their equivalent binary numbers. The timing circuitry produced the control pulses, for an output register. For example, the data strobe from the timing circuit enabled the decoder outputs to be latched at the register outputs D1, D2, D4 ,D8. The register outputs became valid after a tone pair has detected and they were cleared when a valid pause has arrived. The output format was programmed by the HEX/B28 pin. When HEX/B28 1, the output was hexadecimal and when HEX/B28 0, the output was a binary code. The following tables showed the two output formats.