【正文】 圖 5— 2 DTMF信號解調模塊修改后的電路 電器控制電路的調試 電器控制電路主要還是繼電器的動作， 把圖 3— 12 中的 port 口接 Vcc，聽到“嗒”聲，說明繼電器能工作，電器控制模塊能正常工作。 于是就把電源地與交換機的 GND 共地 ，摘機后按鍵，用發(fā)光二極管檢測 Q1— Q4 有輸出，而且輸出值就是按鍵值。先查輸入信號，用示波器測 MT8870 的 2 號腳對地信號，摘機后按鍵，觀察示波器，沒有波形出來，說明輸入有問題。 當振鈴 5 次后，單片機 （ TXD）發(fā)出一個高電平，使得電話線的電壓降為 5V 左右，電話接通，而且振 鈴結束，說明模擬摘機模塊能正常工作。主要分為五種提示音： 低音，表示裝置已經(jīng)摘機，請輸入密碼，其參數(shù)：頻率 f=500Hz，延時 t= /聲； 兩聲低音，表示密碼已經(jīng)通過，請選擇電器，其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時 t= /聲； 三聲低音，表示電器已經(jīng)選定，請控制（開 /關），其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時 t= /聲； 三聲高音，表示密碼輸入錯誤，其參數(shù)：頻率 f=1000Hz，延時 t=秒 /聲； 一聲高音，表示控制已經(jīng)完成，其參數(shù)：頻率 f=1000Hz，延時 t=秒 /聲； 提示音發(fā)生是使用有限循環(huán)，反復使單片機的 RXD 口的電平反轉，從而形成方波 在整個信號音提示程序的設計中，我們要用到了幾個延時子程序，我們采用軟件延時的方法。當系統(tǒng)摘機時，要求輸入密碼，單片機把解碼后的數(shù)據(jù)（使用者輸入的密碼）存儲在 38H 開始的存儲空間內(nèi)。在設定好振鈴次數(shù)后就開中斷等待振鈴信號的進入，進入中斷先判斷是否是振鈴信號，然后就進行振鈴的次數(shù)的判斷，符合振鈴次數(shù)后就進入下一步，模擬摘機。正常的振鈴信號是一組 1秒通、 4秒斷的 25Hz177。 4． 1 系 統(tǒng) 軟件總流程圖 N N N Y 圖 4— 1 系統(tǒng)軟件總流程圖 4． 2 各 子 程序的設計 軟件設計根據(jù)功能不同，可以劃分為：振鈴計數(shù)、按鍵輸入、密碼校驗、電器控制、信號音提示（延時程序）這幾個子程序。觸發(fā)電路的功能是產(chǎn)生合乎要求的觸發(fā)信號，驅動開關電路工作 。 SSR 由于是全固態(tài)電子元件組成，與 MER 相比，它沒有任何可動的機械部件，工作中也沒有任何機械動作； SSR由電路的工作狀態(tài)變換實現(xiàn) “ 通 ” 和 “ 斷 ” 的開關功能，沒有電接觸點，所以它有一系列 MER 不具備的優(yōu)點，即工作高可靠、長壽命 (有資料表明 SSR 的開關次數(shù)可達 108109 次，比一般 MER的 106 高幾百倍 )；無動作噪聲；耐振耐機械沖擊；安裝位置無限制；很容易用絕緣防水材料灌封做成全密封形式，而且具有良好的防潮防霉防腐性能；在防爆和防止臭氧污染方面的性能也極佳。 SSR 成功地實現(xiàn)了弱信號對強電 (輸出端負載電壓 )的控制。 LM386N1放大增益為 50dB 的連接方式 ,其電路連接如圖 310 所示： 圖 3— 10 LM386N1 放大增益為 50dB 的連接方式 3． 6 電器控制電路 當 AT89C51 的應用系統(tǒng)對某一電器進行開頭控制時，輸出一高電平或低電平至此電路，通過固態(tài)繼電器的吸合或釋放，控制電器開頭，驅動電 22 器。 3． 5 信號音提示電路 原理說明：為了方便本系統(tǒng)的使用者，本人設計了信號音提示音電路，如圖 39信號音提示電路。平時１０腳保持低電平，１１－１４腳為高阻態(tài)。芯片的 18 腳接電源＋ 5V， 117腳與 18腳之間所接 的電阻（ 100KΩ ） 及電容（ ）是識別 DTMF 信號時所需的時間常數(shù)電路。 MT8870 在常規(guī)使用時 ,其電路連接如圖 38所示： 圖 3— 8 MT8870常規(guī)使用時接線方式 用戶音頻電話機發(fā)出的雙音多頻（ DTMF）信號通過電容（ ）及電阻 (100KΩ )耦合到芯片的第２腳，２腳是芯片內(nèi)部運算放大器的反向輸入端，３腳是運放的輸出端，輸入輸出之間接一個 100KΩ 的比例放大電阻。兩端外接 晶體。 INH PWDN 內(nèi)部連接端，應接地。 GS 運放輸出，外接反饋電阻可調節(jié)輸入放大器的增益。 MT8870 是一種常用的雙音多頻信號譯碼器，也是一種大規(guī)模 CMOS 集成電路，主要由濾波器、譯碼器和控制電路三部分組成，引腳如圖 37 所示。經(jīng)過翻閱大量的文獻資料，我發(fā)現(xiàn)使用電話專用的雙音頻編解碼芯片進行輸入雙音頻信號的解碼，是比較常用的一種方法。 DTMF 信號不易失真，它只要求有一定的信噪比，所以可傳得更遠。提高了可靠性。 雙音多頻撥號電路較脈沖撥號電路有如下優(yōu)點： (1)接續(xù)速度快。如果 8 個頻率全部用上，我們稱之為 8 中取 2 制，也就是說每個號碼的數(shù)字是從 8 個頻率上取 2 個頻率（高頻群中取一個，比頻群中取一個）來表征。 如發(fā)出的號‘ 5’其對應的高頻群 fH=1336Hz，對應的低頻群 fL=770Hz。 雙音撥號能克服脈沖信號的上述缺點，增加遙控器的可靠性，因此這里設計的遙控器只接收雙音頻信號。由于脈沖撥號方式是按一定的斷 /續(xù)比和速率來斷、續(xù)電話線的環(huán)路而發(fā)出脈沖信號的，它存在以下缺點： （ 1）撥號速度慢。整個電路完成自動模擬摘機過程。調節(jié)充放電時間使得振鈴 N 次時電容的電荷積累達到觸發(fā)電平，使光耦管導通，達到了振鈴 N 次輸出檢測電平的目的。經(jīng)過光耦的隔離轉換，從光電耦合器輸出的波形是時通時斷的正弦波，經(jīng)過 RC 回路進行濾波輸出很標準的方波。振鈴以 5 秒為周期，即 1秒 送 ， 4 秒斷。當用戶被呼叫時，電話交換機發(fā)來 振鈴 信號。 由于振鈴檢測電路采用光電耦合器，因此該電路不會從整體電路吸收大量的電流，也不會將電流反饋致電話線上，而且可以隔離各種電磁干擾。由于光電耦合器件的輸入端和輸出端之間是通過光信號傳輸 , 因而輸入和輸出之間在電氣上完全隔離 , 沒有電信號的反饋和干擾 , 因而性能穩(wěn)定 , 抗干擾能力強。光電耦合器大致可分為三類 , 其中用于傳遞模擬信號的光電耦 13 合器 , 其發(fā)光器件為二極管 , 光接收器件為光敏三極管?？删幊檀?UART 通道 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 4k 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機， 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同 時內(nèi)含 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口， AT89C51 可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。 至于具體的智能電話遙控器的各個組成部分的電路設計將會在下一章中詳細講解。模擬摘機后，即電話接通后，該電路就可接收電話線路送來的雙音頻信號并對其譯碼，譯碼后，該電路輸出 8421 碼（如用戶按下鍵‘ 1’時，譯碼輸出‘ 0001’）送 AT89C51的 ～ ，同時 STD 腳變?yōu)楦唠娖剿?AT89C51 的 INT0 腳，申請中斷，若此時允許中斷，軟件對所發(fā)的雙音頻碼進行處理。與此同時，從單片機 AT89C51 出來的信號音經(jīng)過 LM386 的放大，通過音頻變壓器（或喇叭直接輸出），報告當時的操作狀態(tài)。 2． 2 系統(tǒng)硬件結構 ① 振鈴檢測 電路 ② 模擬摘機電路 ③ 雙音多頻譯碼電路 ④ 信號音提示電路 ⑤ 電器控制電路 硬件系統(tǒng)模塊框圖（圖 2— 1）： 電 話 線 振鈴檢測 雙音多頻譯碼 信號音反饋 單 片 機 芯 片 家電設備 01 家電設備 02 10 圖 2— 1 硬件系統(tǒng)模塊框圖 2． 3 系統(tǒng)軟件結構 為了能實現(xiàn)以上所述的所有功能及達到實驗的成功我們設計了系統(tǒng)的軟件結構如圖23 所示。 本裝置并聯(lián)于電話機的兩端，不會影響到電話機的正常使用。 （ 3）便于電話遠程控制，享受生活新體驗。國內(nèi)廠家所生產(chǎn)的該類設備主要都是對電話機進行改裝，或者出售專門的產(chǎn)品，如專用電話機等，這勢必對居民的現(xiàn)有資源造成浪費，并且還需要單獨布線。本課題研制和開發(fā)的目的和意義就是為了家具生活的高效、方便、安全、節(jié)能、舒適。 (3) 選擇并實現(xiàn)家庭內(nèi)部的聯(lián)網(wǎng)。 1． 3 課題研究中我們需要解決的問題 智能家居經(jīng)過多年的發(fā)展，在世界各國都有了很大的進步，尤其是各種智能家居的產(chǎn)品已經(jīng)得到了廣泛的應用。用戶可以通過幾乎是一步到位的簡單編排，控制把諸如電視機、空調、 VCD、功放等多種家用電器的控制功能分門別類地儲存起來，以便在需要的時候隨時調用。 以下是國內(nèi)有代表性的幾種智能家居系統(tǒng) : (1) 科龍集團研制的“智能網(wǎng)絡家居系統(tǒng)”，由科龍集團研制的“智能網(wǎng)絡家居系統(tǒng)”，它由家庭網(wǎng)關、抄表控制器、安防控制器、家電控制器、燈控制器及家庭總線組成。如寶德勝家庭智能化系統(tǒng)，己經(jīng)用于 30多個住宅小區(qū)。在 80年代中期，將家用電器、 保安設備、通訊設備功能綜合后，提出了家居智能化的新構想。在這期間，智能住宅的概念在歐美等發(fā)達國家得到了廣泛的認同和發(fā)展。之后，美國成立了現(xiàn)代住宅研究會專門從事這一領域的研究。 為此，我們設計了一種“智能家居控制系統(tǒng)”，該系統(tǒng)以單片機為主控制器，利用現(xiàn)有的通信資源 (公用電話網(wǎng)和電力線網(wǎng) )與家用電器進行組網(wǎng)，使整個家庭的電器與網(wǎng)絡一體化，從而實現(xiàn)對家用電器的遠程智能控制。 ............................................ 6 1． 3 課題研究中我們需要解決的問題 .................................. 8 1． 4 項目研究的目的、意義及其市場前景分析 .......................... 8 第二章 系統(tǒng)總體設計 ......................................... 9 2． 1 系統(tǒng)功能指標 .................................................. 9 2． 2 系統(tǒng)硬件結構 .................................................. 9 2． 3 系統(tǒng)軟件結構 . ................................................ 10 2． 4 智能家居控制系統(tǒng)的工作原理 ................................... 10 第三章 硬件設計 ........................................... 11 3. 1 CPU 的選擇 ................................................... 11 3． 2 振鈴檢測電路 ................................................. 12 振鈴檢測電路重要組成元件 —— 光電耦合器的原理 ..... 12 具體電路設計原理 ...................................... 13 3． 3 模擬摘掛機電路 ............................................... 15 3． 4 雙音多頻譯碼電路的設計 ................................... 16 雙音多頻信號的形成 ................................... 16 雙音多頻解碼電路的設計 ................................ 18 3． 5 信號音提示電路 ............................................... 20 3． 6 電器控制電路 ................................................. 21 固 態(tài)繼電器的特點及工作原理 ............................... 22 電器控制電路設計圖 ................................... 23 第四章 軟件設計 ................................