【正文】 11_R18 選取八個(gè) 1kΩ的電阻； 三極管的限流電阻 R21_R28選取八個(gè) 2kΩ的電阻； 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)系統(tǒng)所涉及到的六部分硬件模塊進(jìn)行了詳細(xì)的功能介紹、工作原理、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法、硬件品質(zhì)選擇及參數(shù)要求等。這樣就可以完成單片機(jī)對(duì)多路電器的控制。 首先，單片機(jī) AT89C51從 P0口的八位都用作輸出控制信號(hào)。 ) 音頻放大集成電路 LM386的連接比較簡(jiǎn)單，本裝置的使用是 LM386放大增益為 50dB的連接方式。經(jīng)過 LM386N1的放大，信號(hào)音經(jīng)耦合電容 C4 至變壓器 T1，它是音頻輸出專用的耦合變壓器，正好符合阻抗匹配的要求。因?yàn)樗械男蛱?hào)都以存儲(chǔ)器起始處為基準(zhǔn)，除第一段外，只需要 CE端收到 10us 低脈沖，即可使地址指針按 A0A7尋址第 N段的開始處，然后拉高SP+，在 CE端加一個(gè)低脈沖即可播放第 N段的語音信息，直到此段后的 EOM標(biāo)志出現(xiàn)為止。操作模式根據(jù)引腳 A0～ A7的高低電平不同組合總共分為 256 種不同的模式，實(shí)現(xiàn)不同的功能。其引腳說明如下： IN+、 IN為運(yùn)放的同、反相輸 OSCI入 ,DTMF信號(hào)輸入端； FB 為運(yùn)放輸出端，通過外部接入的反饋電阻可調(diào)節(jié)其內(nèi)部放大器增益； VREF為基準(zhǔn)電壓輸出； IC為內(nèi)部連接點(diǎn) ,應(yīng)接至 VSS端； OSCI、 OSCO為振蕩器輸入、輸出可外接 晶振； EN為數(shù)據(jù)輸出控制端，當(dāng)它為高電平時(shí)允許輸出數(shù)據(jù) Q1~Q4為數(shù)據(jù)輸出端； CID為延遲控制輸出端 。 CCITT 和我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與 DTMF信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表 3－ 5所示。DTMF是由低 頻組（ 697Hz～ 941Hz）和高頻組（ 1209Hz～ 1633Hz）兩組頻率信號(hào)疊加構(gòu)成的。在實(shí)際應(yīng)用中，存在這樣一個(gè)問題： MT8870的使能控制端不允許中斷時(shí)，將使 MT8870的 CID端中斷關(guān)閉。當(dāng) MT8870獲取有效雙音多頻信號(hào)后， CID電平由低變高，再反相為低，單片機(jī)檢測(cè)后，指示 P1口接收有效 二進(jìn)制代碼。 MT8870芯片簡(jiǎn)介和電話按鍵與相應(yīng)譯碼（ Q4~Q1）輸出見附錄 C。整個(gè)電路完成自動(dòng)模擬摘機(jī)過程。 根據(jù)有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，模擬摘掛機(jī)電路設(shè)計(jì)如圖 3－ 3所示，模擬摘掛機(jī)電路主要由一個(gè)光電耦合器開關(guān)電路控制繼電器 的開關(guān)，繼電器控制接入電話線兩端的 200Ω電阻。為了使振鈴信號(hào)音輸出很好的方波波形，如圖 3－ 2所示，計(jì)算后選取 R2=10kΩ， C2=100μ F，τ =1s； 圖 3－ 2振鈴信號(hào)音輸出方波波形 R3和 D3 共同組成振鈴指示燈， R3=100Ω， D3為黃色 5mm發(fā)光二極管； T1和 R4 組成模擬開關(guān)電路， T1選取 9013，根據(jù)分壓原理和 74LS04的低電平有效值，R4取 kΩ； 反向器由 74LS04中的二組反向器組成，起整流作用； 模擬摘掛機(jī)電路 設(shè)計(jì)主要思路：根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不論任何電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)≤ 300Ω，有“ R”鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)≤ 350Ω。 光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣的，從而對(duì)電位差干擾有很強(qiáng)的抑制，而且具有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力、速度高、價(jià)格低、接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。振鈴以 5 秒為周期，即 1秒送， 4秒斷。當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來鈴流信號(hào)。 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)系統(tǒng)的總體可行性設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和核心控制芯片單片機(jī) AT89C51 進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。 信號(hào)音檢測(cè) 本單元可以使用 AT89C51 的兩個(gè)計(jì)數(shù)器的外部中斷方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)音的計(jì)數(shù)。 系統(tǒng)軟件主要功能如下： 系統(tǒng)身份認(rèn)證：功 能為了保證只有合法用戶才能操作系統(tǒng)，電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)上線以后，用戶必須輸入密碼，待系統(tǒng)確認(rèn)后才具有對(duì)系統(tǒng)的操作權(quán)限。內(nèi)含振蕩器、防混淆濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存儲(chǔ)陣列。 本系統(tǒng)語音存儲(chǔ)采用了美國(guó) ISD 公司的 ISD2590 芯片，該芯片具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 遠(yuǎn)程用戶通過電話按鍵發(fā)送的 DTMF 信號(hào)，經(jīng)耦合電容的隔直、濾波后，由 MT8870 接收并進(jìn)行硬件譯碼，輸出的四位二進(jìn)制數(shù)據(jù)直接與 AT89C51 單片機(jī)的 ～ 口連接， MT8870 接收到有效的 DTMF 信號(hào)并解出正確的 BCD 數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)使 CID 端置高電平，通知CPU 取走數(shù)據(jù)。使用集成電路不但外圍電路簡(jiǎn)單，而且可靠性強(qiáng)。方波信號(hào)就可以直接輸出至單片機(jī)的中斷計(jì)數(shù)器輸入口，完成整個(gè)振鈴音檢測(cè)和計(jì)數(shù)的過程。 15V。 自動(dòng)摘掛機(jī)電路可以通過單片機(jī)控制一個(gè)繼電器的開關(guān)，繼電器的控制端連接一個(gè)大約 200Ω的電阻接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機(jī)。 硬件模塊 本作品使用了大量的硬件電路完成部分功能模塊，其目的就是充分利用硬件電路的可靠性、穩(wěn)定性，使整體電路達(dá)到比較高的穩(wěn)定性，采用硬件電路實(shí)現(xiàn)部分功能，而且使用了大量的抗干擾元器件，例如：光耦合器，去耦電容 等，提高系統(tǒng)的看干擾能力，從而是整個(gè)系統(tǒng)的性能更可靠。 （ 2） PSEN：外 ROM 讀選通信號(hào)； （ 3） RST/VPD：復(fù)位 /備用電源； ①． RST（ Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端； ②． VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。它是由 Atmel 公司生產(chǎn)的能與 MCS51系列兼容的單片機(jī)，其引腳如圖 2－ 2 所示。 振鈴音計(jì)數(shù)、忙音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、在線修改密碼、輸入信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路簡(jiǎn)單的多，實(shí)現(xiàn)也很容易。中央控制單元將根據(jù) DTMF 解碼的結(jié)果通過驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作（接通分機(jī)或開關(guān)家電）。用戶通過異地的電話機(jī)撥通本裝置所連接外線的電話號(hào)碼，通過市局交換機(jī)向電話機(jī)發(fā)出振鈴信號(hào)，振鈴檢測(cè)電路將檢測(cè)到的振鈴信號(hào)送至系統(tǒng)的中央控制單元，如果本裝置檢測(cè)到振鈴五次，即五次響鈴后無人接，自動(dòng)摘機(jī)，進(jìn)入密碼檢測(cè)，輸 入正確后選擇被控制電器，然后輸入開或關(guān)進(jìn)行遙控電器，完成后返回，這是自動(dòng)方式；第二種是手動(dòng)方式。 本系統(tǒng)的每一個(gè)接口電路（振鈴檢測(cè)、模擬摘掛機(jī)、語音反饋、電器開展、雙音頻解碼等）具有很強(qiáng)的實(shí)用性。為了降低本裝置的造價(jià)，作品的提示音使用程序產(chǎn)生。 第 1 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)可行性分析 總體設(shè)計(jì)分析 電話智能遙控器由單片機(jī)構(gòu)成主控部分，進(jìn)行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號(hào)，并完成對(duì)于各種信息的記錄；接口電路提供單片機(jī) 與電話外線的接口。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)。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。有線組網(wǎng)主要是利用家中的電話線、單獨(dú)布置通信控制線路或電力線載波通信進(jìn)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(lán)牙技術(shù) (Bluetooth)及家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟技術(shù) (HomePAN)等。下班回家的路上，用手機(jī)給家中的電熱水器發(fā)個(gè)短信，到家后就能洗上熱水澡；給空調(diào)發(fā)個(gè)短信，設(shè)定 溫度，到家就能享受舒適的室溫；給洗衣機(jī)發(fā)個(gè)指令，它就自動(dòng)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(chǎng)景，如今已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)。加上留言電路， 主人不在家時(shí)客人留言。 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(dá)到非常高性價(jià)比。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。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)。遙控技術(shù)是通過一定的手段對(duì)被控物體實(shí)施一定距離的控制，常用的方式有無線電遙控、有線遙控、紅外線和超聲波遙控等。進(jìn)十年來，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)。還可通過發(fā)出語音命令用電話遠(yuǎn)程控制多個(gè)受控對(duì)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。 基于單片機(jī)的家用電器電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) 本文設(shè)計(jì)的是一種基于 AT89C51 單片機(jī)的遠(yuǎn)程電話控制系統(tǒng)。該電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)不需進(jìn)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(shí)了解受控對(duì)象的有關(guān)信息。自從 1876 年， Alexander Graham Bell（貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國(guó)的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。 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?，F(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。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。其控制示意圖如圖 1－ 1 所示。譬如 :使用語音芯片作為信號(hào)音反饋，提高本作品的實(shí)用性（此次為了保證整體電路的經(jīng)濟(jì)性，所以并未使用昂貴的語音芯片）。 遠(yuǎn)程控制的內(nèi)容 4 月 17 日舉行的 2022 中國(guó)國(guó)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)，包含家庭智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)洗衣機(jī)、網(wǎng)絡(luò)熱水器等。組網(wǎng)方式分為兩大類：有線組網(wǎng)和無線組網(wǎng)。 電話屬半雙工通信手段。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。由此可以看出 ,系統(tǒng)主要由流鈴檢測(cè)電路、自動(dòng)摘掛機(jī)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(dòng)電路等組成。 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。這一點(diǎn)，可使產(chǎn)品達(dá)到系列化。 本裝置并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，不會(huì)影響到電話機(jī)的正常使用。用戶聽到語音提示后便會(huì)按鍵進(jìn)行操作，用戶按鍵產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)雙音多頻 DTMF（ Dual Tone MultiFrequency）解碼電路解碼后，送入中央控制單元。 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)。 單片機(jī)簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)用的核心控制單片機(jī)芯片的型號(hào)是 AT89C51。 控制線：控制線共有 4 根： （ 1） ALE/PROG：地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖； ①． ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地； ②． PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。P3 口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷鳎瓿山永m(xù)。 3 伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值 90177。經(jīng)過光電耦合器的隔離轉(zhuǎn)換，從光電耦合器輸出的波形是時(shí)通時(shí)斷的正弦波，經(jīng)過 RC 回路進(jìn)行濾波輸出很標(biāo)準(zhǔn)的方波。經(jīng)過翻閱大量的文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)使用電話專用的雙音頻編解碼芯片進(jìn)行輸入雙音頻信號(hào)的解碼，是比較常用的一種方法。有關(guān) MT8870 的詳細(xì)介紹請(qǐng)參閱本報(bào)告的后面附錄 C 部分。語音提示電路預(yù)先存儲(chǔ)若干段系統(tǒng)提示音， AT89C51 中央處理單元電路判斷用戶發(fā)送的 DTMF 信號(hào)后，對(duì)語音提示電路進(jìn)行尋址，播放相應(yīng)的提示音，從而向用戶反饋信息提示下一步該如何操作。當(dāng)有 電話呼入并且電話遠(yuǎn)程控制器拾機(jī)后，操作人員便會(huì)在語音提示電路的提示下輸入密碼，選擇通道，設(shè)定各種數(shù)值，執(zhí)行開機(jī)、掛機(jī)等操作，語音電路采用語音錄放芯片 ISD2590。 軟件模塊 經(jīng)過比較，決定使用 AT89C51 作為控制的單片機(jī)芯片，具體有關(guān) AT89C51 的介紹不在這里累述，其詳細(xì)資料請(qǐng)參閱本報(bào)告的 部分。若一次工作超時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)離線，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。 信號(hào)分析處理 本單元可以利用查表方式，也可以用簡(jiǎn)單的語句，稍微長(zhǎng)一點(diǎn)的語句實(shí)現(xiàn)，例如 CASE 語句等。 后續(xù) 基于單片機(jī)的家用電器電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（ 2） 第 1 章 硬件單元電路設(shè)計(jì) 振鈴檢測(cè)電路 在電話線路未來鈴流前，電話線路由電話交換機(jī)提供大約 48V的直流電壓。 15V。光電耦合器 4N25起的是隔離作用，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。 圖 3－ 1振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 原器件選?。? C1 隔直電容，因?yàn)槭沁^濾直流，濾出低頻信號(hào)，而且振鈴信號(hào)的電壓還比較高，因此選取 10μ F耐壓 100V的瓷片電容； D1為穩(wěn)壓二極管，選取 36V的穩(wěn)壓二極管； R1是 4N25的限流電阻，取 33 kΩ； IC1選取 光電耦合器 4N25； R2 和 C2 共同組成振鈴信號(hào)音濾波電路，根據(jù)電話振鈴的技術(shù)指標(biāo)：頻率 25Hz 的正弦波，1秒通， 4秒斷，τ =RC可以推出 ≤τ≤ 4（ S）。交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷鳎瓿山永m(xù)。因?yàn)?R3 的電阻為 200Ω，使回路電流變大，控制電路向交換機(jī)發(fā)出模擬摘機(jī)的信號(hào)，交換機(jī)響應(yīng)摘機(jī)信號(hào)，完成電話線路接通。 MT8870的數(shù)據(jù)輸出端 Q4~Q1連到 AT89C51的 P1口的 ~，單片機(jī)經(jīng) P1口識(shí)別 4位代碼。為了使單片機(jī) AT89C51 獲取有效數(shù)據(jù)，