【正文】 。 圖 電器控制電 路 原理說(shuō)明：當(dāng) Relay1（ Relay2 或 Relay3）端輸入低電平時(shí)， 5V 電源經(jīng) S9012和基極電阻使三極管飽和導(dǎo)通，繼電器線圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，同時(shí)指示燈亮；反之，三極管截止，繼電器線圈失電，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，同時(shí)指示燈滅。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 27 圖 開(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示電路 原理說(shuō)明： 12864 液晶顯示電路中，主要有四個(gè)控制腳，分別為 CS、 SID、 SCLK和 RST， CS 為串行片選， SID 為數(shù)據(jù)串行輸入端， SCLK 為串行時(shí)鐘， RST 為硬件復(fù)位。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 28 圖 電源電路 元器件選擇：整流橋二極管用的是 1N4007。 做音頻信號(hào)耦合到電話線的電路時(shí)，隨便用了一個(gè)電源變壓器耦合，發(fā)現(xiàn)音質(zhì)差，噪音大。 通過(guò)手動(dòng)測(cè)試，各個(gè)模塊都能正常工作，說(shuō)明總體設(shè)計(jì)基本上是沒(méi)有問(wèn)題的，各個(gè)模塊沒(méi)有干擾的問(wèn)題存在。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 30 第 3 章 程序設(shè)計(jì) 電話遠(yuǎn)程控制器系統(tǒng)軟件分為兩大 部分：語(yǔ)音錄放程序和控制器系統(tǒng)程序，其中語(yǔ)音錄放程序完成對(duì)提示音的錄音和放音測(cè)試，控制器系統(tǒng)程序完成最終的設(shè)計(jì)要求。讀碼程序流。用戶輸入密碼錯(cuò)誤 3 次，單片機(jī)控制 HOOK 端輸出低電平，完成模擬掛機(jī)，如果密碼輸入正確，單片機(jī)提示操縱者接下來(lái)的操作，操縱者可以根據(jù)提示音選擇查詢(xún)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、控制開(kāi)關(guān)以及密碼修改。再測(cè)試錄音及音頻放大是否正常。 做錄音模塊時(shí)，發(fā)現(xiàn)麥克離開(kāi)關(guān)電源較近時(shí)，開(kāi)關(guān)電源部分產(chǎn)生的電磁干擾會(huì)使麥克錄音過(guò)程中，錄入“哧哧哧”的干擾 聲，若麥克風(fēng)遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)電源，就幾乎沒(méi)有干擾了。 TL431 的 2腳之間為基準(zhǔn)電壓 ，輸出電壓為 (1+R5/R6)*=3V。另外需要顯示漢字，所以選擇了一款控制芯片為 ST7920 的液晶。 設(shè)計(jì)過(guò)程中，繼電器是串在集電極上的，這樣控制電路只有基極電阻和發(fā)射結(jié)，三極管更易飽和導(dǎo)通。 元器件選擇： ISD4002 芯片的基本電路和語(yǔ)音放大電路，在 ISD4002 英文手冊(cè)上有說(shuō)明，參數(shù)完全按照手冊(cè)說(shuō)明定的，這里不作說(shuō)明。同時(shí)，手冊(cè)還給出了ISD4002 與單片機(jī)連接的電路圖，和網(wǎng)上查找的電路基本一樣，只是語(yǔ)音錄入部分不同。 本設(shè)計(jì)用的語(yǔ)音芯片是美國(guó) ISD 公司生產(chǎn)的 ISD4002120P，它采用了直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，音質(zhì)較好，采樣信息直接存放在片內(nèi)的 FLASH RAM 中，防斷電丟失。只要數(shù)據(jù)解碼成功， STD 引腳有變化，單片機(jī)就能及時(shí)知道。 MT8870 通過(guò)對(duì) DTMF 分 離濾波和譯碼，輸出直接接單片機(jī)，簡(jiǎn)單可靠，所以本次設(shè)計(jì)選用了 MT8870。光耦發(fā)射端接的 LED 燈，用于指示是摘機(jī)狀態(tài)還是掛機(jī)狀態(tài)，保證電流在 10mA左右，限流電阻 R26 很好選。 電信局的程控電話交換機(jī)對(duì)電話摘機(jī)的響應(yīng)是根據(jù)電話線回路電流變大。 C16 電容值太小，對(duì)振鈴信號(hào)耦合效果不好， ,經(jīng)測(cè)試 以下的電容就會(huì)使電路工作不正常，而且振鈴信號(hào)為交流信號(hào)，最后選擇 1uF 無(wú)極性的瓷片電容。 C1 R20 和 PC817構(gòu)成放電電路，使光耦可以保持正向?qū)?。振鈴信?hào)為 25177。串聯(lián)型穩(wěn)壓源工作在放大狀態(tài)，調(diào)整管功耗較大。 方案 2能顯示字符，剛好滿足要求，但考慮到以后會(huì)擴(kuò)展功能，如矩陣鍵盤(pán)修改密碼，來(lái)電顯示等等， 1602 顯示有點(diǎn)不夠，所以暫時(shí)選擇了資源多的 12864 了。 方案 2： 1602 顯示方案 1602 是 液晶 中常見(jiàn)的一種。 缺點(diǎn)： 導(dǎo)通后的管壓降大 ， 半導(dǎo)體器件關(guān)斷后仍可有數(shù)微安至數(shù)毫安的漏電流 ，由于管壓降大，導(dǎo)通后的功耗和發(fā)熱量也大 ， 價(jià)格昂貴。 方式 1：當(dāng)輸出低電平時(shí)，三極管 Q1 導(dǎo)通，繼電器 K1 得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，反之常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)。 方案 3 使用語(yǔ)音合成模塊，在設(shè)計(jì)的維護(hù)上十分方便，程序處理方面也很簡(jiǎn)便，但價(jià)格太昂貴，市場(chǎng)上賣(mài)的語(yǔ)音合成模塊價(jià)格高達(dá) 60元，不經(jīng)濟(jì)，所以方案 3 不適合。 優(yōu)點(diǎn)：真人發(fā)音，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)便，芯片較便宜 。這些方法大體可以分為四種，震蕩產(chǎn)生，語(yǔ)音固話在芯片中，語(yǔ)音燒錄以及語(yǔ)音合成，下面就其 中的三種方案進(jìn)行對(duì)比。另外，還要通過(guò)一系列方法進(jìn)行有效性的檢驗(yàn)，以防止誤判。 方案選擇 通過(guò)上述 3種方案的對(duì)比，方案 3包括 了方案 1 和方案 2的優(yōu)點(diǎn)，而且穩(wěn)定性好，抗干擾強(qiáng)。電路形式如下圖 所示 (R 為接入電話線兩端的負(fù)載 )。當(dāng)交換機(jī)檢測(cè)到回路電流變大為 30mA 左右時(shí)，就認(rèn)為電話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)，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)?10 伏左右的直流電 ，完成電話接通工作。 方案 3：基于 RC 充放電和光耦隔離的電路設(shè)計(jì)方案 方案 3的電路形式大致如下圖 所示。 方 案 1：基于穩(wěn)壓二極管和光耦隔離的電路設(shè)計(jì)方案 方案 1的電路形式大致如下圖 所示。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 7 圖 系統(tǒng)原理框圖 單元電路方案擬定 振鈴檢測(cè) 電路方案 當(dāng)沒(méi)有振鈴信號(hào)時(shí)，電話線路由電話交換機(jī)提供大約 48V 的直流電壓。因此，本設(shè)計(jì)軟硬件皆用。因此對(duì)于信號(hào)音處理方面，選擇用硬件實(shí)現(xiàn)振鈴音檢測(cè)、 DTMF 解碼等功能。該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，用戶可通過(guò)手機(jī)或電話對(duì)家用電器進(jìn)行開(kāi)機(jī)，停機(jī)等操作。這些過(guò)去只在幻想中出現(xiàn)的場(chǎng)景，如今已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)。最重要的，在語(yǔ)音提示完畢后，若在給定的時(shí)間內(nèi)無(wú)操作，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)掛機(jī)，節(jié)約通信資源。在安全方面，只有輸入正確的密碼才能控制家電，保證安全、可靠。追求高質(zhì)量、高效率的人們?cè)谠O(shè)想，有沒(méi)有這樣一套設(shè)備，即使出門(mén)在外也能控制家用電器、能夠了解家里的情況，想想，下班的路上，給家里的控制器發(fā)個(gè)短信或是打個(gè)電話，就能控制熱水器燒水，就能控制電飯煲煮飯，就能控制空調(diào)調(diào)節(jié)室溫??而就在 20xx 年 4 月 17 日舉行的中國(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)，它做到了。 本文介紹的正是這種有線電話遠(yuǎn)程控制技術(shù)。但是從系統(tǒng)的可靠性、程序?qū)崿F(xiàn)難易程度上分析，選擇用硬件實(shí)現(xiàn)要大大簡(jiǎn)化作品的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。系統(tǒng)原理框圖如下圖 所示。因此，可以實(shí)現(xiàn)振鈴檢測(cè)的方案現(xiàn)在有以下 3種。 優(yōu)點(diǎn)：電路原理簡(jiǎn)單，振鈴計(jì)數(shù)程序處理簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：用到高壓穩(wěn)壓二極管，平常幾乎用不到，元件不易得到。 模擬摘掛機(jī)電路方案 電信局的程控電話交換機(jī)對(duì)電話摘機(jī)的響應(yīng)是根據(jù)電話線回路電流變大。 方案 2：基于三極管的模擬摘掛機(jī)控制方案 通過(guò)單片機(jī)控制三極管，三極管導(dǎo)通，三極管等效電阻很小，再串接一個(gè)合適的電阻接入電話線兩端，完成模擬摘機(jī)；三極管截止，三極管等效電阻很大，電話線兩 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 11 端可以看成負(fù)載是斷開(kāi)的，完成模擬掛機(jī)。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 12 缺點(diǎn)：光耦價(jià)格適中。DTMF 解碼過(guò)程是通過(guò)計(jì)算接收到的 DTMF 信號(hào)在 8個(gè)固定頻率點(diǎn)的頻譜值 ,從而確定DTMF 信號(hào)的有效性及接收到的是什么號(hào)碼。 語(yǔ)音提示電路方案 市場(chǎng)上語(yǔ)音提示的方法有多種多樣，如蜂鳴器，發(fā)出“嗡嗡嗡”的聲音，又如音樂(lè)芯片，觸發(fā)一下，就發(fā)出動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)。如果你要重新錄音，只要在原來(lái)的分段上錄音，覆蓋原先的語(yǔ)音，唯一不足的一點(diǎn)就是，每要更改語(yǔ)音，就需要重新錄音，較麻煩。 方案選擇 用單片機(jī) 產(chǎn)生提示音，雖說(shuō)價(jià)格低廉，但 語(yǔ)音提示很不明確，需要操縱者記住不同音色及次數(shù)代表的意思，不人性化，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，已經(jīng)滿足不了追求高性能、易操作的人們，所以方案 1不適合。如下圖 所示。 優(yōu)點(diǎn)： 高 壽命，高可靠 ， 靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好 ， 快速轉(zhuǎn)換 ，電磁干擾小 。 缺點(diǎn)：僅僅能顯示數(shù)字或少許的字符，不適合顯示量稍微大的數(shù)據(jù)。 方案選擇 方案 1只能顯示數(shù)字，而本設(shè)計(jì)需要現(xiàn)實(shí)多位數(shù)字和字母或漢字，顯然方案 1不滿足要求。 缺點(diǎn)：一般輸出紋波電壓稍大 方案 2：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源方案 串聯(lián)型穩(wěn)壓源的調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)，因而得名串聯(lián)型穩(wěn) 壓源。當(dāng)用戶被呼叫時(shí) , 程控交換機(jī)就會(huì)發(fā)來(lái)振鈴信號(hào)。 R19 和 C19 構(gòu)成 RC 充電電路， R1 R20 和 PC817構(gòu)成分壓電路，電容 C19 兩端電壓大約為 4V，因此 C19 不需要用耐壓值大的電容，同時(shí) R1 R20 限流，對(duì)后面的光電耦合器 PC817 起到保護(hù)作用。 本電路最難確認(rèn)的參數(shù)是 C16 和 C19。掛機(jī)狀態(tài)下的漏電流應(yīng)≤ 5μ A。 元器件選擇：對(duì)于整流橋，常用的 1N4007 耐壓值高達(dá) 1000V，可以保證不會(huì)擊穿。 MT8870 是 MITEL 公司生產(chǎn)的 DTMF 信號(hào)的解碼芯片，因其電路簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大， 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 22 而且工作穩(wěn)定可靠，功耗低，在實(shí)際生活中得到廣泛使用。單片機(jī)外部中斷是下降沿有效，為了實(shí)時(shí)讀入單片機(jī)，在電路設(shè)計(jì)上給 STD 腳加了一個(gè)反向器（電路圖中的 Q4就是起到反向的作用）。語(yǔ)音提示芯片事先存儲(chǔ)了若干段提示音，單片機(jī)控制語(yǔ)音提示電路播放提示音，操作者則根據(jù)語(yǔ)音提示進(jìn)行按鍵操作，如此直到結(jié)束。 通過(guò)查閱 ISD4002 英文手冊(cè)，知道了 ISD4002 的使用方法。提示音的大小可以通過(guò)調(diào)整 R22 實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 26 電器控制電路設(shè)計(jì) 繼電器驅(qū)動(dòng)有低電平控制和高電平控制，由于單片機(jī)輸出電流較小，且上電為高電平，為防止上電工作，選用低電平控制。 開(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì) 為了以后可以擴(kuò)展，硬件上可以添加輸入輸出設(shè)備，液晶顯示電路設(shè)計(jì)為串行控制，節(jié)約 IO。 原理說(shuō)明：市電經(jīng)過(guò)變壓器輸出 6V 交流， 6V 交流再接入該電路，經(jīng)過(guò)整流橋整流和 C C3 濾波，得到 8V左右的電壓，輸入給 78L05，穩(wěn)壓輸出 5V， C2和 C4 起到濾波的作用。有了之前調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，將各個(gè)模塊拼湊起來(lái)一般不會(huì)有很大的設(shè)計(jì)問(wèn)題，但是還是出現(xiàn)了小問(wèn)題。如給單片機(jī) 腳低電平， 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 29 繼電器 3 要吸合；給 腳高電平，會(huì)自動(dòng)摘機(jī)。一旦模擬摘機(jī)完成，單片機(jī)控制 ISD4002 輸出提示音，提示輸入密碼。 Y N N Y N Y N Y