【正文】 te control； DTMF； Household appliances 目錄 摘要 ... I Abstract II 第 1章 緒論 ... 1 本課題研究的背景 ... 1 遠(yuǎn)程控制的內(nèi)容 ... 2 第 2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)可行性分析 ... 4 總體設(shè)計(jì)分析 ... 4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)分析 ... 5 單片機(jī)簡介 ... 5 硬件模塊 ... 6 模擬摘機(jī)電路 ... 7 振鈴檢測電路 ... 7 控制部分電路 ... 7 雙音解碼電路 ... 7 語音提示電路 ... 8 軟件模塊 ... 8 信號(hào)音檢測 ... 9 密碼檢測 ... 9 信號(hào)分析處理 ... 9 本章小結(jié) ... 9 第 3章 硬件單元電路設(shè)計(jì) ... 10 振鈴檢測電路 ... 10 模擬摘掛機(jī)電路 ... 11 雙音頻解碼電路 ... 12 信號(hào)音提示電路 ... 15 電器控制電路 ... 17 本章小結(jié) ... 18 第 4章 軟件設(shè)計(jì) ... 19 單片機(jī)初始化 ... 19 振鈴計(jì)數(shù)模塊 ... 20 語音提示模塊 ... 21 密碼檢測模塊 ... 23 密碼修改模塊 ... 24 控制電器模塊 ... 25 本章小結(jié) ... 27 第 5章 系統(tǒng)應(yīng)用 ... 28 系統(tǒng)的應(yīng)用前景 ... 28 系統(tǒng)使用說明 ... 28 系統(tǒng)功能擴(kuò)展 ... 29 結(jié)論 ... 31 致謝 ... 32 參考文獻(xiàn) ... 33 附錄 A. 34 附錄 B. 34 附錄 C. 34 附錄 D. 34 第 1 章 緒論 本課題研究的背景 二十一世紀(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。 1997 年 8 月局用電話交換機(jī)總?cè)萘客黄?1 億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位， 2022 年 7 月固定電話用戶總數(shù)突破 2 億戶。故未對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高性價(jià)比的。操作者可以通過各種提示音即時(shí)了解受控對象的有關(guān)信息，從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。本系統(tǒng)使用最簡單的電路、最可靠的電路芯片實(shí)現(xiàn)了完善的功能。 C51 單片機(jī)引腳功能介紹： 單片機(jī)的 40 個(gè)引腳大致可分為 4 類：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。振鈴以 5 秒為周期，即 1 秒送， 4 秒斷。有 10 個(gè)地址輸入端，尋址能力可達(dá) 1024 位；最多能分 600 段；設(shè)有 OVF（溢出）端，便于多個(gè)器件級聯(lián)。系統(tǒng) 的總體可行性設(shè)計(jì)包括：硬件電路和軟件模塊，硬件電路的分析主要是振鈴檢測電路、模擬摘機(jī)電路、雙音解碼電路、語音提示電路、控制部分電路等部分的分析；軟件模塊的分析包括：初始化、信號(hào)音（流鈴）計(jì)數(shù)、密碼檢測、信號(hào)分析處理。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流≤ 5μ A。而無效的雙音頻信號(hào)（電話線路雜音、人們的語音信號(hào)等）是不會(huì)引起 MT8870的 CID端變化的。CI/GTO 為控制輸入端 /時(shí)間監(jiān)測輸出端 。利用 LM386低壓音頻功率放大器， LM386是為低壓用戶設(shè)計(jì)的功率放大器，內(nèi)部增益為 20倍，在 1腳和 8 腳接電阻和電容時(shí)，可使增益增加到 200倍，用途廣泛，使用方便，外接元件數(shù)目較少，本系統(tǒng)的音頻放大電路如圖 3－ 9所示。下面就整體設(shè)計(jì)以及每個(gè)單元功能模塊分別進(jìn)行說明。通過雙音多頻解碼電路獲得用戶發(fā)出的按鍵命令，并根據(jù)用戶的命令執(zhí)行開機(jī)、關(guān)機(jī)等操作。一般要求，信號(hào)在電路板上傳輸?shù)你~膜線越短越好，過孔數(shù)目越少越好。例如：單片機(jī)控制電器數(shù)量的增加，此部分充分應(yīng)用了單片機(jī)外圍接口擴(kuò)展技術(shù)或者加 3－ 8譯碼器。 利用 38譯碼器的 STA、 STB和 STC還可以進(jìn)行級聯(lián)擴(kuò)展為 24線譯碼器，若外接一個(gè)反向器還可以級聯(lián)擴(kuò)展成為 32線譯碼器 ,從而實(shí)現(xiàn)對更多的外部受控設(shè)備進(jìn)行有效控制的可能。我想應(yīng)該從以下幾個(gè)方面： 優(yōu)化單片機(jī)的端口分配，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更協(xié)調(diào)。 實(shí)踐能力得到了提高和在實(shí)踐過程中積累了一些經(jīng)驗(yàn)。這些能力將會(huì)在以后的工作和學(xué)習(xí)中發(fā)揮不可估量的作用。本系統(tǒng)既可作為嵌入部分，亦可作為獨(dú)立部分使用。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?，?CPU發(fā)送中斷請求，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)。一般要求每 10片左右的集成電路增加一個(gè) 10uF的充放電電容。 為增加系統(tǒng)抗電磁干擾能力應(yīng)該采取以下措施： 選用時(shí)鐘頻率低的微控制器。 第 1 章 系統(tǒng)應(yīng)用 系統(tǒng)的應(yīng)用前景 隨著我國信息事業(yè)的持續(xù)、快速發(fā)展 ,通信基礎(chǔ)設(shè)施日臻完善 ,固定電話、移動(dòng)電話用戶總數(shù)接近兩億。硬件單元電路設(shè)計(jì)包括的六部分是：振鈴檢測電路、模擬摘掛機(jī)電路、雙音頻解碼、信號(hào)音提示電路、音頻放大電路、電器控制電路。 (本電路重點(diǎn)在于耦合變壓器 T1(參看模擬摘掛機(jī)電路 )的選取。 表 3－ 5 電話鍵盤按鍵與 DTMF 信號(hào)的對應(yīng)關(guān)系 電話鍵 盤按鍵 高頻組 (Hz) 1209 1336 1477 1633 低頻組 (Hz) 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 D MT8870 芯片介紹：實(shí)現(xiàn) DTMF解碼的芯片是 MT8870，它是 MITEL公司生產(chǎn)的 ,為 CMOS電路 ,DIP封裝。 其中， A， B， C， D 4個(gè)按鍵常被當(dāng)作 R/P， REDIAL， HOLD， HANDSFREE等功能使用。 振鈴信號(hào)通過光耦 4N25的 4腳輸出振鈴正弦波， R2 和 C2 共同組成濾波電路，信號(hào)到了開關(guān)三極管 T1 的基極就變成了方波。 密碼檢測 本單元可以在系統(tǒng)初始化的時(shí)候，在單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器的內(nèi)部開辟一塊空間放置密碼。 CPU 從 P1 口讀入數(shù)據(jù)，去掉高四位后將數(shù)據(jù)保存于內(nèi)部 R7 寄存器單元，并對讀入的數(shù)值進(jìn)行判斷，從而得到遠(yuǎn)程控制者的輸入 命令。 振鈴檢測電路 當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來鈴流信號(hào)。 綜上所述，本設(shè)計(jì)的信號(hào) 音檢測、自動(dòng)摘掛機(jī)、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實(shí)現(xiàn)。語音提示電路受單片機(jī)的控制產(chǎn)生相應(yīng)的提示音提示，并通過反饋電路反饋至電話外線。 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，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。 本文介紹了一種電話遠(yuǎn)程控制技術(shù)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)用，功能靈活多樣，可靠性高，操作方便，可以廣泛地應(yīng)用于家庭或者其它場所的智能控制。隨著通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電話機(jī)已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶；隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用電話機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的技術(shù)也日益用于生活中。在該作品的基礎(chǔ)上進(jìn)行了功能擴(kuò)展是很方便的。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)出電話遙控方式的半雙工通信特點(diǎn)。本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能，具有很強(qiáng)的市場前景。 電源： （ 1） VCC－芯片電源，接 +5V； （ 2） VSS－接地端； 時(shí)鐘： XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。根據(jù)振鈴信號(hào)電壓比較高的特點(diǎn)，可以先使用高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光電耦合器。 ISD2590 芯片如圖 2－ 3 所示。經(jīng)過翻閱大量的技術(shù)資料，對具體要求實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行完整的系統(tǒng)分析，本設(shè)計(jì)電話遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本符合實(shí)際情況，可以完成設(shè)計(jì)任務(wù)所要求實(shí)現(xiàn)的基本功能。 當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí)，電話機(jī)通過叉簧接上約 200Ω的負(fù)載，使整個(gè)電話線回路流過約 30mA的電流。 DTMF接收器的外圍電路如圖 。ECO為初始控制輸出端； VDD、 VSS為正負(fù)電源 。 圖 3－ 8信號(hào)音提示音電路 原器件選?。? 反向器選取 74LS04 中的一組反向器； C1的是對音頻信號(hào)起隔直耦合 的作用，所以取 100μ F的電解電容，耐壓性能無特殊要求； IC R R R R C C3和 C4共同組成音頻放大電路， IC1選取 LM386N1， R1取 1kΩ， R2取 1kΩ， R3取 20KΩ， R4取 10Ω K,C2取 10μ F的電解電容， C3 取 10μ F的電解電容， C4 取 100μ F 的電解電容； T1是音頻輸出專用變壓器 (參看模擬摘掛機(jī)電路 )； 圖 3－ 9音頻放大電路 電器控制電路 原理說明：本單元電路主要是由反向電路、 D觸發(fā)器和繼電器等控制電路組成。整體流程圖如 4－ 1圖所示： 圖 4－ 1 整體流程圖 單片機(jī)初始化 單片機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)的分配利用在其工作過程中起非常大的作用，所以就 必須對其進(jìn)行必要的初始化。如果有人在默認(rèn)的振鈴次數(shù)之前接聽電話，則不進(jìn)入電話遙控狀態(tài)，因此不影響電話的正常通話使用。典型值：長度不超過 25cm，過孔數(shù)不超過 2個(gè)。 這里對本系統(tǒng)還可以的擴(kuò)展功能做一下簡單的介紹： 使用 MT8888芯片還可以進(jìn)一步擴(kuò)展其功能，而且使本裝置的體積大大減小，在這里就 MT8888集成電路作一個(gè)簡單的介紹。 使用 LM567鎖相環(huán)可以對電話信號(hào)音中的忙音進(jìn)行識(shí)別，使實(shí)際使用更加方便，而且能夠提高本裝置的穩(wěn)定性。 對軟件進(jìn)一步的完善和細(xì)化，使系統(tǒng)的功能更穩(wěn)定 、可靠。設(shè)計(jì)過程是一個(gè)很復(fù)雜、很繁瑣的過程，這就需要在整個(gè)過程中目標(biāo)明確，有計(jì)劃性的開展設(shè)計(jì)工作 ，特別是要有針對性的建立一個(gè)時(shí)間進(jìn)度表，來充分合理的利用有限的時(shí)間，以使設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)訂的效果；此外對軟硬件的再次運(yùn)用，更加深了對儀器儀表、開發(fā)環(huán)境的認(rèn)識(shí)，積累了良好的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過這次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，熟悉了一項(xiàng)課題進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)過程及和導(dǎo)師尋求必要幫助的溝通能力。 使用靈活 和操作方便。 MT8888沒有延時(shí)導(dǎo)引輸出端 SID，當(dāng)收到的有效音調(diào)對已被寄存且相對應(yīng)的四位二進(jìn)制碼已被鎖在接收數(shù)據(jù)寄存器中時(shí)，片內(nèi)狀態(tài)寄存器中的延時(shí)控制標(biāo)志位 B3 復(fù)位，同時(shí)狀態(tài)寄存器中的接收數(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)志位 B2 置位， CPU可通過查詢這些狀態(tài)標(biāo)志來了解解碼的過程。去耦電容有兩個(gè)作用，一方面是本集成電路的蓄 能電容，提供和吸收該集成電路開門和關(guān)門瞬間的充放電電能，另一方面旁路掉該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，一般情況下，選取擇 ～ 。 本裝置使用起來簡單易學(xué)，而且接口可擴(kuò)展，功能強(qiáng)大。本章是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分，是基于單片機(jī)的應(yīng)用程序之上的，具有一定的代表性和難度。 元器件選?。? 反向器選取兩片 74LS04（每一片內(nèi)有六個(gè)反向器）中的九個(gè)反向器； 繼電器開關(guān) K18選取八個(gè) JRC4100F DC5V繼電器； D觸發(fā)器 IC1_8選取四片 4013（每一片內(nèi)有兩個(gè) D觸發(fā)器）； 三極管 T1_8選取八個(gè) 9013； 二極管 D1_8起保護(hù)作用，選取八個(gè) 4001； 指示燈 LCD1_8選取八個(gè)紅色 5mm發(fā)光二極管； 指示燈限流電阻 R11_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。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。 CCITT 和我國國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與 DTMF信號(hào)的對應(yīng)關(guān)系，如表 3－ 5所示。 MT8870芯片簡介和電話按鍵與相應(yīng)譯碼（ Q4~Q1）輸出見附錄 C。 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、接口簡單的特點(diǎn)。 信號(hào)音檢測 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)對不同信號(hào)音的計(jì)數(shù)。 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)。 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)。 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單的多，實(shí)現(xiàn)也很容易。為了降低本裝置的造價(jià)，作品的提示音使用程序產(chǎn)生。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。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。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。 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