【正文】 數(shù)據(jù)收到，單片機(jī)通過(guò)外部中斷讀入新的數(shù)據(jù)。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)。 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。 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。 通過(guò)查閱 ISD4002 英文手冊(cè)，知道了 ISD4002 的使用方法。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）。 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。 本電路最難確認(rèn)的參數(shù)是 C16 和 C19。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)。 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。 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 。 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。 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)。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 12 缺點(diǎn)：光耦價(jià)格適中。 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。因此，可以實(shí)現(xiàn)振鈴檢測(cè)的方案現(xiàn)在有以下 3種。實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。 本文介紹的正是這種有線電話遠(yuǎn)程控制技術(shù)。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。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)。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。 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。 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。電路形式如下圖 所示 (R 為接入電話線兩端的負(fù)載 )。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。 優(yōu)點(diǎn)：真人發(fā)音，程序編寫(xiě)簡(jiǎn)便，芯片較便宜 。 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 2： 1602 顯示方案 1602 是 液晶 中常見(jiàn)的一種。串聯(lián)型穩(wěn)壓源工作在放大狀態(tài)，調(diào)整管功耗較大。 C1 R20 和 PC817構(gòu)成放電電路，使光耦可以保持正向?qū)ā? 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。 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。 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。 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。另外需要顯示漢字，所以選擇了一款控制芯片為 ST7920 的液晶。 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。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)提示音選擇查詢開(kāi)關(guān)狀態(tài)、控制開(kāi)關(guān)以及密碼修改。 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。 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。 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。其中 R17 和 C21 起到消除自激的作用，一般取 10Ω和 47nF。 ISD4002120P 錄放語(yǔ)音長(zhǎng)達(dá) 120 秒，有 600 個(gè)可尋址錄音段，其地址范圍為000H～ 258H。 圖 DTMF 解碼電路 原理說(shuō)明：當(dāng) DTMF端輸入電話線上送來(lái)的 DTMF信號(hào)，信號(hào)經(jīng) C8 耦合 ,送到 MT8870的 IN引腳時(shí)，雙音多頻信號(hào)首先經(jīng)過(guò)前置放大，其中 R13 為反饋電阻，然后通過(guò)撥號(hào)音濾波器，將撥號(hào)音信號(hào)濾除，再將雙音頻信號(hào)按低、高音頻信號(hào)分開(kāi)，通過(guò)高、低通濾波器及幅度檢測(cè)器檢測(cè)后送入譯碼電路，經(jīng)過(guò)數(shù)字運(yùn)算后 ，以二進(jìn)制的方式通過(guò)四條線 (Q Q Q Q4)輸出到外部共享 Bus 上。當(dāng)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。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 19 光耦合器 PC817，以光電轉(zhuǎn)換原理傳遞信息，使高壓振鈴信號(hào)對(duì)主控電路不產(chǎn)生影響。 方案選擇 以設(shè)計(jì)產(chǎn)品為標(biāo)準(zhǔn)，選擇開(kāi)關(guān)電源是最合適的。 優(yōu)點(diǎn)：顯示字符多， 缺點(diǎn)：顯示亮度不高，一般不能顯示漢字，程序稍稍復(fù) 雜。由于單片機(jī)初始化時(shí)，各個(gè) IO 輸出高電平，且單片機(jī)輸出電流不會(huì) 很大，采用方式 1 電流會(huì)稍大些，驅(qū)動(dòng)能力更強(qiáng)，所以 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 15 常用方式 1。 方案 3：基于語(yǔ)音合成的提示音方案 合成芯片 可合成任意的中文文本， 同時(shí) 支持英文字母的合成 。 優(yōu)點(diǎn)：直接解碼，不需額外的硬件解碼電路 缺點(diǎn)：程序復(fù)雜，算法難，耗 CPU 資源 方案 2：專(zhuān)用硬件解碼 DTMF，雙音多頻，有對(duì)應(yīng)的硬件解碼芯片，如 MT8870、 MT8880、 HT9170 等等。 缺點(diǎn)：電路稍微復(fù)雜，元件參數(shù)不易確定， 控制易受干擾。當(dāng)沒(méi)有振鈴信號(hào)時(shí)，電話線的電壓為 48V 的直流電，而電容 C1“隔直通交”，所以整流橋輸出電壓接近 0V， PULSE_OUT端電壓接近 0V；當(dāng)振鈴信號(hào)來(lái)到時(shí)，振鈴信號(hào)通過(guò)電容 C耦合，經(jīng)過(guò)二極管 D1～ D4整流成為脈動(dòng)直流電壓，通過(guò) R C2 充電，同時(shí) R R2 起到限流作用，當(dāng)脈動(dòng)直流電壓變小時(shí)，又會(huì)通過(guò) R C2放電，使光耦仍處于導(dǎo)通，直至振鈴信號(hào)斷，因此，每振鈴 1S,PULSE_OUT 端只有一個(gè)脈沖，程序計(jì)數(shù)會(huì)簡(jiǎn)單很多。振鈴信號(hào)為 25177。自動(dòng)摘掛機(jī)要完成電路自動(dòng)摘機(jī)和掛機(jī)，在與電話網(wǎng)接口相連的部分一定是硬件電路，該硬件電路將作為軟件與電話網(wǎng)的中間橋梁。 基于現(xiàn)有的資源，電話遙控與常規(guī)的遙控方式相比 ,顯示出一定的優(yōu)越性。通過(guò)對(duì)電話網(wǎng)、 DTMF 信號(hào)、語(yǔ)音提示、電器控制等的研究，實(shí)現(xiàn)了利用個(gè)人終端通信設(shè)備，對(duì)家用電器實(shí)施遠(yuǎn)程控制。同時(shí)電話屬半雙工通信 , 操作者可以通過(guò)各種提示音即時(shí)了解受控對(duì)象的有關(guān)信息，也可以根據(jù)反饋的信息進(jìn)行進(jìn)一步的操作。就如振鈴音計(jì)數(shù)，用硬件實(shí)現(xiàn)要用到計(jì)數(shù)電路，而用軟件計(jì)數(shù)，用外部中斷即可。振鈴以 5s 為周期 , 即 1s 送， 4s斷。 方案選擇 通過(guò)上述 3種方案的對(duì)比，方案 3穩(wěn)定性好，抗干擾強(qiáng)，程序處理簡(jiǎn)單，而且手上沒(méi)有穩(wěn)壓管，只有方案 3沒(méi)用到高壓穩(wěn)壓二極管。電路形式如下圖 所示 (R 為接入電話線兩端的負(fù)載 )。 優(yōu)點(diǎn)：不需要復(fù)雜的程序解碼，節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間，運(yùn)用簡(jiǎn)單，電路可靠。 優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單，語(yǔ)音可以隨意更改，不需錄入。 方案 2：固態(tài)繼電器控制方案 固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)，在開(kāi)關(guān)過(guò)程中無(wú)機(jī)械接觸部件。 優(yōu)點(diǎn)：顯示字符多，能顯示漢字。 圖 整體方案框圖 5V 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源 STC 系 列 單 片 機(jī) 光耦控制模擬摘掛機(jī) 基于 RC 充放電和光耦 隔離的振鈴檢測(cè) 12864 開(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示 電話 接口 DTMF 硬件解碼 錄音式語(yǔ)音提示 電磁繼電器 驅(qū)動(dòng) 家用電器 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 18 第 2 章 硬件電路設(shè)計(jì) 單元電路設(shè)計(jì) 在上一 章對(duì)整體電路方案做了擬定，本章將對(duì)擬定的方案作詳細(xì)的設(shè)計(jì)。光耦接收端接的 LED 燈，保證電流在 10mA 左右即可，限流電阻 R17 很好選。反之，光耦不導(dǎo)通，其等效電阻很大， R28 可看成沒(méi)有接入電話線兩端。當(dāng) MT8870 解出一個(gè)按鍵值而且輸出到外部時(shí)，其 STD 引腳會(huì)由低電平升為高電平，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間降為低電平 ,我們便可以利用此特點(diǎn)檢測(cè)到此引腳的變化，有訊號(hào)時(shí)便可馬上將 Q1～ Q4 引腳所產(chǎn)生的值讀入 CPU，然后解出電話的按鍵值。當(dāng)要進(jìn)行分段錄音時(shí)，錄音完成后必須發(fā)送結(jié)束錄音命令，放音也是一樣的，只是放音結(jié)束時(shí)， 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 24 INT 會(huì)有個(gè)脈沖提示放音結(jié)束，單片機(jī)可根據(jù)該脈沖停止放音。 Ieq=(1+β )*Ibq； Icq=β *Ibq； Ieq*R23+Ibq*R25+Ube+Ieq*R30=3V； 其中放大倍數(shù)β取 200， Ube 取 ； 得： Ibq=； Ieq=162uA Ucq=3VIeq*R23= 由計(jì)算結(jié)果可知，靜態(tài)工作點(diǎn)選擇恰當(dāng)，加上麥克微伏級(jí)的信號(hào)輸入，經(jīng)過(guò)放大，不會(huì) 使信號(hào)失真。 電源電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)、 MT8870、 LM386 等芯片及電路供電為 5V， ISD4002 供電為 3V，而上一章說(shuō)了用 LM7805 穩(wěn)壓 5V，現(xiàn)在只需要在此基礎(chǔ)上穩(wěn)壓出 3V即可。 解決上述問(wèn)題后，還測(cè)試了單片機(jī)其他外圍電路。 Y N N N Y Y 圖 錄放音操作程序流程圖 開(kāi)始 發(fā)送錄音地址命令 等待錄音延時(shí) 等待錄音