【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 需外加一些阻容元件即可 。 MT8870 是一種帶呼叫進(jìn)展過濾器的單片雙音多頻收發(fā)器。它包括一個(gè)帶增益可調(diào)放大器的 DTMF 接收器和一個(gè) DTMF 發(fā)送器。其中濾波電路采用高頻群和低頻群兩個(gè)六階開關(guān)電容帶通濾波器，解碼采用數(shù)字計(jì)數(shù)器技術(shù)來確定輸入的 DTMF 音調(diào)的頻率，并將其譯成標(biāo)準(zhǔn)的四位二進(jìn)制碼。發(fā)送器采用開關(guān)電容 D/A 變換器。片內(nèi)使用了一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器，能合成精確的音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖準(zhǔn)確的定時(shí)發(fā)送。 MT8870 提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器總線接口，可以直接與 MCS51 系列 MCU 和微機(jī)接口。它還可以選用呼叫進(jìn)展方式工作，通過呼叫進(jìn)展濾波器來檢測(cè)特定通帶內(nèi)的信號(hào)頻率，供微處理機(jī)或計(jì)數(shù)器電路分析，以確定檢測(cè)到的呼叫進(jìn)展音的性質(zhì)。它從接收端接收來自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號(hào)該雙音多頻信號(hào)先經(jīng)其內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器，濾除撥號(hào)音信號(hào)，然后經(jīng)前置放 大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號(hào)按高 ，低音頻信號(hào)分開，再經(jīng)高 、 低群濾波器，幅度檢測(cè)器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運(yùn)算后，在其數(shù)據(jù)輸出端輸出相對(duì)應(yīng)的 8421 碼 [5]。 其芯片引腳圖如圖 24 所示。 圖 24 MT8870河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 ZigBee 控制模塊 CC2530 CC2530 是用于 、 ZigBee 和 RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng) (SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的 RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型 8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8KBRAM 和許多其他強(qiáng)大的功能。 CC2530 有四種不同的閃存版本 ，CC2530F32/64/128/256，分別具有 32/64/128/256KB 的閃存。 CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。 CC2530 整合了業(yè)界領(lǐng)先的 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)性 8051MCU 的卓越性能，還包括了 8kB 的 SRAM，大容量 flash 以及許多其他的強(qiáng)大特性。 CC2530 芯片上系統(tǒng) (soc)是高度集成的解決方案，僅需要很少的外置元件，且所選用元件均為低成本型，可支持快速，廉價(jià)的 ZigBee 節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建。 CC2530芯片系統(tǒng)保持了 CC2520 所包含的作射頻性能，包括了超低功耗、高靈敏度，出眾的抗噪聲及抗干擾性能，所集成的 MCU 為強(qiáng)大的 8 位，單周期 8051 微控制器核心 (其典型性能可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的 8 倍 )。另外， CC2530 還包括了許多強(qiáng)大的外設(shè)資源，如 DMA、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、看門狗定時(shí)器 ， aes128 協(xié)處理器， 814 位 ADC、 USART，睡眠定時(shí)器，上電復(fù)位電路，掉電檢測(cè)電路以及 21 個(gè)可編程 I/O 引腳。 其芯片引腳圖如圖 25 所示。 圖 25 CC2530河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 振鈴檢測(cè)及模擬摘掛機(jī)模塊 振鈴檢測(cè)電路的作用就是檢測(cè)電話線上有無鈴流信號(hào)，并將鈴流信號(hào)狀態(tài)傳輸給單片機(jī)， 使 單片機(jī)能夠有效實(shí)施 對(duì) 家電的遠(yuǎn)程控制。 由于 該系統(tǒng)并聯(lián)在電話機(jī)的兩端，并且不能影響電話的正常使用，所以要求系統(tǒng)在接到鈴流信號(hào)后不能馬上動(dòng)作，只有在達(dá)到設(shè)定的響鈴次數(shù)后，才默認(rèn)家里無人， 允許 電力摘機(jī)響應(yīng)。鈴流未到達(dá)前，電話線上存在大于 48V的直流電壓。當(dāng)有振鈴信號(hào)時(shí)，電話線上的鈴流信號(hào)為 (90V177。 15)V、 25Hz的交流信號(hào)。其中直流電壓為 48V 左右，交流電壓為 (25V177。 15)V、 25Hz 的正弦信號(hào)。鈴流信號(hào)進(jìn)入檢測(cè)電路以后，首先用高壓電容進(jìn)行隔直，再經(jīng)濾波穩(wěn)壓以后，經(jīng)過光耦再通過觸發(fā)器最后輸出標(biāo)準(zhǔn)的高低電平給單片機(jī)，單片機(jī)通過對(duì)鈴聲信號(hào)的計(jì)數(shù)，當(dāng)響鈴次數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，就發(fā)出指令讓繼電器閉合，實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)狀態(tài)。根據(jù)這個(gè)原理， 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)了一個(gè)振鈴檢測(cè)及模擬摘掛機(jī)的電路如圖 26所示。 圖 26 振鈴檢測(cè)及模擬摘掛機(jī) DTMF 信號(hào)解碼模塊 雙音多頻 DTMF(Dual Tone Multi Frequency)，有高頻群和低頻群組成，高低頻群各包含 4 個(gè)頻率。一個(gè)高頻信號(hào)和一個(gè)低頻信號(hào)疊加組成一個(gè)組合信號(hào)，代表一個(gè)數(shù)字。DTMF 信令有 16 個(gè)編碼。雙音多頻的撥號(hào)鍵盤是 44 的矩陣，每一行代表一個(gè)低頻，每一列代表一個(gè)高頻。每一個(gè)按鍵就發(fā)送一個(gè)高頻和低頻的正弦信號(hào)組合，比如 1 就相當(dāng)于 697Hz 和 1209Hz。交換機(jī)可以解碼這些頻率組合并確定所對(duì)應(yīng)的按鍵。 DTMF 編解碼器在編碼時(shí)將擊鍵或數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成雙音信號(hào)并發(fā)送，解碼時(shí)在收到的 DTMF 信號(hào)中檢測(cè)擊鍵或數(shù)字信息的存在性。一個(gè) DTMF 信號(hào)有兩個(gè)頻率的音頻信號(hào)疊加構(gòu)成。這兩個(gè)音頻信號(hào)的頻率來自兩組預(yù)分配的頻率組，即行頻組和列頻組。每一對(duì)這樣的音頻信號(hào)唯一表示一個(gè)數(shù)字或符號(hào)。電話機(jī)中通過常有 16 個(gè)按鍵，其中 10 個(gè)數(shù)字鍵 0~9 和河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 10 6 個(gè)功能鍵 、 *、 A、 B、 C、 D。國(guó)際上采用多種頻率為 697Hz、 770Hz、 852Hz、 941Hz、1209Hz、 1336Hz、 1477Hz 和 1633Hz 等 8 種。用這 8 中頻率可以形成 16 種不同的組 合，從而代表 16 中不同的數(shù)字或功能鍵。其組合見 圖 22 所示。 表 22電話鍵盤與 DTMF頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系表 高頻 低頻 1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz 697Hz 1 2 3 A 770Hz 4 5 6 B 852Hz 7 8 9 C 941Hz * 0 D MT8870 是 MITEL 公司生產(chǎn)的 DTMF 接收器，是一種大規(guī)模 COMS 集成電路，主要有濾波器、譯碼器和控制電路三個(gè)部分組成。本系統(tǒng)的雙音多頻 DTMF 信號(hào)解碼電路由 MT8870 主要承擔(dān)。 MT8870 的 電路連接 如圖 27 所示，其 3 腳接收來自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號(hào) ， 該雙音多頻信號(hào)先經(jīng)其內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器，濾除撥號(hào)音信號(hào)，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音 多 頻信號(hào)按高、低音頻信號(hào)分開，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測(cè)器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運(yùn)算后，在其數(shù)據(jù)輸出端輸出相對(duì)應(yīng)的 8421 碼。 MT8870 的數(shù)據(jù)輸出端 Q4~Q1 連到單片機(jī)，單片機(jī)識(shí)別 4 位代碼。電話按鍵與相應(yīng)譯碼輸出。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。為了使單片機(jī) 能 及時(shí)獲取有效數(shù)據(jù)， MT8870 的 CLD 有效端經(jīng)反相后接 CPU 的 INT0 引腳。當(dāng) MT8870 獲取有效雙音多頻信號(hào)后， CLD 電平由低變高，再反相為低， CPU檢測(cè)后，指示輸入口接收有效二進(jìn)制代碼。而無效的雙音頻信號(hào)是不會(huì)引起 MT8870 的 CLD 端變化的。 圖 27 MT8870解碼電路河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 語音提示模塊 本系統(tǒng) 設(shè)計(jì)中采用可以由單片機(jī)進(jìn)行串行通信控制的 ISD4000 系列語音芯片。ISD4000 系列單片語音錄放器件是用 COMS 工藝實(shí)現(xiàn)的高語音質(zhì)量。 3V工作電壓的集成電路芯片，特別適合用于移動(dòng)電話等各種便攜式設(shè)備。為了給設(shè)計(jì)的系統(tǒng)足夠的后期擴(kuò)展空間， 本系統(tǒng) 采用 的是 錄放時(shí)間較長(zhǎng)的 ISD400408M 芯片，這個(gè)芯片的錄放時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 8min，輸入采樣頻率是 ，典型的濾波通帶是 。 ISD4000 系列的串行操作是通過 SPI 串行接口實(shí)現(xiàn)的， SPI 串行接口協(xié)議如下，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議設(shè)定微控制器 SPI的移位寄存器是由串行時(shí)鐘 SCLK 的下降沿驅(qū)動(dòng)。而對(duì)于 ISD4000 系列器件，在時(shí)鐘上升沿鎖存 MOSI 引腳數(shù)據(jù)，在下降沿將數(shù)據(jù)送達(dá)到 MISO 引腳。 ISD4004 的中斷引腳與時(shí) 鐘引腳和片選引腳也分別與單片機(jī)對(duì)應(yīng)引腳相連接，搭建成整個(gè)語音錄放系統(tǒng)。語音提示電路將錄入芯片的提示語音在正確的解碼信號(hào)的作用下，準(zhǔn)確的播放出來，以便對(duì)用戶的操作帶來方便。友好的語音提示，可以讓用戶正確快速的實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制，并且語音提示部分還包括密碼輸入提示，這樣還能提高安全性。 考慮到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是要面對(duì)不同的人群，所以在設(shè)計(jì)中充分考慮產(chǎn)品的實(shí)用性，故不向 ISD4004 語音芯片中錄入一成不變的提示音而是在設(shè)計(jì)語音提示放音電路的同時(shí)加入錄音電路由于ISD4004 語音芯片必須使用 SPI 接口與外部的語音控制 器 (AT89S51)通信，而設(shè)計(jì)使用的AT89S51 沒有專門的 SPI 接口硬件模塊，所以在編程的時(shí)候，同樣需要采用模擬 SPI 協(xié)議時(shí)序的方法控制 ISD4004 芯片。其在系統(tǒng)中的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)原理圖如圖 28 所示。 圖 28 ISD4004語音提示電路河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 控制模塊 系統(tǒng) 的 控制模塊是由三個(gè) ZigBee 模塊組成 的 ， 將 其中 的 一個(gè) ZigBee 模塊 設(shè)定為協(xié)調(diào)器，另 兩個(gè) ZigBee 模塊 作為 控制 節(jié)點(diǎn)。其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)接一個(gè) LED 燈，模擬控制家用電燈，另一個(gè) 節(jié)點(diǎn) 接電機(jī)模擬電風(fēng)扇。 本系統(tǒng)所采用的 ZigBee 模塊是以單片機(jī) CC2530為控制核心，讓控制模塊 中作為 協(xié)調(diào)器 的 ZigBee 模塊 與整個(gè)系統(tǒng)的主控芯片 AT89S51相連。系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，我們將不同的家用電器與電話機(jī)的按鍵進(jìn)行匹配編碼，并將不同的家用電器與相應(yīng)的 ZigBee 控制節(jié)點(diǎn)相連，當(dāng)按下相應(yīng)的按鍵 時(shí) 就對(duì)對(duì)應(yīng)的家用電器進(jìn)行操作。當(dāng)用戶 通過 進(jìn)行按鍵操作來選擇要控制的家用電器時(shí)，先由 DTMF 信號(hào)解碼模塊對(duì)按鍵進(jìn)行解碼， 程序在 匹配到要控制的家用電器 后 ，由主控芯片發(fā)出指令給ZigBee 模塊的協(xié)調(diào)器單片機(jī)，協(xié)調(diào)器在得知要控制 的家用電器以后，就對(duì)相應(yīng)的控制節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制指令，最后由相應(yīng)的控制節(jié)點(diǎn)單片機(jī)來完成對(duì)家用電器的控制，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng) 對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制。其原理 框架圖 如圖 29 所示。 圖 29 控制模塊 軟件設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng) 除了硬件電路以外，還需要軟件系統(tǒng)來協(xié)調(diào)工作，才能夠最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)預(yù)定功能。系統(tǒng)的軟件 工作流程是，當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，程控交換機(jī)即將向被叫用戶發(fā)送振鈴信號(hào)。振鈴信號(hào)經(jīng)振鈴檢測(cè)電路變換成單脈沖，這個(gè)脈沖被輸入到單片機(jī)的中斷引腳進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)單片機(jī)對(duì)這個(gè)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定的數(shù)值之后即認(rèn)為家中無人，隨后發(fā)送摘機(jī)命令，控制模擬摘掛機(jī)的繼電器線圈上電，常開觸點(diǎn)閉合接入 300Ω的負(fù)載電阻達(dá)到模擬摘機(jī)的效果。此時(shí)通話雙方之間建立了正常的通話線路。單片機(jī)控制語音芯片播放提示語音，用戶在語音提示下繼續(xù)操作。軟件會(huì)對(duì)用戶進(jìn)行身份確認(rèn)，若用戶 3 次輸入錯(cuò)誤密碼將直接掛機(jī)。身份確認(rèn)后用戶可按照提示輸入控制命令，單片機(jī)將會(huì) 對(duì)控制命令進(jìn)行分析，隨后通過 ZigBee 控制模塊對(duì)相應(yīng)的家電進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主程序是系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。系統(tǒng)主程序是緊緊圍繞系統(tǒng)工作流程設(shè)計(jì)的，其流程圖如 圖 210 所示。 主控芯片 AT89S51 按鍵操作 DTMF 解碼 協(xié)調(diào)器 控制節(jié)點(diǎn) 1 控制節(jié)點(diǎn) 2 家電 1 家電 2 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 圖 210 系統(tǒng)主程序流程圖振 鈴 信 號(hào) 計(jì) 數(shù)振 鈴 次 數(shù) = 5 次 ？模 擬 摘 機(jī)密 碼 校 驗(yàn)是 否 正 確控 制 命 令 識(shí) 別控 制 命 令 輸 出模 擬 掛 機(jī)是 否 掛 機(jī)語 音 提 示YYNYNN開 始結(jié) 束河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 振鈴計(jì)數(shù)部分 遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)中采用外部中斷 0 來對(duì)振鈴信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù) [6]。當(dāng)有振鈴信號(hào)到來時(shí)，單片機(jī)的外部中斷引腳就會(huì)捕捉到一個(gè)上升沿電平，觸發(fā)外部中斷，程序進(jìn)入中斷服務(wù)當(dāng)中，在中斷 服務(wù) 處理中對(duì) 振鈴 信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值超過 5 次時(shí)，停止計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值清零，同時(shí)控制單片機(jī)連接模擬摘掛機(jī) 電路 的引腳輸出一個(gè)高電平，讓繼電器閉合， 從而 實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)功能，此時(shí)主程序進(jìn)入后續(xù)控制過程。 其 中斷服務(wù)程序 如下。 /******************************************************* * INT0 中斷函數(shù) 對(duì)鈴聲信號(hào)計(jì)數(shù) 頻率為 20HZ * ********************************************************/ void counter(void) interrupt 0 { EX0=0。 //關(guān)閉外部中斷 0 LedNumVal++。 //中斷計(jì)數(shù) if(LedNumVal5) { P2=Disp_Tab[LedNumVal%10]。 LedNumVal=0。 //計(jì)數(shù)清零 K1=1。 //繼電器 閉合 } EX0=1。 //打開 外部中斷 0