【文章內(nèi)容簡介】 圖 遠程控制設計與分析 控制系統(tǒng)設計分析 系統(tǒng) 控制 器由 MT8870 接收遠端發(fā)送來的 DTMF 信號 、 并對其進行解碼，解碼后的信號由中央處理單元采集處理 。 為了方便用戶使用 ， 系統(tǒng)設計了語音提示界面 。 電話遠程控制系統(tǒng)一般工作在 無 人值守環(huán)境，所以應具有自動離線、上線、復位功能 。 為了符合 智能化要求 ， 系 統(tǒng)采用 SM8952AC25P 作為中央處理器。同時 ， 電話遠程控制系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅動電路等輔助電路。 系統(tǒng)組成框圖如圖 示。由圖 可 知 ，系統(tǒng)主要由 振鈴檢測電路 、 模擬摘掛機電路 、 DTMF 音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元 （ SM8952AC25P） 、 控制電路、 電源電路等組成。 火災煙霧傳感器 可燃氣體傳感器 擴展信號 A/D轉換 放大、整形 放大、整形 單片機信號分析處理 短信息發(fā)送 紅外學習 光電隔離 功率器件 程控交換信令 執(zhí)行器件 LCD 顯示 門窗磁信號 電壓轉 換 RS232 PC 機 電源電路 語音提示 控制電路 SM8952AC25P 單片機 振鈴檢 測 模擬摘 機 DTMF 解碼 圖 遠程控制系統(tǒng) 控制器并聯(lián)于電話機的兩端，不會影響電話機的正常使用。用戶通過異地電話撥通控制器所連接外線的電話號碼，通過程控交換機向 電話機發(fā)出振鈴信號?？刂破鳈z測到六次振鈴后，即六次響鈴后無人接聽時電話自動摘機，進入密碼檢測階段，輸入正確密碼后選擇被控電器，然后輸入開或關密碼遙控被控電器，完成后返回。 控制要求 完成遠程控制部分必須完成一下要求： (1) 通過電話網(wǎng)對異地的電器實現(xiàn)控制（開 /關） 。 (2) 控制器可以實現(xiàn)自動模擬摘掛機 。 (3) 控制器設置密碼校驗 。 單元功能模塊 本 設計此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊： (1) 鈴音檢測、計數(shù)； (2) 自動摘掛機； (3) 密碼校驗； (4) 在線 修改密碼； (5) 雙音頻信號解碼； (6) 輸入信息分析； (7) 控制電器開關； (8) 電器狀態(tài)查詢； 軟硬件方案確定 根據(jù)電話機和交換機發(fā)出的不同信號音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求， 本設計方案 結合實際情況對具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上 作了以下 分工 ： 交換機所發(fā)出的各種信號音都 大多數(shù) 可以通過軟件編程 來 識別，即通過單片機發(fā)出的脈沖信號來檢測信號音單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)計算出其頻率，從而完成信號音 的 識別。但從系統(tǒng)的可靠性和程序的結構設計上分析， 用 硬件來解決振鈴音檢測、雙音頻信號解碼等功能 相對 穩(wěn)定可靠 。 設計中 自動摘掛機和電器的控制必須使用具體硬件電路來實現(xiàn)。而 振鈴音計數(shù)、密碼校驗、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， 易于實現(xiàn) 。 綜上所述， 本 設計信號音檢測、自動摘掛機、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實現(xiàn)。而信號音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程完成 。 傳感器信號采集設計與分析 防火災發(fā)生 傳感器 火災煙霧傳感器是一種在消防管理、安全防范系統(tǒng)中常用的報警器材，它工作可靠、 體積小 巧，火災煙霧傳感器 是把煙霧信號轉換為電信號 ， 電路設計時可以在 背后 設計 專用的卡口 以便 地固定在墻體或者天花板上 ，使用時 通過設置在廚房的感溫探測器和設置在客廳、臥室等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內(nèi)有無火災的發(fā)生。如有火災發(fā)生控制器發(fā)出聲光 和短信 報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，調(diào)節(jié)感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。 本系統(tǒng)采用 NIS09C型煙霧傳感器。 可燃氣體泄漏 傳感器 通過設置在廚房的可燃氣體探測器，監(jiān)視燃氣管道、灶具有無燃氣泄漏。如有燃氣泄漏家庭控制器 發(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關閉燃氣管道上的電磁閥，同時 短信 通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。 這里采用 TP2 高溫型一氧化碳傳感器報警器需在一氧化碳濃度達到設定制值時系統(tǒng)應啟動報警。 防盜 傳感器 防盜報警的防護區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內(nèi)區(qū)域防護。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器；住宅內(nèi)區(qū)域防護是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器。當家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設備 (門磁開關、玻璃破碎探測器 )設防，住 宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設備 (紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器 )撤防。當家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設備 (門磁開關、玻璃破碎探測器 )和住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設備 (被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術探測器 )均設防。當有非法侵入時，家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并 短信 通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。 信號采集設計與分析 傳感器是將外界信息轉換成電信號的裝置，其中的電信號包括數(shù)字信號和模擬信號，數(shù)字信號可以通過電氣隔離直接送給單片機或微型計算 機進行處理，模擬信號則利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機或微型計算機進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控。 GSM 模塊 的接口與設計 TC35 模塊 組成 Siemens 公司的 TC35 模塊主要由 GSM 基帶處理器、 GSM 射頻模塊、供電模塊 (ASIC)、閃存、 ZIF 連接器、天線接口六部分組成。作為 TC35 的核心，基帶處理器主要處理 GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持 FR、 HR 和 EFR 語音信道編碼。 TC35 模塊 通信電路 數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與 微機 機通信、軟件流控制等功能。 TC35 的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合 ITUT RS232 接口電路標準，工作在 CMOS 電平 ()。 數(shù)據(jù)接口配置為 8 位數(shù)據(jù)位、 1位停止位、無校驗位，可以在 300bps～ 115kbps 的波特率下運行，支持的自動波特率為 ～ 115kbps（ 和 除外）。 TC35模塊還支持 RTS0/CTS0 的硬件握手和 XON/XOFF 的軟件流控制。 TC35 模塊 與 MCU 連接方式 單片機與 TC35 一般采用串行異步通信接口，具有紅外和通信電纜兩種連接方式其中 電平轉換及串口通信功能以 TI 公司的 MAX3238 芯片為核心 ，通信速度可設定，通常為 19200bps。采用紅外接口的優(yōu)點是單片機系統(tǒng)與手機電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨立，使用方便；缺點是通信距離較短，紅外傳播的方向性對接口相對位置有要求。采用電纜連接時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好；其主要缺點是接口的電氣參數(shù)不兼容，設計不當時就會對手機的通信質量產(chǎn)生影響。這個單片機系統(tǒng)其實就是一個具有 GPRS 功能的 GSM 手機模塊加上單片機控制系統(tǒng)， GSM手機模塊主要是用來建立無線信道，接收和發(fā)出短消息。單片機系統(tǒng)用來控制手機模塊，并且對收到的短消息信息進行解釋并執(zhí)行，目前全國共有 8種短消息格式包含從互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)出的短消息。本系統(tǒng)采用通信電纜的連接方式。 紅外學習遙控設計 紅外 學習 遙控 的設想 對于空調(diào)、電視等需要紅外遙控器才可控制的紅外控制類家電僅靠接通交流電源是無法使其進入工作狀態(tài)的。 因此本人提出使用 紅外遙控 進行對空調(diào)以及其他紅外電氣的控制方案，使系統(tǒng) 具有的紅外學習功能可實現(xiàn)對這類家電的有效控制。 又 如紅外插座、紅外開關等 ，雖然 紅外遙控 在家電產(chǎn)品中有廣泛應用，但各產(chǎn)品的遙控器不能相互兼容，目前市面上常見的萬能遙控器只能對某幾種產(chǎn)品進行控制，不是真正的 “ 萬能 ” 。 本系統(tǒng) 可以學習并記憶各種紅外控制類家電的遙控指令，利用單片機對遙控器的發(fā)射信號的波形進行測量，然后將測量的數(shù)據(jù)回放，由于只關心發(fā)射信號波形中的高低電平的寬度，不管其如何編碼，因此做到了真正的 “ 萬能 ” 。 也為整個控制器的實現(xiàn)提供了良好的基礎。 當用戶可以通過任意操作方式對這類家電進行控制時，紅外插座或開關會向受控電器發(fā)送相應的紅外遙控指令，從而控制電器的運行狀態(tài) 。 紅外 學習 遙控 的實現(xiàn) 經(jīng)過充分的論證和研討，本 系統(tǒng) 采用各設備集中控制的方式 實現(xiàn) 。集中各設備的方法是首先對各設備的紅外遙控信號進行識別并存儲，然后在需要時進行還原，以控制對應設備動作。由單片機構成集中控制器，它是自學習與還原的核心部分，紅外接收部分由 CX20206 解調(diào) 電路或 一體化紅外接收頭組成，發(fā)射部分有紅外發(fā)光管極其驅動部分組成。 通常，紅外遙控器將遙控信號調(diào)制在 38KHz 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉化為紅外信號發(fā)射出去。二進制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是 PWM碼 (脈沖寬度調(diào)制碼 )和 PPM 碼 (脈沖 位置調(diào)制碼 )。 PWM 碼以寬脈沖表示 1，窄脈沖表示 0。 PPM 碼脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表 1，碼位窄的代表 0。 遙控編碼脈沖信號（以 PPM 碼為例）通常由引導碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號組成。引導碼也叫起始碼，由寬度為 9ms 的高電平和寬度為 的低電平組成（不同的遙控系統(tǒng)在高低電平上有一定的區(qū)別），用來標志遙控編碼脈沖的開始。系統(tǒng)碼也叫識別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)的誤操作。功能碼也叫指令碼，它代表了相應的控制功能，接收機中的微控 制器可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼與功能反碼是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對傳輸過程中是否產(chǎn)生差錯。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對頻率為 38KHz（周期為 ）的載波信號進行脈幅調(diào)制（ PAM），再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。 由于遙控器的二進制編碼脈沖有一定的寬度，而且它的高低電平均不斷的交替變化，因此容易讓我們想到一種容易且方便的方法，脈寬測量。雖然它的二進制脈沖的高低電平的寬度有所不同，但它們大都是毫秒級的 ，因而，采用單片機的定時器來測量它的脈沖寬度，然后存儲，還原是完全可以 實現(xiàn) 的。實際證明這種思路是可行的，而且電路簡單，容易實現(xiàn)。 3 硬件電路設計 相關芯片及模塊簡介 MCU SM8952AC25P 簡介 SM8952C25的最高主頻為 25MHz,內(nèi)帶 8KB閃存的 MCU， SM8951/8952系列產(chǎn)品是內(nèi)嵌4/8K字節(jié)閃存的 8 位單片微控制器它具有多達 32個 I/O口其 4K/8K的閃存既可作程序存儲空間也可以作數(shù)據(jù)存儲空間或程序數(shù)據(jù)混合空間這些硬件特征和其強大的指令系統(tǒng)和其自帶可編程看門狗使它能 應用于不同的場合，因此是一種通用的和性能價格比高的控制器， SM8951/8952允許用戶還可以通過置位 SCONF寄存器的位 0(ALE1)來降低 EMI，其中的看門狗定時器 (WDT)是 1個 16位自運行計數(shù)器在計數(shù)器溢出時會產(chǎn)生復位信號。 WDT對那些易受噪聲干擾電壓波動或放電現(xiàn)象影響的系統(tǒng)很有用在程序跑飛或死機的情況下， WDT可以使用戶程序脫離不正常狀態(tài)。 WDT不同于 8052系統(tǒng)的定時器 0定時器 1和定時器 2。通過軟件周期性的清除 WDT計數(shù)器的值可以防止 WDT產(chǎn)生復位信號。片上閃存可以使用商用編程器進行編程。 雙音多頻收發(fā)器 MT8870 簡介 MT8870 是一種帶呼叫進展過濾器的單片雙音