【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競爭仲裁的可靠性。由于是利用I2C總線上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會(huì)造成信息的丟失。6. I2C總線接口器件　目前在視頻處理、移動(dòng)通信等領(lǐng)域采用I2C總線接口器件已經(jīng)比較普遍。另外，通用的I2C總線接口器件，如帶I2C總線的單片機(jī)、RAM、ROM、A/D、D/A、LCD驅(qū)動(dòng)器等器件，也越來越多地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及自動(dòng)控制系統(tǒng)。第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)使用了大量的硬件電路完成部分功能模塊，其目的就是充分利用硬件電路的可靠性、穩(wěn)定性，使整體電路達(dá)到比較高的穩(wěn)定性。此電路主要包括電話線路摘機(jī)檢測和線路振鈴信號(hào)的檢測電路，語音提示電路，單片機(jī)控制和密碼存儲(chǔ)電路,DTMF檢測電路及電器驅(qū)動(dòng)電路。 振鈴檢測和模擬摘機(jī)振鈴檢測的功能是檢測有無鈴流，當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來鈴流信號(hào)。振鈴為25177。3HZ的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值90177。15V。振鈴信號(hào)以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。振鈴檢測電路如圖41所示。 圖41 振鈴檢測與模擬摘機(jī)電路，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。經(jīng)過RC回路進(jìn)行濾波，輸入給光電耦合器的波形，經(jīng)過光電耦合器的隔離轉(zhuǎn)換輸出很標(biāo)準(zhǔn)的方波。方波信號(hào)就可以直接輸出至單片機(jī)的端口，完成整個(gè)振鈴音檢測和計(jì)數(shù)的過程。模擬摘機(jī)電路的功能是當(dāng)電話振鈴到一定時(shí)間后接通電話，其電路如圖41所示。如果電話線路上出現(xiàn)了振鈴信號(hào)，90VPP的振鈴電壓使得光電耦合器U2輸出端按振鈴頻率導(dǎo)通和截止，單片機(jī)在每次振鈴信號(hào)結(jié)束后進(jìn)行振鈴次數(shù)計(jì)數(shù)，并將單片機(jī)振鈴次數(shù)計(jì)數(shù)器中的數(shù)據(jù)與已經(jīng)設(shè)定的振鈴摘機(jī)數(shù)據(jù)比較，光電耦合器U1導(dǎo)通，則Q1和Q2也導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)。監(jiān)測電路是為了監(jiān)測電話機(jī)是否模擬摘機(jī)，電路如圖41所示。電路中的DWRR1CQ3組成電話線路摘機(jī)檢測，平時(shí)電話線路電壓使得DW1擊穿，使Q3的基極電位為高，三極管導(dǎo)通。當(dāng)該系統(tǒng)接收到振鈴信號(hào)，且達(dá)到規(guī)定的振鈴次數(shù)后模擬摘機(jī)，電話線路上電壓均由原來的48V下降到78V，此時(shí)DW1截止。，開啟外部中斷0，單片機(jī)隨時(shí)接收MT8870發(fā)出的選通信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)選通信號(hào)的到來及時(shí)接收MT8870數(shù)據(jù)端1114腳上的雙音多頻信號(hào)數(shù)據(jù)。 聲音監(jiān)聽和語音提示電路語音提示電路是此系統(tǒng)的重要組成部分，能提供給用戶直觀的的反饋信息，為了使系統(tǒng)更加人性化，語音提示直接采用了語音芯片，將一些操作規(guī)則事先存于芯片中，根據(jù)不同的DTMF信號(hào)產(chǎn)生不同的提示信息，從而來完成控制整個(gè)系統(tǒng)的目的，由于需要存儲(chǔ)的信息容量比較大，電路采用了ISD2560，此芯片可錄一分鐘的語音信息，對(duì)本系統(tǒng)以足夠使用，電路如圖42所示。 圖42 語音提示電路，聲音信號(hào)是由MIC話筒產(chǎn)生的，而語音信號(hào)是由ISD2560語音芯片輸出的。，三極管Q6截止，因此對(duì)聲音信號(hào)和語音信號(hào)沒有放大功能；，三極管Q6導(dǎo)通，對(duì)信號(hào)有放大作用，此時(shí)可以監(jiān)聽聲音或者自動(dòng)語音提示。語音提示電路包括語音芯片及外圍電路，語音放大反饋回路，反饋信息由單片機(jī)控制，2500系列最多可分為600段，只要在分段錄/放音操作前(不少于300納秒)，給地址A0~A9賦值，錄音及放音功能均從設(shè)定的起始地址開始，錄音結(jié)束由停止鍵操作決定，芯片內(nèi)部自動(dòng)在該段的結(jié)束位置插入結(jié)束標(biāo)志（EOM）；而放音時(shí)芯片遇到EOM標(biāo)志即自動(dòng)停止放音。使用操作模式時(shí)需要注意兩點(diǎn)：所有操作模式下的操作都是從0地址開始，以后的操作根據(jù)模式的不同，而從相應(yīng)的地址開始工作。當(dāng)電路中錄音轉(zhuǎn)放音或進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。操作模式位不加鎖定，可以在MSB（AA9）地址位為高電平時(shí)，CE電平變低的任何時(shí)間執(zhí)行操作模式操作。如果下一片選周期MSB（AA9）地址位中有一個(gè)(或兩個(gè))變?yōu)榈碗娖?，則執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設(shè)定的操作模式狀態(tài)丟失。 單片機(jī)控制和密碼存儲(chǔ)電路本電路單片機(jī)采用了AT89C51作為控制芯片，并采用EEPROM作為密碼的存儲(chǔ)。為了減小電路的體積及單片機(jī)I/O口，存儲(chǔ)器采用了24C02，有2K的存儲(chǔ)空間，當(dāng)系統(tǒng)掉電后密碼也不會(huì)丟失。密碼存儲(chǔ)電路如圖43所示。圖43密碼存儲(chǔ)電路AT24C02的3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在與AT89C51連接時(shí)它們都接地，第8腳和第4腳分別為正、負(fù)電源。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向I2C總線串行傳送。第6腳SCL為串行時(shí)鐘輸入線。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個(gè)10K的電阻上拉。可以通過軟件編程對(duì)密碼進(jìn)行修改和存儲(chǔ)。 DTMF檢測電路此部分是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。DTMF編、解碼方式在電話撥號(hào)系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，其突出的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力很強(qiáng)。經(jīng)過翻閱大量的文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)使用電話專用的雙音頻編解碼芯片進(jìn)行輸入雙音頻信號(hào)的解碼，是比較常用的一種方法。使用集成電路不但外圍電路簡單，而且可靠性強(qiáng)。經(jīng)過專用集成電路的解碼，信號(hào)轉(zhuǎn)換成為不同的碼制信號(hào)，可以直接被單片機(jī)讀取。一般常用的電話雙音頻編解碼集成電路有8870、8880、8888等，經(jīng)過反復(fù)論證比較，決定使用雙音頻解碼集成片MT8870來完成此功能模塊。DTMF檢測電路如圖44所示。 圖44 DTMF檢測電路，當(dāng)MT8870接收來自電話線的雙音多頻信號(hào)并準(zhǔn)備好輸出時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)。MT8870的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（11~14腳）輸出相對(duì)應(yīng)的8421碼。MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q1 ~ ~ ，CPU經(jīng)P1口識(shí)別4位代碼。電話按鍵與相應(yīng)譯碼（Q4~Q1）輸出見表41。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。注意，需要特別指出的是，對(duì)于“0”號(hào)碼，MT8870輸出的8421碼并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“”字號(hào)碼，MT8870輸出的8421碼分別為“1011”和“1100”。有些技術(shù)資料會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，包括比較權(quán)威的手冊(cè)，所以在實(shí)驗(yàn)中，記錄下測量的每一組數(shù)據(jù)后，才把這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于程序當(dāng)中。為了使單片機(jī)AT89C51獲取有效數(shù)據(jù)，MT8870的STD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，STD電平由低變高，再反相為低，CPU檢測后，指示P1口接收有效二進(jìn)制代碼。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STD端變化的。DTMF數(shù)據(jù)輸出如表41所示。表41DTMF數(shù)據(jù)輸出表低通（HZ)高通（HZ)數(shù)字OED4D3D2D169712091HLLLH69713362HLLHL69714773HLLHH77012094HLHLL77013365HLHLH77014776HLHHL85212097HLHHH85213368HHLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLANYLZZZZ 繼電器控制電路電器控制可采用繼電器，可控硅等來控制強(qiáng)電的通與斷，為了達(dá)到電話機(jī)能控制家用電器的開關(guān)作用，此設(shè)計(jì)采用了繼電器，一共設(shè)定了兩路繼電器開關(guān)，電器控制電路如圖45所示。 圖45 電器控制電路繼電器的開關(guān)由單片機(jī)控制，并可設(shè)定延時(shí)開延時(shí)關(guān)的功能。在系統(tǒng)中還設(shè)置了三個(gè)當(dāng)?shù)匕存I，其中兩個(gè)控制兩路繼電器的開和關(guān)，另一個(gè)用于復(fù)位初始密碼的，當(dāng)用戶忘記自己設(shè)定的密碼時(shí)，可以用此按鍵進(jìn)行密碼的復(fù)位，初始密碼為123456。第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基本思路軟件設(shè)計(jì)過程中采用模塊化設(shè)計(jì)方法，便于程序的閱讀、調(diào)試和改進(jìn)。 開始 結(jié)束5次正常振鈴密碼正確否操作完成否振鈴檢測模擬摘機(jī)信號(hào)音提示 掛機(jī) N Y N功能操作 Y N Y 圖51 系統(tǒng)軟件流程圖為提高控制系統(tǒng)的可靠性、可維護(hù)性和編程的效率性，控制系統(tǒng)的軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，用C語言編寫，簡潔、明了。在硬件的基礎(chǔ)上，智能型電話遙控器的所有功能都是由軟件實(shí)行的，通過軟件編程可以控制電器的開關(guān)、延時(shí)開關(guān)、聲音監(jiān)聽、密碼修改和語音提示等等。因此，電路的設(shè)計(jì)中，軟件編程也起到了關(guān)鍵性的作用。軟件設(shè)計(jì)包括振鈴檢測、模擬摘機(jī)、語音提示、密碼存儲(chǔ)、各功能操作、8870中斷作這些模塊。在圖51系統(tǒng)軟件流程圖中，功能操作包括了很多的功能，如圖52所示。延時(shí)開關(guān)電器開關(guān)監(jiān)聽修改密碼狀態(tài)查詢 功能操作無延時(shí)開關(guān)電器1無延時(shí)開關(guān)電器2圖52系統(tǒng)功能圖 定時(shí)中斷子程序在軟件編程中，需要考慮到電路中中斷的使用。智能型電話遙控器系統(tǒng)里用到了一個(gè)定時(shí)中斷。定時(shí)中斷是用于兩路電器延時(shí)開和關(guān)時(shí)間的計(jì)時(shí)，50ms中斷一次，電器的延時(shí)時(shí)間最小單位是分，延時(shí)開和關(guān)都有計(jì)數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)值減為0時(shí)，對(duì)電器進(jìn)行操作。void timer0() interrupt 1 using 1{TL0=0xb0。 TH0=0x3c。 dlycount1。 if(dlycount1==0) {dlycount1=1200。 if(opencount1!=0) {opencount1。 if(opencount1==0) {p24=0。} } if(opencount2!=0) {opencount2。 if(opencount2==0) {p25=0。} } if(closecount1!=0) {closecount1。 if(closecount1==0) {p24=1。} } if(closecount2!=0) {closecount2。 if(closecount2==0) {p25=1。} } if(!(opencount1|opencount2|closecount1|closecount2)) {TR0=0。} }} MT8870中斷子程序 在軟件編程中還用到一個(gè)外中斷，外中斷是用于MT8870DTMF解碼芯片的，當(dāng)DTMF信號(hào)解碼成功后，解碼芯片會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高電平，提示單片機(jī)已經(jīng)解碼成功。void int0() interrupt 0 using 1{uchar i,j,k。 k=0。 dat=P1。 dat=datamp。0x0f。 if(allow==1) {function()。} if(allow==0) {count1++。 if(count17) {if(dat==10) {data1[count11]=0。} else {data1[count11]=dat。} } else {if(dat==0x0c) {for(i=0。i6。i++) {if(passward[i]==data1[i]) {k++。_nop_()。} } if(k==6) {allow=1。count1=0。i=0。j=0。k=0。 //密碼輸入正確 play(5)。 } else {allow=0。 j++。 i=0。 k=0。 count1=0。 if(j==1) {play(1)。} if(j=2) {p31=1。j=0。} //密碼輸入錯(cuò)誤兩次則掛機(jī) } } } }}第六章 系統(tǒng)調(diào)試 整體系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)控制系統(tǒng)調(diào)試的需要,我們自己準(zhǔn)備了一些調(diào)試設(shè)備. （1）5V直流電源一個(gè) （2）數(shù)字萬用表一個(gè) （3）電話線 兩根 （4）SmartPROX5編程器 一個(gè) （5）PC機(jī)