【正文】 ystem realizes its control of household electrical appliances through telephone networks and so realizes the intelligently control of them in residence. The embedded and intelligent sound indication, its outstanding sound function of prompt and its code control system enable the operators to timely obtain the relative information of the controlled objects through indicated sounds. The system can use telephone to control many household electrical appliances in long distance through uttering sound mands and provides the code safeguard function. Only through inputting the correct password to control them, the users can control the condition of household electrical equipment, So the system security can be improved. This system is practical, and the function is flexible, and the operation is convenient with high reliability, which can be used extensive in various kinds of control equipment to home and others field.Keywords　AT89C51；Telephone remote control；DTMF；Household appliances目錄摘要... IAbstract 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)計可行性分析... 4 總體設(shè)計分析... 4 系統(tǒng)總體設(shè)計分析... 5 單片機簡介... 5 硬件模塊... 6 模擬摘機電路... 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 信號音檢測... 9 密碼檢測... 9 信號分析處理... 9 本章小結(jié)... 9第3章 硬件單元電路設(shè)計... 10 振鈴檢測電路... 10 模擬摘掛機電路... 11 雙音頻解碼電路... 12 信號音提示電路... 15 電器控制電路... 17 本章小結(jié)... 18第4章 軟件設(shè)計... 19 單片機初始化... 19 振鈴計數(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)功能擴展... 29結(jié)論... 31致謝... 32參考文獻... 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)是信息時代，各種電信新技術(shù)推動了人類文明的進步。自從1876年，Alexander Graham Bell（貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。進十年來，中國的固定電話業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長。1997年8月局用電話交換機總?cè)萘客黄?億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，2004年7月固定電話用戶總數(shù)突破2億戶。隨著通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電話機已經(jīng)走進了千家萬戶；隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用電話機進行遠(yuǎn)程控制的技術(shù)也日益用于生活中?，F(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)是由交換機和電話傳輸線共同組成，它的性能已經(jīng)有了很大的進展，而且可靠性非常高。遙控技術(shù)是通過一定的手段對被控物體實施一定距離的控制，常用的方式有無線電遙控、有線遙控、紅外線和超聲波遙控等。無線電遙控既是利用無線電信號對被控物體實施遠(yuǎn)距離控制。無線電遙控不可避免的須占用一定的無線電頻率資源，造成電磁污染；常規(guī)的有線遙控需進行專門的布線，增加了投入；而紅外線、超聲波遙控則受距離所限?，F(xiàn)有的遙控方式中，還有載波通信控制手段和基于無線尋呼的遙控方式。載波方式即通過電力線傳遞信息，該方式只能局限于同一變電所、同一變壓器所轄范圍內(nèi)。因此也存在距離問題，應(yīng)用范圍有限?；跓o線尋呼的遙控方式利用了現(xiàn)有的尋呼頻率資源，不需占用額外的頻譜。而且，隨著尋呼網(wǎng)的全國聯(lián)網(wǎng)，其遙控的距離基本不受限制。但該方式的受控方動作滯后于控制方的操作，不具備實時性，而且不具備很高的可靠性。本文介紹了一種電話遠(yuǎn)程控制技術(shù)。該系統(tǒng)用于具有單片機控制的家用電器的電話遙控，用戶可通過任意一部雙音多頻電話（包括手機，電話分機）對自己家庭安裝的各種電器（如空調(diào)，微波爐，熱水器等）進行開機，停機等操作。其控制示意圖如圖1－1所示。圖1－1 控制示意圖作品為突出電話遙控的信息反饋功能，并使產(chǎn)品達到非常高性價比。故未對電話裝置的其他功能進行進一步的擴展，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比的。在該作品的基礎(chǔ)上進行了功能擴展是很方便的。譬如:使用語音芯片作為信號音反饋，提高本作品的實用性（此次為了保證整體電路的經(jīng)濟性，所以并未使用昂貴的語音芯片）。加上留言電路，主人不在家時客人留言。利用遙控方式可使主人很方便地在異地提取留言信息；在各路終端上接上傳感器即可實現(xiàn)對環(huán)境聲響的監(jiān)聽；接上自動撥碼電路可定時將預(yù)定信息轉(zhuǎn)至主人傳呼機或特定電話，從而達到定時提醒主人的目的。本作品還可以應(yīng)用于工廠企業(yè)的自動化控制等領(lǐng)域。 遠(yuǎn)程控制的內(nèi)容4月17日舉行的2008中國國際家電展上，海爾集團展出了自主研發(fā)的Uhome智能家電系統(tǒng)，包含家庭智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)洗衣機、網(wǎng)絡(luò)熱水器等。下班回家的路上，用手機給家中的電熱水器發(fā)個短信，到家后就能洗上熱水澡；給空調(diào)發(fā)個短信，設(shè)定溫度，到家就能享受舒適的室溫；給洗衣機發(fā)個指令，它就自動將衣物洗滌干凈，到家后就能直接晾曬……這些過去只在幻想中出現(xiàn)的場景，如今已經(jīng)變成現(xiàn)實。然而當(dāng)今大多數(shù)家庭仍然使用的是傳統(tǒng)家用電器，本文主要設(shè)計一種可以遠(yuǎn)程控制傳統(tǒng)家電的電話控制系統(tǒng)。家庭智能控制系統(tǒng)的主要功能集中在家庭安全報警、電話遠(yuǎn)程控制、紅外集中遙控、自動抄表控制等方面。組網(wǎng)方式分為兩大類：有線組網(wǎng)和無線組網(wǎng)。有線組網(wǎng)主要是利用家中的電話線、單獨布置通信控制線路或電力線載波通信進行組網(wǎng)；無線組網(wǎng)的主要技術(shù)有家庭射頻技術(shù)(HomeRF)、藍牙技術(shù)(Bluetooth)及家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟技術(shù)(HomePAN)等。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，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。電話屬半雙工通信手段。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關(guān)信息，從而進行進一步的操作。電話遙控這一課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實驗室階段，因而距離實際應(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。本作品正是針對這一點進行了較大改進，采取單片機智能控制，利用不同的提示音達到對于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產(chǎn)品達到交互式與智能化。本作品的各種電器接口、各項標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的基礎(chǔ)。電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)接收遠(yuǎn)端發(fā)送來的DTMF信號,并對其進行解碼,解碼后的信號再由中央處理單元采集處理,為了方便用戶使用,系統(tǒng)設(shè)計了語音提示界面,電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境,所以應(yīng)具有自動摘掛機功能、復(fù)位功能；為了符合智能化要求,系統(tǒng)采用AT89C51作為中央處理器。同時,電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅(qū)動電路等輔助電路。由此可以看出,系統(tǒng)主要由流鈴檢測電路、自動摘掛機電路、由DTMF雙音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元AT89C5電器控制驅(qū)動電路等組成。第1章 系統(tǒng)設(shè)計可行性分析 總體設(shè)計分析電話智能遙控器由單片機構(gòu)成主控部分，進行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號，并完成對于各種信息的記錄；接口電路提供單片機與電話外線的接口。其中包括鈴流檢測、摘掛機控制、忙音檢測、雙音頻DTMF識別，及語音提示電路。系統(tǒng)原理框圖如圖2－1所示。圖2－1系統(tǒng)組成框圖語音提示電路是該作品重要組成部分。為了降低本裝置的造價，作品的提示音使用程序產(chǎn)生。語音提示電路受單片機的控制產(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。從而使操作者對電器的操作達到交互式，并能即時了解有關(guān)的信息；顯示電路用于狀態(tài)設(shè)置時的顯示；控制部分即受控的終端，如前所述，可通過接駁不同的終端并對電話進行必要的改動從而達到功能的擴展。這一點，可使產(chǎn)品達到系列化。本系統(tǒng)的每一個接口電路（振鈴檢測、模擬摘掛機、語音反饋、電器開展、雙音頻解碼等）具有很強的實用性。本系統(tǒng)使用最簡單的電路、最可靠的電路芯片實現(xiàn)了完善的功能。本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能，具有很強的市場前景。本裝置并聯(lián)于電話機的兩端，不會影響到電話機的正常使用。用戶通過異地的電話機撥通本裝置所連接外線的電話號碼，通過市局交換機向電話機發(fā)出振鈴信號，振鈴檢測電路將檢測到的振鈴信號送至系統(tǒng)的中央控制單元，如果本裝置檢測到振鈴五次，即五次響鈴后無人接，自動摘機，進入密碼檢測，輸入正確后選擇被控制電器，然后輸入開或關(guān)進行遙控電器，完成后返回，這是自動方式；第二種是手動方式。即當(dāng)中央控制單元接收到振鈴信號后，便發(fā)出摘機信號，通過模擬摘掛機電路實現(xiàn)模擬摘機。同時，中央控制單元發(fā)出控制信號使語音錄放電路啟動，發(fā)出事先錄制好的語音提示。用戶聽到語音提示后便會按鍵進行操作，用戶按鍵產(chǎn)生的信號經(jīng)雙音多頻DTMF（Dual Tone MultiFrequency）解碼電路解碼后，送入中央控制單元。中央控制單元將根據(jù)DTMF解碼的結(jié)果通過驅(qū)動電路進行相應(yīng)的動作（接通分機或開關(guān)家電）。 系統(tǒng)總體設(shè)計分析根據(jù)電話遠(yuǎn)程智能遙控系統(tǒng)的具體設(shè)計要求： 通過電話網(wǎng)對異地的電器實現(xiàn)控制（開/關(guān)）； 控制器可以實現(xiàn)自動模擬摘掛機； 控制器設(shè)置密碼校驗；設(shè)計的此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊： 鈴音檢測、計數(shù)； 自動摘掛機； 密碼校驗； 在線修改密碼 雙音頻信號解碼； 輸入信息分析； 控制電器開關(guān)； 電器狀態(tài)查詢； 忙音檢測；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，結(jié)合實際情況對具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上的不同分工，具體如下：理論上交換機所發(fā)出的各種信號音都可以通過軟件編程而識別，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，從而完成信號音識別。但是從系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計上分析，選擇了硬件來解決振鈴音檢測、忙音檢測、雙音頻信號解碼等功能模塊。 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)。振鈴音計數(shù)、忙音計數(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，實現(xiàn)也很容易。綜上所述，本設(shè)計的信號音檢測、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。 單片機簡介本系統(tǒng)用的核心控制單片機芯片的型號是AT89C51。它是由Atmel公司生產(chǎn)的能與MCS51系列兼容的單片機，其引腳如圖2－2所示。C51單片機引腳功能介紹：單片機的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。 電源：（1）VCC－芯片電源，接+5V；（2）VSS－接地端； 時鐘：XTALXTAL2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線：控制線共有4根：（1）ALE/PROG：地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖；①．ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地；②．PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。（2）PSEN：外ROM讀選通信號；（3）RST/VPD：復(fù)位/備用電源；①．RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端；②．VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。（4）EA/Vpp：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源；①．EA功能：內(nèi)外ROM選擇端；②．Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 按I/O線：AT89C51共有4個8位并行I/O端口：P0、PPP3口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。 硬件模塊本作品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，使整體電路達到比較高的穩(wěn)定性，采用硬件電路實現(xiàn)部分功能，而且使用了大量的抗干擾元器件，例如：光耦合器，去耦電容等，提高系統(tǒng)的看干擾能力，從而是整個系統(tǒng)的性能更可靠。16