【正文】 HLLL85214779HHLLH94113360HHLHL9411209*HHLHH9411477HHHLL6971633AHHHLH7701633BHHHHL8521633CHHHHH9411633DHLLLLANYLZZZZ 繼電器控制電路電器控制可采用繼電器，可控硅等來(lái)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(kāi)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(kāi)關(guān)，電器控制電路如圖45所示。而無(wú)效的雙音頻信號(hào)（電話線路雜音、人們的語(yǔ)音信號(hào)等）是不會(huì)引起MT8870的STD端變化的。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。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”。電話按鍵與相應(yīng)譯碼（Q4~Q1）輸出見(jiàn)表41。MT8870的3腳接收來(lái)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(kāi)，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(guò)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。DTMF檢測(cè)電路如圖44所示。經(jīng)過(guò)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。經(jīng)過(guò)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。 DTMF檢測(cè)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。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個(gè)10K的電阻上拉。第5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過(guò)這條雙向I2C總線串行傳送。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。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。如果下一片選周期MSB（AA9）地址位中有一個(gè)(或兩個(gè))變?yōu)榈碗娖剑瑒t執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來(lái)設(shè)定的操作模式狀態(tài)丟失。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。語(yǔ)音提示電路包括語(yǔ)音芯片及外圍電路，語(yǔ)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(kāi)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。 圖42 語(yǔ)音提示電路，聲音信號(hào)是由MIC話筒產(chǎn)生的，而語(yǔ)音信號(hào)是由ISD2560語(yǔ)音芯片輸出的。開(kāi)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(lái)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)。電路中的DWRR1CQ3組成電話線路摘機(jī)檢測(cè)，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。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)。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(cè)和計(jì)數(shù)的過(guò)程。 圖41 振鈴檢測(cè)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。振鈴信號(hào)以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。3HZ的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值90177。 振鈴檢測(cè)和模擬摘機(jī)振鈴檢測(cè)的功能是檢測(cè)有無(wú)鈴流，當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來(lái)鈴流信號(hào)。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。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。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個(gè)從器件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競(jìng)爭(zhēng)仲裁的可靠性。I2C總線具有多主控能力，可以對(duì)發(fā)生在SDA線上的總線競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線時(shí)，如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平，而另一個(gè)主器件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時(shí)SDA總線電平不符的那個(gè)器件將自動(dòng)關(guān)閉其輸出級(jí)?！　?．總線競(jìng)爭(zhēng)的仲裁　總線上可能掛接有多個(gè)器件，有時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線的情況。若一個(gè)器件不需要廣播呼叫尋址中所提供的任何數(shù)據(jù)，則可以忽略該地址不作響應(yīng)。從器件的響應(yīng)信號(hào)結(jié)束后，SDA線返回高電平，進(jìn)入下一個(gè)傳送周期。當(dāng)從器件處理完畢時(shí)將釋放SCL線，主器件繼續(xù)傳送。送過(guò)程如每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個(gè)字節(jié)后都會(huì)作出響應(yīng)，即釋放SCL線返回高電平，準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主器件可繼續(xù)傳送。開(kāi)始信號(hào)后，系統(tǒng)中的各個(gè)器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位(R/W)確定。 I2C總線的數(shù)據(jù)傳送格式是：在I2C總線開(kāi)始信號(hào)后，送出的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)是用來(lái)選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位(R/W)。開(kāi)始和結(jié)束信號(hào)都是由主器件產(chǎn)生。在I2C總線技術(shù)規(guī)范中，開(kāi)始和結(jié)束信號(hào)（也稱啟動(dòng)和停止信號(hào)）的定義。可見(jiàn)，時(shí)鐘低電平時(shí)間由時(shí)鐘低電平期最長(zhǎng)的器件確定，而時(shí)鐘高電平時(shí)間由時(shí)鐘高電平期最短的器件確定。其后，第一個(gè)結(jié)束高電平期的器件又將SCL線拉成低電平。此時(shí)，低電平周期短的器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不能影響SCL線的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)。　　3．I2C總線上的時(shí)鐘信號(hào)　在I2C總線上傳送信息時(shí)的時(shí)鐘同步信號(hào)是由掛接在SCL時(shí)鐘線上的所有器件的邏輯“與”完成的。連接總線的器件的輸出級(jí)必須是集電極或漏極開(kāi)路，以具有線“與”功能。SDA和SCL均為雙向I/O線，通過(guò)上拉電阻接正電源。在總線上，既沒(méi)有中心機(jī)，也沒(méi)有優(yōu)先機(jī)。主器件用于啟動(dòng)總線上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時(shí)鐘以開(kāi)放傳送的器件，此時(shí)任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器件。　 2．雙向傳輸?shù)慕涌谔匦浴鹘y(tǒng)的單片機(jī)串行接口的發(fā)送和接收一般都各用一條線，如MCS51系列的TXD和RXD，而I2C總線則根據(jù)器件的功能通過(guò)軟件程序使其可工作于發(fā)送或接收方式。　 1．I2C總線的基本結(jié)構(gòu)　采用I2C總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或IC器件，其內(nèi)部不僅有I2C接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的模塊，通過(guò)軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。 I2C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。24C02中帶有片內(nèi)地址寄存器。第6腳SCL為串行時(shí)鐘輸入線。在AT89C51試驗(yàn)開(kāi)發(fā)板上它們都接地，第8腳和第4腳分別為正、負(fù)電源。 AT24C02AT24C02是美國(guó)ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它是內(nèi)含2568位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬（～）、擦寫次數(shù)多（大于10000次）、寫入速度快（小于10ms）等特點(diǎn)。如果信號(hào)通過(guò)了檢測(cè)，就使ESt端輸出高電平，通過(guò)外圍RC回路對(duì)St端充電(R，C的值可以根據(jù)不同的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇)，如果ESt端高電平持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)，使充電后Vc=Vtst(2．35V，這是通過(guò)比較器比較)，這就意味著所檢測(cè)的信號(hào)滿足DTMF的工作標(biāo)準(zhǔn)，則使引導(dǎo)邏輯部分的輸出同步脈沖到編碼部分，使4位編碼輸出，經(jīng)過(guò)延遲單元，鎖存進(jìn)三態(tài)輸出單元，輸出正確的碼；同時(shí)，引導(dǎo)邏輯部分產(chǎn)生StD端高電平信號(hào)，同時(shí)使GT維持兒高電下。如果輸入信號(hào)頻率在預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)，則將檢測(cè)結(jié)果送到編碼部分進(jìn)行編碼，并等待D觸發(fā)器的同步輸出信號(hào)；如果輸入信號(hào)頻率不在預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)，檢測(cè)結(jié)果維持為0不變。 信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入放大，過(guò)濾掉噪聲，再被由6階高頻組帶通濾波器和8階低頻組帶通濾波器組成的陷波濾波器濾出DTMF信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)平滑濾波，再由過(guò)零檢測(cè)器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入數(shù)字部分。通過(guò)在芯片上放置差分輸入放大器，時(shí)鐘晶振和可鎖存的三態(tài)輸出，可以使外圍元上件最少。它集成了陷波濾波器和數(shù)字解碼功能。 DTMF芯片概述MT8870是一個(gè)完整的DTMF接收解碼電路。表31 P3口各引腳對(duì)應(yīng)的第二功能RXDRXDT0T1PPP3口片內(nèi)均含有固定的上拉電阻，故稱為準(zhǔn)雙向并行I/O接口。如表31所示。P3口（～）：8位準(zhǔn)雙向接口并行I/O。擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)、程序內(nèi)存時(shí)，作為高8位地址輸出端口。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P1口（～）：8位準(zhǔn)雙向并行I/O接口。P0口可帶8個(gè)TTL負(fù)載電流。I/O引腳P0口（～）：8位雙向并行I/O接口。（4）RST/VPD：復(fù)位/掉電保護(hù)信號(hào)輸入。（3）/VPP：訪問(wèn)程序內(nèi)存控制信號(hào)。在由外部程序內(nèi)存取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖?？刂埔_（1）ALE/：地址鎖存控制信號(hào)。時(shí)鐘引腳XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。按其功能可分為電源、時(shí)鐘、控制和I/O接口四大部分：電源引腳VCC：芯片主電源，外接+5V。 AT89C51單片機(jī)引腳AT89C51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片。 主要芯片介紹 AT89C51AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序內(nèi)存和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C51單片機(jī)可以提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用各種控制領(lǐng)域。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(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境聲響的監(jiān)聽(tīng)；接上自動(dòng)撥碼電路可定時(shí)將預(yù)定信息轉(zhuǎn)至主人傳呼機(jī)或特定電話，從而達(dá)到定時(shí)提醒主人的目的。故未對(duì)電話裝置的其他功能進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展，而且所有使用的集成電路和其它元器件都盡量選擇廉價(jià)的。而信號(hào)音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、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。振鈴音計(jì)數(shù)、忙音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、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(jiǎn)單的多，實(shí)現(xiàn)也很容易。但是從系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分析，我選擇了硬件來(lái)解決振鈴音檢測(cè)、忙音檢測(cè)、雙音頻信號(hào)解碼等功能模塊。此系統(tǒng)具有以下單元功能模塊：（1）鈴音檢測(cè)、計(jì)數(shù)；（2）自動(dòng)模擬摘掛機(jī)；（3）密碼校驗(yàn)；（4）在線修改密碼；（5）雙音頻信號(hào)解碼；（6）輸入信息分析；（7）控制電器開(kāi)關(guān)；（8）電器狀態(tài)查詢；根據(jù)電話機(jī)和交換機(jī)發(fā)出的不同信號(hào)音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)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。振鈴檢測(cè)電路單片機(jī)模擬摘機(jī)電話機(jī)端口DTMF解碼電路監(jiān)聽(tīng)電路繼電器2繼電器1語(yǔ)音提示電路 電源電路31 系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)主要由AT89C51單片機(jī)、DTMF解碼芯片MT8870和語(yǔ)音芯片ISD2560組成。其中包括鈴流檢測(cè)、摘掛機(jī)控制、雙音頻DTMF識(shí)別、語(yǔ)音提示電路及電器控制。系統(tǒng)的功能以確定設(shè)計(jì)具體要求如下： (1)控制系統(tǒng)能通過(guò)電話終端通信設(shè)備對(duì)家中電器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；(2)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模擬摘掛機(jī)，以實(shí)現(xiàn)雙方通信；(3)控制系統(tǒng)主人的身份校驗(yàn)、在線密碼修改及存儲(chǔ)；(4)控制系統(tǒng)有語(yǔ)音功能提示，以方便主人操作；(5)控制系統(tǒng)有聲音監(jiān)聽(tīng)功能，隨時(shí)了解家中情況；(6)控制系統(tǒng)外加了電器延時(shí)開(kāi)、關(guān)的功能。第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和主要芯片選擇 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是一個(gè)用來(lái)控制各種家電的設(shè)備，它通過(guò)來(lái)自電話的控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的控制。一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要考慮，在滿足需求的情況下他的性價(jià)比。因?yàn)楹芏嗥渌挠糜谶b控的單片機(jī)比他更適合用來(lái)作遙控器。我們可以根據(jù)需要選用他。它有專門的FFT算法需要的特殊指令，流水線指令處理。此外，DSP器件提供JTAG接口，具有更先進(jìn)的開(kāi)發(fā)手段，批量生產(chǎn)測(cè)試更方便，開(kāi)發(fā)工具可實(shí)現(xiàn)全空間透明仿真，不占用用戶任何資源。DSP器件比16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時(shí)間快8～10倍，完成一次乘加運(yùn)算快16～30倍。DSP器件采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時(shí)存取程序和數(shù)據(jù)。提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口。2）DSP控制DSP器件具有較高的集成度。后備人才充足。如低檔單片機(jī)價(jià)格只有人民幣幾元錢。概括起來(lái)說(shuō)，單片機(jī)具有如下特點(diǎn)：具有位處理能力，強(qiáng)調(diào)控制和事務(wù)處理功能。如Intel公司的8031系列等。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi)E2PROM容量為480K(1400系列為128K)，所以錄放時(shí)