【正文】 碼電路DTMF（Dual Tone Multi Frequency）雙音多頻信號解碼電路是目前在按鍵電話（固定電話、移動電話）、程控交換機(jī)及無線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的集成電路。當(dāng)撥打電話號碼時(shí)，來自電話線的高壓振鈴信號經(jīng)鈴流檢測電路，通過光電耦合器在其二次側(cè)形成方波脈沖信號送到單片機(jī)進(jìn)行振鈴脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)振鈴次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)，由單片機(jī)內(nèi)部軟件程序控制，控制摘掛機(jī)口輸出一個(gè)低電平，然后電平送到三極管 PNP1 的基極，使三極管飽和此時(shí)，+5V 電源經(jīng)三極管，再通過繼電器線圈接地，繼電器線圈得電，使繼電器的常開觸電閉合，250Ω 的電阻接入電路當(dāng)中，電話接通。 模擬摘掛機(jī)電路如圖 所示。當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí)，電話機(jī)通過叉簧接上約 250Ω 的負(fù)載，使整個(gè)電話線回路流D562VU11234D1D4IN4004X4業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)R1 GNDR210KVCC業(yè)業(yè)業(yè)業(yè) INT115 / 66過約 30mA 的電流。圖 振鈴檢測電路 模擬摘掛機(jī)電路設(shè)計(jì)主要思路： 根據(jù) ITU 及國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不論任何電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)≤300Ω，有“R”鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)≤350Ω。電路中光電耦合 U1 隔離了振鈴信號和單片機(jī)的直接連接，光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣的，從而對地電位差干擾有很強(qiáng)的抑制能力，而且有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力。當(dāng)沒有振鈴信號時(shí)，線路上的供電電壓為 48V（部分交換機(jī)為 60V），經(jīng)四個(gè)二極管構(gòu)成的全橋整流后，不足以使 62V 穩(wěn)壓管導(dǎo)通，振鈴信號輸出端電壓接近 0V，當(dāng)振鈴信號到來時(shí)，線路上的 90V 交流振鈴信號經(jīng)全橋整流變換后 90V 的脈動直流電，其峰值足以擊穿耐壓值為 62V 穩(wěn)壓管，經(jīng)電阻 R1 給 U1 提供電壓，從光電耦合器輸出的波形是時(shí)通時(shí)斷的方波方波信號，可以直接輸出至單片機(jī)的中斷輸入口， CPU 可以根據(jù)振鈴信號光電轉(zhuǎn)換后的高低電平檢測有無振鈴。D4810型繼電器輸入電流為540mA，電壓3－30V，額定輸出電流10A，輸出電壓范圍寬為20220V，滿足項(xiàng)目的要求。交流輸出時(shí)，通常使用兩個(gè)可控硅或一個(gè)雙向可控硅，直流輸出時(shí)可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。安輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。SSR是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)元件，他利用電子元器件的點(diǎn)，磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應(yīng)管，單項(xiàng)可控硅和雙向可控硅等器件的開關(guān)特性，來達(dá)到無觸點(diǎn)，無火花地接通和斷開被控電路。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)間長；有10個(gè)地址輸入端(1400系列僅為8個(gè))，尋址能力可達(dá)1024位；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)志即自動停止放音，設(shè)有OVF（溢出）端，便于多個(gè)器件級聯(lián)。 ISD2500 系列單片語音錄放簡介美國ISD公司的2500芯片，按錄放時(shí)間60秒、75秒、90秒和120秒分成ISD2560、2572590和25120四個(gè)品種。它還可以選用呼叫進(jìn)展方式工作，通過呼叫進(jìn)展濾波器來檢測特定通帶內(nèi)的信號頻率，供微處理機(jī)或計(jì)數(shù)器電路分析，以確定檢測到的呼叫進(jìn)展音的性質(zhì)。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。其中濾波電路采用高頻群和低頻群兩個(gè)六13 / 66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。 雙音多頻收發(fā)器 MT8870 簡介MT8870 是一種帶呼叫進(jìn)展過濾器的單片雙音多頻收發(fā)器。通過軟件周期性的清除WDT計(jì)數(shù)器的值可以防止WDT產(chǎn)生復(fù)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(jī)的情況下，WDT可以使用戶程序脫離不正常狀態(tài)。實(shí)際證明這種思路是可行的，而且電路簡單，容易實(shí)現(xiàn)。 由于遙控器的二進(jìn)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。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。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。遙控編碼脈沖信號（以 PPM 碼為例）通常由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號組成。PWM 碼以寬脈沖表示 1，窄脈沖表示 0。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(zhuǎn)化為紅外信號發(fā)射出去。集中各設(shè)備的方法是首先對各設(shè)備的紅外遙控信號進(jìn)行識別并存儲，然后在需要時(shí)進(jìn)行還原，以控制對應(yīng)設(shè)備動作。當(dāng)用戶可以通過任意操作方式對這類家電進(jìn)行控制時(shí)，紅外插座或開關(guān)會向受控電器發(fā)送相應(yīng)的紅外遙控指令，從而控制電器的運(yùn)行狀態(tài)。本系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)并記憶各種紅外控制類家電的遙控指令，利用單片機(jī)對遙控器的發(fā)射信號的波形進(jìn)行測量，然后將測量的數(shù)據(jù)回放，由于只關(guān)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” 。因此本人提出使用紅外遙控進(jìn)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(xué)習(xí)功能可實(shí)現(xiàn)對這類家電的有效控制。本系統(tǒng)采用通信電纜的連接方式。這個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)其實(shí)就是一個(gè)具有 GPRS功能的 GSM 手機(jī)模塊加上單片機(jī)控制系統(tǒng)，GSM 手機(jī)模塊主要是用來建立無線信道，接收和發(fā)出短消息。采用紅外接口的優(yōu)點(diǎn)是單片機(jī)系統(tǒng)與手機(jī)電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨(dú)立，使用方便；缺點(diǎn)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。TC35 模塊還支持 RTS0/CTS0 的硬件握手和 XON/XOFF 的軟件流控制。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(biāo)準(zhǔn)，工作在 CMOS 電平11 / 66()。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。 GSM 模塊的接口與設(shè)計(jì) 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。另外，通過程序可設(shè)定報(bào)警裝置的等級和報(bào)警器的靈敏度。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器)均設(shè)防。住宅周界防護(hù)是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，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(hù)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(shù)探測器。這里采用 TP2 高溫型一氧化碳傳感器報(bào)警器需在一氧化碳濃度達(dá)到設(shè)定制值時(shí)系統(tǒng)應(yīng)啟動報(bào)警。 可燃?xì)怏w泄漏傳感器通過設(shè)置在廚房的可燃?xì)怏w探測器，監(jiān)視燃?xì)夤艿?、灶具有無燃?xì)庑孤?。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。 傳感器信號采集設(shè)計(jì)與分析 防火災(zāi)發(fā)生傳感器火災(zāi)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(bào)警器材，它工作可10 / 66靠、體積小巧，火災(zāi)煙霧傳感器是把煙霧信號轉(zhuǎn)換為電信號，電路設(shè)計(jì)時(shí)可以在背后設(shè)計(jì)專用的卡口以便地固定在墻體或者天花板上，使用時(shí)通過設(shè)置在廚房的感溫探測器和設(shè)置在客廳、臥室等的感煙探測器，監(jiān)視各個(gè)房間內(nèi)有無火災(zāi)的發(fā)生。綜上所述，本設(shè)計(jì)信號音檢測、自動摘掛機(jī)、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實(shí)現(xiàn)。 設(shè)計(jì)中自動摘掛機(jī)和電器的控制必須使用具體硬件電路來實(shí)現(xiàn)。 單元功能模塊本設(shè)計(jì)此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊：(1) 鈴音檢測、計(jì)數(shù)；(2) 自動摘掛機(jī)；(3) 密碼校驗(yàn)；(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(guān)；(8) 電器狀態(tài)查詢； 軟硬件方案確定根據(jù)電話機(jī)和交換機(jī)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(shè)計(jì)方案結(jié)合實(shí)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(jī)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(jī)發(fā)出的脈沖信號來檢測信號音單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算出其頻率，從而完成信號音的識別。(2) 控制器可以實(shí)現(xiàn)自動模擬摘掛機(jī)?？刂破鳈z測到六次振鈴后，即六次響鈴后無人接聽時(shí)電話自動摘機(jī)，進(jìn)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(guān)密碼遙控被控電器，完成后返回?；馂?zāi)煙霧傳感器可燃?xì)怏w傳感器擴(kuò)展信號 A/D轉(zhuǎn)換放大、整形放大、整形單片機(jī)信號分析處理短信息發(fā)送紅外學(xué)習(xí)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(zhuǎn) 換 RS232 PC 機(jī)電源電路語音提示控制電路SM8952AC25P 單片機(jī) 振鈴檢測模擬摘機(jī)DTMF 解碼9 / 66 圖 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)控制器并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，不會影響電話機(jī)的正常使用。系統(tǒng)組成框圖如圖 示。為了符合智能化要求，系統(tǒng)采用 SM8952AC25P 作為中央處理器。為了方便用戶使用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了語音提示界面。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運(yùn)行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。如對外部信息的捕捉、對控制對象實(shí)時(shí)控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng)(I/O 控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等)。(3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。如傳感信號輸入、人機(jī)交互操作,伺服驅(qū)動等。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種:工控機(jī)，通用 CPU 模塊，嵌入式微機(jī)處理，單片機(jī)。 單片機(jī)控制部分本系統(tǒng)是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測以及工程控制方面的應(yīng)用，其特點(diǎn)是體積小，成本低，功能強(qiáng)，功耗低，是微機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機(jī)種之一，它已廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品智能化和工業(yè)自動化上。 選擇輸入/輸出通道及外圍設(shè)備。選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是微型機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部件之一。設(shè)計(jì)方法大致如下：根據(jù)系統(tǒng)的要求，首先確定出系統(tǒng)是采用開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)，或者是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。總體方案的好壞，直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的性能及實(shí)施細(xì)則。2 方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與分析本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。(2)軟件部分軟件設(shè)計(jì)部分主要由五大部分構(gòu)成：即數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分、電話交換網(wǎng)程控交換信令識別與分析部分、GSM 模塊 TC35 modem 接口程序部分、分析控制部分。(1)硬件部分智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由五大部分構(gòu)成，即電話交換網(wǎng)程控交換信令部分、控制單元、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM 模塊 TC35 modem 與接口和電源部分。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù)本文利用 SM8952AC25P、MT8870、TC35 modem 和各類家居傳感器設(shè)計(jì)制作一款智能家居控制系統(tǒng)樣機(jī)。使生活更加舒適、便利和安全。還將原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。 大型的智能家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備 CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。智能家居控制系統(tǒng)是以 HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺，現(xiàn)場總線為應(yīng)用操作平臺，構(gòu)成一個(gè)完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。人們對家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個(gè)安全、方便、舒適的居家環(huán)境。 智能家居控制系統(tǒng)的概述6 / 66圖 智能家居控制系統(tǒng)示意圖 　隨著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。在此以 GSM 網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，它可以應(yīng)用在銀行、儲蓄點(diǎn)機(jī)房監(jiān)控、電信機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)控、通信行業(yè)遠(yuǎn)端無人值守站機(jī)房監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)（如移動通信基站、微波站、光纖中繼站等）及其他無人值守點(diǎn)（如倉庫、辦公樓等）監(jiān)控及城市公用事業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)像煤氣調(diào)壓站、自來水、污水管網(wǎng)和熱力系統(tǒng) 、電力系統(tǒng)城市中電網(wǎng)等情況中。比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無法比擬的優(yōu)勢，加上 GSM 的 SMS 本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能，都使得這些應(yīng)用得到迅速的普及。由于 GSM 網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。短信息服務(wù)（Short Message Service，SMS）是 GSM（Global System for Mobile Comm unication）系統(tǒng)中