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遠(yuǎn)程控制家電論文-在線瀏覽

2024-08-08 06:56本頁(yè)面
  

【正文】 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;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。 遠(yuǎn)程控制的內(nèi)容4月17日舉行的2008中國(guó)國(guó)際家電展上,海爾集團(tuán)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(jī)、網(wǎng)絡(luò)熱水器等。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(jì)一種可以遠(yuǎn)程控制傳統(tǒng)家電的電話控制系統(tǒng)。組網(wǎng)方式分為兩大類:有線組網(wǎng)和無(wú)線組網(wǎng)。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(jìn)行專門的布線,不占用無(wú)線電頻率資源,避免了電磁污染。電話屬半雙工通信手段。操作者可以通過各種提示音即時(shí)了解受控對(duì)象的有關(guān)信息,從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。本作品正是針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了較大改進(jìn),采取單片機(jī)智能控制,利用不同的提示音達(dá)到對(duì)于不同操作的提示及對(duì)受控方狀態(tài)的信息反饋,從而使操作者能夠及時(shí)了解受控方信息,使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化。電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)接收遠(yuǎn)端發(fā)送來(lái)的DTMF信號(hào),并對(duì)其進(jìn)行解碼,解碼后的信號(hào)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(jì)了語(yǔ)音提示界面,電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)一般工作在無(wú)人值守環(huán)境,所以應(yīng)具有自動(dòng)摘掛機(jī)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。由此可以看出,系統(tǒng)主要由流鈴檢測(cè)電路、自動(dòng)摘掛機(jī)電路、由DTMF雙音頻解碼電路、語(yǔ)音提示電路、中央處理單元AT89C5電器控制驅(qū)動(dòng)電路等組成。其中包括鈴流檢測(cè)、摘掛機(jī)控制、忙音檢測(cè)、雙音頻DTMF識(shí)別,及語(yǔ)音提示電路。圖2-1系統(tǒng)組成框圖為了降低本裝置的造價(jià),作品的提示音使用程序產(chǎn)生。從而使操作者對(duì)電器的操作達(dá)到交互式,并能即時(shí)了解有關(guān)的信息;顯示電路用于狀態(tài)設(shè)置時(shí)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(duì)電話進(jìn)行必要的改動(dòng)從而達(dá)到功能的擴(kuò)展。本系統(tǒng)的每一個(gè)接口電路(振鈴檢測(cè)、模擬摘掛機(jī)、語(yǔ)音反饋、電器開展、雙音頻解碼等)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能,具有很強(qiáng)的市場(chǎng)前景。用戶通過異地的電話機(jī)撥通本裝置所連接外線的電話號(hào)碼,通過市局交換機(jī)向電話機(jī)發(fā)出振鈴信號(hào),振鈴檢測(cè)電路將檢測(cè)到的振鈴信號(hào)送至系統(tǒng)的中央控制單元,如果本裝置檢測(cè)到振鈴五次,即五次響鈴后無(wú)人接,自動(dòng)摘機(jī),進(jìn)入密碼檢測(cè),輸入正確后選擇被控制電器,然后輸入開或關(guān)進(jìn)行遙控電器,完成后返回,這是自動(dòng)方式;第二種是手動(dòng)方式。同時(shí),中央控制單元發(fā)出控制信號(hào)使語(yǔ)音錄放電路啟動(dòng),發(fā)出事先錄制好的語(yǔ)音提示。中央控制單元將根據(jù)DTMF解碼的結(jié)果通過驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作(接通分機(jī)或開關(guān)家電)。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,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。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。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。它是由Atmel公司生產(chǎn)的能與MCS51系列兼容的單片機(jī),其引腳如圖2-2所示。 時(shí)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(lái)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。(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(gè)8位并行I/O端口:P0、PPP3口,共32個(gè)引腳。 當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí),電話機(jī)通過叉簧接上約200Ω的負(fù)載,使整個(gè)電話線回路流過約30mA的電流。自動(dòng)摘掛機(jī)電路可以通過單片機(jī)控制一個(gè)繼電器的開關(guān),繼電器的控制端連接一個(gè)大約200Ω的電阻接入電話線兩端,從而完成模擬摘掛機(jī)。振鈴為25177。15V。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。方波信號(hào)就可以直接輸出至單片機(jī)的中斷計(jì)數(shù)器輸入口,完成整個(gè)振鈴音檢測(cè)和計(jì)數(shù)的過程。 雙音解碼電路此部分是整個(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。使用集成電路不但外圍電路簡(jiǎn)單,而且可靠性強(qiáng)。一般常用的電話雙音頻編解碼集成電路有MT8870、MT8880、MT8888等,經(jīng)過反復(fù)論證比較,決定采用雙音頻解碼集成片MT8870來(lái)完成此功能模塊。遠(yuǎn)程用戶通過電話按鍵發(fā)送的DTMF信號(hào),經(jīng)耦合電容的隔直、濾波后,由MT8870接收并進(jìn)行硬件譯碼,~, MT8870接收到有效的DTMF信號(hào)并解出正確的BCD數(shù)據(jù)時(shí),會(huì)使CID端置高電平,通知CPU取走數(shù)據(jù)。 語(yǔ)音提示電路電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)利用語(yǔ)音提示電路實(shí)現(xiàn)用戶和系統(tǒng)的交流。有10個(gè)地址輸入端,尋址能力可達(dá)1024位;最多能分600段;設(shè)有OVF(溢出)端,便于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)。當(dāng)有電話呼入并且電話遠(yuǎn)程控制器拾機(jī)后,操作人員便會(huì)在語(yǔ)音提示電路的提示下輸入密碼,選擇通道,設(shè)定各種數(shù)值,執(zhí)行開機(jī)、掛機(jī)等操作,語(yǔ)音電路采用語(yǔ)音錄放芯片ISD2590。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制,操作指令可通過串行通信接口(SPI或Microwire)送入,芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù),每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃存中,因此能夠非常真實(shí),自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音樂、音調(diào)及效果聲,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。系統(tǒng)軟件主要功能如下:系統(tǒng)身份認(rèn)證:功能為了保證只有合法用戶才能操作系統(tǒng),電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)上線以后,用戶必須輸入密碼,待系統(tǒng)確認(rèn)后才具有對(duì)系統(tǒng)的操作權(quán)限。軟件定時(shí)功能:系統(tǒng)軟件設(shè)定系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位的軟件定時(shí)器,定時(shí)器的設(shè)置值規(guī)定了系統(tǒng)一次上線工作的最大時(shí)間。 信號(hào)音檢測(cè)本單元可以使用AT89C51的兩個(gè)計(jì)數(shù)器的外部中斷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)音的計(jì)數(shù)。當(dāng)用戶輸入密碼的時(shí)候,單片機(jī)把輸入的密碼寫入另外的一塊空間,然后利用減法運(yùn)算比較兩者是否相等,這樣就可以實(shí)現(xiàn)密碼檢測(cè)的功能。 本章小結(jié)本章主要是對(duì)系統(tǒng)的總體可行性設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和核心控制芯片單片機(jī)AT89C51進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。經(jīng)過翻閱大量的技術(shù)資料,對(duì)具體要求實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行完整的系統(tǒng)分析,本設(shè)計(jì)電話遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本符合實(shí)際情況,可以完成設(shè)計(jì)任務(wù)所要求實(shí)現(xiàn)的基本功能。后續(xù)基于單片機(jī)的家用電器電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(2)第1章 硬件單元電路設(shè)計(jì) 振鈴檢測(cè)電路在電話線路未來(lái)鈴流前,電話線路由電話交換機(jī)提供大約48V的直流電壓。振鈴信號(hào)為25177。15V。在本電路檢測(cè)鈴流信號(hào)時(shí),以五次鈴響為準(zhǔn),即五次振鈴后無(wú)人摘機(jī),便由單片機(jī)控制自動(dòng)模擬摘機(jī),振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì)如圖3-1所示。光電耦合器4N25起的是隔離作用,光電耦合器是一種電信號(hào)的耦合器件,它一般是將發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起,輸入和輸出之間不可共地,輸入電信號(hào)加于發(fā)光二極管上,輸出信號(hào)由光敏三極管取出。振鈴信號(hào)通過光耦4N25的4腳輸出振鈴正弦波,R2和C2共同組成濾波電路,信號(hào)到了開關(guān)三極管T1的基極就變成了方波。 圖3-1振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì)原器件選取:C1隔直電容,因?yàn)槭沁^濾直流,濾出低頻信號(hào),而且振鈴信號(hào)的電壓還比較高,因此選取10μF耐壓100V的瓷片電容;D1為穩(wěn)壓二極管,選取36V的穩(wěn)壓二極管;R1是4N25的限流電阻,取33 kΩ;IC1選取光電耦合器4N25;R2和C2共同組成振鈴信號(hào)音濾波電路,根據(jù)電話振鈴的技術(shù)指標(biāo):頻率25Hz的正弦波,1秒通,4秒斷,τ=≤τ≤4(S)。在掛機(jī)狀態(tài)下,其漏電流≤5μA。交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送,并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷?,完成接續(xù)。摘掛機(jī)信指令由單片機(jī)通過使TXD/。因?yàn)镽3的電阻為200Ω,使回路電流變大,控制電路向交換機(jī)發(fā)出模擬摘機(jī)的信號(hào),交換機(jī)響應(yīng)摘機(jī)信號(hào),完成電話線路接通。 圖3-3模擬摘掛機(jī)電路根據(jù)設(shè)計(jì)原理,原器件選取如下:IC1是光控三極管,其中T1三極管是起對(duì)單片機(jī)控制信號(hào)的放大作用,D1是摘機(jī)指示燈,取5mm綠色發(fā)光二極管;R1是摘機(jī)指示燈限流保護(hù)電阻,取220Ω;L1是變壓器感應(yīng)變壓輸出;C1起對(duì)電話線電壓積累作用;R2是三極管限流電阻,取2kΩ;D2二極管是起繼電器反向保護(hù)的作用,取4001;J1是繼電器控制開關(guān),取JRC 4001F(DC5V);R3是摘機(jī)電阻,取200Ω; 雙音頻解碼電路原理簡(jiǎn)介:雙音多頻DTMF信號(hào)解碼電路采用MT8870芯片。MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q4~~,單片機(jī)經(jīng)P1口識(shí)別4位代碼。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。為了使單片機(jī)AT89C51獲取有效數(shù)據(jù),MT8870的CID有效端經(jīng)施密特反相器后接AT89C51的INT0引腳。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CID端變化的。在實(shí)際應(yīng)用中,存在這樣一個(gè)問題:MT8870的使能控制端不允許中斷時(shí),將使MT8870的CID端中斷關(guān)閉。對(duì)CID的有效控制(即中斷開放)為,EN=;EN=。DTMF技術(shù)是一種利用聲音頻率的不同音調(diào)來(lái)傳送撥號(hào)信號(hào)以取代直接撥號(hào)脈沖的方法。設(shè)v(t)為DTMF信號(hào),vl(t)和vh(t)分別代表選自低頻組和高頻組的兩個(gè)信號(hào),它們之間滿足關(guān)系v(t) = vl(t) + vh(t) = Asinωlt + Bsinωht。DTMF信號(hào)共有16(24)種組合,其中10種組合分別代表數(shù)字0到9,其余6種組合(、*、A、B、C、D)用做特別的信令。表3-5它具有DTMF信號(hào)分離濾波和譯碼功能,可直接與MCS51系列單片機(jī)接口。其引腳說(shuō)明如下:IN+、IN為運(yùn)放的同、反相輸OSCI入,DTMF信號(hào)輸入端;FB為運(yùn)放輸出端,通過外部接入的反饋電阻可調(diào)節(jié)其內(nèi)部放大器增益;VREF為基準(zhǔn)電壓輸出;IC為內(nèi)部連接點(diǎn),應(yīng)接至VSS端;OSCI、OSCO為振蕩器輸入;EN為數(shù)據(jù)輸出控制端,當(dāng)它為高電平時(shí)允許輸出數(shù)據(jù)Q1~Q4為數(shù)據(jù)輸出端;CID為延遲控制輸出端。ECO為初始控制輸出端;VDD、VSS為正負(fù)電源。圖3-6MT8870的輸出代碼(Q8Q4Q2Q1)與電話鍵盤上按鍵的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-7所示:按鍵輸出代碼按鍵輸出代碼按鍵輸出代碼按鍵輸出代碼Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q110 0 0 150 1 0 191 0 0 1A1 1 0 120 0 1 060 1 1 001 0 1 0B1 1 1 030 0 1 170 1 1 11 0 1 1C1 1 1 140 1 0 081 0 0 0#1 1 0 0D0 0 0 0 信號(hào)音提示電路原理說(shuō)明:為了方便本系統(tǒng)的使用,設(shè)計(jì)了信號(hào)音提示音電路如圖3-8,首先規(guī)定了信號(hào)音的規(guī)范以及其對(duì)應(yīng)含義:響1聲,頻率為500Hz:請(qǐng)輸入密碼;響2聲,頻率為500Hz:請(qǐng)輸入需要控制的電器號(hào);響3聲,頻率為500Hz:請(qǐng)輸入控制開/關(guān);響1聲,頻率為1000Hz:完成操作;響3聲,頻率為1000Hz:密碼錯(cuò)誤;語(yǔ)音提示芯片ISD2590的最高地址位PLAYL(腳9),PLAYE(腳10)置為高電平時(shí),芯片即進(jìn)入操作模式狀態(tài)。為盡量節(jié)省I/O口線,采用了M1和M6相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)ISD2590操作,將所需的語(yǔ)音通過開始/暫停按鈕一段一段從話筒錄入芯片,只需記住各段的序號(hào)即可。要播放第N段的語(yǔ)音,先給PD端一高電平脈沖,使地址指針復(fù)位為0。由此可知準(zhǔn)確檢索的關(guān)鍵在于正確檢測(cè)到每一段的EOM結(jié)束標(biāo)志。信號(hào)音從ISD2590的SP+口輸出,先經(jīng)過一組反向器進(jìn)行整流、隔離,從反向器輸出的是頻率一定,時(shí)通時(shí)斷的方波,提示信號(hào)經(jīng)過隔直電容C1輸入到音頻放大集成電路LM386N1的輸入端。(本電路重點(diǎn)在于耦合變壓器T1(參看模擬摘掛機(jī)電路)的選取。這個(gè)耦合變壓器的阻抗匹配問題是設(shè)計(jì)的難點(diǎn),這種耦合變壓器分兩種,一種是輸入,一種是輸出,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明輸入用的耦合變壓器反饋語(yǔ)音性能比較好,其體積大約是10mm10mm8mm。利用LM386低壓音頻功率放大器,LM386是為低壓用戶設(shè)計(jì)的功率放大器,內(nèi)部增益為20倍,在1腳和8腳接電阻和電容時(shí),可使增益增加到200倍,用途廣泛,使用方便,外接元件數(shù)目較少,本系統(tǒng)的音頻放大電路如圖3-9所示。 電器控制電路原理說(shuō)明:本單元電路主要是由反向電路、D觸發(fā)器和繼電器等控制電路組成。首先,單片機(jī)AT89C51從P0口的八位都用作輸出控制信號(hào)。每個(gè)D觸發(fā)器的輸出端都控制一路繼電器,而每一路繼電器也控制一路電器的開關(guān)。這樣就可以完成單片機(jī)對(duì)多路電器的控制。該方式簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。硬件單元電路設(shè)計(jì)包括的六部分是:振鈴檢測(cè)電路、模擬摘掛機(jī)電路、雙音頻解碼、信號(hào)音提示電路、音頻放大電路、電器控制電路。第2章 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測(cè)計(jì)數(shù)、控制摘掛機(jī)、雙音頻信號(hào)分析處理
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