【正文】 ............................................................................................ 31 雙音頻檢測(cè) ...................................................................................................... 32 按鍵去抖問題 .................................................................................................. 32 其它模塊 .......................................................................................................... 34 軟件程序調(diào)試 ............................................................................................................ 34 軟件系統(tǒng)設(shè)置 .................................................................................................. 34 提示音信號(hào) ...................................................................................................... 35 密碼檢測(cè) .......................................................................................................... 35 聯(lián)機(jī)在線調(diào)試 .................................................................................................. 36 第 7 章 系統(tǒng)使用說明 ........................................................................................................... 38 第 8 章 系統(tǒng)功能擴(kuò)展 ........................................................................................................... 39 結(jié)束語(yǔ) ..................................................................................................................................... 41 致 謝 ....................................................................................................................................... 42 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................. 43 附 錄 ....................................................................................................................................... 44 附錄一：系統(tǒng)模塊圖 ...................................................................................................... 44 附錄二：系統(tǒng)電路圖 ...................................................................................................... 48 附錄三：實(shí)物圖 .............................................................................................................. 49 1 第 1 章 緒 論 選題背景 21 世紀(jì)是信息時(shí)代，各種電信新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。 該系統(tǒng)使用方便、 經(jīng)濟(jì)實(shí)用、功能靈活，不僅可應(yīng)用于家用電器控制，還可以廣泛應(yīng)用于其它場(chǎng)所的各種設(shè)備控制。 具有振鈴檢測(cè)、自動(dòng)摘掛機(jī)、 5位密碼驗(yàn)證、語(yǔ)音提示、選擇家用電器等功能，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的控制。 該遠(yuǎn)程控制器 硬件 包括： 振鈴 檢測(cè)電路、模擬摘 掛機(jī)電路、雙音頻解碼電路、語(yǔ)音 提示 電路及控制電路。 論文題目： 基于電話網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制器的設(shè)計(jì) (硬件 ) 專 業(yè)： 自動(dòng)化 本 科 生： 李偉 （簽名）＿＿＿＿ 指導(dǎo)教師： 陳文燕 （簽名）＿＿＿＿ 摘 要 本文 主要 介紹了一種 以 單片機(jī) AT89S52和雙音多頻解碼 集成電路 MT8870為核心，通過電話線路遙控的遠(yuǎn)程多路智能控制器。 該控制器通過將電話線上的雙音頻信號(hào)解碼后變?yōu)槎M(jìn)制信號(hào)送入 AT89S52單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理來實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制 。 使用匯編語(yǔ)言編寫系統(tǒng)程序。也可以對(duì)被遙控家電的狀態(tài)進(jìn)行查詢。 符合未來家電的智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向。自從 1876 年，Alexander Graham Bell（貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國(guó)的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。 1997 年 8 月局用電話交換機(jī)總?cè)萘客黄?1億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位， 1999 年 7月固定電話用戶總數(shù)突破 1 億戶。 遙控技術(shù)是通過一定的手段對(duì)被控物體實(shí)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(jìn)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。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)。基于無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。但該方式的受控方動(dòng)作滯后于控制方的 操作，不具備實(shí)時(shí)性，而且不具備很高的可靠性。同時(shí)，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(guó)家。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。電話遙控這一課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實(shí)驗(yàn)室階段，因而距離實(shí)際應(yīng)用，尤其是對(duì)于 日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現(xiàn)出電話遙控方式的雙工通信特點(diǎn)。而且本作品的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在宿舍連 2 接電話經(jīng)過真正的交換機(jī)實(shí)驗(yàn)并且成功。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。譬如 :使用語(yǔ)音芯片作為信號(hào)音反饋，提高本作品的實(shí)用性（此次為了保證整體電路的廉價(jià)，所以并未使用 專用的 語(yǔ)音芯片）。本作品還可以應(yīng)用于工廠企業(yè)的自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。 3 第 2 章 總體設(shè)計(jì) 電話智能遙控器由單片機(jī)構(gòu)成主控部分，進(jìn)行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號(hào)，并完成對(duì)于各種信息的記錄；接口電路提供單片機(jī)與電話外線的接口。 雙音多頻信號(hào)（ DTMF）是由一組低音頻信號(hào)和一組高音頻信號(hào)以一定方式的組合構(gòu)成，每組音頻信號(hào)各有 4 個(gè)音頻信號(hào)，而每種組合有一個(gè)高音頻信號(hào)和一個(gè)低音頻信號(hào)，共 16種組 合。目前市場(chǎng)上銷售的 DTMF 專用芯片集編解碼于一體， MT8880 具有收發(fā)功能。 DTMF 信號(hào)的產(chǎn)生原理：雙音頻信號(hào)是 2 個(gè)正弦波信號(hào)的疊加，選定 2 個(gè)頻率 f1 和f2后可得到這種信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式： )22()12()( tfAtfAtf ?? ?? () 如果用合適的采樣頻率對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換，則很容易計(jì)算出每一個(gè)采樣點(diǎn)的 A／ D 值，而如果將這些采樣值形成一張表，在單片機(jī)里用同樣的采樣頻率將這張表中的數(shù)值用 D／ A 轉(zhuǎn)換器輸出，就是雙音頻信號(hào)。 圖 系統(tǒng)原理框圖 當(dāng)有電話打入時(shí) ,振鈴檢測(cè)電路檢測(cè)到電話振鈴信號(hào) ,等待系統(tǒng)默認(rèn)的振鈴次數(shù)后 ,啟動(dòng)自動(dòng)摘機(jī)電路實(shí)現(xiàn)摘機(jī) ,并送出提示音信號(hào) ,用戶輸入預(yù)先設(shè)定的密碼 ,控制裝置通過雙音多頻解碼電路讀取輸入密碼 ,與預(yù)設(shè)在控制裝置中的密碼進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證 ,如果密碼錯(cuò)誤 ,系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī) 。通過雙音 多頻解碼電路獲得用戶發(fā)出的按鍵命令 ,并根據(jù)用戶的命令執(zhí)行開機(jī)、關(guān)機(jī)等操作。 語(yǔ)音提示電路是該作品重要組成部分。語(yǔ)音提示電路受單片機(jī)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。這一點(diǎn)，可使產(chǎn)品達(dá)到系列化。本系統(tǒng)使用最簡(jiǎn)單的電路、最便宜的電路芯片實(shí)現(xiàn)了完善的功能。 本裝置并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，不會(huì)影響到電話機(jī)的正常使用。本裝置如果檢測(cè)到振鈴五次，即五次響鈴后無人接，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。 理論上交換機(jī)所發(fā)出的各種信號(hào)音都可以通過軟件編程而識(shí)別，即通過單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)來檢測(cè)信號(hào)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(hào)音識(shí)別。自動(dòng)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)。 綜上所述，我設(shè)計(jì)信號(hào) 音檢測(cè)、自動(dòng)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)。 下面 主要 就硬件實(shí)現(xiàn)的單元電路進(jìn)行具體分析。 振鈴音的檢測(cè) 當(dāng)電話線路上沒有振鈴信號(hào)時(shí)，電話線路由電話交換機(jī)提供大約 48V 的直流電壓。振鈴為 25177。15V 。 根據(jù)振鈴信號(hào)電壓比較高的特點(diǎn) ，有以下兩個(gè)方案： 經(jīng)過光耦的隔離轉(zhuǎn)換，從光電耦合器輸出的波形是時(shí)通時(shí)斷的正弦波，經(jīng)過 RC 回路進(jìn)行濾波輸出很標(biāo)準(zhǔn)的方波。 針對(duì)以上兩個(gè)方案，綜合比較，我采用了第二個(gè)方案，它具有硬件簡(jiǎn)單，檢測(cè)方便等優(yōu)點(diǎn)，可以用計(jì)數(shù)方式對(duì)他進(jìn)行判斷。當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí) ,電話機(jī)通過叉簧接上約 300 Ω 的負(fù)載 ,使整個(gè)電話線回路流過約 30 mA 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300Ω 的電阻接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機(jī)。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到正確的密碼 ,并按照用戶設(shè)定要求工作后 ,或者檢測(cè)到連續(xù)密碼錯(cuò)誤次數(shù)達(dá) 3 次 ,則單片機(jī)取消摘機(jī)信號(hào) ( P3. 1 輸出低電平 ) ,三極管截止 ,系統(tǒng)掛機(jī)。 雙音頻解碼 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 8870、 8880、 8888等，經(jīng)過反復(fù)論證比較，我決定使用雙音頻解碼集成片 MT8870來完成此功能模塊。分頻器首先從基準(zhǔn)頻率分離出 8個(gè)不同頻率的正弦波，行列計(jì)數(shù)器根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)，以八取二方式分離出一個(gè)高頻信號(hào)和一個(gè)低頻信號(hào)，經(jīng)開關(guān)電容做 D／ A 轉(zhuǎn)換，在加法器中合成DTMF 信號(hào)，并從 TONE 端輸出。它的內(nèi)部寄存器和控制接口、數(shù)據(jù)總線器 ,便于實(shí)現(xiàn) 與微處理器的直接接口和對(duì)電路進(jìn)行工作模式控制 , 獲得更多的功能和靈活性 . 通過微機(jī)接口可以由CP,RSO,R/W,CS,D0～ D3等信號(hào)選擇與內(nèi)部寄存器 ,并控制電路的工作狀態(tài)或工作模式。 ? OSC1,OSC0：時(shí)鐘或振蕩器輸入和輸出端。若 CS為 TTL低電平 ,則此電路被選； ? RSO：寄存器選擇輸入 ,與 TTL電平兼容； ?? CP：系統(tǒng)時(shí)鐘輸入； ? D0～ D3：直接引自單片機(jī)控制 DTMF信號(hào)發(fā)送和 DTMF譯碼的 4位數(shù)據(jù)輸入 /輸出 ,與TTL兼容； ? IRQ/CP：直接引向微處理器的計(jì)數(shù)器，對(duì)微處理器的中斷請(qǐng)求信號(hào)。若檢測(cè)出有效的 DTMF信號(hào)時(shí) ,EST為高電平 。若 CI電壓高于門限 VTST時(shí) ,電路寄存被檢測(cè)的 DTMF單音對(duì) ,并更新輸出鎖存器內(nèi)容；若 CI電壓低于 VTST,則電路不接收一新單音對(duì)。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 此部分雖然不是整個(gè)系統(tǒng)的重點(diǎn)，但是它可以給用戶提供時(shí)間信息，確保用戶的指示按時(shí)操作。經(jīng)過反復(fù)比較我決定使用 DS12887。在本系統(tǒng)中，巧妙的應(yīng)用 DS12887 實(shí)現(xiàn)了以下功能 ： （ 1）多功能日歷、時(shí)鐘 。 （ 3）保存系統(tǒng)密碼，且密碼可在線更改