遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文家電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著生活水平的不斷提高，人們希望有一種自動(dòng)化、智能化程度高的控制系統(tǒng)對(duì)所有的家用電器能實(shí)施遠(yuǎn)程控制。本文介紹了一種基于pstn(public switched telephone network，公眾電話(huà)網(wǎng))實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制，通過(guò)電話(huà)可以隨時(shí)隨地控制多種家用電器的開(kāi)關(guān)和各種設(shè)定，諸如將空調(diào)提前升降溫、電熱水器提前預(yù)熱等，應(yīng)用前景相當(dāng)廣泛。本文介紹了一種以單片機(jī)at89c51為主控制器和雙音多頻解碼電路芯片fm9270為核心，通過(guò)電話(huà)線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程、多路智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)用、功能靈活多樣，可以對(duì)被遙控對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行查詢(xún)以及控制，

2、可以廣泛地應(yīng)用于家用電器或者其他場(chǎng)所的各種控制設(shè)備。系統(tǒng)主要由主控制器、振鈴檢測(cè)與模擬摘機(jī)電路、dtmf解碼電路、語(yǔ)音提示電路、集中控制器等構(gòu)成。 基于pstn實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制與常規(guī)的遙控方式，如無(wú)線(xiàn)電遙控、有線(xiàn)遙控、紅外線(xiàn)和超聲波遙控等相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的布線(xiàn)，不占用無(wú)線(xiàn)電頻率資源，避免了電磁污染。同時(shí)，由于電話(huà)線(xiàn)路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話(huà)網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國(guó)家。關(guān)鍵詞at89c51；isd1420 ；fm9270；pstn；遠(yuǎn)程控制- i -home appliance control systemabstractthe text int

3、roduce a sort of control system that use at89c51 single chip act as main controller and use both sound-many frequency decode circuit cmos chip fm9270 act as core, through telephone line carry out family equipments long-distance many -way intelligent control. this system is so practical and the funct

4、ion is so agility and multiplicity, that can demand and control the state of the controlled object, can widely appliance in family equipment or other spatial all kinds of control equipment. the system mostly make up of main controller, check shake bell and simulate circuit, dtmf decode circuit, soun

5、d clew circuit, concentrate controller.along with the improvement of the standard of living, people want to have a high automatic and intelligent control system that can control all the family equipment through long-distance. the text introduce a sort of control system that based on pstn and can con

6、trol all the family equipment through long-distance, through telephone can control the switch and set up of all the family equipment at any moment and everywhere, such as rise or drop the temperature of the air-condition ahead of schedule, warm-up the electronic water heater ahead of schedule, and s

7、o on. its appliance foreground of the system quite abroad.based on pstn carry out long-distance control family equipment show definitely advantage compare with wireless telephone control have-wire telephone control, infrared ray and ultrasonic telephone control and so on. it dont need put up special

8、 line, dont engross wireless frequency resource and avoid electromagnetism pollution. at the same time, thanks to the line in everywhere joined the net, it can make the best of the existing telephone network, so that the distance of wireless control can span province and city and can span country in

9、deed.keywords at89c51; isd1420; fm9270; pstn; long-distance control- ii -目 錄摘要iabstractii第1章 緒論11.1 課題背景11.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.3 論文研究?jī)?nèi)容2第2章 總體設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)總體框圖32.2單片機(jī)簡(jiǎn)介42.3 硬件模塊62.4 軟件模塊62.5 本章小結(jié)7第3章 硬件電路設(shè)計(jì)83.1 電源電路設(shè)計(jì)83.2 單片機(jī)at89s5183.2.1 單片機(jī)at89s51資料83.2.2 at89s51單片機(jī)電路123.3 下載線(xiàn)電路133.3.1 isp簡(jiǎn)介133.3.2 74hc373簡(jiǎn)介1

10、33.3.3 isp下載線(xiàn)電路143.4 振鈴檢測(cè)電路143.5 模擬摘機(jī)電路163.6 dpmf解碼電路173.6.1 dtmf介紹173.6.2 雙音多頻譯碼器mt8870173.6.3 本文的dtmf解碼電路193.7 控制電器和控制接口203.8 調(diào)試203.9 本章小結(jié)21第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)224.1 主控程序的設(shè)計(jì)224.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)234.3 本章小結(jié)24結(jié)論25致謝26參考文獻(xiàn)27附錄a28附錄b32附錄c35附錄d36- iv -第1章 緒論1.1 課題背景二十一世紀(jì)是信息時(shí)代，各種電信新技術(shù)推動(dòng)了人類(lèi)文明的進(jìn)步。自從1876年，alexander graham be

11、ll(貝爾)發(fā)明電話(huà)以來(lái)，世界各國(guó)的電話(huà)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。進(jìn)十年來(lái)，中國(guó)的固定電話(huà)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長(zhǎng)。1997年8月局用電話(huà)交換機(jī)總?cè)萘客黄?億門(mén)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，2004年7月固定電話(huà)用戶(hù)總數(shù)突破2億戶(hù)1。隨著通訊產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電話(huà)機(jī)已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶(hù)；隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用電話(huà)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的技術(shù)也日益用于生活中?，F(xiàn)代電話(huà)網(wǎng)絡(luò)是由交換機(jī)和電話(huà)傳輸線(xiàn)共同組成，它的性能已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，而且可靠性非常高。遙控技術(shù)是通過(guò)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(wú)線(xiàn)電遙控、有線(xiàn)遙控、紅外線(xiàn)和超聲波遙控等。無(wú)線(xiàn)電遙控既是利用無(wú)線(xiàn)電信號(hào)對(duì)被控物體實(shí)施遠(yuǎn)距離控制。無(wú)線(xiàn)

12、電遙控不可避免的須占用一定的無(wú)線(xiàn)電頻率資源，造成電磁污染；常規(guī)的有線(xiàn)遙控需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的布線(xiàn)，增加了投入；而紅外線(xiàn)、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(wú)線(xiàn)尋呼的遙控方式。載波方式即通過(guò)電力線(xiàn)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(wèn)題，應(yīng)用范圍有限?；跓o(wú)線(xiàn)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(guó)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(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。本文介紹了一種電話(huà)遠(yuǎn)程控制技術(shù)。該系統(tǒng)用于具有單片機(jī)控制的家用電器的電話(huà)遙控，用戶(hù)可通

13、過(guò)任意一部雙音多頻電話(huà)(包括手機(jī)，電話(huà)分機(jī))對(duì)自己家庭安裝的各種電器(如空調(diào)，微波爐，熱水器等)進(jìn)行開(kāi)機(jī)，停機(jī)等操作。作品為突出電話(huà)遙控的信息反饋功能，并使產(chǎn)品達(dá)到非常高性?xún)r(jià)比。故未對(duì)電話(huà)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高性?xún)r(jià)比的。在該作品的基礎(chǔ)上進(jìn)行了功能擴(kuò)展是很方便的。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經(jīng)濟(jì)性，所以并未使用昂貴的語(yǔ)音芯片)。加上留言電路，主人不在家時(shí)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(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

14、主人傳呼機(jī)或特定電話(huà)，從而達(dá)到定時(shí)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(dòng)化控制等領(lǐng)域。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)外，自從第一幢智能建筑在美國(guó)出現(xiàn)后，美國(guó)、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國(guó)、德國(guó)、新加坡、日本等國(guó)都得到了廣泛應(yīng)用。許多計(jì)算機(jī)、通信、家電行業(yè)的巨人都認(rèn)識(shí)到智能信息家電的巨大市場(chǎng)潛力，紛紛進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。cisco、inter、nortel、motorola、lucent、3com、ibm、ericsson和松下等公司都已經(jīng)開(kāi)始建立智能信息家電和智能家居公司2。中國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)成為世界上家電生產(chǎn)和出口的大國(guó)，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)家

15、電市場(chǎng)日趨飽和，對(duì)外出口家電也急需升級(jí)換代，中國(guó)主要的家電生產(chǎn)商在傳統(tǒng)家電降價(jià)“大比拼”的同時(shí)，開(kāi)始了數(shù)字化家電研究開(kāi)發(fā)的角逐。然而，目前信息家電的發(fā)展并不樂(lè)觀。首先是價(jià)格問(wèn)題。信息家電必須邁過(guò)價(jià)格這道門(mén)檻，才能為更多的家庭所接受。其次是否實(shí)用。消費(fèi)者不會(huì)在意你用的是什么樣的技術(shù)，而只會(huì)在意你的產(chǎn)品是否有用，是否好用。近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)日益騰飛，人們對(duì)生活水平的要求也越來(lái)越高，“智能家居”這個(gè)概念已經(jīng)逐漸被大眾接受。一些對(duì)科技發(fā)展動(dòng)向和市場(chǎng)趨勢(shì)敏感的科研機(jī)構(gòu)和有實(shí)力的公司，已經(jīng)看到這個(gè)市場(chǎng)的廣闊前景，意識(shí)到這是一個(gè)難得的機(jī)遇，開(kāi)始或已經(jīng)研究和開(kāi)發(fā)相關(guān)系統(tǒng)和產(chǎn)品，并作了先期的部署和規(guī)劃。家電遠(yuǎn)程控

16、制系統(tǒng)是智能家居系統(tǒng)的重要組成和支持部分，代表家庭智能化的發(fā)展方向3。1.3 論文研究?jī)?nèi)容本文介紹了一種基于at89s51單片機(jī)的家用電器電話(huà)遙控裝置，該裝置使用現(xiàn)有電話(huà)線(xiàn)來(lái)傳送遙控命令，利用普通電話(huà)機(jī)作為遙控命令生成和發(fā)送裝置，我們只要裝置接收端的電路，把它接在現(xiàn)有的電話(huà)線(xiàn)路中，那么就可以在任何地方，任何一部電話(huà)機(jī)上實(shí)施對(duì)該受控裝置的遙控操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下一些功能：1 鈴流檢測(cè)2 自動(dòng)摘機(jī)3 密碼驗(yàn)證4 語(yǔ)音提示5 信號(hào)解碼6 控制家電- 42 -第2章 總體設(shè)計(jì)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(cè)、計(jì)數(shù)；2 自動(dòng)摘掛機(jī)；3 密碼校驗(yàn)；4 語(yǔ)音

17、提示；5 雙音頻信號(hào)解碼；6 控制電器開(kāi)關(guān)；2.1 系統(tǒng)總體框圖當(dāng)需要遙控家用電器時(shí)，撥打相應(yīng)的電話(huà)號(hào)碼，振鈴檢測(cè)電路檢測(cè)鈴流信號(hào)，如果有人接聽(tīng)電話(huà)或振鈴次數(shù)少于6次，對(duì)程控電話(huà)的使用不造成影響，當(dāng)振鈴次數(shù)達(dá)到6次后(次數(shù)可以通過(guò)軟件任意設(shè)定)，單片機(jī)啟動(dòng)語(yǔ)音提示電路發(fā)出提示音，詢(xún)問(wèn)是否進(jìn)入家電控制模式，按“0”鍵否，掛機(jī)退出，按“1”鍵是，摘掛機(jī)電路自動(dòng)摘機(jī)進(jìn)入控制狀態(tài)并將摘機(jī)信號(hào)輸入到單片機(jī)中，單片機(jī)接收到摘機(jī)信號(hào)后，啟動(dòng)語(yǔ)音提示電路發(fā)出提示音，提示操作者輸入密碼或是退出。輸入的密碼經(jīng)dtmf接收，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)并與事先存儲(chǔ)在單片機(jī)中的密碼比較，如果不相符，則語(yǔ)音提示密碼錯(cuò)誤，可再次重新輸

18、入，若三次密碼錯(cuò)誤則發(fā)提示音并自動(dòng)掛機(jī)；如果密碼相符則語(yǔ)音提示選擇控制通道(按鍵18分別表示18號(hào)通道，分別控制8路電器)。通道選擇后，按下“1”鍵表示開(kāi)啟該路電器，并有語(yǔ)音提示“該路電器已經(jīng)開(kāi)啟”，按下“0”鍵表示關(guān)斷該路電器，有提示音“該路電器已經(jīng)關(guān)閉”，按下“”鍵則可掛機(jī)退出。若超時(shí)則自動(dòng)掛機(jī)(時(shí)間可由軟件設(shè)定)。圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖2.2單片機(jī)簡(jiǎn)介本系統(tǒng)用的核心控制單片機(jī)芯片的型號(hào)是at89c51。at89s51是一個(gè)低功耗，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，

19、器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，at89s51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。管腳如圖2-2所示。圖2-2 pdip封裝的at89s51管腳圖引腳功能介紹：vcc：電源電壓輸入端。gnd：電源地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門(mén)電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼

20、，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門(mén)電流。p1口管腳寫(xiě)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。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門(mén)電流，當(dāng)p2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八

21、位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門(mén)電流。當(dāng)p3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流(ill)這是由于上拉的緣故。p3口除了作為普通i/o口，還有第二功能：p3.0 rxd(串行輸入口)p3.1 txd(串行輸出口)p3.2 /int0(外部中斷0)p3.3 /int1(外部中斷1)p3.4 t0(t0定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)

22、輸入)p3.5 t1(t1定時(shí)器的外部計(jì)數(shù)輸入)p3.6 /wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫(xiě)選通)p3.7 /rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀選通)p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。i/o口作為輸入口時(shí)有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線(xiàn)，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫(xiě)回到端口鎖存器。只有讀端口時(shí)才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線(xiàn)。89c51的p0、p1、p2、p3口作為輸入時(shí)都是準(zhǔn)雙向口。除了p1口外p0、p2、p3口都還有其他的功能。rst：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。

23、ale/prog：地址鎖存允許/編程脈沖信號(hào)端。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令時(shí)ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期

24、間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。ea/vpp：外部程序存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)允許。當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器(0000h-ffffh)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源(vpp)。xtal1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。2.3 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

25、路達(dá)到比較高的穩(wěn)定性，采用硬件電路實(shí)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(gè)系統(tǒng)的性能更可靠。1 自動(dòng)摘機(jī)摘機(jī)電路可以通過(guò)繼電器來(lái)完成，使用繼電器電路電路會(huì)簡(jiǎn)單一些，但繼電器也有一些弱點(diǎn)，如耗電大，重量和體積比較大，另外繼電器很容易產(chǎn)生火花干擾，為了解決這些問(wèn)題，本文采用了控制三極管通斷的方式來(lái)組成自動(dòng)摘機(jī)電路，這樣也比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用。2 振鈴檢測(cè)當(dāng)系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，即沒(méi)有振鈴信號(hào)時(shí)，線(xiàn)路上的供電電壓為48v。若用戶(hù)被呼叫，電信局交換機(jī)向該用戶(hù)送來(lái)振鈴信號(hào)，振鈴信號(hào)為253伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值9015伏。振鈴以

26、5秒為周期，即1秒送，4秒斷4。據(jù)此可使用電容進(jìn)行耦合，然后用兩個(gè)反向二極管交替導(dǎo)通，通過(guò)光電耦合器中光敏三極管的通與斷輸出脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)直接輸出至單片機(jī)的中斷計(jì)數(shù)器，完成振鈴檢測(cè)和計(jì)數(shù)的過(guò)程。3 雙音頻dtmf解碼此部分是整個(gè)電路的關(guān)鍵，它的工作情況直接決定了電路的可靠性。解碼電路是將用戶(hù)所撥電話(huà)的信號(hào)解碼后送入單片機(jī)，然后由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制。本解碼電路采用的是加拿大公司生產(chǎn)的一種集成度高、應(yīng)用普遍的通信類(lèi)集成電路芯片mt8870， 該芯片外圍電路簡(jiǎn)單、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)，在解碼方面有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。4 控制部分電路本單元電路主要由指示燈電路和繼電器控制電路組成。用8個(gè)

27、發(fā)光二極管來(lái)代表家用電器指示電路工作，為了防止發(fā)光二極管被燒壞，在二極管與電源之間接了1k的電阻。通過(guò)單片機(jī)控制多路繼電器的開(kāi)關(guān)，進(jìn)而達(dá)到控制家用電器的目的。2.4 軟件模塊經(jīng)過(guò)比較，決定使用at89s51作為控制的單片機(jī)芯片。系統(tǒng)軟件主要功能如下。1 系統(tǒng)身份認(rèn)證：功能為了保證只有合法用戶(hù)才能操作系統(tǒng)，電話(huà)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)上線(xiàn)以后，用戶(hù)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。2 用戶(hù)信令解釋功能：對(duì)收到的用戶(hù)信號(hào)，系統(tǒng)按照軟件設(shè)定加以解釋?zhuān)Q定對(duì)語(yǔ)音提示電路尋址，播放相應(yīng)的系統(tǒng)提示音，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)和電話(huà)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)間的交互操作，或者對(duì)外部受控設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。3 軟件定時(shí)功能：系統(tǒng)

28、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(xiàn)工作的最大時(shí)間。若一次工作超時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)離線(xiàn)，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。1 振鈴信號(hào)計(jì)數(shù)通過(guò)at89s51的外部中斷實(shí)現(xiàn)此功能。2 密碼檢測(cè)在單片機(jī)中開(kāi)辟一塊內(nèi)存空間存放預(yù)置密碼，然后每輸入一次密碼，進(jìn)行一次比較操作，直到輸入密碼與預(yù)置密碼完全一致，才進(jìn)行下步操作5。3 語(yǔ)音提示此部分通過(guò)單片機(jī)的計(jì)數(shù)器控制其引腳電平的高低來(lái)實(shí)現(xiàn)。4 控制部分通過(guò)向單片機(jī)指定單口寫(xiě)入高低電平來(lái)控制指示燈的亮與滅和繼電器的開(kāi)與關(guān)。2.5 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。系統(tǒng)的總體可行性設(shè)計(jì)包

29、括：硬件電路和軟件模塊，硬件電路的分析主要是振鈴檢測(cè)電路、模擬摘機(jī)電路、雙音解碼電路、語(yǔ)音提示電路、控制部分電路等部分的分析；軟件模塊的分析包括：初始化、信號(hào)音(流鈴)計(jì)數(shù)、密碼檢測(cè)、信號(hào)分析處理。經(jīng)過(guò)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(huà)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。第3章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 電源電路設(shè)計(jì)如圖3-1所示電路為輸出電壓+5v、輸出電流1.5a的穩(wěn)壓電源。它是由電源變壓器b、橋式整流電路vd1vd4、電容c1、c2、c3、c4和一只固定式三端穩(wěn)壓器(lm7805)極為簡(jiǎn)捷方便地搭成的。c2、c4的作用是濾除掉

30、線(xiàn)路上的高頻脈沖干擾，由于電解電容對(duì)高頻電脈沖濾波效果較差，因此在電解電容c1和c3兩端各并聯(lián)了一個(gè)0.lf的瓷片電容，瓷片電容的高頻濾波性能要比電解電容好得多，因此可彌補(bǔ)電解電容高頻濾波較差的不足。三端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線(xiàn)性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡(jiǎn)捷方便等特點(diǎn)成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。lm7805穩(wěn)壓器輸入、輸出端電壓差通常取3v-7v之間比較合適，如果輸入、輸出電壓差過(guò)大，當(dāng)電源電流較大時(shí)容易發(fā)熱，因此使用時(shí)要加裝散熱片。220v交流市電通過(guò)電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路vd1vd4和濾波電

31、容c1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器lm7805的vin和gnd兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會(huì)因?yàn)槭须婋妷旱牟▌?dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過(guò)lm7805的穩(wěn)壓和c3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定性好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為ttl電路或單片機(jī)電路的電源。圖3-1 電源電路圖3.2 單片機(jī)at89s513.2.1 單片機(jī)at89s51資料at89sxx系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了isp下載功能，故而取代了89cxx系列的下載方式，也是因?yàn)檫@樣，atmel公司已經(jīng)停止生產(chǎn)89cxx系列的單片機(jī)，現(xiàn)在市面上的at89cxx多是停產(chǎn)前的庫(kù)存產(chǎn)品。1、 i/

32、o口i/o口：4個(gè)口，32根單片機(jī)51系列共有四個(gè)8位雙向并行i/o通道口，分別是p0、p1、p2、p3，各具有特殊的電路結(jié)構(gòu)，每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。這種結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)輸出時(shí)可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對(duì)輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止6。1 p0口介紹p0口在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，p0口既是一個(gè)真正的雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)口，又是從分時(shí)輸出8位地址口。它包括一個(gè)輸出鎖存器，兩個(gè)三態(tài)緩沖器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路和一個(gè)輸出控制電路2 p1口介紹p1口是專(zhuān)門(mén)為用戶(hù)使用的i/o口，是準(zhǔn)雙向口，p1口為8位準(zhǔn)雙向口，每一位均可單獨(dú)定

33、義為輸入或輸出口。在編程校驗(yàn)期間，用做輸入低位字節(jié)地址。p1口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)lsttl負(fù)載。3 p2口介紹p2口也是雙向口。它是供系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)輸出高8位地址。如果沒(méi)有系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，也可以作為用戶(hù)的i/o口使用。p2口作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器的地址總線(xiàn)的高8位輸出口ab8-ab15，p0口由ale選通作為地址總線(xiàn)的低8位輸出口ab0-ab7。外部的程序存儲(chǔ)器由psen信號(hào)選通，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器則由wr和rd讀寫(xiě)信號(hào)選通，因?yàn)?=64k，所以89s51最大可外接64kb的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器4 p3口介紹p3口是個(gè)雙功能口，第一功能作通用i/o口，第二功能是作變異功能用，為適應(yīng)引腳的第二功能的需要，增

34、加了第二功能控制邏輯，在真正的應(yīng)用電路中，第二功能顯得更為重要。由于第二功能信號(hào)有輸入輸出兩種情況，我們分別加以說(shuō)明。如表3-1所示。p3口的輸入輸出及p3口鎖存器、中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和特殊功能寄存器有關(guān)，p3口的第一功能和p1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。表3-1 p3口的第二功能端口引腳功能特征p3.0串行輸入口(rxd)p3.1串行輸出口(txd)p3.2外中斷0(int0)p3.3外中斷1(int1)p3.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入口(t0)p3.5定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入口(t1)p3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

35、寫(xiě)選通(wr)p3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通(rd)2、 中斷系統(tǒng)1 中斷：程序執(zhí)行過(guò)程中，允許外部或內(nèi)部事件通過(guò)硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚韮?nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)的程序后，cpu繼續(xù)原來(lái)被打斷的程序，這樣的過(guò)程稱(chēng)為中斷過(guò)程。2 中斷源：能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件。89s51有5個(gè)中斷源：(1) int0：外部中斷0請(qǐng)求，低電平有效。通過(guò)p3.2引腳輸入。(2) int1：外部中斷1請(qǐng)求，低電平有效。通過(guò)p3.3引腳輸入。(3) t0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷請(qǐng)求。(4) ti：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷請(qǐng)求。(5) txd/rxd：串行口中斷請(qǐng)求。當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)

36、送或接收時(shí)，便請(qǐng)求中斷。每一個(gè)中斷源都對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，它們?cè)O(shè)置在特殊功能寄存器tcon和scon中。當(dāng)這些中斷源請(qǐng)求中斷時(shí)，相應(yīng)的標(biāo)志分別有tcon和scon中的相應(yīng)位來(lái)鎖存。389s51中斷系統(tǒng)有以下4個(gè)特殊功能寄存器：(1)定時(shí)器控制寄存器tcon(用6位)；(2)串行口控制寄存器scon(用2位)；(3)中斷允許寄存器ie；(4)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器ip。其中，tcon和scon只有一部分用于中斷控制。通過(guò)對(duì)以上各特殊功能寄存器的各位進(jìn)行置位或復(fù)位等操作，可實(shí)現(xiàn)各種中斷控制功能。3 中斷的響應(yīng)過(guò)程及中斷矢量地址中斷處理過(guò)程可分為3個(gè)階段：中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。89c51的cp

37、u在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2期間順序采樣每個(gè)中斷源，cpu在下一個(gè)機(jī)器周期s6期間按優(yōu)先級(jí)順序查詢(xún)中斷標(biāo)志。如查詢(xún)到某個(gè)中斷標(biāo)志為1，則將在接下來(lái)的機(jī)器周期s1期間按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行中斷處理。中斷系統(tǒng)通過(guò)硬件自動(dòng)將相應(yīng)的中斷矢量地址裝入pc，以便進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。表3-2既是各個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)的中斷矢量地址。由于89s51系列單片機(jī)的兩個(gè)相鄰的中斷源中斷服務(wù)程序入口地址相距只有八個(gè)單元，一般的中斷服務(wù)程序是容納不下的，通常是在相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址中放一條常跳轉(zhuǎn)指令ljmp，這樣就可以轉(zhuǎn)到64kb任何可用區(qū)域了。中斷服務(wù)程序從矢量地址開(kāi)始執(zhí)行，一直到返回指令reti為止。reti指令的操作一方面

38、告訴中斷系統(tǒng)該中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢，另一方面把原來(lái)壓入堆棧保護(hù)斷點(diǎn)地址從棧頂彈出，裝入程序寄存器pc，使程序返回到被中斷的程序斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。表3-2 中斷源及其對(duì)應(yīng)的矢量地址中斷源中斷矢量地址外部中斷0()0003h定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0(t0)000bh外部中斷1()0013h定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1(t1)001bh串行口中斷(ri、ti)0023h4 在編寫(xiě)中斷服務(wù)程序時(shí)應(yīng)注意：(1)在中斷矢量地址單元處存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，使中斷程序可靈活的安排在64kb程序存儲(chǔ)器的任何空間。(2)在中斷服務(wù)程序中，用戶(hù)應(yīng)注意用軟件保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，以免中斷返回后丟失原寄存器、累加器中的信息。(3)若要在執(zhí)行當(dāng)前中斷

39、程序時(shí)禁止更高優(yōu)先級(jí)中斷，則可先用軟件關(guān)閉cpu中斷或禁止某中斷源中斷，在中斷返回前在開(kāi)放中斷。3、 at89s51的優(yōu)勢(shì)1 性能強(qiáng)大at89s51具有完整的輸入輸出、控制端口、以及內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間。與我們通常意義上的微機(jī)原理類(lèi)似，可以通過(guò)外接a/d，d/a轉(zhuǎn)換電路及運(yùn)放芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器傳送信息的采集，且能夠提供以點(diǎn)陣或lcd液晶及外接按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，能對(duì)內(nèi)部眾多i/o端口連接步進(jìn)電機(jī)對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行精確操控，具有強(qiáng)大的工控能力。2 易于學(xué)習(xí)at89s51系列單片機(jī)編寫(xiě)程序的基本流程。其語(yǔ)法結(jié)構(gòu)與我們常用的計(jì)算機(jī)c語(yǔ)言基本相同，不同之處在于增加了控制具體引腳工作的語(yǔ)句和命令，相對(duì)于計(jì)算機(jī)c語(yǔ)言

40、，單片機(jī)c語(yǔ)言更簡(jiǎn)練和明確.可以控制每個(gè)引腳的輸入輸出狀態(tài)。其主要語(yǔ)句集中在例如：“ifelse”、“while”、“for”等循環(huán)與判斷語(yǔ)句上，相比計(jì)算機(jī)c語(yǔ)言更簡(jiǎn)單。有過(guò)計(jì)算機(jī)c語(yǔ)言學(xué)習(xí)經(jīng)歷經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的熟悉就能夠熟練進(jìn)行編程.使用at89s51系列單片機(jī)編程，可以在沒(méi)有實(shí)物單片機(jī)的情況下在普通電腦上進(jìn)行程序編寫(xiě)甚至是調(diào)試工作。一般工作中使用keil公司開(kāi)發(fā)的51單片機(jī)編程軟件進(jìn)行編程，它采用目前流行的開(kāi)發(fā)環(huán)境，集編輯，編譯和仿真于一體。在該軟件上用戶(hù)可以編寫(xiě)匯編語(yǔ)言或c語(yǔ)言源程序，并利用該軟件生成單片機(jī)能運(yùn)行的程序。3 價(jià)格低廉a(chǎn)t89s51芯片價(jià)格便宜，適合對(duì)大批量的計(jì)量?jī)x器進(jìn)行規(guī)?；?/p>

41、改造，其單片售價(jià)不超過(guò)5元。3.2.2 at89s51單片機(jī)電路本設(shè)計(jì)使用at89s51單片機(jī)，第9腳為復(fù)位端，在該腳接一個(gè)10k的電阻r12到地，以保證該腳在正常工作時(shí)為低電平0，同時(shí)，為了在加電時(shí)給該腳一個(gè)高電平的復(fù)位脈沖，用一個(gè)10f的電解電容c4連接到電源vcc，利用電容兩端的電壓不能突變的特性，加電后給第9腳施加一個(gè)短暫的高電平脈沖，該脈沖的寬度與電阻r12的阻值、c4的容量都有關(guān)，電阻r12越大，電容c4越大，加電后第9腳的高電平脈沖就越寬；相反的，如果r12越小，電容c4越小，加電后9腳的高電平脈沖寬度也就越窄7。在電容c4兩端還接有一個(gè)手動(dòng)復(fù)位按鈕ani，為了避免按壓按鈕時(shí)電容

42、c4兩端的電壓通過(guò)按鈕接點(diǎn)瞬間放電造成對(duì)按鈕接點(diǎn)的大電流沖擊，為此在按鈕支路中串入了一個(gè)100歐姆的小電阻rll，這樣電容通過(guò)rll放電時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)瞬間的大電流放電脈沖，因此可有效的避免按鈕接點(diǎn)氧化和接觸不良的現(xiàn)象。單片機(jī)電路圖如圖3-2所示。p2.0-p2.7接八路輸出p1.1-1.3接解碼輸出p1.4電子開(kāi)關(guān)p1.5-p1.7 rst接并口下載電路p3.5接振鈴檢測(cè)電路圖3-2 單片機(jī)電路圖第18、19腳接12mhz石英晶體，在晶體兩端各接一個(gè)30pf的電容到地8，接電容的目的有三個(gè):一是加快上電后的起振速度；二是保證起振后能夠持續(xù)平穩(wěn)的振蕩，不至于出現(xiàn)停振；三是可以通過(guò)改變兩個(gè)電容的容

43、量，微調(diào)振蕩頻率。單片機(jī)的第31腳和第40腳接電源vcc，第20腳接地。單片機(jī)使用不到的端口懸空。3.3 下載線(xiàn)電路3.3.1 isp簡(jiǎn)介所謂“在系統(tǒng)可編程”(in-system programmability. 縮寫(xiě)為isp) ， 是指設(shè)計(jì)人員在自己設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)中或電路板上為重構(gòu)邏輯而對(duì)邏輯器件進(jìn)行編程或反復(fù)編程的能力。這種對(duì)電子系統(tǒng)中邏輯器件的邏輯重構(gòu)既可在系統(tǒng)成型之前， 又可在系統(tǒng)成型過(guò)程中， 甚至在系統(tǒng)成型之后。這與常規(guī)pld 先編程后裝配至系統(tǒng)中的過(guò)程有很大區(qū)別。采用isp 技術(shù)后， 我們可獲得一種“軟”硬件的嶄新概念: 使得電子系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)變得象軟件設(shè)計(jì)那樣靈活而又有易于修改。

44、硬件的功能可以實(shí)時(shí)地加以修改， 或按規(guī)定程序改變組態(tài)。這樣便使新一代電子系統(tǒng)具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性以及設(shè)計(jì)資源的可重復(fù)利用性， 這樣便擴(kuò)展了器件的用途。同時(shí)編短了系統(tǒng)調(diào)試的周期， 省掉了對(duì)器件單獨(dú)編程的環(huán)節(jié)和器件編程設(shè)備。從而給電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和編程帶來(lái)了極大的方便。isp下載線(xiàn)可對(duì)單片機(jī)進(jìn)行燒寫(xiě)程序，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了方便。3.3.2 74hc373簡(jiǎn)介74hc373為8數(shù)據(jù)鎖存器。主要用于數(shù)碼管、按鍵等等的控制。 1 高阻態(tài) 就是輸出既不是高電平，也不是低電平，而是高阻抗的狀態(tài)；在這種狀態(tài)下，可以多個(gè)芯片并聯(lián)輸出；但是，這些芯片中只能有一個(gè)處于非高阻態(tài)狀態(tài)，否則會(huì)將芯片燒毀； 高阻態(tài)的概

45、念在rs232和rs422通訊中還可以用到。 2 數(shù)據(jù)鎖存 當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時(shí)，在芯片的輸出端，數(shù)據(jù)仍然保持； 這個(gè)概念在并行數(shù)據(jù)擴(kuò)展中經(jīng)常使用到。 3 數(shù)據(jù)緩沖 加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。74ls244/74ls245/74ls373/74ls573都具備數(shù)據(jù)緩沖的能力。 oe：output_enable，輸出使能； le：latch_enable，數(shù)據(jù)鎖存使能，latch是鎖存的意思； dn：第n路輸入數(shù)據(jù)； on：第n路輸出數(shù)據(jù)； 在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候是這樣做的： 1 oe0； 2 先將數(shù)據(jù)從單片機(jī)的口線(xiàn)上輸出到dn； 3 再將le從0-1-0 4 這時(shí)，你所需要輸出的數(shù)據(jù)就鎖存在on上了，輸入的數(shù)據(jù)在

46、變化也影響不到輸出的數(shù)據(jù)了；實(shí)際上，單片機(jī)現(xiàn)在在忙著干別的事情，串行通信、掃描鍵盤(pán)，單片機(jī)的資源有限。 在單片機(jī)按照ram方式進(jìn)行并行數(shù)據(jù)的擴(kuò)展時(shí)，使用movx dptr， a這條指令時(shí)，這些時(shí)序是由單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 后面的表格中還有需要時(shí)間的參數(shù)，你不需要去管它，因?yàn)檫@些參數(shù)都是幾十ns級(jí)別的，對(duì)于單片機(jī)在12m下的每個(gè)指令周期最小是1s的情況下，完全可以實(shí)現(xiàn)。3.3.3 isp下載線(xiàn)電路下載線(xiàn)及接口電路如圖3-3所示，在此選用的是并行下載線(xiàn)方案，使用的主要器件是74hc373，可用免費(fèi)共享的單片機(jī)編程器“easy51prov2.0宇宙版”下載線(xiàn)專(zhuān)用軟件，向電路板中的89s51單片機(jī)燒錄程序

47、9。下載線(xiàn)電路圖如圖3-3所示。圖3-3 下載線(xiàn)電路3.4 振鈴檢測(cè)電路振鈴檢測(cè)電路的作用就是檢測(cè)電話(huà)線(xiàn)上有無(wú)鈴流信號(hào)，并將鈴流信號(hào)狀態(tài)傳輸給單片機(jī)，使單片機(jī)能夠有效得實(shí)施家電遠(yuǎn)程控制。由于該系統(tǒng)并聯(lián)于電話(huà)機(jī)的兩端，并且不能影響電話(huà)的正常使用，所以要求系統(tǒng)在接到鈴流信號(hào)后不能馬上動(dòng)作，只有在達(dá)到設(shè)定鈴響次數(shù)以后，才默認(rèn)家里無(wú)人，允許電路摘機(jī)應(yīng)答。鈴流信號(hào)未到達(dá)前，電話(huà)線(xiàn)路上存在大約48v的直流電壓。當(dāng)有振鈴信號(hào)時(shí)，電話(huà)線(xiàn)上的鈴流信號(hào)為(7515)v、25 hz的交流信號(hào)。其中直流電壓為48 v左右，交流電壓為(2515)v、25 hz的正弦信號(hào)。鈴流信號(hào)進(jìn)入振鈴檢測(cè)電路后，首先用高壓電容c1進(jìn)

48、行隔直，電阻r1起限流作用。ic5是光電耦合器4n25，由砷化鎵紅外發(fā)光二極管和硅光電晶體管檢測(cè)器光耦合構(gòu)成，是一種發(fā)光二極管與光電晶體管面對(duì)面封裝的單回路，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。當(dāng)沒(méi)有鈴流信號(hào)時(shí)，ic5內(nèi)部的光敏三極管不導(dǎo)通，a點(diǎn)電壓為高電平vcc。當(dāng)鈴流信號(hào)到來(lái)時(shí)，信號(hào)有半周使二極管d導(dǎo)通形成回路，另半周使光電耦合器的一側(cè)發(fā)光二極管導(dǎo)通，因而有光照射二次側(cè)光敏三級(jí)管，a點(diǎn)為低電平。適當(dāng)選取r1和c1的值可以使光電耦合器一次側(cè)導(dǎo)通電流足夠大，則二次側(cè)受光較強(qiáng)能夠充分導(dǎo)通。vcc經(jīng)過(guò)r2與二次側(cè)三極管集電極相連。綜上可知，a點(diǎn)的脈沖是隨著鈴流信號(hào)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，

49、因此只要檢測(cè)到a點(diǎn)有低電平脈沖出現(xiàn)，就說(shuō)明線(xiàn)路上有鈴流信號(hào)了，而且a點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的脈沖個(gè)數(shù)就代表了振鈴時(shí)間的長(zhǎng)短，因此通過(guò)累加a點(diǎn)的脈沖個(gè)數(shù)就可以判斷出振鈴時(shí)間的長(zhǎng)短和鈴響次數(shù)的多少10。圖3-4 振鈴檢測(cè)電路3.5 模擬摘機(jī)電路電路板和電話(huà)線(xiàn)之間應(yīng)有一個(gè)電子開(kāi)關(guān)的存在，平時(shí)這個(gè)開(kāi)關(guān)應(yīng)該處于斷開(kāi)的狀態(tài)，以免造成電話(huà)線(xiàn)占線(xiàn)。當(dāng)希望遠(yuǎn)程遙控家中的電器時(shí)，在若干次鈴響后無(wú)人接聽(tīng)時(shí)，電子開(kāi)關(guān)將電話(huà)線(xiàn)和實(shí)驗(yàn)板連接，使實(shí)驗(yàn)板能夠?qū)嵤┛刂乒δ?1。電子開(kāi)關(guān)由qd1、v1、v2等元件組成，圖中的ll、l2兩個(gè)點(diǎn)是和電話(huà)線(xiàn)連接的。模擬摘機(jī)電路主要由單片機(jī)控制三極管的開(kāi)關(guān)來(lái)完成。l1、l2上的信號(hào)經(jīng)qd1整

50、流后，tp4這一點(diǎn)始終是正極。圖中tp3這個(gè)點(diǎn)與單片機(jī)的 pl.4口連接。當(dāng)pl.4為低電平0時(shí)，三極管v2由于沒(méi)有基極偏置電壓因此不能導(dǎo)通，即v2的集電極沒(méi)有電流通過(guò)，相當(dāng)于開(kāi)路，當(dāng)v2集電極沒(méi)有電流時(shí)，v1的基極也就沒(méi)有偏置電壓和電流，因此vl也不會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)的v1也處于開(kāi)路狀態(tài)。當(dāng)p1.4為高電平時(shí)，tp3點(diǎn)有高電平直流電壓，該電壓就是三極管v2的基極偏置電壓，由于有了基極偏置電壓，因此v2導(dǎo)通了，當(dāng)v2集電極有電流時(shí)，v1的基極也就有了偏置電流和電壓，v1也就導(dǎo)通了，此時(shí)從qd1出來(lái)的正電壓通過(guò)vl的發(fā)射極和集電極后，再經(jīng)過(guò)r5形成導(dǎo)通回路，并且將線(xiàn)路上的信號(hào)在r5兩端產(chǎn)生電壓降，此時(shí)

51、r5相當(dāng)于電話(huà)線(xiàn)路的負(fù)載電阻。由以上分析可見(jiàn):當(dāng)單片機(jī)通過(guò)p1.4口給tp3點(diǎn)施加一個(gè)高電平信號(hào)時(shí)，開(kāi)關(guān)管v1導(dǎo)通，電路板接通線(xiàn)路上的遙控信號(hào)，相當(dāng)于電話(huà)機(jī)接通，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摘機(jī)。平時(shí)p1.4為低電平，因此v1斷開(kāi)，相當(dāng)于電路板與電話(huà)線(xiàn)之間斷開(kāi)了，起到了掛機(jī)的效果。圖3-5 模擬摘機(jī)電路3.6 dpmf解碼電路3.6.1 dtmf介紹雙音多頻 dtmf(dual tone multi frequency)，由高頻群和低頻群組成，高低頻群各包含4個(gè)頻率。一個(gè)高頻信號(hào)和一個(gè)低頻信號(hào)疊加組成一個(gè)組合信號(hào)，代表一個(gè)數(shù)字。dtmf信令有16個(gè)編碼12。雙音多頻的撥號(hào)鍵盤(pán)是44的矩陣，每一行代表一個(gè)低頻，

52、每一列代表一個(gè)高頻。每按一個(gè)鍵就發(fā)送一個(gè)高頻和低頻的正弦信號(hào)組合，比如1相當(dāng)于697 hz和1209hz。交換機(jī)可以解碼這些頻率組合并確定所對(duì)應(yīng)的按鍵14。dtmf編解碼器在編碼時(shí)將擊鍵或數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成雙音信號(hào)并發(fā)送，解碼時(shí)在收到的dtmf信號(hào)中檢測(cè)擊鍵或數(shù)字信息的存在性。一個(gè)dtmf信號(hào)由兩個(gè)頻率的音頻信號(hào)疊加構(gòu)成。這兩個(gè)音頻信號(hào)的頻率來(lái)自?xún)山M預(yù)分配的頻率組：行頻組、列頻組。每一對(duì)這樣的音頻信號(hào)唯一表示一個(gè)數(shù)字或符號(hào)。電話(huà)機(jī)中通常有16個(gè)按鍵，其中有10個(gè)數(shù)字鍵09和6個(gè)功能鍵*、#、a、b、c、d。國(guó)際上采用的多種頻率為697hz、770hz、852hz、941hz、1209hz、1336

53、hz、1477hz和1633hz等8種13。用這8種頻率可形成16種不同的組合，從而代表16種不同的數(shù)字或功能鍵，具體組合見(jiàn)表3-3。表3-3 電話(huà)按鍵與頻率對(duì)應(yīng)表低頻/hz高頻/hz1209133614471633697123a770456b852789c941*0#d3.6.2 雙音多頻譯碼器mt8870在這個(gè)電路中使用了一片供接收用的mt8870型解碼芯片。mt8870是mitel公司生產(chǎn)的dtmf接收器，是一種大規(guī)模cmos集成電路，主要由濾波器、譯碼器和控制電路三部分組成14。其內(nèi)部邏輯框圖和引腳排列見(jiàn)圖3-6。外部輸入的dtmf信號(hào)從-in端進(jìn)入運(yùn)算放大器放大后，進(jìn)入雙音濾波器，雙

54、音濾波器是由2個(gè)6級(jí)開(kāi)關(guān)電容構(gòu)成的高低通濾波器，它能有效地將dtmf信號(hào)中的高頻群和低頻群區(qū)分開(kāi)來(lái)，被區(qū)分開(kāi)的高、低頻群，再經(jīng)過(guò)各自的濾波器及整形電路后送入譯碼電路15。譯碼電路由數(shù)字檢測(cè)、編碼轉(zhuǎn)換和三態(tài)輸出電路等幾部分組成，數(shù)字檢測(cè)電路采用對(duì)輸入音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字計(jì)數(shù)的方式以確定dtmf信號(hào)的頻率并檢查是否與標(biāo)準(zhǔn)的dtmf信號(hào)相一致，在此過(guò)程中，采用了一套復(fù)雜的算法，對(duì)dtmf信號(hào)的頻率偏差提供一定的容差范圍以提高抗干擾能力。輸入的dtmf信號(hào)被檢測(cè)到后，經(jīng)編碼轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行8-4-2-1編碼后送入鎖存器鎖存。當(dāng)輸出控制端toe為高電平時(shí)，dtmf信號(hào)所對(duì)應(yīng)的8-4-2-1編碼即出現(xiàn)在q4-q1

55、端。mt8870內(nèi)有一系列的控制電路，對(duì)接收的工作經(jīng)行控制和協(xié)調(diào)。圖3-6 mt8870內(nèi)部邏輯框圖與引腳排列該芯片的主要特點(diǎn)為：功耗低；采用外接3.58mhz晶振、外圍元件少；音頻接收持續(xù)時(shí)間典型值為40ms；接收信號(hào)增益可調(diào)；std端輸出信號(hào)指示q1-q4端數(shù)據(jù)已就緒，因而可作為中斷申請(qǐng)或采樣控制信號(hào)；輸入阻抗高。下面是廠家推薦的mt8870的典型應(yīng)用電路，電路圖如圖3-7所示16。 圖3-7 mt8870典型應(yīng)用電路從mt8870的應(yīng)用資料可以看出，該芯片共有18個(gè)引腳，只需要按照?qǐng)D中選用元件，并正確連接即可。輸入的dtmf信號(hào)經(jīng)過(guò)c1、r1輸入到-in端，該端是運(yùn)算放大器的反向輸入端，

56、該放大器的增益取決于反饋電阻r2和r1比值。放大器的同相輸入端+in與vref媏相連，由vref提供vdd/2的參考電壓作為偏置電壓，c2和r3組成外部定時(shí)電路以確定芯片對(duì)輸入信號(hào)的反應(yīng)時(shí)間。toe端接vdd，表示數(shù)據(jù)可以輸出到q4-q1端。std端在芯片收到dtmf信號(hào)并經(jīng)識(shí)別后，在q1-q4送出2進(jìn)制碼的時(shí)候變?yōu)楦唠娖?，因此該端信?hào)可以作為“輸出就緒”的指示信息。表3-4 電話(huà)按鍵與譯碼輸出對(duì)應(yīng)表 數(shù)字oed4d3d2d11hlllh2hllhl3hllhh4hlhll5hlhlh6hlhhl7hlhhh8hhlll9hhllh0hhlhl*hhlhh#hhhllahhhlhbhhhhlchhhhhdhllllanylzzzz3.6.3 本文的dtmf解碼電路本文設(shè)計(jì)的dtmf解碼電路如圖3-8所示。圖3-8中，雙音頻信號(hào)輸入點(diǎn)與圖3-5中三極管v1集電極相連接，當(dāng)電子開(kāi)關(guān)接通時(shí)，電話(huà)線(xiàn)路上的雙音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)v1后進(jìn)入圖3-8的輸入點(diǎn)，經(jīng)過(guò)mt8870內(nèi)部處理以后，從q1、q2、q3、q4端輸出解碼后