基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計論文

1、目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc137837524 引言 PAGEREF _Toc137837524 h 3 HYPERLINK l _Toc137837525 1 緒 論 PAGEREF _Toc137837525 h 4 HYPERLINK l _Toc137837526 1.1課題背景 PAGEREF _Toc137837526 h 4 HYPERLINK l _Toc137837527 1.2智能家居操縱系統(tǒng)的概述 PAGEREF _Toc137837527 h 5 HYPERLINK l _Toc137837529 1.3 課題研究的目的及意義

2、 PAGEREF _Toc137837529 h 6 HYPERLINK l _Toc137837530 1.4 系統(tǒng)設(shè)計要緊任務(wù) PAGEREF _Toc137837530 h 6 HYPERLINK l _Toc137837531 2 方案設(shè)計 PAGEREF _Toc137837531 h 7 HYPERLINK l _Toc137837532 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計與分析 PAGEREF _Toc137837532 h 7 HYPERLINK l _Toc137837533 2.1.1單片機(jī)操縱部分 PAGEREF _Toc137837533 h 7 HYPERLINK l _Toc13

3、7837534 2.1.2系統(tǒng)工作流程部分 PAGEREF _Toc137837534 h 8 HYPERLINK l _Toc137837535 2.2遠(yuǎn)程操縱設(shè)計與分析 PAGEREF _Toc137837535 h 8 HYPERLINK l _Toc137837536 2.2.1操縱系統(tǒng)設(shè)計分析 PAGEREF _Toc137837536 h 8 HYPERLINK l _Toc137837537 2.2.2 操縱要求 PAGEREF _Toc137837537 h 9 HYPERLINK l _Toc137837538 2.2.3單元功能模塊 PAGEREF _Toc13783753

4、8 h 9 HYPERLINK l _Toc137837539 2.3傳感器信號采集設(shè)計與分析 PAGEREF _Toc137837539 h 9 HYPERLINK l _Toc137837540 2.3.1 防火災(zāi)發(fā)生傳感器 PAGEREF _Toc137837540 h 9 HYPERLINK l _Toc137837541 2.3.2可燃?xì)怏w泄漏傳感器 PAGEREF _Toc137837541 h 10 HYPERLINK l _Toc137837542 2.3.3防盜傳感器 PAGEREF _Toc137837542 h 10 HYPERLINK l _Toc137837543 2

5、.3.4 信號采集設(shè)計與分析 PAGEREF _Toc137837543 h 10 HYPERLINK l _Toc137837544 2.4 GSM模塊的接口與設(shè)計 PAGEREF _Toc137837544 h 10 HYPERLINK l _Toc137837545 2.4.1 TC35模塊組成 PAGEREF _Toc137837545 h 10 HYPERLINK l _Toc137837546 2.4.2 TC35模塊通信電路 PAGEREF _Toc137837546 h 10 HYPERLINK l _Toc137837547 2.4.3 TC35模塊與MCU連接方式 PAGE

6、REF _Toc137837547 h 10 HYPERLINK l _Toc137837548 2.5 紅外學(xué)習(xí)遙控設(shè)計 PAGEREF _Toc137837548 h 11 HYPERLINK l _Toc137837549 2.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控的設(shè)想 PAGEREF _Toc137837549 h 11 HYPERLINK l _Toc137837550 2.5.2 紅外學(xué)習(xí)遙控的實現(xiàn) PAGEREF _Toc137837550 h 11 HYPERLINK l _Toc137837551 3 硬件電路設(shè)計 PAGEREF _Toc137837551 h 12 HYPERLINK l

7、 _Toc137837552 3.1相關(guān)芯片及模塊簡介 PAGEREF _Toc137837552 h 12 HYPERLINK l _Toc137837553 3.1.1 MCU SM8952AC25P簡介 PAGEREF _Toc137837553 h 12 HYPERLINK l _Toc137837554 3.1.2 雙音多頻收發(fā)器MT8870簡介 PAGEREF _Toc137837554 h 12 HYPERLINK l _Toc137837555 3.1.3 ISD2500系列單片語音錄放簡介 PAGEREF _Toc137837555 h 13 HYPERLINK l _Toc

8、137837556 3.1.4 固態(tài)繼電器(SSR)簡介 PAGEREF _Toc137837556 h 13 HYPERLINK l _Toc137837557 3.2 遠(yuǎn)程操縱電路設(shè)計 PAGEREF _Toc137837557 h 13 HYPERLINK l _Toc137837558 3.2.1振鈴檢測電路 PAGEREF _Toc137837558 h 13 HYPERLINK l _Toc137837559 3.2.3 雙音頻解碼電路 PAGEREF _Toc137837559 h 15 HYPERLINK l _Toc137837560 3.2.4 語言提示電路 PAGEREF

9、 _Toc137837560 h 16 HYPERLINK l _Toc137837561 3.3 電源電路設(shè)計 PAGEREF _Toc137837561 h 17 HYPERLINK l _Toc137837562 3.3.1 5V開關(guān)電源穩(wěn)壓器電路 PAGEREF _Toc137837562 h 17 HYPERLINK l _Toc137837563 3.3.2 其他電源穩(wěn)壓器電路 PAGEREF _Toc137837563 h 17 HYPERLINK l _Toc137837564 3.4 TC35短消息模塊電路設(shè)計 PAGEREF _Toc137837564 h 17 HYPER

10、LINK l _Toc137837565 3.4.1 TC35短消息模塊接口電路 PAGEREF _Toc137837565 h 17 HYPERLINK l _Toc137837566 3.4.2 TC35短消息模塊操縱設(shè)計 PAGEREF _Toc137837566 h 18 HYPERLINK l _Toc137837567 3.5 紅外學(xué)習(xí)遙控電路設(shè)計 PAGEREF _Toc137837567 h 19 HYPERLINK l _Toc137837568 3.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控接收電路設(shè)計 PAGEREF _Toc137837568 h 19 HYPERLINK l _Toc137

11、837569 3.5.2 紅外學(xué)習(xí)遙控發(fā)送電路設(shè)計 PAGEREF _Toc137837569 h 19 HYPERLINK l _Toc137837570 4 軟件部分 PAGEREF _Toc137837570 h 19 HYPERLINK l _Toc137837571 4.1 下位機(jī)編程 PAGEREF _Toc137837571 h 19 HYPERLINK l _Toc137837572 4.1.1 主控單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc137837572 h 19 HYPERLINK l _Toc137837573 4.1.2遠(yuǎn)程操縱程序設(shè)計 PAGEREF _Toc1

12、37837573 h 21 HYPERLINK l _Toc137837574 4.1.3短信息發(fā)送程序設(shè)計 PAGEREF _Toc137837574 h 22 HYPERLINK l _Toc137837575 4.1.4紅外學(xué)習(xí)遙控程序設(shè)計 PAGEREF _Toc137837575 h 23 HYPERLINK l _Toc137837576 4.2 上位機(jī)（PC機(jī)）編程 PAGEREF _Toc137837576 h 24 HYPERLINK l _Toc137837577 4.2.1 用戶界面的設(shè)計 PAGEREF _Toc137837577 h 24 HYPERLINK l _T

13、oc137837578 4.2.2 串行通信的實現(xiàn) PAGEREF _Toc137837578 h 24 HYPERLINK l _Toc137837579 4.2.3控件MSComm使用方法 PAGEREF _Toc137837579 h 25 HYPERLINK l _Toc137837580 5 系統(tǒng)制作及調(diào)試 PAGEREF _Toc137837580 h 26 HYPERLINK l _Toc137837581 5.1使用的儀器儀表及工具 PAGEREF _Toc137837581 h 27 HYPERLINK l _Toc137837582 5.2硬件制作與調(diào)試 PAGEREF _

14、Toc137837582 h 27 HYPERLINK l _Toc137837583 5.2.1系統(tǒng)PCB板的設(shè)計 PAGEREF _Toc137837583 h 27 HYPERLINK l _Toc137837584 5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc137837584 h 27 HYPERLINK l _Toc137837585 5.3軟件及聯(lián)機(jī)調(diào)試 PAGEREF _Toc137837585 h 28 HYPERLINK l _Toc137837586 5.3.1主控程序調(diào)試 PAGEREF _Toc137837586 h 28 HYPERLINK l _Toc1378

15、37587 5.3.2短消息發(fā)送調(diào)試 PAGEREF _Toc137837587 h 28 HYPERLINK l _Toc137837588 6 結(jié)論 PAGEREF _Toc137837588 h 29 HYPERLINK l _Toc137837589 謝 辭 PAGEREF _Toc137837589 h 30 HYPERLINK l _Toc137837590 附錄1 PAGEREF _Toc137837590 h 32 HYPERLINK l _Toc137837591 附錄2 PAGEREF _Toc137837591 h 54 HYPERLINK l _Toc137837592

16、 附錄3 PAGEREF _Toc137837592 h 62 HYPERLINK l _Toc137837593 附錄4 PAGEREF _Toc137837593 h 63引言21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動了人類文明的巨大進(jìn)步。本文介紹的數(shù)字化家居操縱系統(tǒng)能夠使得人們能夠通過手機(jī)或電話在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機(jī)）進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱；也能夠在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提早燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯；而這一切的實現(xiàn)都僅僅是打一個簡單的電話。此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種功能，假如不

17、幸出現(xiàn)某種險情，您和110能夠在第一時刻獲得通知以便進(jìn)一步采取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進(jìn)步的標(biāo)志，智能家居操縱系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進(jìn)行方便地操縱，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現(xiàn)代生活。實現(xiàn)智能化離不開運算和操縱單元，本系統(tǒng)采納MCU(SM8952AC25P)作為主控器件，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件由單片機(jī)擴(kuò)展的存儲器、輸入/出設(shè)備以及各種實現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)操縱要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件組成；軟件由單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)其特定操縱功能的各種工作程序和治理程序組成。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)

18、調(diào)地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計，以提高工作效率，當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，就能夠組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本課題完成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)其開發(fā)過程的系統(tǒng)的總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試，依照開發(fā)的實際需要，相互協(xié)調(diào)、交叉，有機(jī)的進(jìn)行。本設(shè)計的本系統(tǒng)的電話遠(yuǎn)程操縱是基于電話交換網(wǎng)絡(luò)的國際雙音頻通信標(biāo)準(zhǔn)DTMF通信方式，程控交換信令作為系統(tǒng)操縱命令，采納MT8870雙音頻編解碼電路實現(xiàn)，單片機(jī)通過MT8870識不來自電話程控交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的操縱信號，用戶只需撥通家中的電話能夠依照系統(tǒng)的語音提示進(jìn)行按鍵選擇以實現(xiàn)用戶身份的識不、遠(yuǎn)程操縱和安防操作；各種傳感器的檢測是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值

19、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控；短消息發(fā)送部分采納基于SIEMENS TC35 GSM模塊TC35 modem 和TI公司的電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3238等器件構(gòu)成的移動終端的硬件電路能夠完成短消息收發(fā)等功能。在設(shè)計本系統(tǒng)時，面對各種檢測對象和大量操縱單元，需要利用各種接口標(biāo)準(zhǔn)和MCU進(jìn)行連接，再通過MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控。而現(xiàn)在采納單片機(jī)來實現(xiàn)智能家居操縱系統(tǒng)不僅具有采集操縱方便、簡單、靈活等優(yōu)點，而且能夠大幅度提高采各模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計統(tǒng)正是把MT8870、TC35 modem與SM8952AC25P單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來

20、，順利的完成了本設(shè)計的要求。同時實現(xiàn)了學(xué)習(xí)型遠(yuǎn)程紅外遙控功能，為操縱紅外家電和設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)也可應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中,實現(xiàn)對無人值守崗位的遠(yuǎn)程監(jiān)控等。緒 論課題背景21世紀(jì)是信息時代，各種電信新技術(shù)推動了人類文明的進(jìn)步。自從1876年，Alexander Graham Bell（貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國的電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展特不迅速，近十年來，中國的固定電話業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長。1997年8月局用電話交換機(jī)總?cè)萘客黄?億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，2006年初固定電話用戶總數(shù)達(dá)到35539.2萬戶，移動電話用戶達(dá)到40407.2萬戶，現(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)是由程控交換機(jī)進(jìn)行交換傳輸，移動通信

21、也從模擬時代走向了高度數(shù)字化時代，它們的性能差不多有了專門大的進(jìn)展，而且可靠性特不高。正是因為通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、操縱技術(shù)的迅猛進(jìn)展與提高，促使了家庭實現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技差不多阻礙到人們生活的方方面面，改變了人們生活適應(yīng)，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢下應(yīng)運而生的。智能家居操縱系統(tǒng)的要緊功能包括通信、設(shè)備自動操縱、安全防范三個方面。隨著新技術(shù)和自動化的進(jìn)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也越來越強(qiáng)，各種傳感器都差不多標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化這給智能家居操縱系統(tǒng)的設(shè)計提供極大方便。電話遠(yuǎn)程操縱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

22、性，不需進(jìn)行專門的布線，不占用無線電頻率資源，幸免了電磁污染。同時，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，能夠充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。另外電話屬雙工通信手段。因此，這能夠大大體現(xiàn)出利用電話進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。操作者能夠通過各種提示音即時了解受控對象的有關(guān)信息，從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。電話遙控部分課題目前已有涉足者，然而只是還只限于實驗室時期，因而距離實際應(yīng)用，尤其是關(guān)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。本設(shè)計正是針對這一點進(jìn)行了較大改進(jìn)，采取單片機(jī)智能操縱，利用不同的提示音達(dá)到關(guān)于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了

23、解受控方信息，使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化。而且本設(shè)計的調(diào)試差不多上在線調(diào)試，差不多在電信、鐵通的交換機(jī)實驗同時能夠成功的使用移動電話進(jìn)行操作。短信息服務(wù)（Short Message Service，SMS）是GSM（Global System for Mobile Comm unication）系統(tǒng)中提供的一種GSM終端（手機(jī)）之間，通過服務(wù)中心(service center)進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)中心完成信息的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能。短信息服務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種差不多業(yè)務(wù)，已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃進(jìn)展起來。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)

24、了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)約了昂貴的建網(wǎng)費用和維護(hù)費用。同時，他對用戶的數(shù)量也沒有限制，克服了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大、維護(hù)費用高、且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷。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。利用GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個強(qiáng)大的支持平臺。在此以GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，它能夠應(yīng)用在銀行、儲蓄點機(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

25、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（如倉庫、辦公樓等）監(jiān)控及都市公用事業(yè)實時監(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)都市中電網(wǎng)等情況中。在此本系統(tǒng)采納了Siemens公司新一代無線通信GSM模塊TC35是，它設(shè)計小巧、功耗專門低專門大程度上方便了智能家居操縱系統(tǒng)的設(shè)計。智能家居操縱系統(tǒng)的概述圖 1.1-1智能家居操縱系統(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。信息化社會在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作適應(yīng)的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。人們對 HYPE

26、RLINK /decor/ t _blank 家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個安全、方便、舒適的居家環(huán)境。家居智能化技術(shù)起源于美國，它是以家為平臺進(jìn)行設(shè)計的。智能家居操縱系統(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)成一個完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動操縱、家庭安全防范等功能的操縱系統(tǒng)。 智能家居操縱系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過采納計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、操縱技術(shù)和集成技術(shù)建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個都市的綜合信息服務(wù)和治理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。 大型的智能家居操縱系統(tǒng)通常由系統(tǒng)

27、服務(wù)器、家庭操縱器(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、操縱器、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)等要緊部分組成。1.3 課題研究的目的及意義智能家居操縱系統(tǒng)能夠定義為一個過程或者一個系統(tǒng)。利用先進(jìn)的計算機(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)籌治理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與一般家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。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撸峁┤轿坏男畔⒔粨Q功能，關(guān)心家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生

28、活方式，關(guān)心人們有效安排時刻，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能能夠提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）操縱、照明操縱、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠(yuǎn)程操縱、可編程定時操縱及計算機(jī)操縱等多種功能和手段。使生活更加舒適、便利和安全。因智能家居操縱系統(tǒng)布線簡單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛同意和應(yīng)用。1.4 系統(tǒng)設(shè)計要緊任務(wù)本文利用SM8952AC25P、MT8870、TC35 modem和各類家居傳感器設(shè)計制作一款智能家居操縱系統(tǒng)樣機(jī)。實驗樣機(jī)的設(shè)計包括：系統(tǒng)硬件的設(shè)計與調(diào)試和操縱軟件的編寫與調(diào)試。(1)硬件部分智能家居操縱系統(tǒng)其硬件部分要緊由五大部分構(gòu)成，

29、即電話交換網(wǎng)程控交換信令部分、操縱單元、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。電話交換網(wǎng)程控交換信令部分要緊由MT8870和電壓檢測元件組成，它是系統(tǒng)中操縱部分關(guān)鍵的元件，它與操縱單元組成操縱部分功能；傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35 modem和操縱單元完成報警等信號的處理和發(fā)送；電源部分則為各個部分提供工作電源。(2)軟件部分軟件設(shè)計部分要緊由五大部分構(gòu)成：即數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分、電話交換網(wǎng)程控交換信令識不與分析部分、GSM模塊TC35 modem接口程序部分、分析操縱部分。其中數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分和電話交換網(wǎng)程控交換信令識不需要作實時處理；GSM模

30、塊TC35 modem接口程序部分和分析操縱部分則是依照采集和電話交換網(wǎng)交換信令進(jìn)行分時操作有利于提高系統(tǒng)效率。2 方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計與分析本設(shè)計屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。確定單片機(jī)操縱系統(tǒng)總體方案，是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計最重要、最關(guān)鍵的一步?？傮w方案的好壞，直接阻礙整個操縱系統(tǒng)的性能及實施細(xì)則。總體方案的設(shè)計要緊是依照被控對象的任務(wù)及工藝要求而確定的。設(shè)計方法大致如下：依照系統(tǒng)的要求，首先確定出系統(tǒng)是采納開環(huán)系統(tǒng)依舊閉環(huán)系統(tǒng)，或者是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。選擇檢測元件，在確定總體方案時，必須首先選擇好被測參數(shù)的測量元件，它是阻礙操縱系統(tǒng)精度的重要因素之一。選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是微型機(jī)操縱系統(tǒng)的重要組成部

31、件之一。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇一方面要與操縱算法匹配，另一方面要依照被控對象的實際情況確定。 選擇輸入/輸出通道及外圍設(shè)備。選擇時應(yīng)考慮以下幾個問題：被控對象參數(shù)的數(shù)量；各輸入/輸出通道是串行操作依舊并行操作；各通道數(shù)據(jù)的傳遞速率；各通道數(shù)據(jù)的字長及選擇位數(shù)；對顯示、打印有何要求；畫出整個系統(tǒng)流程圖和原理圖。2.1.1單片機(jī)操縱部分本系統(tǒng)是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測以及工程操縱方面的應(yīng)用，其特點是體積小，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。而把單片機(jī)面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機(jī)稱之為嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。

32、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)。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：(1)面對操縱對象。如傳感信號輸入、人機(jī)交互操作,伺服驅(qū)動等。(2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。(3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運行的品質(zhì)。(4)突出操縱功能。如對外部信息的捕捉、對操縱對象實時操縱和有突出操縱功能的指令系統(tǒng)(I/O操縱、位操作和轉(zhuǎn)移指令等)。單片機(jī)有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用要求。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對操縱對象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運行及非凡的操縱品質(zhì)等要求，是進(jìn)展最快、品種最多、數(shù)量最大的

33、嵌入式系統(tǒng)。2.1.2系統(tǒng)工作流程PC機(jī)RS232單片機(jī)信號分析處理門窗磁信號電壓轉(zhuǎn) 換PC機(jī)RS232單片機(jī)信號分析處理門窗磁信號電壓轉(zhuǎn) 換放大、整形火災(zāi)煙霧傳感器程控交換信令放大、整形火災(zāi)煙霧傳感器程控交換信令功率器件紅外學(xué)習(xí)功率器件紅外學(xué)習(xí)可燃?xì)怏w傳感器放大、整形可燃?xì)怏w傳感器放大、整形擴(kuò)展信號光電隔離A/D轉(zhuǎn)換擴(kuò)展信號光電隔離A/D轉(zhuǎn)換短信息發(fā)送LCD顯示執(zhí)行器件短信息發(fā)送LCD顯示執(zhí)行器件 圖 2.1-1系統(tǒng)工作流程2.2遠(yuǎn)程操縱設(shè)計與分析2.2.1操縱系統(tǒng)設(shè)計分析系統(tǒng)操縱器由MT8870接收遠(yuǎn)端發(fā)送來的DTMF信號、并對其進(jìn)行解碼，解碼后的信號由中央處理單元采集處理。為了方便用戶使

34、用，系統(tǒng)設(shè)計了語音提示界面。電話遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境，因此應(yīng)具有自動離線、上線、復(fù)位功能。為了符合智能化要求，系統(tǒng)采納SM8952AC25P作為中央處理器。同時，電話遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅(qū)動電路等輔助電路。系統(tǒng)組成框圖如圖2.2-1示。由圖可知，系統(tǒng)要緊由振鈴檢測電路、模擬摘掛機(jī)電路、DTMF音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元（SM8952AC25P）、操縱電路、電源電路等組成。電源電路電源電路語音提示操縱電路SM8952AC25P單片機(jī) 振鈴檢測模擬摘機(jī)DTMF解碼 圖2.2-1遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)操縱器并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，可不能阻礙電話機(jī)的正常使用。用戶通過異

35、地電話撥通操縱器所連接外線的電話號碼，通過程控交換機(jī)向電話機(jī)發(fā)出振鈴信號。操縱器檢測到六次振鈴后，即六次響鈴后無人接聽時電話自動摘機(jī)，進(jìn)入密碼檢測時期，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。2.2.2 操縱要求 完成遠(yuǎn)程操縱部分必須完成一下要求： (1) 通過電話網(wǎng)對異地的電器實現(xiàn)操縱（開/關(guān)）。(2) 操縱器能夠?qū)崿F(xiàn)自動模擬摘掛機(jī)。(3) 操縱器設(shè)置密碼校驗。2.2.3單元功能模塊本設(shè)計此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊：(1) 鈴音檢測、計數(shù)；(2) 自動摘掛機(jī)；(3) 密碼校驗；(4) 在線修改密碼；(5) 雙音頻信號解碼；(6) 輸入信息分析；(7) 操縱

36、電器開關(guān)；(8) 電器狀態(tài)查詢；2.2.4軟硬件方案確定依照電話機(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)計方案結(jié)合實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)能夠通過軟件編程來識不，即通過單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號來檢測信號音單位時刻內(nèi)的脈沖個數(shù)計算出其頻率，從而完成信號音的識不。但從系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計上分析，用硬件來解決振鈴音檢測、雙音頻信號解碼等功能相對穩(wěn)定可靠。 設(shè)計中自動摘掛機(jī)和電器的操縱必須使用具體硬件電路來實現(xiàn)。而振鈴音計數(shù)、密碼校驗、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

37、簡單的多，易于實現(xiàn)。綜上所述，本設(shè)計信號音檢測、自動摘掛機(jī)、操縱電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實現(xiàn)。而信號音計數(shù)、密碼校驗、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。2.3傳感器信號采集設(shè)計與分析2.3.1 防火災(zāi)發(fā)生傳感器火災(zāi)煙霧傳感器是一種在消防治理、安全防范系統(tǒng)中常用的報警器材，它工作可靠、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)計時能夠在背后設(shè)計專用的卡口以便地固定在墻體或者天花板上，使用時通過設(shè)置在廚房的感溫探測器和設(shè)置在客廳、臥房等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內(nèi)有無火災(zāi)的發(fā)生。如有火災(zāi)發(fā)生操縱器發(fā)出聲光和短信報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)治

38、理部門。家庭操縱器還能夠依照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。本系統(tǒng)采納NIS-09C型煙霧傳感器。2.3.2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)夤艿馈⒃罹哂袩o燃?xì)庑孤?。如有燃?xì)庑孤┘彝ゲ倏v器發(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y，同時短信通知家人及小區(qū)物業(yè)治理部門。那個地點采納TP-2高溫型一氧化碳傳感器報警器需在一氧化碳濃度達(dá)到設(shè)定制值時系統(tǒng)應(yīng)啟動報警。2.3.3防盜傳感器防盜報警的防護(hù)區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護(hù)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)。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、門附近安裝玻璃破裂探測器；住宅內(nèi)區(qū)域防

39、護(hù)是指在要緊通道、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。當(dāng)家中有人時，住宅周界防護(hù)的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破裂探測器)設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報警設(shè)備(紅外探測器或被動紅外微波雙技術(shù)探測器)撤防。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護(hù)的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破裂探測器)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報警設(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。當(dāng)有非法侵入時，家庭操縱器發(fā)出聲光報警信號，并短信通知家人及小區(qū)物業(yè)治理部門。另外，通過程序可設(shè)定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。2.3.4 信號采集設(shè)計與分析傳感器是將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，其中的電信號包括數(shù)字信號和模

40、擬信號，數(shù)字信號能夠通過電氣隔離直接送給單片機(jī)或微型計算機(jī)進(jìn)行處理，模擬信號則利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再通過單片機(jī)或微型計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控。2.4 GSM模塊的接口與設(shè)計2.4.1 TC35模塊組成Siemens公司的TC35模塊要緊由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。作為TC35的核心，基帶處理器要緊處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。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。 2.4.2 TC35模塊通信電路數(shù)據(jù)通信電路要緊完

41、成短消息收發(fā)、與微機(jī)機(jī)通信、軟件流操縱等功能。TC35的數(shù)據(jù)接口采納串行異步收發(fā)，符合ITU-T RS-232接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在CMOS電平(2.65V)。數(shù)據(jù)接口配置為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗位，能夠在300bps115kbps的波特率下運行，支持的自動波特率為4.8kbps115kbps（14.4kbps和28.8kbps除外）。TC35模塊還支持RTS0/CTS0的硬件握手和XON/XOFF的軟件流操縱。 2.4.3 TC35模塊與MCU連接方式單片機(jī)與TC35一般采納串行異步通信接口，具有紅外和通信電纜兩種連接方式其中電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能以TI公司的MAX3238芯片為核心，

42、通信速度可設(shè)定，通常為19200bps。采納紅外接口的優(yōu)點是單片機(jī)系統(tǒng)與手機(jī)電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨立，使用方便；缺點是通信距離較短，紅外傳播的方向性對接口相對位置有要求。采納電纜連接時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好；其要緊缺點是接口的電氣參數(shù)不兼容，設(shè)計不當(dāng)時就會對手機(jī)的通信質(zhì)量產(chǎn)生阻礙。那個單片機(jī)系統(tǒng)事實上確實是一個具有GPRS功能的GSM手機(jī)模塊加上單片機(jī)操縱系統(tǒng)，GSM手機(jī)模塊要緊是用來建立無線信道，接收和發(fā)出短消息。單片機(jī)系統(tǒng)用來操縱手機(jī)模塊，同時對收到的短消息信息進(jìn)行解釋并執(zhí)行，目前全國共有8種短消息格式包含從互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)出的短消息。本系統(tǒng)采納通信電纜的連接方式。2.5 紅外學(xué)習(xí)遙

43、控設(shè)計2.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控的設(shè)想關(guān)于空調(diào)、電視等需要紅外遙控器才可操縱的紅外操縱類家電僅靠接通交流電源是無法使其進(jìn)入工作狀態(tài)的。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操縱方案，使系統(tǒng)具有的紅外學(xué)習(xí)功能可實現(xiàn)對這類家電的有效操縱。又如紅外插座、紅外開關(guān)等，盡管紅外遙控在家電產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用，但各產(chǎn)品的遙控器不能相互兼容，目前市面上常見的萬能遙控器只能對某幾種產(chǎn)品進(jìn)行操縱，不是真正的“萬能”。本系統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)并經(jīng)歷各種紅外操縱類家電的遙控指令，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)懷發(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

44、“萬能”。也為整個操縱器的實現(xiàn)提供了良好的基礎(chǔ)。當(dāng)用戶能夠通過任意操作方式對這類家電進(jìn)行操縱時，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，從而操縱電器的運行狀態(tài)。2.5.2 紅外學(xué)習(xí)遙控的實現(xiàn)通過充分的論證和研討，本系統(tǒng)采納各設(shè)備集中操縱的方式實現(xiàn)。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)行識不并存儲，然后在需要時進(jìn)行還原，以操縱對應(yīng)設(shè)備動作。由單片機(jī)構(gòu)成集中操縱器，它是自學(xué)習(xí)與還原的核心部分，紅外接收部分由CX20106解調(diào)電路或一體化紅外接收頭組成，發(fā)射部分有紅外發(fā)光管極其驅(qū)動部分組成。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

45、紅外信號發(fā)射出去。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是PWM碼(脈沖寬度調(diào)制碼)和PPM碼(脈沖位置調(diào)制碼)。PWM碼以寬脈沖表示1，窄脈沖表示0。PPM碼脈沖寬度一樣，然而碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表1，碼位窄的代表0。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。引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為9ms的高電平和寬度為4.5ms的低電平組成（不同的遙控系統(tǒng)在高低電平上有一定的區(qū)不），用來標(biāo)志遙控編碼脈沖的開始。系統(tǒng)碼也叫識不碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)不其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)的誤操作。功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的操縱功能，接

46、收機(jī)中的微操縱器可依照功能碼的數(shù)值完成各種功能操作。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。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對頻率為38KHz（周期為26.3ms）的載波信號進(jìn)行脈幅調(diào)制（PAM），再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。 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。盡管它的二進(jìn)制脈沖的高低電平的寬度有所不同，但它們大差不多上毫秒級的，因而，采納單片機(jī)的定時器來測量它的脈沖寬度，然后存儲，還原是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。實

47、際證明這種思路是可行的，而且電路簡單，容易實現(xiàn)。硬件電路設(shè)計3.1相關(guān)芯片及模塊簡介3.1.1 MCU SM8952AC25P簡介SM8952C25的最高主頻為25MHz,內(nèi)帶8KB閃存的MCU，SM8951/8952系列產(chǎn)品是內(nèi)嵌4/8K字節(jié)閃存的8 位單片微操縱器它具有多達(dá)32個I/O口其4K/8K的閃存既可作程序存儲空間也能夠作數(shù)據(jù)存儲空間或程序數(shù)據(jù)混合空間這些硬件特征和其強(qiáng)大的指令系統(tǒng)和其自帶可編程看門狗使它能應(yīng)用于不同的場合，因此是一種通用的和性能價格比高的操縱器，SM8951/8952同意用戶還能夠通過置位SCONF寄存器的位0(ALE1)來降低EMI，其中的看門狗定時器(WDT)

48、是1個16位自運行計數(shù)器在計數(shù)器溢出時會產(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)象阻礙的系統(tǒng)專門有用在程序跑飛或死機(jī)的情況下，WDT能夠使用戶程序脫離不正常狀態(tài)。WDT不同于8052系統(tǒng)的定時器0定時器1和定時器2。通過軟件周期性的清除WDT計數(shù)器的值能夠防止WDT產(chǎn)生復(fù)位信號。片上閃存能夠使用商用編程器進(jìn)行編程。3.1.2 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。它包括一個帶增益可調(diào)放大器的DTMF接收器和一個DTMF發(fā)送器。其中濾波電路采納高頻群和低頻群兩個六階開關(guān)電容帶通濾波器，解碼采納數(shù)字計數(shù)器技術(shù)來確定輸入的DTMF音調(diào)的頻

49、率，并將其譯成標(biāo)準(zhǔn)的四位二進(jìn)制碼。發(fā)送器采納開關(guān)電容D/A變換器。片內(nèi)使用了一個脈沖計數(shù)器，能合成精確的音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖準(zhǔn)確的定時發(fā)送。MT8870提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的微處理器總線接口，能夠直接與MCS-51系列MCU和微機(jī)接口。它還能夠選用呼叫進(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)或計數(shù)器電路分析，以確定檢測到的呼叫進(jìn)展音的性質(zhì)。它從接收端接收來自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號該雙音多頻信號先經(jīng)其內(nèi)部的撥號音濾波器，濾除撥號音信號，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，通過數(shù)字運算后，在

50、其數(shù)據(jù)輸出端輸出相對應(yīng)的8421碼。3.1.3 ISD2500系列單片語音錄放簡介美國ISD公司的2500芯片，按錄放時刻60秒、75秒、90秒和120秒分成ISD2560、2575、2590和25120四個品種。ISD2500系列和1400系列語音電路一樣，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點。它的最大特點在于片內(nèi)E2PROM容量為480K(1400系列為128K)，因此錄放時刻長；有10個地址輸入端(1400系列僅為8個)，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(許多于300納秒)，給地址A0A9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

51、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，便于多個器件級聯(lián)。3.1.4 固態(tài)繼電器(SSR)簡介繼電器是本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本系統(tǒng)選用D4810型固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器(SSR)與機(jī)電繼電器相比，是一種沒有機(jī)械運動，不含運動零件的繼電器，但它具有與機(jī)電繼電器本質(zhì)上相同的功能。SSR是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關(guān)元件，他利用電子元器件的點，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，無火花地接通和斷開被控電路。 固態(tài)繼電

52、器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。安輸入電壓的不同類不，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。有些輸入操縱電路還具有與TTL/CMOS兼容，正負(fù)邏輯操縱和反相等功能。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。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管。固態(tài)繼電器有壽命長、可靠性高、靈敏度高、操縱功率小、電磁兼容性好、 快速轉(zhuǎn)換、電磁干擾小的優(yōu)點。D4810型繼電器輸入電流為5-40mA，電壓330V，額定

53、輸出電流10A，輸出電壓范圍寬為20-220V，滿足項目的要求。3.2 遠(yuǎn)程操縱電路設(shè)計3.2.1振鈴檢測電路振鈴檢測電路如圖3.2-1所示，圖中二極管有2種作用：（1）將不確定的線路供電正負(fù)變?yōu)楣潭ǖ恼?fù)輸出；（2）將交流的振鈴信號變?yōu)槊}動直流以供檢測。當(dāng)沒有振鈴信號時，線路上的供電電壓為48V（部分交換機(jī)為60V），經(jīng)四個二極管構(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，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通時斷的方波方波信號，能夠

54、直接輸出至單片機(jī)的中斷輸入口， CPU能夠依照振鈴信號光電轉(zhuǎn)換后的高低電平檢測有無振鈴。其中通過光電耦合一次側(cè)的輸入及的電流為： （3-1） 即R1取5.1K滿足設(shè)計要求。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專門強(qiáng)的抑制能力，而且有專門強(qiáng)的抑制電磁干擾能力。愛護(hù)單片機(jī)也提高了穩(wěn)定性。圖3.2-1 振鈴檢測電路3.2.2 模擬摘掛機(jī)電路設(shè)計要緊思路： 依照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)300，有“R”鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)

55、350。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流5A。當(dāng)用戶摘機(jī)時，電話機(jī)通過叉簧接上約250的負(fù)載，使整個電話線回路流過約30mA的電流。交換機(jī)檢測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)。 模擬摘掛機(jī)電路如圖3.2-2 所示。平常電話掛機(jī)時，兩條電話線處于開路狀態(tài)，兩電話線的電壓為48V（部分電話為60V），加到電話機(jī)的振鈴電路兩端，當(dāng)摘機(jī)時振鈴電路斷開，兩電話線接通，阻值大約250。當(dāng)撥打電話號碼時，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)行計數(shù)，當(dāng)振鈴次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時，由單片機(jī)內(nèi)部軟件程序操縱，操縱摘掛機(jī)口輸出一個

56、低電平，然后電平送到三極管PNP1的基極，使三極管飽和現(xiàn)在，+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，250的電阻接入電路當(dāng)中，電話接通。當(dāng)用戶輸入密碼錯誤，或者是操作結(jié)束后，系統(tǒng)由軟件操縱PNP1截止，繼電器線圈失電，常開觸點斷開，電話線又處于開路狀態(tài)，從而實現(xiàn)模擬掛機(jī)。圖3.2-2 模擬摘掛機(jī)電路3.2.3 雙音頻解碼電路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。它包括DTMF發(fā)送器與DTMF同意器，前者要緊應(yīng)用于按鍵電話作雙

57、音頻信號發(fā)送器，發(fā)送一組雙音多頻信號，從而實現(xiàn)音頻撥號。雙音多頻信號是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號，CCITT和我國國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與雙音多頻信號的對應(yīng)關(guān)系如表1所示：電話遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)采納MITEL公司生產(chǎn)的MT8870 DTMF同意器作為DTMF信號的解碼核心器件。MT8870要緊用于程控交換機(jī)、遙控、無線通信及廣播系統(tǒng)，實現(xiàn)DTMF信號的分離濾波和譯碼功能，輸出相應(yīng)16種頻率組合的四位并行二進(jìn)制碼。MT8870具有撥號音抑制和模擬信號輸入可調(diào)功能，因此在設(shè)計MT8870 DTMF解碼電路時，只需外加一些阻容元件即可。 表1 電話鍵盤與DTMF頻率對應(yīng)關(guān)系表高頻低頻

58、1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz697Hz123A770Hz456B852Hz789C941Hz*0#D 本系統(tǒng)的雙音多頻DTMF信號解碼電路由MT8870要緊承擔(dān)。MT8870的連線如圖3.2-3所示，其的2、3腳接收來自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號該雙音多頻信號先經(jīng)其內(nèi)部的撥號音濾波器，濾除撥號音信號，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，通過數(shù)字運算后，在其數(shù)據(jù)輸出端（1114腳）輸出相對應(yīng)的8421碼。MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q4 Q1連到單片機(jī)，單片機(jī)識不4位代碼。電話按鍵與相應(yīng)譯碼（Q4Q1）

59、輸出。其中，A，B，C，D 4個按鍵常被當(dāng)作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。為了使單片機(jī)及時獵取有效數(shù)據(jù)，MT8870的CLD有效端經(jīng)反相后接CPU的INT0引腳。當(dāng)MT8870獵取有效雙音多頻信號后，CLD電平由低變高，再反相為低，CPU檢測后，指示輸入口接收有效二進(jìn)制代碼。而無效的雙音頻信號（電話線路雜音、人們的語音信號等）是可不能引起MT8870的CLD端變化的。DTMF接收器的外圍電路如圖3.2-3所示。圖3.2-3雙音頻解碼電路3.2.4 語言提示電路ISD2560芯片采納多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，每個采樣值直接存儲在片內(nèi)單個E2PROM單元中，不需

60、另加A/D或D/A變換來存儲和重放，能夠特不自然、真實地再現(xiàn)語音，音樂，音調(diào)和效果聲，幸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，因此，作為目前國內(nèi)外較為理想的語音芯片，在許多領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。語音芯片音質(zhì)的優(yōu)劣、功能的強(qiáng)弱決定了報站器的語音效果和性能。如圖3.2-4所示，語音操縱電路由單片機(jī)完成。其中，系統(tǒng)中單片機(jī)P0端口為單片機(jī)與語音芯片的通訊口。ISD2560中，模擬電源(VCCA)和數(shù)字電源(VCCD)使用不同的電源總線，分不引到外封裝上；模擬地(VSSA)和數(shù)字地(VSSD)也使用不同的地線。 圖3.2-4語言錄放電路3.3 電源電路設(shè)計3.3.1 5V開關(guān)電源穩(wěn)壓