通信技術(shù)文獻(xiàn)綜述報(bào)告

通信技術(shù)文獻(xiàn)綜述報(bào)告題目智能電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)號班級姓名石大偉教師簽字智能電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：提出了通過遠(yuǎn)程電話實(shí)現(xiàn)智能家電控制系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)方案。介紹了家電和電話之間的控制接口，討論了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件，軟件設(shè)計(jì)。測試結(jié)果表明設(shè)計(jì)的系統(tǒng)完成預(yù)定的功能。關(guān)鍵字:遠(yuǎn)程控制；智能電話；雙音多頻信號解碼DesignoftheremotecontrolsystemofthesmartphoneAbstract:Thispaperpresentsanimplementationofsmartappliancesthroughremotetelephonecontrolcontrolinterfacebetweentheappliancesandtelephonetodiscussthesystemarchitectureandhardwareandsoftwaredesign.Thetestresultsshowthatthedesignsystemtoperformpredeterminedfunctions.Keywords:remotecontrol;smartphones;dual-tonemulti-frequencysignaldecoding?引言21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各類電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動了人類文明的龐大進(jìn)步。本文介紹的數(shù)字化家居控制系統(tǒng)可使得人們可以通過電話或電話在任何時候、任意地址對家中的任意電器(空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機(jī))進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；也可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……；而這一切的實(shí)現(xiàn)都僅僅是打一個簡單的電話。另外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種功能，若是不幸出現(xiàn)某種險情，您和110可以在第一時間取得通知以便進(jìn)一步米取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進(jìn)步的標(biāo)志，智能家居控制系統(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)行方便地控制，令人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現(xiàn)代生活。實(shí)現(xiàn)智能化離不開運(yùn)算和控制單元，本系統(tǒng)采用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)備和各類實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)控制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(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各類工作程序和管理程序組成。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的進(jìn)程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)，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，就可以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)進(jìn)程的系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試，按照開發(fā)的實(shí)際需要，彼此協(xié)調(diào)、交叉，有機(jī)的進(jìn)行。本設(shè)計(jì)的MCU與各個芯片和模塊的接口、各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)的電話遠(yuǎn)程控制是基于電話互換網(wǎng)絡(luò)的國際雙音頻通信標(biāo)準(zhǔn)DTMF通信方式，程控互換信令作為系統(tǒng)控制命令，采用MT8870雙音頻編解碼電路實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)通過MT8870識別來自電話程控互換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的控制信號，人們對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。用只需撥通家中的電話可以按照系統(tǒng)的語音提示進(jìn)行按鍵選擇以實(shí)現(xiàn)用戶身份的識別、遠(yuǎn)程控制和安防操作；各類傳感器的檢測是利用數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)將多路被測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處置，通過短消息發(fā)送部份采用基于SIEMENSTC35GSM模塊TC35modem和TI公司的電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3238等器件組成的移動終端的硬件電路可以完成短消息收發(fā)等功能。在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時，面對各類檢測對象和大量控制單元，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)處置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時測控。而此時采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)不僅具有收集控制方便、簡單、靈活等長處，而且可以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。這次系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)正是把MT8870、TC35modem與SM8952AC25P單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來，順利的完成了本設(shè)計(jì)的要求。而且實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)型遠(yuǎn)程紅外遙控功能，為控制紅外家電和設(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(shí)現(xiàn)對無人值守職位的遠(yuǎn)程監(jiān)控等。二.本課題研究的背景二十一世紀(jì)是信息時期，各類電信新技術(shù)推動了人類文明的進(jìn)步。自從1876年，AlexanderGrahamBell（貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展超級迅速。進(jìn)十年來，中國的固定電話業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世注視的快速增加。1997年8月局用電話互換機(jī)總?cè)萘繘_破1億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，2004年7月固定電話用戶總數(shù)沖破2億戶。隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電話機(jī)已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶；隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用電話機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的技術(shù)也日趨用于生活中?，F(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)是由互換機(jī)和電話傳輸線一路組成，它的性能已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，而且靠得住性超級高。遙控技術(shù)是通過必然的手腕對被控物體實(shí)施必然距離的控制，常常利用的方式有無線電遙控、有線遙控、紅外線和超聲波遙控等。無線電遙控既是利用無線電信號對被控物體實(shí)施遠(yuǎn)距離控制。無線電遙控不可避免的須占用必然的無線電頻率資源，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。現(xiàn)有的遙控方式中，還有載波通信控制手腕和基于無線尋呼的遙控方式。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)。因此也存在距離問題，應(yīng)用范圍有限?；跓o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。而且，隨著尋呼網(wǎng)的全國聯(lián)網(wǎng)，其遙控的距離大體不受限制。但該方式的受控方動作滯后于控制方的操作，不具有實(shí)時性，而且不具有很高的靠得住性。本文介紹了一種電話遠(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遙控，用戶可通過任意一部雙音多頻電話（包括電話，電話分機(jī)）對自己家庭安裝的各類電器（如空調(diào)，微波爐，熱水器等）進(jìn)行開機(jī)，停機(jī)等操作。作品為突出電話遙控的信息反饋功能，并使產(chǎn)品達(dá)到超級高性價比。故未對電話裝置的其他功能進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展，而且所有利用的集成電路和其它元器件都盡可能選擇高性價比的。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：利用語音芯片作為信號音反饋，提高本作品的實(shí)用性（這次為了保證整體電路的經(jīng)濟(jì)性，所以并未利用昂貴的語音芯片）。加上留言電路，主人不在家時客人留言。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)對環(huán)境聲響的監(jiān)聽；接上自動撥碼電路可按時將預(yù)定信息轉(zhuǎn)至主人傳呼機(jī)或特定電話，從而達(dá)到按時提示主人的目的。本作品還可以應(yīng)用于工廠企業(yè)的自動化控制等領(lǐng)域。電話遠(yuǎn)程控制作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相較，顯示出必然的優(yōu)越性，不需進(jìn)行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，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，乃至跨越國家。另外電話屬雙工通信手腕。因此，這可以大大表現(xiàn)出利用電話進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過各類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。電話遙控部份課題目前已有涉足者，可是只是還只限于實(shí)驗(yàn)室階段，因此距離實(shí)際應(yīng)用，尤其是對于日常生活尚有必然的差距，并非能完全表現(xiàn)出電話遙控方式的雙工通信特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)正是針對這一點(diǎn)進(jìn)行了較大改良，采取單片機(jī)智能控制，利用不同的提示音達(dá)到對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(jì)的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在電信、鐵通的互換機(jī)實(shí)驗(yàn)而且能夠成功的利用移動電話進(jìn)行操作。三.智能家居控制系統(tǒng)的概述智能開關(guān)智能調(diào)光器家用電器智能插座智能窗簾空調(diào)紅外代碼轉(zhuǎn)發(fā)器電話遠(yuǎn)程控制器▲電話圖智能家居控制系統(tǒng)示用意隨著社會信息化的加速，人們的工作、生活和通信、信息的關(guān)系日趨緊密。信息化社會在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更令人們的觀念隨之劇變。人們對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(jì)的。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，組成一個完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。智能家居控制系統(tǒng)的整體目標(biāo)是通過采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)成立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(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。大型的智能家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器（各類模塊）、各類路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、互換機(jī)、通信器、控制器、無線收發(fā)器、各類探測器、各類傳感器、各類執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部份組成。智能家居控制系統(tǒng)可以概念為一個進(jìn)程或一個系統(tǒng)。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各類子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一路，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活加倍舒適、安全、有效。與普通家居相較，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)變成具有能動智慧的工具，提供全方位的信息互換功能，幫忙家庭與外部維持信息互換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫忙人們有效安排時間，增強(qiáng)家居生活的安全性，乃至為各類能源費(fèi)用節(jié)約資金。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報(bào)警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程按時控制及計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手腕。使生活加倍舒適、便利和安全。因智能家居控制系統(tǒng)布線簡單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們普遍接受和應(yīng)用。五.系統(tǒng)設(shè)計(jì)可行性分析整體設(shè)計(jì)分析電話智能遙控器由單片機(jī)組成主控部份，進(jìn)行主要的信息處置，接收外部操作指令形成各類控制信號，并完成對于各類信息的記錄；接口電路提供單片機(jī)與電話外線的接口。其中包括鈴流檢測、摘掛機(jī)控制、忙音檢測、雙音頻DTMF識別，及語音提示電路。系統(tǒng)原理框圖如圖2—1所示。圖2—1系統(tǒng)組成框圖語音提示電路是該作品重要組成部份。為了降低本裝置的造價，作品的提示音利用程序產(chǎn)生。語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。從而使操作者對電器的操作達(dá)到交互式，并能即時了解有關(guān)的信息；顯示電路用于狀態(tài)設(shè)置時的顯示；控制部份即受控的終端，如前所述，可通過接駁不同的終端并對電話進(jìn)行必要的改動從而達(dá)到功能的擴(kuò)展。這一點(diǎn)，可使產(chǎn)品達(dá)到系列化。2系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分析按照電話遠(yuǎn)程智能遙控系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求：一、通過電話網(wǎng)對異地的電器實(shí)現(xiàn)控制（開/關(guān)）；二、控制器可以實(shí)現(xiàn)自動模擬摘掛機(jī)；3、控制器設(shè)置密碼校驗(yàn)；設(shè)計(jì)的此系統(tǒng)必需具有以下單元功能模塊：一、鈴音檢測、計(jì)數(shù)；二、自動摘掛機(jī);3、密碼校驗(yàn)；4、在線修改密碼五、雙音頻信號解碼；六、輸入信息分析；7、控制電器開關(guān)；八、電器狀態(tài)查詢；九、忙音檢測；六.系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì)1硬件模塊系統(tǒng)硬件整體框圖系統(tǒng)硬件整體介紹：8位數(shù)碼管顯示如上圖所示，系統(tǒng)硬件上主要由89C51CPU、DS12887實(shí)不時鐘、ISD2590語音提示電路、振鈴檢測及模擬摘機(jī)電路、MT8870DTMF解碼電路、8位數(shù)碼管動態(tài)顯示電路、8路反相驅(qū)動電路及硬件抗干擾電路組成。常態(tài)時由DS12887每秒按時中斷一次向89C51提供時間更新信號。CPU通過8位數(shù)碼管動態(tài)顯示電路將時間顯示出來，并始終查詢有無振玲信號。一旦有電話打入，振鈴檢測電路即將此振鈴信號整形放大后輸入給CPU計(jì)數(shù)，若振鈴次數(shù)超過5次而仍無人摘機(jī)，CPU當(dāng)即發(fā)出摘機(jī)信號，模擬摘機(jī)后電話線路內(nèi)阻降為3K，此時電信局即以為被叫方已接電話，開始接通電話線路并開始計(jì)費(fèi)，此時遠(yuǎn)程操作者即可按語音提示通過電話鍵盤控制家中電器開關(guān)。遠(yuǎn)程控制者可通過電話的12個按鍵傳送12種DTMF控制信號，該DTMF信號經(jīng)DTMF預(yù)處置電路隔直、濾波、放大后送入MT8870DTMF解碼芯片解碼，解碼出的4位BCD碼經(jīng)89C51的P0口讀入內(nèi)部RAM單元，CPU即可識別出遠(yuǎn)程控制者的按鍵操作命令。ISD2590可給出操作提示，提示遠(yuǎn)程操作者按順序輸入密碼，輸入要開關(guān)的電器數(shù)值并按鍵開或關(guān)。電器開關(guān)狀態(tài)由CPU的P2口控制，操作完成時CPU當(dāng)即將P2口狀態(tài)讀入內(nèi)部RAM中并保留于DS12887中已避免斷電時數(shù)據(jù)丟失。為了盡可能節(jié)省I/O口線，不增加多余硬件開銷，本系統(tǒng)采用電話機(jī)鍵盤作為系統(tǒng)鍵盤，增加軟件解碼后即可當(dāng)普通鍵盤利用，本系統(tǒng)采用電話鍵盤上的數(shù)字鍵作為系統(tǒng)時間日、期調(diào)整按鍵。本系統(tǒng)的每一個接口電路（振鈴檢測、模擬摘掛機(jī)、語音反饋、雙音頻解碼、時間日期顯示等）都已經(jīng)通過實(shí)際的互換機(jī)在線實(shí)驗(yàn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。本系統(tǒng)利用最簡單的電路、最廉價的電路芯片實(shí)現(xiàn)了完善的功能。本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能，具有很廣漠的市場前景。6.2軟件模塊系統(tǒng)軟件主要由以下不同功能程序模塊組成：主程序系統(tǒng)初始化子程序鍵盤掃描子程序鍵盤軟件譯碼子程序小不時間調(diào)整子程序分鐘時間調(diào)整子程序秒時間調(diào)整子程序年日歷調(diào)整子程序月日歷調(diào)整子程序日日歷調(diào)整子程序振鈴次數(shù)比較子程序軟件抗干擾子程序每秒更新時間子程序顯示鍵盤輸入數(shù)值子程序顯示系統(tǒng)時間子程序顯示系統(tǒng)日歷子程序顯示時間延時子程序顯示數(shù)值轉(zhuǎn)換子程序DTMF信號解碼子程序密碼比較子程序錯誤次數(shù)比較子程序各路電器服務(wù)子程序說話子程序振鈴次數(shù)計(jì)數(shù)子程序斷電保護(hù)子程序INT0中斷計(jì)時服務(wù)程序INT1中斷服務(wù)程序原始密碼表七?系統(tǒng)應(yīng)用前景隨著我國信息事業(yè)的持續(xù)、快速發(fā)展，通信基礎(chǔ)設(shè)施日臻完善，固定電話、移動電話用戶總數(shù)接近兩億。利用現(xiàn)有的個人通信終端，實(shí)現(xiàn)基于PLMN（陸基移動通信網(wǎng)）和PSTN（公用電話互換網(wǎng)）的電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，既可以節(jié)約投資，又便于推行。電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)（ITRCS）,以CCITT及我國標(biāo)準(zhǔn)一路規(guī)定的部份標(biāo)準(zhǔn)程控互換信令（DTMF雙音多頻信號，振鈴信號，回鈴音信號等）作為系統(tǒng)控制命令，以PLMN與PSTN通信網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，利用戶可以在遠(yuǎn)端利用固定電話或移動電話發(fā)送DTMF雙音多頻信號，實(shí)現(xiàn)對近端電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制的可能性。本文介紹的基于單片機(jī)的家用電器電話遙控裝置性能穩(wěn)定、工作靠得住，當(dāng)有電話打人時，振鈴檢測電路檢測到電話振鈴信號，等待系統(tǒng)默許的振鈴次數(shù)后，啟動自動摘機(jī)電路實(shí)現(xiàn)摘機(jī)，并送出提示音信號，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)行對比驗(yàn)證，若是密碼錯誤，系統(tǒng)自動掛機(jī)；密碼正確，則進(jìn)入遙控狀態(tài)。通過雙音多頻解碼電路取得用戶發(fā)出的按鍵命令，并按照用戶的命令執(zhí)行開機(jī)、關(guān)機(jī)等操作。若是有人在默許的振鈴次數(shù)之前接聽電話，則不進(jìn)入電話遙控狀態(tài)，因此不影響電話的正常通話利用。將本裝置嵌入在家用電器的控制器中，成為家用電器的一個功能，也能夠?qū)崿F(xiàn)對電器各項(xiàng)設(shè)定的完全控制，但這種方式需要與家用電器的生產(chǎn)廠家合作來實(shí)現(xiàn)，這也是未來的發(fā)展方向。該系統(tǒng)用于具有單片機(jī)控制的家用電器的電話遙控，用戶可通過任意一部雙音多頻電話(包括電話，電話分機(jī))對自己家庭安裝的各類電器(如空調(diào)，微波爐，熱水器等)進(jìn)行開機(jī)，停機(jī)等操作，能夠?qū)崿F(xiàn)家居生活的舒適、安全、方便、節(jié)能，因此具有廣漠的應(yīng)用前景。八?參考文獻(xiàn)黃天戍，孫東，王堅(jiān).智能電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2001,(11).肖金壯，王雁，王洪瑞.智能電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007,(34).黃天戍，孫東，王堅(jiān).智能電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]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