基于單片機(jī)的社區(qū)信息控制機(jī)電路設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的社區(qū)信息控制機(jī)電路設(shè)計(jì)

現(xiàn)在，電話網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣泛。如果人們使用電話控制家庭的電開關(guān)，生活質(zhì)量將顯著提高。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，并且這個(gè)裝置還具有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力，可以在接口上安裝火警或盜警傳感器，當(dāng)家中出現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)向小區(qū)監(jiān)控中心報(bào)告，所以這個(gè)裝置在當(dāng)今具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。技術(shù)指標(biāo)：交流輸入電壓：187～250V。直流電源電壓：5V,12V,2路輸出。直流電源輸出電流：最大輸出電流1.5A。單片機(jī)時(shí)鐘頻率：12MHz。MT8870時(shí)鐘頻率：3.579MHz。振鈴:25±3V的正弦波，諧鈴失真≤10%，電壓有效值90±15V。振鈴以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。一、功能4:密碼被調(diào)查和報(bào)道了什么電話智能遙控器由硬件和軟件構(gòu)成。硬件主要包括單片機(jī)AT89C51及接口電路。接口電路包括鈴流檢測、摘掛機(jī)控制、雙音頻DTMF識(shí)別及語音提示電路四部分。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)并完成各種信息的記錄。軟件部分采用8051單片機(jī)匯編語言編寫，完成密碼校驗(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等功能。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示?；驹硎牵寒?dāng)單片機(jī)AT89C51檢測到有振鈴電話時(shí)，驅(qū)動(dòng)語音芯片工作，語音芯片提示打電話人通過鍵盤輸入密碼，經(jīng)MT8870解碼，單片機(jī)調(diào)用AT24C02A事先儲(chǔ)存的密碼和輸入的密碼比較。當(dāng)密碼不一致時(shí)用語音提示電路提示主人“密碼錯(cuò)誤，請重新輸入密碼”；當(dāng)密碼一致時(shí)語音提示主人進(jìn)行的下一步操作需要輸入的數(shù)字所代表的操作“密碼正確,請輸入控制碼1.電視;2.空調(diào);3.狀態(tài)查詢;4.修改密碼”。當(dāng)主人選擇撥號(hào)后,經(jīng)MT8870解碼，單片機(jī)接收后,驅(qū)動(dòng)輸出接口完成相應(yīng)控制。二、硬件單元的電路設(shè)計(jì)1.光耦合器pc817電路在本電路檢測鈴流信號(hào)時(shí)，以五次鈴響為準(zhǔn)，即五次振鈴后無人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動(dòng)模擬摘機(jī)。工作原理：電話振鈴信號(hào)通過電容C3隔直、R2限流電阻、VD1～VD4橋式整流電路整流,R1限流,高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓輸入至光電耦合器PC817的輸入端1口，C1、VS2和VD14共同組成振鈴信號(hào)變換電路，它們使輸入電壓和電流不會(huì)太大，對后面的光電耦合器起保護(hù)作用。光電耦合器PC817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。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很強(qiáng)的抑制能力，而且有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力，速度高、價(jià)格低、接口簡單。振鈴信號(hào)通過光耦PC817的4腳輸出振鈴正弦波，R3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。經(jīng)過三個(gè)反向器的整形輸出到單片機(jī)AT89C51的P3.0口，振鈴5次，AT89C51P3.2輸出低電平經(jīng)74HC04反向控制繼電器模擬摘機(jī)，完成振鈴音檢測。2.at29c51控制工作原理：模擬摘掛機(jī)電路主要由一個(gè)三極管開關(guān)電路控制繼電器的開關(guān)，繼電器控制接入電話線兩端的摘掛機(jī)電路。摘掛機(jī)信令由單片機(jī)通過使P3.2口變化電平實(shí)現(xiàn)。AT89C51控制P3.2輸出低電平,經(jīng)過74LHC04反向器驅(qū)動(dòng)三極管VT3導(dǎo)通,繼電器線圈中流過70mA電流，開關(guān)閉合。VD5～VD8整流指示摘機(jī)，同時(shí)改變?nèi)龢O管VT2的基極電壓，使VT2處于截止?fàn)顟B(tài)，改變?nèi)龢O管VT1的基極電壓，使VT2處于導(dǎo)通狀態(tài)從而使電阻R5接入電話線兩端。因?yàn)镽5的電阻為50Ω、使回路流過40mA左右的電流，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。整個(gè)電路完成自動(dòng)模擬摘機(jī)過程。3.電話液壓驅(qū)動(dòng)電路工作原理：雙音多頻DTMF信號(hào)解碼電路由MT8870主要承擔(dān)。它的1、2腳接收來自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號(hào)，該雙音多頻信號(hào)先經(jīng)其內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器，濾除撥號(hào)音信號(hào)，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號(hào)按高、低音頻信號(hào)分開，再經(jīng)高、低頻濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運(yùn)算后，在其數(shù)據(jù)輸出端（11～14腳）輸出相對應(yīng)的8421碼。MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q4～Q1連到AT89C51的P1口的P1.4～P1.7,CPU經(jīng)P1口識(shí)別4位代碼。電話按鍵與相應(yīng)譯碼（Q4～Q1）的輸出具有一定的對應(yīng)關(guān)系。其中，A,B,C,D4個(gè)按鍵常被當(dāng)作R/P,REDIAL,HOLD,HANDSFREE等功能使用。注意：需要特別指出的是，對于“0”號(hào)碼，MT8870輸出的8421碼并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“#”字號(hào)碼，MT8870輸出的8421碼分別為“1011”和“1100”。當(dāng)MT8870獲取有效雙音多頻信號(hào)后，信號(hào)經(jīng)C1、R1送至MT8870。MT8870的(2)、(1)腳接收來自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號(hào)，該雙音多頻信號(hào)先經(jīng)MT8870內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器濾除撥號(hào)音信號(hào)后，再經(jīng)前置放大器送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號(hào)按高、低音頻信號(hào)分開，又經(jīng)高、低頻濾波器、幅度檢測器送入輸出譯碼電路，最后從MT8870的數(shù)據(jù)輸出端(即..(1.1)～..(1.4)腳)輸出相應(yīng)的8421碼。為了使單片機(jī)AT89C51獲取有效數(shù)據(jù)，MT8870的STD有效端經(jīng)反相后接CPU的P1.3引腳。STD電平由低變高，再反相為低，CPU檢測后，指示P1口接收有效二進(jìn)制代碼。而無效的雙音頻信號(hào)（電話線路雜音、人們的語音信號(hào)等）是不會(huì)引起MT8870的STD端變化的。DTMF接收器的外圍電路中接在電源處的電容C25對抗干擾有一定的作用。在實(shí)際應(yīng)用中，存在這樣一個(gè)問題：MT8870的TOE端受AT89C51的P2.7控制Q1～Q4被AT89C51的P1腳置1。解決方法:將TOE端直接接+5V電源上，處于片選狀態(tài)。4.語音耦合變壓器td2工作原理：語音提示電路ISD2560的工作過程:（1)AT89C51的P1.2腳輸出使ISD2560的PD置低。（2）通過AT89C51的P0.0口輸出所需語音地址，送入語音芯片ISD2560的地址端A0～A7。（3)P1.0輸出高電平給錄放控制端P/R控制放音，P/R=0錄音;P/R=1放音。（4)P2.6置低啟動(dòng)放音。ISD2560最長錄放時(shí)間60s，最大可分600段，最小可根據(jù)每段長度的需要設(shè)定。語音提示音已經(jīng)事先錄入按照表1分段存入芯片當(dāng)中。提示信號(hào)經(jīng)過分壓電阻輸入到音頻放大集成電路TDA2822的7腳。經(jīng)過TDA2822的放大，信號(hào)音經(jīng)耦合電容C10至變壓器T1，它是音頻輸出專用的耦合變壓器，正好符合阻抗匹配的要求。本電路難點(diǎn)在于耦合變壓器T1的選取。因?yàn)殡娫捑€中直流電壓比較高，而且還有各種信號(hào)音，這些都會(huì)影響到語音信號(hào)加載到電話線上，因此本裝置使用一個(gè)耦合變壓器作為隔離器件。這個(gè)耦合變壓器的阻抗匹配問題是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，設(shè)計(jì)之初筆者查閱有關(guān)資料并沒發(fā)現(xiàn)具體參數(shù)。后來看到可以郵購這種電話語音專用耦合變壓器，其具體性能都很優(yōu)秀。存在問題：TDA2822外圍電路比較簡單，電路剛搭好時(shí)，聲音失真嚴(yán)重。解決方法：將TDA2822電源電壓由+5V改為+12V，提高電壓變化范圍。加入分壓電路，降低輸入TDA2822的7腳信號(hào)幅度。5.雙向晶閘管顯示電路工作原理：在電路中，采用同相驅(qū)動(dòng)器7407作為光耦可控硅MOC3041輸入端的驅(qū)動(dòng)。MOC3041是內(nèi)部含有過零觸發(fā)電路的光耦雙向可控硅，主要用于觸發(fā)大功率可控硅及隔離單片機(jī)系統(tǒng)和交流供電系統(tǒng)。雙向可控硅選用BTA12600。在筆者的硬件電路中使用發(fā)光二極管的通斷代表電器關(guān)閉和開啟。AT89C51的P3.1、P3.3輸出0或1控制發(fā)光二極管關(guān)閉開啟。綠燈代表電視，紅燈代表空調(diào)。在實(shí)際使用中，如圖2所示。將家用電器處于打開狀態(tài)接到受控電源上。當(dāng)AT89C51的P3.1端輸出高電平時(shí),MOC3041的輸入端有電流流過，當(dāng)超過15mA開啟電流時(shí)，輸出端6腳和4腳之間的電壓稍微過零時(shí),內(nèi)部雙向晶閘管導(dǎo)通,觸發(fā)外部雙向晶閘管KS導(dǎo)通，電源通電，家用電器打開。當(dāng)P3.1端輸出低電平時(shí)，雙向晶閘管KS關(guān)斷，電源斷電，家用電器斷開。三、系統(tǒng)功能模塊本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計(jì)數(shù)、控制摘掛機(jī)、雙音頻信號(hào)分析處理、控制電器、語音提示等部分。每個(gè)功能模塊對于整體設(shè)計(jì)都是非常重要的，單片機(jī)AT89C51通過軟件程序才能很好的對外部的信息進(jìn)行采集、分析和決策。下面，就整體設(shè)計(jì)以及每個(gè)單元功能模塊分別進(jìn)行說明，圖3為主程序流程圖。1.系統(tǒng)初始化和信號(hào)檢測計(jì)數(shù)在本段程序中用查詢方式檢測鈴流信號(hào)，以五次鈴響為準(zhǔn)，即五次振鈴后無人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動(dòng)模擬摘機(jī)。2.石化工段放音e+1、pd語音提示部分的程序作為一個(gè)子程序供主程序調(diào)用。子程序在初始化時(shí)使CE=1、PD=1，延時(shí)后PD=0，輸入播放語音段的地址，第一段放音時(shí)使CE=0、PD=0，結(jié)束放音時(shí)PD=1可降低功耗。通過查詢EOM脈沖的高低判斷放音是否結(jié)束，如果結(jié)束，按照語音提示執(zhí)行下一步操作。3.修改在線存儲(chǔ)的密碼子程序根據(jù)AT24C02的時(shí)序編寫讀寫子程序，在E2PROM的04H單元、05H單元存儲(chǔ)密碼。4.對使用密碼進(jìn)行讀取本系統(tǒng)密碼校驗(yàn)的基本原理是：當(dāng)系統(tǒng)摘機(jī)時(shí)，要求輸入密碼，單片機(jī)把解碼后的數(shù)據(jù)（使用者輸入的密碼）存儲(chǔ)在40H開始的存儲(chǔ)空間內(nèi)。然后把原始密碼從AT24C02中調(diào)出，寫入地址為30H開始的存儲(chǔ)空間內(nèi)。再將兩個(gè)存儲(chǔ)地址的內(nèi)容逐位進(jìn)行比較，直到完全相等才能轉(zhuǎn)到下一進(jìn)程，有一位不同，程序就轉(zhuǎn)到出錯(cuò)程序。5.計(jì)算40h開始地址首先，將密碼存入40H開始單元中，再將40H單元內(nèi)容送給R1，存入AT24C02的04H開始地址中。本系統(tǒng)是通過在線輸入密碼而改變特定存儲(chǔ)器中的密碼值的。6.．控制了是否為空調(diào)、電視、狀態(tài)查詢等功能通過語音提示本系統(tǒng)首先對外圍雙音頻解碼電路解碼的信息進(jìn)行判斷。然后跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序，通過單片機(jī)向P3.1口或P3.3口發(fā)送0、1數(shù)據(jù)，這些控制信息表示對不同的電器進(jìn)行控制的控制字。在這里完成四種功能：空調(diào)、電視、狀態(tài)查詢、修改密碼。當(dāng)選擇空調(diào)或電視的控制后