浙江海洋學(xué)院本科生畢業(yè)論文 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計）題 目：家用電器的電話智能遙控裝置的設(shè)計學(xué) 院： 機電工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： xxxxxxxx 指導(dǎo)教師： xxxx 起止日期： 2011.12.162012.05.18 2012年 5 月18 日家用電器的電話智能遙控裝置的設(shè)計xxx(浙江海洋學(xué)院 機電工程學(xué)院，浙江 舟山 316000)摘要伴隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展和人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們在家庭居室內(nèi)的家電配置也日趨高檔和完備，但是普通的家電管理模式很難適應(yīng)高新計數(shù)的發(fā)展。所以人們開始把目光轉(zhuǎn)向?qū)@些家電的智能化控制問題。但是現(xiàn)階段這項技術(shù)并不能完全的體現(xiàn)在普通百姓的日常生活中。所以基于這種現(xiàn)象，本次課題內(nèi)容就是設(shè)計一種基于AT89C52單片機的簡易版遠程電話控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)以AT89C52為核心、利用現(xiàn)有的個人通信終端,實現(xiàn)基于PLMN(陸基移動通信網(wǎng))和PSTN(公用電話交換網(wǎng))的電話遠程控制系統(tǒng)。本論文第一章首先簡單描述了本次設(shè)計的選題背景以及意義，介紹了現(xiàn)階段國內(nèi)的智能家居方面的發(fā)展?fàn)顩r，在與國外的對比中發(fā)現(xiàn)了國內(nèi)在這方面的不足，那就是起步慢、方向散，從而導(dǎo)致了量多卻不精的局面。第二章開始步入正題，確定了系統(tǒng)的工作流程圖，并介紹了ISD2590、AT89C52和MT8870幾塊主要的芯片。第三章開始詳細的介紹硬件電路，包括每個功能單元的電路原理圖以及每個元器件的參數(shù)的選擇。第四章則介紹了系統(tǒng)的軟件模塊，主要是介紹了一部分比較核心的程序段源代碼。包括單片機的初始化、鈴聲計數(shù)單元、語音提示單元以及密碼單元，最后還涉及到家電控制端的一部分代碼。第五章介紹了一些系統(tǒng)的后期完善，包括系統(tǒng)的進一步完善以及一些拓展應(yīng)用的初步設(shè)想。關(guān)鍵詞：AT89C52；遠程電話控制；DTMF；家電控制浙江海洋學(xué)院本科生畢業(yè)論文AbstractWith the rapid development of high-tech and peoples material living standards rising, people in the family room of the home appliance configuration is also becoming more upscale and complete, but the ordinary appliance management model is difficult to adapt to the development of high-tech count. So people began to turn its attention to these intelligent appliances to control the problem. But at this stage of this technology and can not be fully reflected in the daily life of ordinary people. So based on this phenomenon, the subject content is designed based on AT89C52 simple remote telephone control system. This design subject is a Remote Phone Control System based on AT89C52. AT89C52, the use of existing personal communication terminal, based on the PLMN (land-based mobile communication network) and PSTN (public switched telephone network) phone remote control system. Introduction the planning of the need to implement the basic functions of the system .The first chapter briefly describes the design of the research background and significance, and describes the situation of the country at this stage the development of the intelligent home. Found that in comparison with foreign domestic inadequate in this respect. That is starting to slow, the direction of scattered, resulting in a quantity not fine situation. The second chapter begins to come to the question, determine the work flow of the system, and introduced the ISD2590 on AT89C52 and MT8870 few major chip. Chapter III described in detail the hardware circuit, including the circuit diagram of each functional unit, as well as the choice of the parameters of each component. The fourth chapter describes the software modules of the system, is part of the core block source code. Including the initialization of the microcontroller, ringtones counter unit, the voice prompt unit and password unit, the last part of the code related to the appliance control side. Chapter 5 introduces some late improvement, including the further improvement of the system, as well as expands the applications envisaged.Keywords: AT89C52；Telephone remote control；DTMF；Appliance control25浙江海洋學(xué)院本科生畢業(yè)論文目錄前言1第1章 緒論21.1、選題背景及意義21.2、國內(nèi)智能家居發(fā)展現(xiàn)狀21.3、課題主要研究內(nèi)容3第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計42.1系統(tǒng)的工作流程圖42.2 主要芯片的簡單介紹4第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計73.1 鈴聲檢測及計數(shù)電路73.2 模擬摘掛機電路83.3 密碼校驗93.4 DTMF解碼電路93.5語音信號提示電路103.6 電器控制電路12第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計134.1 系統(tǒng)流程圖134.2 部分單元源程序134.2.1 單片機初始化程序134.2.2 鈴聲計數(shù)單元144.2.3 語音提示單元144.2.4 密碼檢測及修改單元174.2.5 電器控制單元19第5章 系統(tǒng)后期完善21結(jié)束語22致謝23參考文獻24附錄：系統(tǒng)原理圖及PCB圖25前言隨著技術(shù)的進步和人們對科技時代生活理解的變化，越來越多的人開始尋求一種以高科技為背景的新時代的生活方式?！爸悄芗揖印本褪沁@一新生生活方式的代名詞，在智能家居的概念里，一切高新科技高度以人為本，一切高新技術(shù)已經(jīng)高度融入人們的日常生活和工作中。舉例來說，以美國的微軟公司及摩托羅拉等一批國際知名企業(yè)為首，早已致力于智能家庭網(wǎng)絡(luò)的的研究和開發(fā)，其中最著名的莫過于微軟的"夢幻之家"、IBM公司的"家庭主任"和摩托羅拉的"居所之門"家庭網(wǎng)絡(luò)。而則致力于通過互聯(lián)網(wǎng)向所有用戶傳達智能家居的理念。3COM公司不但致力與宣傳，而且還著力研發(fā)家用無線網(wǎng)關(guān)等相關(guān)產(chǎn)品。除此之外，3Com還與Microsoft合作發(fā)布了名為“即插即用的通用式家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”，通過該系統(tǒng)，可以方便的實現(xiàn)各種家用電器與互聯(lián)網(wǎng)的連接，并且能享受文字、語音、視聽等資訊的高速傳輸服務(wù)。放眼我們的鄰邦,也在積極的追逐這這場革命性的潮流,紛紛開發(fā)屬于自己的一套智能家庭控制系統(tǒng)。最成功的就是日本的松下電器和一批大公司聯(lián)手推出了無線連接和電力線連接并用的Echonet系統(tǒng)、除此之外還有新加坡科技電子公司生產(chǎn)勝德ST8X-900家庭智能化系統(tǒng)、韓國三星公司開發(fā)的基于PC平臺的智能家居控制系統(tǒng)等等1。本設(shè)計的主要目的就是利用我們學(xué)過的單片機AT89C52，再加上語音控制芯片ISD2590和雙音多頻DTMF信號解碼芯片MT8870以及一部分的外圍電路來組成一個最簡單的遠程家電控制裝置。該裝置能夠通過家用電話網(wǎng)，實時的監(jiān)控家里電器的工作狀況。由于本人知識結(jié)構(gòu)的局限性，本裝置只能實現(xiàn)一部分最簡單的功能。具體功能如下：(1).鈴聲檢測、計數(shù)；(2).模擬摘掛機；(3).在線密碼校驗；(4).DTMF信號譯碼；(5).信號輸入分析；(6).電器開關(guān)控制；相應(yīng)的每一個單元的具體實現(xiàn)以及電路圖和元器件的選擇會在本文的正文中做具體的介紹。第1章 緒論1.1、選題背景及意義步入21世紀(jì),各種電信新技術(shù)推動了人類文明的進步。在2008年的中國國際家電展上，海爾集團展出了自主研發(fā)的U-home智能家電系統(tǒng)，包含家庭智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)洗衣機、網(wǎng)絡(luò)熱水器等。通過這種智能家電系統(tǒng),你可以輕松實現(xiàn)在下班回家的路上，用手機給家中的電熱水器發(fā)個短信，到家后就能洗上熱水澡；給空調(diào)發(fā)個短信，設(shè)定溫度，到家就能享受舒適的室溫；給洗衣機發(fā)個指令，它就自動將衣物洗滌干凈，到家后就能直接晾曬等等一系列曾經(jīng)只能出現(xiàn)在幻想中的事情2。然而科技展覽并不可能在極短的時間之內(nèi)就能讓千家萬戶感受到科技給人類生活帶來的便利，當(dāng)今大多數(shù)家庭仍然使用的是傳統(tǒng)家用電器，根本無法體驗到高科技時代的便利生活?；谶@種現(xiàn)象，本文簡單的設(shè)計了一種可以遠程控制傳統(tǒng)家電的電話控制系統(tǒng)，讓普通百姓也能感受到科技的強大魅力。自1876年貝爾發(fā)明了電話，電話網(wǎng)絡(luò)世界的發(fā)展非常迅速。最近十幾年來，中國的固定電話服務(wù)，呈現(xiàn)出快速增長的趨勢，吸引了全世界的關(guān)注。電話交換總?cè)萘吭?997年8月超過100億門，位居世界第二，在2004年7月固定電話用戶總數(shù)超過200萬。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電話遠程控制技術(shù)也越來越多地在生活中使用，電話已進入千家萬戶?，F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)電話交換機和電話傳輸線組成，其性能已經(jīng)有了很大的進步，已經(jīng)達到了非常高的可靠性。遠程控制技術(shù)是通過某些實施了一定的距離從常見的雙向無線電遙控控制，有線遙控，紅外線和超聲波遙控帶電物體。無線電遙控器同時使用的無線電信號實施遠程控制被控對象。無線電遙控不可避免地占用一定的無線電頻率資源，會造成一定的電磁污染;傳統(tǒng)的有線遠程需要專門布線，加大投資力度，紅外線，超聲波遙控距離限制。現(xiàn)有的遠程控制，以及載波通信控制手段基于無線尋呼遙控。通過電力線載波的方式傳遞這樣的信息只能限于同一變電站，在其管轄范圍內(nèi)的同一變壓器。因此，基于有距離的應(yīng)用范圍有限?；跓o線尋呼的遠程控制，使用現(xiàn)有的尋呼頻率資源，不占用額外的頻譜。此外，隨著國家網(wǎng)絡(luò)尋呼網(wǎng)絡(luò)，遙控的距離基本上是無限的3。1.2、國內(nèi)智能家居發(fā)展現(xiàn)狀物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃明確了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的十二大重點應(yīng)用領(lǐng)域，包括智能電網(wǎng)、交通運輸、物流產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療健康、智能家居、環(huán)境與安全檢測、精細農(nóng)牧業(yè)、工業(yè)與自動控制、金融與服務(wù)業(yè)、公共安全、國防軍事以及智慧城市。作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用，智能家居市場是一個非常有發(fā)展前景的朝陽產(chǎn)業(yè)。智能家居把和家居生活相關(guān)的各個子系統(tǒng)，包括家電控制、安防報警、遠程控制、環(huán)境監(jiān)測、社區(qū)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)通信等多個子系統(tǒng)有機的結(jié)合在一起，能為用戶創(chuàng)造一個安全、舒適、便利、高效的居住環(huán)境。整個系統(tǒng)一般會融合安防控制系統(tǒng)、家庭自動控制系統(tǒng)、多媒體娛樂系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)，智能終端采用觸摸式大屏幕液晶顯示屏，形象直觀的圖形化操作界面，能為用戶帶來操作上的便利和時尚的體驗。從本質(zhì)上而言，智能家居技術(shù)并不是什么尖端技術(shù)，而是對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)及自動化控制技術(shù)等的結(jié)合和應(yīng)用。隨著對整個智能家居市場及智能家居市場的了解，以及對中國家庭智慧生活的深刻解讀，各廠家在智能家居控制的技術(shù)方面也更加成熟穩(wěn)定，在功能上會更加注重實用性、可靠性和穩(wěn)定性，產(chǎn)品的外觀也會更加趨于國際化，外觀看起來更加的簡潔時尚，在操作上更加注重用戶的體驗和人機對話的方便性和趣味性，畢竟功能復(fù)雜、操作困難的智能化產(chǎn)品只會讓用戶覺得繁瑣和有負擔(dān)，同時產(chǎn)品也不容易普及。希望通過不同層次的多樣化的智能化產(chǎn)品，能滿足不同用戶的個性需求，讓更多用戶享受到精湛科技帶來的智慧生活。近階段，小網(wǎng)（連接家庭）依然智能家居系統(tǒng)的主要方向，但是中網(wǎng)（聯(lián)向社區(qū)）服務(wù)將會在社區(qū)逐步普及，而大網(wǎng)（連接世界）作為智能家居系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的第三階段將會開始嘗試。小網(wǎng)（連接家庭）的主流架構(gòu)：基于TCP/IP傳輸協(xié)議，建立一個由家庭安防、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、遠程控制、智能家居、娛樂化等系統(tǒng)組成的綜合管理平臺。系統(tǒng)以家庭多媒體網(wǎng)關(guān)為核心，采用了Zigbee和紅外無線等多種通信方式，把家中的各類電器設(shè)備都接入網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理和信息共享，從而實現(xiàn)全面的安全防護與信息通暢。除了智能終端、手機等，甚至可以把家里的電視、電腦也擴展為控制終端，無論用戶在何時何地，只要通過網(wǎng)絡(luò)、手機、移動終端等等都可以和家中的各類電器和設(shè)備進行無障礙溝通，足不出戶就可以享受到社區(qū)提供的各項增值服務(wù)和便利功能11。1.3、課題主要研究內(nèi)容本次設(shè)計的課題是一種基于AT89C52單片機的遠程電話控制系統(tǒng)。系統(tǒng)以AT89C52為核心，以現(xiàn)有的個人通信終端為媒介，通過陸基移動通信網(wǎng)和公用電話交換網(wǎng)來實現(xiàn)對家電的遠程控制的一種的智能電話遠程控制系統(tǒng)。系統(tǒng)依靠規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)程控交換信令作為系統(tǒng)控制指令,并基于公用電話交換網(wǎng)和移動通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)遠程對固定電話發(fā)送DTMF雙音多頻信號給程控系統(tǒng),再通過C52單片機的處理就可以實現(xiàn)對近端電器設(shè)備的實時遠程控制。該電話遠程控制系統(tǒng)不需進行專門的布線,也不占用無線電頻率資源,從而可避免不必要的電磁污染；而且通過嵌入式的智能語音提示,突出的語音提示功能和密碼控制系統(tǒng),可使操作者根據(jù)各種提示音及時了解受控對象的有關(guān)信息。還可通過個人通信終端發(fā)送相關(guān)指令遠程控制多個受控對象,除此之外,用戶還可以查詢家電的實時工作狀態(tài),提供在線密碼修改等功能。只有輸入正確的密碼才能控制家電,從而提高了安全性。該系統(tǒng)設(shè)計實用，功能靈活多樣，可靠性高，操作方便，可以廣泛地應(yīng)用于家庭或者其它場所的智能控制。浙江海洋學(xué)院本科生畢業(yè)論文第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計2.1系統(tǒng)的工作流程圖本遙控系統(tǒng)以單片機為核心模塊，進行主要的信息處理，接收外部操作指令并通過單片機處理進而形成各種控制信號，同時完成對于各種信息的記錄。主要的功能單元包括鈴流檢測、摘掛機控制、忙音檢測、雙音頻DTMF識別，及語音提示電路。系統(tǒng)工作流程框圖如圖2.1所示。電 話 接 口振鈴檢測模擬摘掛機DTMF解碼單片機主控單元語音錄放單元家用電器1/2/3.驅(qū)動電路1/2/3.圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本裝置直接和家用電話并聯(lián)，所以并不會對電話的正常使用造成任何的影響。當(dāng)用戶撥通本裝置所連接外線的電話號碼時，電話機開始接受振鈴信號，同時系統(tǒng)中的振鈴檢測電路開始工作，將信號傳送至系統(tǒng)的控制單元，再通過C52的計數(shù)單元開始計數(shù)，當(dāng)振鈴計數(shù)達到5次后，主控單元發(fā)出摘機指令，通過對應(yīng)的模擬摘掛機電路即可實現(xiàn)模擬摘機。于此同時，主控單元會控制語音錄放電路播放內(nèi)置的語音提示。當(dāng)使用者接聽到系統(tǒng)的語音提示后便可以根據(jù)提示進行相應(yīng)的按鍵操作，用戶發(fā)出的指令再經(jīng)過DTMF雙音多頻解碼電路解碼后被送入主控單元。最終主控單元將根據(jù)DTMF解碼的結(jié)果通過驅(qū)動電路對進行相應(yīng)的被控電器進行操作或者檢查2.2 主要芯片的簡單介紹首先是核心芯片AT89C52，它是由ATMEL公司生產(chǎn)的CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的ROM存儲器和256 bytes的RAM存儲器，AT89C52共有40個管腳腳，32個外部雙向輸入/輸出端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線7，引腳圖如圖2.2所示。其中Xtal1（19 腳）和Xtal2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，可以外接12MHz晶振；Rst/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，可以加個電阻電容組成的一個基本的復(fù)位電路。Vcc（40 腳）和Vss（20 腳）是供電端口，電源數(shù)值為+5V。P0口至P3口為可編程通用I/O腳，其功能用途是由使用者通過軟件自定義，在本設(shè)計中，P0端口（3239 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13 腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳），12腳、27 腳及28腳定義為握手信號功能端口，連接主板CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測4。圖2.2 PDIP封裝的AT89C52引腳圖實現(xiàn)DTMF解碼的芯片是MT8870，它是MITEL公司生產(chǎn)的,為CMOS電路,DIP封裝。它具有DTMF信號分離濾波和譯碼功能，可直接與MCS-51系列單片機接口。圖2.3為MT8870引腳分布圖。圖2.3 MT8870引腳具體引腳說明如下：IN+為OPA的非反相輸入端，IN-為OPA的反相輸入端，GS是增益選擇口，VREF是參考電壓輸出端，INH是禁制輸入信號檢出端，OSC1和OCS2為內(nèi)部震蕩電路的輸入輸出端，VSS、VCC接電源正負端，ST/GT為動作輸入檢測端口，EST、STD分別為提前動作輸出和延遲動作輸出端，Q1Q4則是三態(tài)譯碼數(shù)據(jù)輸出端，還有TOE則是三態(tài)輸出端。MT8870的輸出代碼與電話鍵盤上按鍵的對應(yīng)關(guān)系如下表2.1所示。表2.1 MT8870的輸出代碼與電話鍵盤上按鍵的對應(yīng)關(guān)系8按鍵輸出代碼按鍵輸出代碼按鍵輸出代碼按鍵輸出代碼Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q110 0 0 150 1 0 191 0 0 1A1 1 0 120 0 1 060 1 1 001 0 1 0B1 1 1 030 0 1 170 1 1 11 0 1 1C1 1 1 140 1 0 081 0 0 01 1 0 0D0 0 0 0語音芯片采用ISD2590芯片，ISD系列語音芯片是美國ISD公司推出的產(chǎn)品。該系列語音芯片采用多電平直接接模擬存儲專利技術(shù)，聲音不需要A/D轉(zhuǎn)換和壓縮，每個采樣值直接存儲在片內(nèi)的閃爍存儲器中，由于沒有A/D轉(zhuǎn)換誤差，因此能夠真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂及效果聲。ISD2590語音芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含晶體振蕩器、防混疊濾波器、平滑濾波器、自動靜噪、音頻功率放大器及高密度多電平閃爍存儲陣列，因此只需很少的外圍器件就可構(gòu)成一個完整的聲音錄放系統(tǒng)。ISD2590系列芯片引腳圖如圖2.4所示。圖2.4 ISD2590芯片引腳圖同相模擬輸入（ANA IN+）這是錄音信號的同相輸入端，輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。單端輸入時，信號由耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值32mV，耦合電容和本端的3k輸入阻抗決定了芯片頻率的低端截止頻率。在差分驅(qū)動時，信號最大幅度為峰峰值16mV。反相模擬輸入（ANA IN-）差分驅(qū)動時，這是錄音信號的反相輸入端。信號通過耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值16mV。通過電容接地。音頻輸出（AUD OUT）提供音頻輸出，可驅(qū)動5k的負載。串行輸入（MOSI）此為單行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端，供ISD輸入。 串行輸出（MISO）ISD串行輸出端，ISD未選中時呈高阻態(tài)。串行時鐘（SCLK）ISD的時鐘輸入端，由于控制器產(chǎn)生，用于同步MOSI和MISO的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)在SCLK上升沿鎖存到ISD，在下降沿移出ISD。中斷（INT）本端為漏極開路輸出，ISD在任何操作中檢測到EOM或OVF時變低并保持，中斷狀態(tài)在下一個SPI周期開始清除，中斷狀態(tài)也可用RITN指令讀取。行地址時鐘（RAC）漏極開始輸出?？捎糜诖鎯芾砑夹g(shù)。 外部時鐘（XCLK）本端有內(nèi)部下拉元件，芯片內(nèi)部的采樣時鐘在出廠前已調(diào)校。在不外接時鐘時必須接地。自動靜噪（AM CAP）-1F電容構(gòu)成內(nèi)部峰值檢測電路的一部分，檢測出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較，決定自動靜噪電路的工作與否。大信號時自動靜噪電路不衰減，靜音時衰減6dB。同時，1F電容也影響自動靜噪電路時信號幅度的響應(yīng)速度接VCCA則禁止自動靜噪6。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計本次設(shè)計確定裝置系統(tǒng)應(yīng)該具備以下功能：(1).鈴聲檢測、計數(shù)；(2).模擬摘掛機；(3).在線密碼校驗；(4).DTMF信號譯碼；(5).信號輸入分析；(6).電器開關(guān)控制；(7).拓展功能：電器開關(guān)查詢、密碼在線修改；3.1 鈴聲檢測及計數(shù)電路查閱國家相關(guān)規(guī)定數(shù)據(jù)可以知道，在未被呼叫之前，電話線路中由電話交換機提供大約48V的直流電壓。而當(dāng)并聯(lián)的電話機被呼叫時，電話交換機會發(fā)來數(shù)值約為253伏的正弦波，其諧鈴失真不大于10%，振鈴以5秒為周期（1秒送，4秒斷）的鈴流信號。信號的電壓有效值9015V。所以考慮到振鈴信號電壓比較高這一情況，可以在輸入至光電耦合器之前先用一個高壓的穩(wěn)壓二極管對流鈴信號進行降壓。經(jīng)過了光電耦合器的隔離轉(zhuǎn)換后，就可以得到時通時斷的正弦波，再經(jīng)過RC回路進行濾波，就得到輸出標(biāo)準(zhǔn)的方波。最后將得到的標(biāo)準(zhǔn)方波信號輸出至C52的中斷計數(shù)輸入口，這樣就完成了整個振鈴音檢測和計數(shù)。電路圖如圖3.1所示。 圖3.1 振鈴檢測電路原理說明：輸入的鈴音信號先通過隔直電容C14、穩(wěn)壓二極管D1和限流電阻R16組成振鈴信號變換電路，使得輸入光電耦合器的電壓和電流不會太大。再傳至U2（光電耦合器）的輸入端1口。整流穩(wěn)壓后的信號通過U2的4腳輸出正弦波信號，再經(jīng)過由R18和C15組成濾波電路和開關(guān)三極管T1的基極就轉(zhuǎn)換成了方波。然后經(jīng)過一個施密特反向器（可用74LS04代替）輸出到單片機AT89C52的T0/P3.4口，其中中斷方式采用的是外部中斷模式，計數(shù)5次產(chǎn)生一次T0中斷，再由C52控制繼電器實現(xiàn)模擬摘機，從而完成振鈴音檢測的整個過程。原器件選?。?、C14為隔直電容，由于是過濾直流，要去除低頻信號，由于輸入的振鈴信號相對來說電壓比較高，因此選取的電容大小為10F、耐壓值100V；2、D1起穩(wěn)壓作用，大小取36V；3、R16是限流電阻，取33 k；4、U2為光電耦合器，型號4N25；5、R18和C15共同組成一個濾波電路，根據(jù)國家規(guī)定的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)：1秒通，4秒斷，頻率為25Hz大小的正弦波，由公式=RC可以推出0.024（S）。為了得到較好的輸出方波波形，計算后選取R18=10k，C15=100F，=1s；6、R17和L2組成振鈴指示燈，R17=100，L2為黃色5mm發(fā)光二極管；7、T1和R19組成模擬開關(guān)電路，T1選取9013，根據(jù)分壓原理和74LS04的低電平有效值，R19取2.9 k；8、反向器由74LS04中的二組反向器組成，起整流作用；3.2 模擬摘掛機電路 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：任何固定電話在摘機狀態(tài)下的直流電阻應(yīng)不大于300，帶有“R”鍵的固定電話在摘機狀態(tài)下直流電阻必須小與350。并且在電話掛機的狀態(tài)下漏電流要小于或者等于5A。當(dāng)電話摘機時，電話機會通過內(nèi)置叉簧接上大約200的負載，使得整個電話線回路的電流大約保持在30mA左右。檢測到這一電流后交換機停止鈴流發(fā)送，同時將線路中的直流電壓穩(wěn)定在十幾伏左右，從而完成接續(xù)13。模擬摘掛機電路的設(shè)計如圖3.2所示，模擬摘掛機電路主要由一個光電耦合器組成的開關(guān)電路來控制繼電器的開關(guān)，繼電器又控制接入到電話線兩端的一個大小約為200的保護電阻。當(dāng)C53的P3.1口變?yōu)楦唠娖绞潜銜l(fā)出摘掛機指令，再經(jīng)過一個74LS04反向器驅(qū)動發(fā)光二極管，同時改變光敏三極管U3的基極電壓，使U3導(dǎo)通，從而開啟繼電器RL1，RL的導(dǎo)通使的電阻R20接入到電話線的兩端。R20使回路電流變大，控制電路向交換機發(fā)出模擬摘機的信號，交換機收到控制電路發(fā)出的摘機信號并對信號進行處理后就完成了電話線路接通。至此完成模擬摘機的整個過程。 圖3.2 模擬摘掛機電路原器件選取如下：1、U3是光控三極管，其中右邊三極管是起對單片機控制信號的放大作用，左邊部分是摘機指示燈，取5mm綠色發(fā)光二極管；2、R22是摘機指示燈限流保護電阻，取220；3、TR1是變壓器感應(yīng)變壓輸出；4、C16起對電話線電壓積累作用；5、R21是三極管限流電阻，取2k；6、D2二極管是起繼電器反向保護的作用，取4001；7、RL1是繼電器控制開關(guān)，取JRC 4001F(DC5V)；8、R20是摘機電阻，取200；3.3 密碼校驗本模塊可以在系統(tǒng)初始化的時候，在C52內(nèi)部的存儲器的內(nèi)部開辟一塊空間放置密碼。當(dāng)用戶輸入密碼的時候，單片機把輸入的密碼寫入另外的一塊空間，然后利用減法運算比較兩者是否相等，實現(xiàn)密碼檢測的功能。3.4 DTMF解碼電路DTMF技術(shù)是一種利用聲音頻率的不同音調(diào)來傳送撥號信號以取代直接撥號脈沖的方法。DTMF是由低頻組（697Hz941Hz）和高頻組（1209Hz1633Hz）兩組頻率信號疊加構(gòu)成的。設(shè)v(t)為DTMF信號，vl(t)和vh(t)分別代表選自高頻組和低頻組的兩個信號，它們之間滿足公式3-1： v(t) = vl(t) + vh(t) = Asinlt + Bsinht (3-1)DTMF信號中共有16（24）種組合，其中的10種組合分別代表數(shù)字09，其余6種組合用做特別信令。CCITT和我國國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與DTMF信號的對應(yīng)關(guān)系，如表3.1所示【9】。表3.1 電話鍵盤按鍵與DTMF信號的對應(yīng)關(guān)系 高頻組(Hz) 1209 1336 1477 1633低頻組 (Hz) 697123A 770456B 852789C 941*0#D 該模塊是這整個系統(tǒng)中最重要的一部分，它的工作性能直接決定了整個系統(tǒng)是否能夠工作以及工作的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，所以在初步設(shè)計的過程中進行了細致的比對和挑選。發(fā)現(xiàn)使用電話專用的雙音頻編解碼芯片進行雙音頻信號的解碼是比較常用的一種方法。由于是集成電路，所以它的外圍電路簡單并且可靠性強。通過解碼，信號被轉(zhuǎn)換成可直接被C52讀取的碼制信號。所以決定采用集成片MT8870來完成此功能模塊。當(dāng)用戶通過電話按鍵發(fā)來振鈴信號，經(jīng)過隔直濾波后，由MT8870進行譯碼，當(dāng)MT8870接收到信號并解出正確的BCD數(shù)據(jù)時，會將CID端電位轉(zhuǎn)換成高電平，通知CPU將得到的四位二進制數(shù)據(jù)取走。數(shù)據(jù)從P1口讀入，略去高四位后CPU會將數(shù)據(jù)保存于內(nèi)部的R7寄存器單元10，并對讀入的數(shù)值進行對比判斷，這樣就完成了對輸入信號的解譯，相關(guān)的模塊電路如圖3.3所示。 圖3.3 信號解碼電路本單元元器件列表：1、R1、R2、C1和C2共同組成整流電路，其中R1、R2取17K,C1、C2取0.1F；2、R3、R4、R5是輸入平衡電阻，取100K,3、芯片外部晶振Y1選擇3.579MHz；4、MT1是雙音頻解碼芯片，選取MT8870；5、C3選取0.1F；6、R6是輸出平衡電阻，選取470K；7、反向器選取74LS04的一組反向器；3.5語音信號提示電路為了方便使用，預(yù)先規(guī)定了信號音的規(guī)范以及其對應(yīng)含義：1、響1聲，頻率為500Hz：請輸入密碼；2、響2聲，頻率為500Hz：請輸入需要控制的電器號；3、響3聲，頻率為500Hz：請輸入控制開/關(guān)；4、響1聲，頻率為1000Hz：完成操作；5、響3聲，頻率為1000Hz：密碼錯誤；本系統(tǒng)所使用的語音芯片是ETC公司生產(chǎn)的ISD2590型號語音處理芯片。把語音提示芯片ISD2590最高地址位PLAYL(腳9)，PLAYE(腳10)置為高電平時，芯片即進入可操作狀態(tài)。操作模式根據(jù)A0A7引腳的高低電平的不同組合總共可分為256種不同的模式。為了能夠盡量的節(jié)省輸入輸出端口線，所以采用了M1和M6結(jié)合的方法來實現(xiàn)對芯片的操作。首先將芯片的錄放控制P/R端置高，地址位A0A7置高，現(xiàn)在芯片即處于信息檢索模式的信息讀取狀態(tài)。舉例來說，如果想要播放第N段的語音，可以先給PD端一個高電平脈沖，使地址指針復(fù)位為0，然后拉高SP+，在CE端再加一個低脈沖即可播放第N段的語音信息，直到此段后的EOM標(biāo)志出現(xiàn)為止。信號音從ISD2590的SP+口輸出，先經(jīng)過一組反向器進行整流、隔離，從反向器輸出的是頻率一定，時通時斷的方波，提示信號通過隔直電容C11輸入到音頻放大集成電路LM386的輸入端。經(jīng)過LM386的放大，信號音經(jīng)耦合電容C14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6。ISD2590的外圍電路單元如圖3.4所示 圖3.4 ISD2590外圍電路原器件選取： 1、反向器選取74LS04中的一組反向器；2、C11的是對音頻信號起隔直耦合的作用，取100F的電解電容；3、U4、R11、R12、R13、R14、C8、C9和C13共同組成音頻放大電路，U4選取LM386，R11取1k，R12取1k，R13取20K，R14取10K,C8取10F的電解電容，C9取10F的電解電容，C13取100F的電解電容。音頻放大集成電路LM386的連接比較簡單，本系統(tǒng)中使用的是LM386放大增益為50dB的連接方式。利用LM386低壓音頻功率放大器，LM386是為低壓用戶設(shè)計的功率放大器，內(nèi)部增益為20倍，在1腳和8腳接電阻和電容時，可使增益增加到200倍，用途廣泛，使用方便，外接元件數(shù)目較少，本系統(tǒng)的音頻放大電路如圖3.5所示。 圖3.5 音頻放大電路3.6 電器控制電路本單元電路主要是由反向電路、D觸發(fā)器和繼電器等控制電路組成。電路圖如圖3.6所示。 圖3.6 電器控制電路元器件選?。?、74LS04（每一片內(nèi)有六個反向器）中的九個反向器；2、K1-8選取八個JRC-4100F DC5V繼電器；3、IC1_8選取四片4013（每一片內(nèi)有兩個D觸發(fā)器）；4、T1_8選取八個9013；5、D1_8選取八個4001；6、LCD1_8選取八個紅色5mm發(fā)光二極管；7、R11_R18選取八個1k的電阻；8、R21_R28選取八個2k的電阻。首先，單片機AT89C52從P0口的八位都用作輸出控制信號。這八位數(shù)據(jù)連接八個反向器進行整流隔離，然后連接D觸發(fā)器進行數(shù)據(jù)鎖存。每個D觸發(fā)器的輸出端都控制一路繼電器，而每一路繼電器也控制一路電器的開關(guān)。二極管指示燈串聯(lián)在開關(guān)三極管基極作為電器開關(guān)指示。這樣就可以完成單片機對多路電器的控制17。設(shè)計采用控制帶有繼電器的電源插座來實現(xiàn)對家電的最終控制，諸如電飯煲、熱水器、空調(diào)之類的電器只需插上插頭，主控單片機即可通過控制插座中各繼電器來控制電器電源的通斷。該方式簡單且易于實現(xiàn)。圖3-6所示的為一路電器控制電路圖，在本系統(tǒng)中一共有八路電器可以控制，其它電器控制相同。第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1 系統(tǒng)流程圖本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計數(shù)、控制摘掛機、雙音頻信號分析處理、語音提示、密碼處理、控制電器等部分組成。每個功能模塊對于整體設(shè)計都是非常重要的。整體流程圖如41圖所示。開始選擇電器：1. 電燈2. 空調(diào)3. 冰箱.密碼修改退出系統(tǒng)修改后按#結(jié)束控制端輸出并等待10秒狀態(tài)選擇：0：關(guān)1：開并按#號鍵結(jié)束啟動提示音：請輸入密碼并按#號鍵結(jié)束自動摘機啟動計數(shù)器單片機初始化密碼一致？計數(shù)滿5次？是否有流鈴？是否繼續(xù)？YNNNNYYY 圖4-1 系統(tǒng)流程圖4.2 部分單元源程序4.2.1 單片機初始化程序片內(nèi)RAM初始化子程序IBCLR： MOV A，R0MOV R1，ACLR AIBC1 ： MOV R1，AINC R1DJNZ R7，IBC1RET片外RAM初始化子程序EBCLR1： MOV A，ADDPLMOV DPL，AMOV A，ADDPHMOV DPH，ACLR CEBC11： MOVX DPTR，AINC DPTRDJNZ R7，EBC11RET片外RAM初始化子程序(雙字節(jié)單元)EBCLR2： MOV A，ADDPLMOV DPL，AMOV A，ADDPHMOV DPH，AMOV A，R7JZ EBC21INC R6EBC21： CLR AMOVX DPTR，AINC DPTRDJNZ R7，EBC21DJNZ R6，EBC21RET4.2.2 鈴聲計數(shù)單元本單元是通過計數(shù)器T0的外部中斷方式來計數(shù)的。程序代碼：ORG 0090HTT0： SETB 7DHRETI4.2.3 語音提示單元本功能模塊主要是產(chǎn)生信號提示音，方便不同的使用者。根據(jù)普通人耳的反應(yīng)頻率為20Hz至20KHz的范圍，而CCITT規(guī)定的電話話音信號的頻率范圍是300Hz至3400Hz，所以在本功能單元的發(fā)聲頻率定為500Hz和1000Hz兩種。主要分為五種提示音：1、一聲低音，裝置已經(jīng)摘機，請輸入密碼，其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時t=0.5秒/聲；2、兩聲低音，密碼已經(jīng)通過，請選擇電器，其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時t=0.5秒/聲；3、三聲低音，電器已經(jīng)選定，請選擇控制，其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時t=0.5秒/聲；4、三聲高音，密碼輸入錯誤，其參數(shù)：頻率f=1000Hz，延時t=0.3秒/聲；5、一聲高音，控制已經(jīng)完成，其參數(shù)：頻率f=1000Hz，延時t=0.3秒/聲；ORG 1100HRING10：MOV R6，#20 ；請輸入密碼，RING11：MOV R7，#20 ；500Hz，RING12：LCALL DL10 ；發(fā)出提示音，1CPL P3.0 ；延時0.5sDJNZ R7，RING12DJNZ R6，RING11CLR P3.0RETORG 1150HRING20：MOV R3，#03RING21：MOV R6，#20 ；選擇電器，RING22：MOV R7，#20 ；500Hz，RING23：LCALL DL20 ；發(fā)出提示音2，CPL P3.0 ；延時0.3sDJNZ R7，RING23DJNZ R6，RING22CLR P3.0MOV R7，#200RING24：LCALL DL10DJNZ R7，RING24DJNZ R3，RING21CLR P3.0RETORG 1200HRING30：MOV R3，#02RING31：MOV R6，#20 ；電器控制，RING32：MOV R7，#20 ；500Hz，RING33：LCALL DL10 ；發(fā)出提示音3，CPL P3.0 ；延時0.3sDJNZ R7，RING33DJNZ R6，RING32CLR P3.0MOV R7，#200RING34：LCALL DL10DJNZ R7，RING34DJNZ R3，RING31CLR P3.0RETORG 1250HRING40：MOV R3，#03RING41：MOV R6，#20 ；輸入的密碼錯誤，RING42：MOV R7，#20 ；1000Hz，RING43：LCALL DL10 ；發(fā)出提示音4，CPL P3.0 ；延時0.3sDJNZ R7，RING43DJNZ R6，RING42CLR P3.0MOV R7，#100RING44：LCALL DL10DJNZ R7，RING44DJNZ R3，RING41CLR P3.0RETORG 1300HRING50：MOV R6，#40 ；操作完成，RING51：MOV R7，#20 ；1000Hz，RING52：LCALL DL20 ；發(fā)出提示音5，CPL P3.0 ；延時0.3sDJNZ R7，RING52DJNZ R6，RING51CLR P3.0RETORG 1500HDL10： MOV R5，#25 ；delay1.25ms，f=500HZ，fosc=12MHzDL12： MOV R4，#2DL11： DJNZ R4，DL11DJNZ R5，DL12RETORG 1600HDL20： MOV R5，#12 ；delay0.625ms，f=1000HZ，fosc=12MHzDL22： MOV R4，#25DL21： DJNZ R4，DL21DJNZ R5，DL22RETORG 1650HDL30：MOV R5，#50 ；delay20msDL32：MOV R4，#200DL31：DJNZ R4，DL31DJNZ R5，DL32RET4.2.4 密碼檢測及修改單元密碼檢測子程序代碼：HOKE1：LJMP HOKEORG 0090HTT0： SETB 7DHRETIORG 0150HHOKE： CLR 7DHSETB P3.1 ；接通電話CLR TR0 ；打開T0MOV R2，#03H ；密碼錯誤三次LCALL RING10 ；輸入密碼IN： CLR 7 EH ；7EH=0DTMF： MOV R7，#1H ；密碼：5 R7MOV R1，#38H ；提示音SETB P1.4SETB P1.5SETB P1.6SETB P1.7WAIT： JBC 7EH，CC ；等待 INT0LJMP WAITCC： MOV R7，#1H ；密碼5*MOV R0，#30H；MOV R1，#38H ；CMP： MOV A，R1MOV R4，ACLR CMOV A，R1SUBB A，R0INC R0INC R1JZ AAA；LJMP QQAAA： DJNZ R7，CMP；R7-1!=0LJMP LL ；通過QQ； DJNZ R2，IN1 ；password wrong&R2!=0LCALL RING20LJMP STOPIN1： LCALL RING20 ；密碼錯誤，請重新輸入!LJMP IN密碼修改程序代碼：ORG 1700HKEYIN：SETB RS1 ；當(dāng)前工作寄存器第二工作區(qū)CLR RS0ANL A，#00H ；清零A寄存器MOV B，#05HLCALL RING10 ；發(fā)提示音：輸入密碼*MOV R7，#5HMOV R1，#38HWPIN： JBC 7EH，READ ；等待INT0中斷LJMP WPINREAD： MOV R1，#38HMOV R0，#40HMOV R7，#05HREAD1：MOV A，R1MOV R0，AINC R0INC R1DJNZ R7，READ1 LCALL RING10 MOV R7，#5HMOV R1，#38HWRE： JBC 7EH，KEYCMP ；等待中斷INT1LJMP WREKEYCMP：MOV R6，#05HMOV R0，#40HMOV R1，#38HKEYCP：MOV A，R0CLR CSUBB A，R1 ；A減（R1）INC R1INC R0JZ BBB LJMP LLBBB： DJNZ R6，KEYCP MOV R1，#38HMOV R0，#30HMOV R6，#5HKEYREIN：MOV A，R1MOV R0，AINC R1INC R0DJNZ：R6，KEYREIN ；R6減1不為0，則跳轉(zhuǎn)LCALL RING50 ；發(fā)提示音：密碼已更改成功LJMP STOPRET4.2.5 電器控制單元程序代碼：ORG 1600HLL：LCALL RING30 ；提示選擇需控制的電器MOV R7，#1H ；控釋電器的序號MOV R1，#38HCLR 7EHWAIT0：JBC 7EH，DD ；等待外部中斷INT0LJMP WAIT0DD： MOV R1，#38HMOV A，R1RR ARR ARR ARR AMOV R4，ARL AADD A，R4MOV DPTR，#TABJMP A+DPTRTAB： LJMP ZEROLJMP EIGHT ；8LJMP FOUR ；4LJMP STOP ；LJMP TWO ；2LJMP ZERO ；0LJMP SIX ；6LJMP LL ；*LJMP ONE ；1LJMP LL ；9，*LJMP FIVE ；5LJMP LL ；A，*LJMP THREE ；3LJMP LL ；*，*LJMP SEVEN ；7LJMP LL ；C，*ORG 0250HZERO：LJMP LLONE： LCALL RING40 ；發(fā)提示音：請選擇電器OO1： MOV R7，#01HCLR 7EH