隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來(lái)越多的家用電器進(jìn)人了百姓的生活，給大家?guī)?lái)了很多的方便和享受，同時(shí)隨著電話在家庭中的普及，利用電話實(shí)現(xiàn)家用電器遙控是未來(lái)的發(fā)展方向。電話遙控和常規(guī)的遙控方式相比，不需進(jìn)行專門的布線，不占用無(wú)線電頻率資源，避免了電磁污染，而且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)。
本文介紹了一種基于電話和單片機(jī)的家用電器遙控裝置。利用該裝置，用戶可以通過(guò)任意一部雙音頻電話隨時(shí)開(kāi)關(guān)、檢查家里電器的使用情況，而且當(dāng)用戶要下班時(shí)，還可以通過(guò)電話，提前打開(kāi)空調(diào)、電飯鍋等。 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 電話智能遙控裝置由單片機(jī)作為主控部分，附加相關(guān)的接口電路，主要完成信息處理、接收外部操作指令形成各種控制信號(hào)，以及對(duì)于各種信息的記錄。接口電路提供單片機(jī)與電話外線及家用電器的接口，其中包括振鈴檢測(cè)、摘掛機(jī)控制、雙音頻DTMF識(shí)別以及家電的控制電路，該系統(tǒng)使用時(shí)需連入電話網(wǎng)。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。 當(dāng)有電話打人時(shí)，振鈴檢測(cè)電路檢測(cè)到電話振鈴信號(hào)，等待系統(tǒng)默認(rèn)的振鈴次數(shù)后，啟動(dòng)自動(dòng)摘機(jī)電路實(shí)現(xiàn)摘機(jī)，并送出提示音信號(hào)，用戶輸入預(yù)先設(shè)定的密碼，控制裝置通過(guò)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(duì)比驗(yàn)證，如果密碼錯(cuò)誤，系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)；密碼正確，則進(jìn)入遙控狀態(tài)。通過(guò)雙音多頻解碼電路獲得用戶發(fā)出的按鍵命令，并根據(jù)用戶的命令執(zhí)行開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)等操作。如果有人在默認(rèn)的振鈴次數(shù)之前接聽(tīng)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使用。 2 硬件電路設(shè)計(jì) 2.1 主控芯片的選擇 根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇AT89C51作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心單元。AT89C51是一種低功耗、高性能、CMOS工藝的8位微處理器，片內(nèi)有4 kB的程序存儲(chǔ)器。其工作電壓(2.7～6 V)和工作頻率(0～24 MHz)范圍都很寬。
2.2 外圍電路設(shè)計(jì) 2.2.1 振鈴檢測(cè)電路 在沒(méi)有振鈴前，電話線路由電活交換機(jī)提供大約48 V的直流電壓。當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來(lái)振鈴信號(hào)。振鈴信號(hào)為25±3 V的正弦波，電壓有效值為90±15 V。振鈴以5 s為周期，即1 s送，4 s斷。根據(jù)振鈴信號(hào)的特征，設(shè)計(jì)振鈴檢測(cè)電路如圖2所示。 當(dāng)沒(méi)有振鈴信號(hào)時(shí)，線路上的供電電壓為48 V(老式交換機(jī)為60 V)，經(jīng)二極管D1～D4整流后不足以使穩(wěn)壓管D5導(dǎo)通，振鈴信號(hào)輸出端電壓接近0 V；當(dāng)振鈴信號(hào)到來(lái)時(shí)，線路上的交流振鈴信號(hào)經(jīng)過(guò)二極管D1～D4整流變換成為峰值90 V的脈動(dòng)直流電，其峰值足以擊穿穩(wěn)壓管D5，經(jīng)R對(duì)C充電，振鈴輸出端電壓升高。 因此，振鈴檢測(cè)電路輸出一定周期的脈沖信號(hào)，把該信號(hào)接在單片機(jī)的P3.4口(定時(shí)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入端)，如果單片機(jī)檢測(cè)到該口連續(xù)有5個(gè)脈沖輸人信號(hào)，即P3.4口計(jì)數(shù)值為5時(shí)，仍無(wú)人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動(dòng)模擬摘機(jī)。 2.2.2 摘掛機(jī)的控制 根據(jù)國(guó)家有關(guān)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 Ω，在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流≤5μA。 當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí)，電話機(jī)通過(guò)叉簧接上約300 Ω的負(fù)載，使整個(gè)電話線回路流過(guò)約30 mA的電流。交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷鳎瓿山油ā?/P> 當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到系統(tǒng)設(shè)定的振鈴次數(shù)后，送出摘機(jī)信號(hào)：P3.1輸出高電平，驅(qū)動(dòng)三極管T1導(dǎo)通，電阻接人電路，實(shí)現(xiàn)摘機(jī)。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到正確的密碼，并按照用戶設(shè)定要求工作后，或者檢測(cè)到連續(xù)密碼錯(cuò)誤次數(shù)達(dá)3次，則單片機(jī)取消摘機(jī)信號(hào)(P3.1輸出低電平)，三極管截止，系統(tǒng)掛機(jī)。 2.2.3 DTMF信號(hào)譯碼電路 (1)DTMF信號(hào)特性 DTMF雙音多頻信號(hào)是目前在按鍵電話(固定電話、移動(dòng)電話)、程控交換機(jī)及無(wú)線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的一種信號(hào)。他是一組由高頻信號(hào)與低頻信號(hào)疊加而成的組合信號(hào)，電話鍵盤(pán)上的任何一個(gè)鍵都由兩個(gè)都互不為諧波關(guān)系的頻率組成，如表1所示。 MITEL公司的MT8870信號(hào)接收器可把DTMF信號(hào)變?yōu)閱纹瑱C(jī)可以識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，來(lái)識(shí)別每一個(gè)按鍵。MT8870和AT89C51的接口電路如圖3所示。 輸入的DTMF信號(hào)經(jīng)MT8870解調(diào)后，在STD端產(chǎn)生一個(gè)控制輸出信號(hào)，該信號(hào)與單片機(jī)AT89C51的外部中斷輸入端INT1相連。當(dāng)該信號(hào)發(fā)生由1到0的跳變時(shí)，引發(fā)中斷，單片機(jī)響應(yīng)中斷后，使MT8870的TOE端產(chǎn)生一個(gè)高電平脈沖信號(hào)，該信號(hào)使MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q0～Q3由原來(lái)的高阻狀態(tài)變?yōu)榕c當(dāng)前輸入的雙音頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼，單片機(jī)通過(guò)P1口將該二進(jìn)制數(shù)讀入并識(shí)別出鍵值保存在RAM中。 2.2.4 信號(hào)音提示電路 為了方便系統(tǒng)的使用，降低成本，設(shè)計(jì)了如圖4所示的信號(hào)音提示電路。 因?yàn)槿硕姆磻?yīng)頻率范圍為20 Hz～20 kHz，而CCITT規(guī)定的電話話音信號(hào)的頻率范圍是300～3 400 Hz，本功能單元的發(fā)聲頻率選定為500 Hz和1 000 Hz兩種。信號(hào)音從單片機(jī)P3.0口輸出，經(jīng)音頻放大集成電路LM386后輸出到電話線上。 主要分為5種提示音： (1)低音，表示裝置已經(jīng)摘機(jī)，請(qǐng)輸入密碼，其參數(shù)：頻率，f=500 Hz，延時(shí)t=0.5 s／聲； (2)兩聲低音，表示密碼已經(jīng)通過(guò)，清選擇電器，其參數(shù)：頻率f=500 Hz，延時(shí)t=0.5 s／聲； (3)三聲低音，表示電器已選定，請(qǐng)控制(開(kāi)／關(guān))，其參數(shù)：頻率f=500 Hz，延時(shí)t=0.5 s／聲； (4)三聲高音，表示密碼輸入錯(cuò)誤，其參數(shù)：頻率f=1 000 Hz，延時(shí)t=0.3 s／聲； (5)一聲高音，表示控制已經(jīng)完成，其參數(shù)：頻率f=1 000 Hz，延時(shí)t=0.3 s／聲。 提示音發(fā)生是使用有限循環(huán)，反復(fù)使單片機(jī)的RXD／P3.0口的電平反轉(zhuǎn)，通過(guò)高低電平的持續(xù)時(shí)間控制脈沖頻率。 2.2.5 電器控制電路 該系統(tǒng)的目的是通過(guò)電話遙控，控制不同電器的電源通斷。圖5所示為一路電器控制電路圖，在本裝置中一共有8路電器可以控制，其他電器控制電路相同。 當(dāng)P0.0輸出高電平時(shí)，二極管Q1導(dǎo)通，繼電器K1得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，220 V電壓加在電器兩端，電器打開(kāi)，反之電器被關(guān)斷。 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(cè)計(jì)數(shù)、控制摘掛機(jī)、雙音頻信號(hào)分析處理、控制電器、信號(hào)音提示部分。系統(tǒng)程序流程如圖6所示。 在控制過(guò)程中，本系統(tǒng)首先根據(jù)外圍雙音頻譯碼電路譯碼的信息(選擇電器)判斷出要選擇的電器，然后再得到要求進(jìn)行的操作，據(jù)此將單片機(jī)P0口的相應(yīng)位置0或置1，即可按要求實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)家電的控制。 4 結(jié) 語(yǔ) 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、工作可靠，而且不影響電話的正常使用。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(gè)功能，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)，這也是將來(lái)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了家居生活的舒適、安全、方便、節(jié)能，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
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