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1、1 绪论随着我国信息事业的持续、快速发展，通信基础设施不断完善，我国固定及移动电话用户总数达74386万户。利用现有的个人通信终端易于实现：基于PLMN(陆基移动通信网)和PSTN(公用电话交换网)通过解调DTMF/FSK信号获得数据并用单片机做主控的电话控制的远程控制系统。这样的话，既可以节约投资，又便于推广。主要应用的领域有家用电器领域，目前国内多种家用电器已经普遍用红外远程控制做成控制系统，如洗衣机、电冰箱、空调机等的控制。其它还有工业自动化、智能登记表与集成智能传感器的控制系统、汽车电子航空航天电子系统等等领域。一种家电有线与无线远程控制装置，包括电话红外遥控器和家电红外控制器。由单片
2、机完成接收远程电话语音，接收相应的控制代码，经红外编码后发射红外线数据以有线与无线方式传输给家电红外控制器，家电红外控制器执行相关动作后将电器开关状态以红外有线与无线方式将信息回传给电话红外遥控器，转换成语音方式回馈给远程控制者。本装置家居布线少，信息传输快，安装使用便捷，极大地提高了人们的生活质量。1.1 发展状况在市场上出现了各种各样的红外智能远程控制的产品，尤其是用于家电器方面最广泛。通过空调远程控制器，您可以在任何地方用电话、手机等通讯工具随时开启或关闭家中的带红外遥控功能的家电设备。智能红外型空调远程控制器具有以下特点：无布线，即接即用：只要与电话线相连即可；控制设备丰富：可远程遥控
3、空调、电视等多种红外信号控制电器设备；个性化密码设定和修改，安全可靠；任意振铃次数设置，保证稳定实用；可随时恢复出厂设置，便于使用维护；复位功能：若在“设置”或“遥控”过程中突然掉电，或在控制过程中电话突然断线，轻触复位键，一切恢复正常状态。红外线在我们日常生活当中有着很重要的地位,生活上如：电视遥控器，遥控车、电动门及红外线传输等，红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射。近年来，由于检测设备的完善及研究的深入，人们对红外线的物理性能及其生物学效应有了比较全面的认识，获得了许多进展。红外线特别是远红外线已被广泛运用在医疗保健产业中，与日常
4、生活有关的各种红外线产品也大量出现。红外线能在黑夜里看东西，温热的物件都会发射红外线，利用仪器可看出红外线的强弱即看到因热产生的影像，例如一杯热茶就可看得很清楚。工业上可看到一堆电线那一条发热喔，更精密的仪器还可测出远距物体的温度。如流行病毒机场就用以量测入境旅客的体温就是红外线测温仪器。红外远程控制已经用于多方面，如电器、工厂监控等。空调器必须依靠大规模的产业化生产来降低成本才有生存的可能，但越来越精明的用户和变化莫测的市场对大规模的生产提出了严峻的挑战。生产企业必须要尽可能有满足用户个性化的要求；变化莫测的市场要求企业的生产组织必须有足够的灵活性，可以根据市场的需要快速调整生产产品的品种及
5、数量；但这一切给企业大规模的生产组织带来了极大的困难。开发采用东芝芯片的红外可编程全兼容控制系统的目的就是以一种全新的技术方案来解决或缓解上述矛盾。国外对基于DTMF FSK的红外智能远程控制的研制较早，如日本、法国、美国和德国等国家是上世纪80年代末就进行了智能控制，接着是红外智能远程控制，更深入地对基于DTMF FSK的红外智能远程控制进行了研制。如德国Optronis公司的CamRecord系列高速CMOS数字相机是专为拍摄高速运动的物体而推出的数字相机，就是对基于DTMF FSK有的红外智能远程控制技术的应用。国内对于这类产品的研制相对较晚，但也有很大的突破性的发展，如瑞鸿兴远程智能控
6、制系统等科技产品的主要应用于民用家用的照明灯光智能远程控制，电动晒衣架智能远程控制，居家智能控制，楼宇智能控制，车库门、商铺安防远程智能监控控制，门窗窗帘智能窗控与防盗智能门窗报警远程控制，居家安防智能远程监控报警控制，门禁门口电控锁密码智能控制与远程控制，仓库、工业厂房设备设施自动检测远程智能控制，工控控制，办公楼和酒店空调系统、机电设备等电器设备智能远程控制，招牌广告灯远程智能控制，路灯系统与监控系统远程智能控制，给排水远程智能检测智能控制等领域。随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发
7、展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。1.2 设计内容利用单片机进行设计，以CCITT及我国标准共同规定的部分标准程控交换信令（DTMF双音多频信号，振铃信号，回铃音信号等）作为系统控制命令，以PLMN与PSTN通信网作为传输介质，提取DTMF/FSK信号的主叫电话号码作为控制使用密码，使用户可以在远端利用固定电话或移动电话发送DTMF双音多频信号（语音提示等），实现对远端电器设备的远程控制。设计中以 STC89C51RC 8位MCU为主控；STC89C51RC系列单片机是一种超强抗干扰/高速/低功耗的单
8、片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。AT24C08存储必要的数据，AT24C08是一个4K串行CMOS E2PROM，内部含有512个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗AT24C08有一个8字节页写缓冲器该器件通过I2C总线接口进行操作 有一个专门的写保护功能。HT9032D解调FSK信号串行输出，HT9032D做解调芯片，它能实现Bell 202 FSK和V.23解调，芯片内部包含电源掉电检测电路、振铃检测电路和载波检测电路。信号输入检测灵敏度高，电源工作电压较宽。MT8888C收、发DTMF信号，解调
9、DTMF信号以4位二进制码输出。台湾公司最新推出的APR9600语音录放芯片是采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。APR9600用于记录语音信号配合MT8888C以DTMF信号形式发出实现语音提示的功能，MT8888C芯片是MITEL公司采用CMOS工艺生产的一种低功耗、高集成度的DTMF信号收、发芯片，MCU可以方便对其进行管理，这是本设计系统选用MT8888C的重要原因。MT8888C芯片集成度高、功耗较低，可调整双音频模式的占空比，能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有
10、标准的数据总线，可与TTL电平兼容等优点。NB0038一体化红外接收头用于读取各个电器的遥控编码键值并通过MCU存储与AT24C08内。NB0038环氧树脂封装提供一个特殊的红外滤光器，可防止自然光的干扰，NB0038在抗自然光的干扰方面有极好的性能,可防止无用脉冲输出。IR5311C是GaAlAs红外发射二极管，其特点是高发射强度、高可靠性、直径5mm。广泛应用于仪器、仪表、电气设备近红外光数据传输发射，光电开关、光电转换、电视机、空调机、录像机等家用电器红外遥控信号发射。本设计中就采用红外发射二极管IR5311C发射AT24C08存储的键值，实现可学习型的万能遥控器，以方便不同用户对不同设
11、备的控制。1.3 设计意义基于DTMF/FSK的红外智能远程控制设计实现了随时随地控制家中电器和了解家中电器的运行情况，在无人看守的工业现场需要对设备的远程控制和检测，以及远程数据采集和对数据采集设备的设置。该方案常用于对远端电器设备的远程控制。这将方便用户对电器设备的远程管理：如在夏天可以用手机或座机提前开启房内的空调进行空气处理以解决刚进空调房时往往感觉空气沉闷的问题；或因忘了关闭某些电器设备，这时可利用该系统及时了解这些设备的运转情况而方便管理，防止出现以外事故；当然，更可用于工控现场等。对设备的控制及时、准确，整个系统的抗干扰能力强安装操作方便，维护简单，总体成本低等优点。2 系统设计
12、2.1 设计要求2.1.1 整个远程控制系统设计要求（1）对设备的控制及时、准确；（2）整个系统的抗干扰能力强，防止误动作；（3）安装操作方便，维护简单；（4）总体成本低。2.1.2 DTMF/FSK解调、发送（1）能够准确提取信号中的主叫信息（电话号码）并与预存的控制密码进行比较，密码符合才能进行下一步的操作；（2）能够传送语音信号，方便用户操作。2.1.3 红外解码读取（存取）、发射（1）准确读取被控设备的遥控键码值并存储； （2）准确读取已存储的遥控键码值并发射，实现万能遥控。2.1.4 矩阵键盘密码输入、存储、读取、1602LCD显示 （1）按键输入09范围内的用户控制密码； （2）在
13、MCU的控制下将密码准确存储于AT24C08内； （3）读取已存储密码并采用1602LCD显示方便用户查询；（4）1602LCD的显示有适当的文字（英文）注释，LCD的对比度适合用户观看。2.1.5 APR9600语音存储（1）将模拟语音信号转为数字语音信号并分段存储；（2）能够预演已存储的数字语音信号，语音不失真能通过电话线发送出去给用户语音操作提示。2.1.6 其他多路输出（1）能单独/同时输出多路控制信号，适用于无遥控器的设备；（2）输出终端可用继电器等驱动。2.2 设计的总体方案2.2.1 设计思路首先，用户要控制的设备所在的场合必须已安装固定电话并开通了来电显示功能（本控制系统与电话
14、机并联不影响电话的正常使用）；用户得预存用户控制密码（可以是手机或座机号码，优先使用手机号码作为密码，这样控制使用更加灵活），输入密码和查询密码都用LCD显示；遥控键码值读取先用一体化红外接收头接收再通过软件解码后存储于AT24C08内，当用户用话机拨打被控设备在线的固定电话时，终端交换机再将主叫识别信息以FSK或DTMF方式，在第一次振铃或第二次振铃间隔期前将被叫信息（电话号码）传送给被叫用户终端设备，这时可与预存用户控制密码校对，如果对话在振铃响了多次（本系统软件设定为6次）后无人应答，主控系统检测该振铃信号后自动撤换到被控状态，并启动语音提示，进入设备的受控状态，否则退出本次检测受控过程
15、。2.2.2 总体设置框图如图1.1系统总方框图。2.3 方案的可行性分析2.3.1 实用性本系统具有远程智能控制的功能，具有实时、灵活性方便用户提前对某些设备的控制及时了解设备运转的情况并作出相应的控制手段。我国信息事业的持续、快速发展，通信基础设施不断完善，我国固定及移动电话用户总数达74386万户真正做到了随时随地的远程控制。2.3.2 经济可行性 本系统是以现有的通信网络为平台而建立起来的，节约了大部分的硬件资源减少了通信网络建设的巨大投资。2.3.3 技术可行性本系统的重要数据都存储在AT24C08内，该器件为4K的I2C总线E2PROM在掉电的情况下可保存数据100年，所以不用担心
16、数据的丢失；使用到的器件都是低功耗型，在MCU的控制下可进入节电模式，加上主控MCU选用STC89C51RC系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机且加密后无法解密；采用液晶显示更直观更有档次且更节能。图1.1 系统总方框图3 硬件设计3.1 MCU主控制器随着集成电路技术和计算机技术的迅速发展，以控制功能为发展标志的微控制器MCU（MicroController Unit）不断的完善，其中着力扩展了各种控制功能，如模/数（A/D）转换、脉宽调制（PWM）、计数器捕获/比较逻辑（PCA）、高速I/O口和WDT等，在本设计中选用了STC89C51单片机1。STC89C51RC系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码
