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1、浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计电话智能遥控器设计 数理与信息工程学院课 程 设 计 题 目： 电话智能远程遥控器 专 业： 计算机科学与技术（专升本） 班 级： 计算机科学与技术056 姓 名： 王 玮 学号： 05191122 实验地点：数理与信息工程学院 电子系统设计室指导老师： 余 水 宝 成 绩： ( 2006.6 )目 录第1节 引 言31.1 电话智能远程遥控器概述31.2 本设计任务41.3 系统主要功能5第2节 电话智能遥控器硬件设计62.1 系统的硬件构成及功能62.1.2振铃音的检测72.1.3语音提示电路82.1.4 DTMF信号解码电路82.1.5 音频放大电路
2、922 AT89C51单片机及其引脚说明9第3节 系统的软件设计1131 系统主程序设计113.2 信号音计数123.4 信号分析处理12第4节 系统调试与测试结果分析134.1 使用的仪器仪表134.2 系统调试134.3 测试结果134.3 测试结果分析14结 束 语16参考文献171、电路原理图182、电话遥控器使用说明183、全部源程序19电话智能远程遥控器数理与信息工程学院 05计算机专升本 王玮指导教师：余水宝 第1节 引 言本文主要介绍了一种以单片机AT89C51和双音多频解码集成电路MT8870为核心，通过电话线路遥控的远程多路智能控制器。该系统实用、功能灵活多样，可以对被遥控
3、对象的状态进行查询以及控制，可以广泛的应用于家用电器或者其它场所的各种控制设备。现代电话网络是由交换机和电话传输线共同组成，它的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高。 遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。无线电遥控既是利用无线电信号对被控物体实施远距离控制。无线电遥控不可避免的须占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染；常规的有线遥控需进行专门的布线，增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离所限。现有的遥控方式中，还有载波通信控制手段和基于无线寻呼的遥控方式。载波方式即通过电力线传递信息，该方式只能局限于同一变电所、同
4、一变压器所辖范围内。因此也存在距离问题，应用范围有限。基于无线寻呼的遥控方式利用了现有的寻呼频率资源，不需占用额外的频谱。而且，随着寻呼网的全国联网，其遥控的距离基本不受限制。但该方式的受控方动作滞后于控制方的操作，不具备实时性，而且不具备很高的可靠性。 电话遥控作为一较新的课题与常规的遥控方式相比，显示出一定的优越性，不需进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免了电磁污染。同时，由于电话线路各地联网，可以充分利用现有的电话网，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。1.1 电话智能远程遥控器概述 电话属双工通信手段。因此，这可以大大体现出利用电话进行遥控的更大优越性。操作者可以通过各种提示音即
5、时了解受控对象的有关信息，从而进行进一步的操作。电话遥控这一课题目前已有涉足者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其是对于日常生活尚有一定的差距，并不能完全体现出电话遥控方式的双工通信特点。本作品正是针对这一点进行了较大改进，采取单片机智能控制，利用不同的提示音达到对于不同操作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解受控方信息，使产品达到交互式与智能化。而且本作品的调试都是在线调试，已经在宿舍连接电话经过真正的交换机实验并且成功。本作品的各种电器接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。 作品为突出电话遥控的信息反馈功能，并使产品达到非
6、常高性价比。故未对电话装置的其他功能进行进一步的扩展，而且所有使用的集成电路和其它元器件都尽量选择廉价的。在该作品的基础上进行了功能扩展是很方便的。譬如:使用语音芯片作为信号音反馈，提高本作品的实用性（此次为了保证整体电路的廉价，所以并未使用语音芯片）。加上留言电路，主人在家时客人留言。利用遥控方式可使主人很方便地在异地提取留言信息；在各路终端上接上传感器即可实现对环境声响的监听；接上自动拨码电路可定时将预定信息转至主人特定电话，从而达到定时提醒主人的目的。1.2 本设计任务电话远程智能遥控系统的具体设计要求： 通过电话网对异地的电器实现控制（开/关）； 控制器可以实现自动模拟摘挂机； 控制器
7、设置密码校验；设计此系统必须具有以下单元功能模块： 铃音检测、计数； 自动摘挂机； 密码校验； 在线修改密码； 双音频信号解码； 输入信息分析； 控制电器开关； 电器状态查询； 忙音检测；1.3 系统主要功能电话智能遥控器主要包括电话振铃检测电路，电话自动摘机和挂机电路，DTMF信号解码电路，语音提示急电路，音频放大电路，以及控制心脏CPU电路，系统结构框图如图1所示：图1 系统结构框图当有电话打入时，电话振铃检测电路检测到有振铃并等待系统默认的振铃次数后，控制器自动摘机，并在语音电路的提示下依次输入用户的操作密码和操作指令。DTMF解码电路将接受到的DTMF解码后的数字信号送入CPU，若密码
8、有误，系统自动挂断电话；当密码正确时，只需按语音提示依次完成一系列操作。当操作完成时，单片机根据返回的确认信息去控制家用电器，至此，整过操作过程完成。 第2节 电话智能遥控器硬件设计 本作品使用了大量的硬件电路完成部分功能模块，其目的就是充分利用硬件电路的可靠性、稳定性，使整体电路达到比较高的稳定性。2.1 系统的硬件构成及功能本作品使用了大量的硬件电路完成部分功能模块，其目的就是充分利用硬件电路的可靠性、稳定性，使整体电路达到比较高的稳定性。2.1.1自动摘挂机设计主要思路：因为程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大为约30mA的电流，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经
9、摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机控制一个继电器的开关，继电器的控制端连接一个大约300的电阻接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。电话打入并等待默认的振铃次数后，从CPU的P1.7送出的摘机信号驱动光藕导通使假负载接入，进入摘机状态。当整个设定过程完成后或输入密码错误时，CPU使摘机信号恢复为高电平以断开假负载，进入挂机状态，如图2所示。模拟摘挂机电路主要由一个三极管开关电路控制继电器的开关，继电器控制接入电话线两端的200电阻。经过两个反向器驱动发光二极管D1指示摘机，同时改变三极管T1的基极电压，使T1处于导通状态，从而开启继电器J1，J1使电阻R3接入电话线两端。因为R3的电阻为200，
10、使回路电流变大，控制电路向交换机发出模拟摘机的信号，交换机响应摘机信号，完成电话线路接通。整个电路完成自动模拟摘机过程。图2 电话自动摘机挂机电路2.1.2振铃音的检测当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。振铃为253伏的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值9015V。振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。根据振铃信号电压比较高的特点，可以先使用高压稳压二极管进行降压，然后输入至光电耦合器。经过光耦的隔离转换，从光电耦合器输出的波形是时通时断的正弦波，经过RC回路进行滤波输出很标准的方波。方波信号就可以直接输出至单片机的中断计数器输入口，完成整个振铃音检测和计数的过程。 原理说明：电话振铃
11、信号通过电容C1隔直、D1稳压二极管、R1限流电阻输入至光电耦合器4N25的输入端1口，C1、D1和R1共同组成振铃信号变换电路，它们使输入电压和电流不会太大，对后面的光电耦合器起保护作用。光电耦合器4N25起的是隔离作用，光电耦合器是一种电信号的耦合器件，它一般是将发光二极管和光敏三极管的光路耦合在一起，输入和输出之间不可共地，输入电信号加于发光二极管上，输出信号由光敏三极管取出。光电耦合器以光电转换原理传输信息，它不仅使信息发出端（一次侧）与信息接收并输出端（二次侧）是绝缘的，从而对地电位差干扰有很强的抑制能力，而且有很强的抑制电磁干扰能力。速度高、价格低、接口简单。振铃信号通过光耦4N2
12、5的4脚输出振铃正弦波，R2和C2共同组成滤波电路，信号到了开关三极管T1的基极就变成了方波。经过三个反向器的整形输出到单片机AT89C51的T0/P3.4口，中断方式采用外部中断，计数5次产生T0中断，控制继电器模拟摘机，完成振铃音检测。图3 振铃检测电路2.1.3语音提示电路当有电话打入并且电话远程控制器摘机后,控制者便会在语音提示电路的提示下输入密码,选择通道,设定各种数值,执行开机,挂机等操作。原理说明：为了方便本系统的使用者，本人设计了信号音提示音电路，如图4。首先我规定了信号音的规范以及其对应含义：1、 响1声，频率为500Hz：请输入密码；2、 响2声，频率为500Hz：请输入需
13、要控制的电器号；3、 响3声，频率为500Hz：请输入控制开/关；4、 响1声，频率为1000Hz：完成操作；5、 响3声，频率为1000Hz：密码错误；信号音从单片机89C51的RXD/P3.0口输出，先经过一组反向器进行整流、隔离，从反向器输出的是频率一定，时通时断的方波，提示信号经过隔直电容C1输入到音频放大集成电路LM386N-1的输入端。经过LM386N-1的放大，信号音经耦合电容C5至变压器T1，它是音频输出专用的耦合变压器，正好符合阻抗匹配的要求。图4 语音提示电路2.1.4 DTMF信号解码电路此部分是整个系统的关键，它的工作情况直接决定了系统的可靠性。经过翻阅大量的文献资料，
14、我发现使用电话专用的双音频编解码芯片进行输入双音频信号的解码，是比较常用的一种方法。使用集成电路不但外围电路简单，而且可靠性强。经过专用集成电路的解码，信号转换成为不同的码制信号，可以直接被单片机读取。一般常用的电话双音频编解码集成电路有8870、8880、8888等，经过反复论证比较，我决定使用双音频解码集成片MT8870来完成此功能模块。图5 DTMF信号解码电路2.1.5 音频放大电路使用LM386低压音频功率放大器，LM386是为低压用户设计的功率放大器，内部增益为20，外接元件数目较少。音频放大电路如图6所示。图6音频放大电路22 AT89C51单片机及其引脚说明AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器
