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1 引言 隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，遠程控制成了應用越來(lái)越多的控制手段，常用的遠程控制方式有基于以太網(wǎng)、GPRS、GSM短消息、電話(huà)網(wǎng)等。電話(huà)網(wǎng)絡(luò )是覆蓋面最廣的網(wǎng)絡(luò )，且電話(huà)通信的費用低廉，這就為利用電話(huà)網(wǎng)進(jìn)行遠程控制提供了可能。本控制器采用性?xún)r(jià)比較高的單片機AT89C51作為中控CPU控制MT8870對電話(huà)按鍵的雙音多頻信號進(jìn)行解碼，來(lái)實(shí)現通過(guò)對電話(huà)按鍵的操作來(lái)控制遠端的被控對象，通過(guò)可錄放語(yǔ)音芯片ISD1110來(lái)播放提示語(yǔ)音。設計實(shí)現了操作簡(jiǎn)單、安裝方便，低成本的嵌入式遠程控制器。該控制器能夠檢測電話(huà)振鈴信號，自動(dòng)模擬摘機，操作者根據語(yǔ)音提示就可以很方便的查詢(xún)被控對象的運行狀態(tài)，操作電話(huà)按鍵就可以改變被控對象的運行狀態(tài)。 2 系統功能和結構 本系統主要解決的問(wèn)題是如何利用電話(huà)線(xiàn)傳遞控制信息。電話(huà)線(xiàn)上所傳輸的是雙音多頻信號（DTMF信號），這里直接利用電話(huà)線(xiàn)傳遞的DTMF信號來(lái)傳遞控制信息實(shí)現對遠端控制對象的控制操作。系統主要完成的功能是對DTMF信號的解碼，通過(guò)單片機對解碼結果進(jìn)行譯碼，根據譯碼結果發(fā)出相應的控制信號，驅動(dòng)控制電路進(jìn)行指定的控制操作。系統還必須能夠識別電話(huà)振鈴信號，在指定的時(shí)間內檢測到規定的振鈴次數（5次）則接通電話(huà)，播放提示語(yǔ)音。通過(guò)對電話(huà)按鍵的操作來(lái)遠程控制被控對象。本系統主要設置了振鈴檢測、模擬摘機、模擬掛機、DTMF解碼、語(yǔ)音、繼電器驅動(dòng)等電路。 系統結構框圖如圖1： 系統工作過(guò)程： 振鈴檢測電路用于檢測振鈴信號，當檢測到有振鈴信號時(shí)，對振鈴進(jìn)行記數如果振鈴次數小于5次該控制器不動(dòng)作，若振鈴次數大于5次表示要進(jìn)行控制，單片機輸出信號給模擬摘/掛機電路模擬摘機，此時(shí)控制器就和控制中心的電話(huà)接通。該控制器為防止誤操作設置了密碼保護功能，當控制中心通過(guò)撥打電話(huà)與控制器接通后，單片機輸出信號給語(yǔ)音電路播放密碼提示語(yǔ)音，控制者可以通過(guò)電話(huà)按鍵輸入密碼，控制系統接收由電話(huà)線(xiàn)傳送來(lái)的DTMF信號，由MT8870對電話(huà)按鍵的DTMF信號進(jìn)行解碼，如果密碼正確操作者就可以根據語(yǔ)音提示完成狀態(tài)查詢(xún)或是控制動(dòng)作。 3．硬件電路組成 系統硬件主要由振鈴檢測電路、模擬摘掛機電路、DTMF信號解碼電路、語(yǔ)音電路和輸出驅動(dòng)電路等幾部分組成。 3．1振鈴檢測、模擬摘機電路 振鈴檢測、模擬摘機電路如圖2，振鈴檢測電路是由光耦TLP521-1和74LS123構成。當有電話(huà)呼入時(shí)，電話(huà)線(xiàn)上傳輸的25HZ、90V的交流振鈴信號由C1、C2隔離直流后由整流橋整流，整流后的直流電壓值較高，經(jīng)光電隔離器U1后輸出TTL脈沖信號，該脈沖經(jīng)74LS123整形成大方波信號，該方波信號送至單片機的P3.5引腳進(jìn)行計數，當計數值達到預設值時(shí)，單片機P1.0引腳輸出高電平，三極管Q1導通則繼電器K1動(dòng)作，將負載電阻R5（330Ω）接入電路實(shí)現模擬摘機。這里所說(shuō)的模擬摘機是指將R5接入電路后，電話(huà)線(xiàn)上就會(huì )出現大于10mA的電流，交換中心檢測到這一電流后就不再輸出振鈴信號而是轉為接通電話(huà)。人們手動(dòng)摘機接通電話(huà)時(shí)的工作過(guò)程與此一致，因此稱(chēng)為模擬摘機。如果振鈴信號沒(méi)有達到預設值就消失，則單片機的計數值清零，控制器不動(dòng)作。 3．2 DTMF信號解碼電路 頻率（HZ） 1209 1336 1477 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 652 7 8 9 C 941 * 0 # D DTMF(Dural Tone Multiple Frequency) 表1 電話(huà)按鍵DTMF頻率對應表 主要用于電話(huà)交換系統，它是由兩個(gè)不同頻率的音頻信號疊加而成的復合信號，這些音頻信號不存在任何諧波關(guān)系，分為高音組和低音組，電話(huà)機每個(gè)按鍵對應一組DTMF信號，對應關(guān)系如表1所示。 本系統采用MT8870作為DTMF信號的解碼芯片，MT8870的結構如圖3： MT8870是加拿大Mitel公司生產(chǎn)的一種集成度高，應用普遍的通信類(lèi)集成電路芯片，MT8870可以方便的和單片機接口，其主要功能是完成雙音多頻（DTMF）信號的接收和識別，它可用于有線(xiàn) 電話(huà)網(wǎng)，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的終端設備。DTMF信號通過(guò)IN－端輸入MT8870,GS引腳接反饋電阻對輸入的DTMF信號進(jìn)行放大，OSC1和OSC2引腳之間接一個(gè)3.5795MHZ的晶振，產(chǎn)生DTMF信號雙音對中各單音比較信號。信號在MT8870內經(jīng)過(guò)濾波、放大、高低頻分離，再經(jīng)過(guò)數字處理轉化為與DTMF信號相對應的二 進(jìn)制編碼。DTMF信號解碼為4位二進(jìn)制碼，由Q1~Q4直接輸出， 如按下電話(huà)“1”號鍵,則電話(huà)線(xiàn)上就有高頻1209 HZ和低頻697 HZ的DTMF信號 表 2 MT8870解碼表傳播，此信號進(jìn)入MT8870進(jìn)行解碼，解碼的結果由Q1、Q2，Q3、Q4，輸出，MT8870輸出結果與電話(huà)按鍵的對應關(guān)系如表2所示。芯片STD引腳提供DTMF信號檢測輸出，當MT8870接收到DTMF信號并解碼完成后該引腳為高電平，平時(shí)該引腳為低電平，該信號通過(guò)反相后可向單片機申請中斷，TOE引腳為輸出使能端，當TOE為高電平時(shí)解碼結果可以從Q1~Q4輸出。TOE為低電平時(shí)Q1~Q4引腳為高阻態(tài)。MT8870與單片機的接口電路如圖4。 3．3 語(yǔ)音電路 在語(yǔ)音控制與語(yǔ)音錄放電路中采用ISD1110芯片制作數字錄音器件，該語(yǔ)音芯片是美國ISD公司的ISD系列單片語(yǔ)音錄放集成電路的一種。它采用直接模擬量存儲技術(shù)，將每個(gè)采樣值直接存儲在片內的快速閃存中，能較好的保留模擬量中的有效成分，音質(zhì)較好，該器件采用CMOS工藝制造，片內含時(shí)鐘、話(huà)筒運放、自動(dòng)增益控制、噪聲濾波、平滑濾波和揚聲器放大器。最小的語(yǔ)音錄放系統僅由一個(gè)話(huà)筒、喇叭和幾個(gè)電阻電容、按鍵組成。目前在語(yǔ)音錄放設計中應用十分廣泛。 ISD1110引腳排列如圖5所示。各引腳功能如下： A0~A7 地址輸入/模式控制； VSSA、VSSD 模擬地和數字地； SP+、SP- 揚聲器輸出的正負端； VCCA、VCCD 模擬和數字電源正端； MIC 話(huà)筒輸入端； MIC REF話(huà)筒輸入參考端； AGC 自動(dòng)增益控制； ANA IN、ANA OUT 模擬輸入輸出； /REC 錄音低電平有效； /PLAYL 電平觸發(fā)放音； /PLAYE邊沿觸發(fā)放音； XCLK 外部時(shí)鐘； /RECLED 錄音指示。 4 軟件設計 系統程序采用C51編寫(xiě)，用高級語(yǔ)言開(kāi)發(fā)單片機系統，具有開(kāi)發(fā)周期短，軟件可移植性強等優(yōu)點(diǎn)。系統程序設計主要分兩部分，一部分是系統對振鈴信號進(jìn)行計數，當計數值達到預設值時(shí)輸出控制信號模擬接通電話(huà)；另一部分就是對電話(huà)按鍵的解碼，實(shí)現相應的操作。系統程序流程圖如圖6。 5 結語(yǔ) 嵌入式電話(huà)遙控作為一種較新的課題與常規的遙控方式相比，顯示出很大的優(yōu)越性，它不需要專(zhuān)門(mén)的布線(xiàn)，不占用無(wú)線(xiàn)電頻率資源，同時(shí)可以利用現有的成熟的電話(huà)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現跨省市的遠程控制。 本文所介紹的基于電話(huà)網(wǎng)的嵌入式遠程控制器，工作可靠，制造成本低，應用對象不受限制，具有廣泛的實(shí)用性和推廣價(jià)值。 |
