基于電話(huà)網(wǎng)的嵌入式遠程控制器的設計

發(fā)布時(shí)間:2010-11-21 21:26    發(fā)布者:conniede
關(guān)鍵詞: DTMF , MT8870 , 單片機 , 電話(huà)
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。
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