基于電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的家用電器遠程控制系統的實(shí)現

摘要：本文給出了基于電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的家用電器遠程控制系統的總體框圖。分析了振鈴檢測、DTMF解碼和實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS12887的原理。對ISD2590的信息檢索模式提出了M1和M6相結合的使用方法，并設計出了硬件電路。經(jīng)過(guò)系統運行，驗證了該系統的有效性和實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：家用電器；遠程控制；家庭自動(dòng)化；電話(huà)網(wǎng)絡(luò )；振鈴檢測

0．引言

隨著(zhù)計算機技術(shù)和電信業(yè)的發(fā)展，通過(guò)電話(huà)線(xiàn)進(jìn)行的遠程通信越來(lái)越常見(jiàn)。人們通常采用MODEM進(jìn)行通信，但是在通信數據量不大，對通信速率要求不高的應用場(chǎng)合，我們可以考慮一種DTMF通信方式，它具有接口簡(jiǎn)單，成本低廉且可靠性高的特點(diǎn)。本文介紹了一種電話(huà)遠程控制家用電器的實(shí)現方法。用戶(hù)可通過(guò)任意一部雙音頻電話(huà)（包括手機、電話(huà)分機）對自己家庭安裝的家用電器進(jìn)行開(kāi)機、停機、設定等操作。

1．系統結構

本系統主要包括電話(huà)振鈴檢測電路、電話(huà)自動(dòng)摘掛機電路、DTMF信號解碼電路、語(yǔ)音提示電路以及整個(gè)系統的控制心臟CPU電路。當有電話(huà)打入時(shí)，電話(huà)振鈴檢測電路檢測到有振鈴并等待至系統默認的振鈴次數后，控制器自動(dòng)摘機，并在語(yǔ)音電路的提示下依次輸入用戶(hù)的操作密碼和操作指令。DTMF解碼電路將接收到的DTMF解碼后的數字信號送入CPU，若輸入密碼錯誤達3次以上，系統自動(dòng)掛斷電話(huà)。當進(jìn)入正常遙控狀態(tài)后，CPU用控制命令來(lái)開(kāi)啟家用電器接口電路。整個(gè)系統的結構框圖如圖1所示。

2．電話(huà)遠程控制部分的實(shí)現方法

電話(huà)遠程控制部分主要由電話(huà)振鈴檢測電路、自動(dòng)摘掛機電路、DTMF信號解碼電路、語(yǔ)音提示電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路和CPU組成。CPU是整個(gè)系統的控制核心，本系統采用AT89C51，所有電路都是在它的控制之下完成各種規定的操作。下面具體介紹各單元電路的設計方案。

2.1振鈴檢測電路設計

當電話(huà)線(xiàn)路上沒(méi)有振鈴信號時(shí)，電話(huà)線(xiàn)路由電話(huà)交換機提供大約48V的直流電壓。當用戶(hù)被呼叫時(shí)，電話(huà)交換機發(fā)出的約為70V的交流信號，經(jīng)全橋BRIDGE1極性校正后，使用高壓穩壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光耦4N35的輸入端，輸出的脈沖方波信號再經(jīng)放大、整形后送至AT89Ｃ51的T0端，CPU對振鈴信號計數，完成整個(gè)振鈴音檢測和計數的過(guò)程。

圖2 振鈴檢測電路

2.2 DTMF解碼電路設計

遠程用戶(hù)通過(guò)電話(huà)按鍵發(fā)送的DTMF信號，經(jīng)耦合電容的隔直、濾波后，由MT8870接收并進(jìn)行硬件譯碼，輸出的四位二進(jìn)制數據直接與AT89C51單片機的P1.0～P1.3口連接， MT8870接收到有效的DTMF信號并解出正確的BCD數據時(shí)，會(huì )使STD端置高電平，通知CPU取走數據。CPU從P1口讀入數據，去掉高四位后將數據保存于內部R7寄存器單元，并對讀入的數值進(jìn)行判斷，從而得到遠程控制者的輸入命令。

2.3實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路設計

DS12887為DALLAS公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，除具有實(shí)時(shí)鐘功能外，它還具有114字節的通用RAM，內藏鋰電池。在本系統中，巧妙的應用DS12887實(shí)現了以下功能：（1）多功能日歷、時(shí)鐘。（2）掉電保存各路家用電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)。（3）保存系統密碼，且密碼可在線(xiàn)更改。（4）結合軟件實(shí)現看門(mén)狗，增強了系統的可靠性與穩定性。

AT89C51為INTEL系列總線(xiàn)，所以DS12887的MOT腳接地，AS，DS，RW分別與AT89C51 ALE，RD，WR管腳相連。為盡量節省I/O口線(xiàn)，對DS12887的讀寫(xiě)不采用MOVX A，@DPTR 指令，而采用P3.5作為片選信號，對DS12887的讀寫(xiě)全部采用MOVX A，@R0來(lái)完成。這樣可充分利用CPU的P2口，避免讀寫(xiě)時(shí)影響電器狀態(tài)。

2.4語(yǔ)音提示電路設計

電話(huà)遠程控制系統利用語(yǔ)音提示

電路實(shí)現用戶(hù)和系統的交流。語(yǔ)音提

示電路預先存儲若干段系統提示音，AT89C51中央處理單元電路判斷用戶(hù)

發(fā)送的DTMF信號后，對語(yǔ)音提示電

路進(jìn)行尋址，播放相應的提示音，從

而向用戶(hù)反饋信息提示下一步該如何

操作。

圖4 語(yǔ)音提示電路原理圖

本系統語(yǔ)音存儲采用了美國ISD公司的ISD2590芯片，該芯片具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。有10個(gè)地址輸入端，尋址能力可達1024位；最多能分600段；設有OVF（溢出）端，便于多個(gè)器件級聯(lián)。與CPU接口電路如圖4 所示。

ISD2590的最高地址位A8(腳9)，A9(腳10)置為高電平時(shí)，芯片即進(jìn)入操作模式狀態(tài)。操作模式根據引腳A1～A8的高低電平不同組合總共分為6種不同的模式，實(shí)現不同的功能。

為盡量節省I/O口線(xiàn)，采用了M1和M6相結合的方法實(shí)現對ISD2590操作，將所需的語(yǔ)音通過(guò)開(kāi)始/暫停按鈕一段一段從話(huà)筒錄入芯片，只需記住各段的序號即可。

ISD2590的信息檢索模式的使用方法：首先將芯片的錄放控制P/R端置高，地址位A4，A0置高，現在芯片即處于信息檢索模式的信息讀取狀態(tài)。要播放第N段的語(yǔ)音，先給PD端一高電平脈沖，使地址指針復位為0。因為所有的序號都以存儲器起始處為基準，除第一段外，只需要CE端發(fā)送N-1個(gè)不大于10us低脈沖，即可使地址指針到達第N段的開(kāi)始處，然后拉高A0，在CE端加一個(gè)低脈沖即可播放第N段的語(yǔ)音信息，直到此段后的EOM標志出現為止。

由此可知準確檢索的關(guān)鍵在于正確檢測到每一段的EOM結束標志。因為在快進(jìn)狀態(tài)下，EOM脈沖的寬度只有10us左右，對于速度不高的單片機不易檢測到，此時(shí)可用外部中斷來(lái)檢測EOM標志位。

3 軟件設計

如何利用有限的16種DTMF信號實(shí)現多樣的系統控制功能，是系統成功與否的關(guān)鍵，借助于軟件編程，系統可以對16種DTMF信號的任意組合進(jìn)行解釋?zhuān)瑥亩S富了系統功能。系統軟件主要功能如下:

(1)系統身份認證功能 為了保證只有合法用戶(hù)才能操作系統，電話(huà)遠程控制系統上線(xiàn)以后，用戶(hù)必須輸入密碼，待系統確認后才具有對系統的操作權限。

(2)用戶(hù)信令解釋功能 對收到的用戶(hù)信號，系統按照軟件設定加以解釋?zhuān)Q定對語(yǔ)音提示電路尋址，播放相應的系統提示音，實(shí)現用戶(hù)和電話(huà)遠程控制系統間的交互操作，或者對外部受控設備發(fā)出相應的驅動(dòng)信號。

(3)軟件定時(shí)功能 系統軟件設定系統自動(dòng)復位的軟件定時(shí)器，定時(shí)器的設置值規定了系統一次上線(xiàn)工作的最大時(shí)間。若一次工作超時(shí)，系統自動(dòng)離線(xiàn)，進(jìn)入待機狀態(tài)。

4結語(yǔ)

利用智能電話(huà)遠程控制系統可以實(shí)現固定電話(huà)和移動(dòng)電話(huà)對空調器、電燈、電飯煲等家用電器設備的遠程控制，如可以提前將居室的空調打開(kāi)，一進(jìn)家門(mén)便享受清涼世界；用戶(hù)外出旅游或出差時(shí)，通過(guò)本系統開(kāi)關(guān)居室的電燈、電視，造成有人在家的假象，提高家居安全。本系統可以擴展用于數據通信量不大，速率要求不高的遠程通信場(chǎng)合?？蓱糜谧詣?dòng)防盜報警裝置、公話(huà)集中管理系統以及遠程分布式數據采集系統等，實(shí)現對無(wú)人值守崗位的遠程控制。該系統軟硬件實(shí)現技術(shù)具有接口電路簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、靈活性強等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻

1．ISD全系列單片語(yǔ)音錄放電路設計與應用匯編，2000年
2．李華. mcs51系列單片機實(shí)用接口技術(shù) 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993年