基于電話(huà)網(wǎng)的嵌入式遠程控制器的設計

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