智能家電遠程控制系統電路設計 —電路圖天天讀（80）

　　智能家電是將計算機通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與數字技術(shù)，以簡(jiǎn)單精巧的形式融入到傳統家電中，使家電具備智能化和信息網(wǎng)絡(luò )功能。智能家電的產(chǎn)生和發(fā)展將對傳統家電、計算機和通信業(yè)產(chǎn)生深遠影響。目前智能家電的實(shí)現方案眾多，采用專(zhuān)用集成電路是方案 。文中介紹的電話(huà)遠程智能家電控制系統以標準程控交換信令作為系統控制命令，以公用電話(huà)交換網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，用戶(hù)可以在遠端發(fā)送DTMF 雙音多頻信號，實(shí)現對家用電器等設備的遠程控制。本系統拋棄了一些復雜的，兼容性差的芯片，取而代之的是得到廣泛應用并且控制簡(jiǎn)單的DTMF 雙音頻解碼芯片和單片機，識別率高，并且技術(shù)成熟，使得本系統可以在復雜環(huán)境下穩定工作。

　　智能家電應具有很多功能，文中僅討論遠程控制系統的設計。圖1 為系統功能框圖，由單片機，DTMF 雙音頻解碼模塊、家電控制驅動(dòng)接口、振鈴檢測與上線(xiàn)P離線(xiàn)開(kāi)關(guān)等幾個(gè)部分組成。系統檢測到遠程電話(huà)線(xiàn)傳輸過(guò)來(lái)的信號后，由雙音頻解碼器對遠程電話(huà)的DTMF（Dual Tone Multi Frequency） 進(jìn)行解碼識別，并對相應的受控電器發(fā)出相應的動(dòng)作指令。

　　雙音多頻信號解碼電路

　　DTMF 雙音多頻信號解碼電路是目前在按鍵電話(huà)（固定電話(huà)、移動(dòng)電話(huà)） 、程控交換機及無(wú)線(xiàn)通信設備中廣泛應用的集成電路。雙音多頻信號是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號，我國國家標準規定了電話(huà)鍵盤(pán)按鍵與雙音多頻信號的對應關(guān)系。本系統采用HT9170作為DTMF 信號的解碼核心器件，如圖2 所示。

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　　振鈴檢測與上線(xiàn)P離線(xiàn)開(kāi)關(guān)

　　電話(huà)被呼叫時(shí)，交換機發(fā)來(lái)振鈴信號。振鈴為連續的正弦波，電壓有效值50V ±12 V ，振鈴周期約為5 秒。為避免用戶(hù)呼叫系統時(shí)產(chǎn)生的高壓振鈴信號對DTMF 信號解碼電路產(chǎn)生危害，在系統待機及振鈴時(shí)，DTMF 信號解碼電路應處于離線(xiàn)狀態(tài)（與用戶(hù)電話(huà)線(xiàn)斷開(kāi)） 。只有在系統檢測到振鈴并自動(dòng)摘機后，DTMF 信號解碼電路才處于上線(xiàn)狀態(tài)（與用戶(hù)電話(huà)線(xiàn)接通） 。根據振鈴信號電壓的特點(diǎn)，可以先使用二極管和濾波電路對振鈴進(jìn)行整流濾波，所得信號經(jīng)穩壓二極管穩壓至5V 后加在開(kāi)關(guān)三極管的基極，使對應有振鈴信號的時(shí)間內輸出高電平，如圖3 所示。再將此信號輸出至單片機的中斷計數器輸入口，當計數至7 次后（一般電話(huà)來(lái)電振鈴為8 次） 由單片機控制接通繼電器完成自動(dòng)摘機，并閉合系統上線(xiàn)P離線(xiàn)開(kāi)關(guān)電路，開(kāi)啟DTMF 信號解碼電路與電話(huà)用戶(hù)線(xiàn)的連接。

　　驅動(dòng)電路

　　家電遠程控制系統通過(guò)對繼電器的閉合實(shí)現對受控電器的控制。因此，在單片機與受控電器之間必須設置一個(gè)驅動(dòng)接口電路。本系統采用美國TexasInstruments 和Sprague 公司開(kāi)發(fā)的ULN2003A 芯片，來(lái)關(guān)閉與開(kāi)啟繼電器開(kāi)關(guān)，如圖4 所示。ULN2003A 采用七路達林頓驅動(dòng)器陣列，是專(zhuān)門(mén)用來(lái)驅動(dòng)繼電器的芯片，每一路為集電極開(kāi)路的反相器（相當于OC門(mén)） ，每個(gè)內部反相器的輸出端還接有續流二極管，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負載能力強等特點(diǎn)，適應于各類(lèi)要求高速大功率驅動(dòng)的系統。一片ULN2003A 可同時(shí)對七個(gè)受控電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。ULN2003A 亦可用國產(chǎn)5G1413 代替。

電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評分析：

　　本文提出了通過(guò)遠程電話(huà)實(shí)現智能家電控制系統的一種實(shí)現方案。介紹了家電和電話(huà)之間的控制接口電路， 討論了系統結構及硬件設計。利用本系統可以實(shí)現固定電話(huà)對空調器、電燈、電飯鍋等家用電器設備的遠程控制。另外，本系統也可應用于工農業(yè)中，實(shí)現對無(wú)人值守崗位的遠程控制。系統拋棄了一些復雜的，兼容性差的芯片，取而代之的是得到廣泛應用并且控制簡(jiǎn)單的DTMF 雙音頻解碼芯片和單片機，識別率高，并且技術(shù)成熟，使得系統可以在復雜環(huán)境下穩定工作。此外，可以通過(guò)進(jìn)一步的高級菜單設計與驅動(dòng)電路設計來(lái)完善控制單元，增加控制家電的運作時(shí)間、風(fēng)速等級等復雜操作，使遠程家電控制方式更加智能化。
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