一種遠程控制系統的設計與實(shí)現

摘    要：本文介紹了一種以AT89S52單片機為核心的新穎電話(huà)遠程控制系統，該系統采用電力線(xiàn)載波和電話(huà)通信相結合的控制方式。具有功能齊全，系統組織靈活，對所控區域大小選擇性強的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：智能電話(huà)；遠程控制；ISD；電力載波

雖然目前已有電話(huà)控制系統，但這些產(chǎn)品大多采用基于公共電話(huà)線(xiàn)單一的通信方式，所有被控家電與控制器直接相接，在實(shí)際使用中存在一定的問(wèn)題。若采用電力線(xiàn)載波和電話(huà)通信相結合的方式，便可利用現有的通信信道、電話(huà)線(xiàn)和電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對家電的遠程控制。不僅成本低，系統所有被控家電位置不受限制。而且整個(gè)系統功能齊全，控制靈活，符合智能家電的多方位、多形式、多用途的發(fā)展要求。

遠程控制系統工作原理
電話(huà)遠程控制系統主要由電話(huà)遠程控制主機和終端控制器組成。其總體結構框圖如圖1所示。系統工作原理如下。
主機主要接受電話(huà)線(xiàn)上傳送的控制信號，譯碼后經(jīng)電力載波通信向終端控制器發(fā)控制指令，通過(guò)終端間接的控制家用電器。同時(shí)，終端還需向主機反饋地址、狀態(tài)信息等。該家庭智能控制網(wǎng)絡(luò )不需要單獨布線(xiàn)，被控終端在一定范圍內不受區域限制，控制點(diǎn)可以自行增減，而且有多種定時(shí)控制功能，不需對電話(huà)機作任何改變。

系統硬件設計
主機硬件設計
電話(huà)遠程控制器主機電路如圖2所示。它由AT89S52單片機構成主控部分，并進(jìn)行主要的數據處理。接口電路提供單片機與電話(huà)線(xiàn)的通信，其中包括振鈴檢測與模擬摘機電路、雙音頻DTMF解碼電路、ISD語(yǔ)音電路。
主機接至電話(huà)線(xiàn)兩線(xiàn)端，利用電話(huà)進(jìn)行遠程控制?？刂茣r(shí)，可通過(guò)撥打控制器所接固定電話(huà)，由市局交換機向其發(fā)送振鈴信號?？刂破髦鳈C接收鈴流信號，進(jìn)行振鈴檢測，檢測信號送AT89S52，若10s無(wú)人接聽(tīng)，則由單片機發(fā)出摘機信號，實(shí)現模擬摘機，接通回路。之后，可在單片機控制下發(fā)送語(yǔ)音提示信息，用戶(hù)可根據語(yǔ)音提示進(jìn)行相應的操作。
振鈴檢測與模擬摘機電路
振鈴檢測電路以4N25光耦作為核心部件。當有振鈴信號時(shí)，使4N25輸入端流過(guò)電流，其內部發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導通，在其輸出端輸出信號，送至AT89S52的P0.0端口。由于語(yǔ)音信號和雙音多頻信號電壓遠低于振鈴電壓信號，該電路不會(huì )引起誤判。
模擬摘機電路可由兩個(gè)高壓三極管組成。單片機P0.5輸出高/低電平，使三極管VT1導通或截止，從而通過(guò)改變掛接在電話(huà)線(xiàn)上的阻抗來(lái)模擬摘機和掛機。
DTMF音頻解碼電路
DTMF音頻解碼電路采用 Motorola公司生產(chǎn)的DTMF解碼器MC145436。DTMF信號通過(guò)耦合電容C進(jìn)入MC145436的AIN腳。DTMF解碼輸出端D1~D4接單片機P1口低4位，輸出數據有效位DV接單片機P3.2(INT0)引腳。
ISD語(yǔ)音提示電路
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,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，以提示下一步該如何操作等。
本系統選用美國ISD公司的ISD4002-120單片語(yǔ)音錄放集成電路作為語(yǔ)音提示電路的核心部分。ISD4002是ISD的第四代單片語(yǔ)音IC，采用Flash存儲器和DAC直接模擬量存儲技術(shù),因而能較好地保留語(yǔ)音信息中的有效成分,提高錄/放音的清晰度。ISD4002-120可以存儲長(cháng)達120s的語(yǔ)音,能夠實(shí)現1~600段語(yǔ)音分段,每段錄/放音均有一個(gè)起始端。但由于51系列單片機沒(méi)有SPI接口，需要通過(guò)四位并口軟件模擬SPI接口與ISD芯片通信。
電力載波通信
主機和終端采用半雙工的通信模式，由于數據量不是很多，采用簡(jiǎn)單的電力載波通信電路，足夠滿(mǎn)足系統的要求，且具有電路簡(jiǎn)單、可靠的優(yōu)點(diǎn)。
異步串行口發(fā)出的串行數據反相成反碼后控制LM555的振蕩，產(chǎn)生幅移鍵控(ASK)信號。ASK信號經(jīng)三極管選頻放大后，通過(guò)輸出變壓器和電容耦合后傳到電力網(wǎng)上。電力線(xiàn)傳送來(lái)的ASK信號經(jīng)輸入電壓器耦合和選頻后，再經(jīng)LM368放大后，用LM567鎖相環(huán)檢出此信號，送給單片機串口。
終端設計
終端控制器電路結構框圖如圖3所示。終端控制器采用AT89C2051單片機作為主控制器，通過(guò)電力線(xiàn)接收主機傳來(lái)的控制信號，經(jīng)通信接口電路解碼后送入單片機串行輸入口。單片機結合軟件編程進(jìn)行信號的處理，從而可實(shí)現對該終端的被控家電的開(kāi)啟、關(guān)斷、定時(shí)、查詢(xún)等各種控制。為方便使用，可以在終端上手動(dòng)進(jìn)行控制。另外，通信接口電路部分與主機一樣。地址碼開(kāi)關(guān)用于對該終端的地址編碼。

系統軟件設計
主機單片機程序的總體流程主要包括程序初始化、鈴流檢測、密碼比較、功能選擇、功能處理及掛機等。功能處理模塊主要有：密碼修改、電器立即開(kāi)或關(guān)、電器的定時(shí)控制、以及清除設置和結束掛機等功能模塊。
 
結語(yǔ)
本系統利用現有的通信網(wǎng)絡(luò )，無(wú)須另外架設通訊線(xiàn)路，可行性強。系統的應用并不限于家庭網(wǎng)絡(luò )，還適用于其他需要實(shí)現遠程或集中控制的場(chǎng)合，如樓宇內的自動(dòng)控制、工業(yè)自動(dòng)控制系統、電能管理系統等?！?/P>

參考文獻
1 李朝青. PC機及單片機數據通信技術(shù)[M]. 北京航空航天大學(xué)出版社，2000.1