畢業(yè)論文基于at89c2051單片機(jī)的電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

1、 河南科技學(xué)院2009屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文題目：基于單片機(jī)的 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)學(xué)生姓名： 蔡成銳所在院系： 機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)教育導(dǎo)師姓名： 孔曉紅完成時間：2009年5月24日 目錄1緒論32系統(tǒng)設(shè)計原理52.1 硬件功能分析52.2 軟件模塊分析7 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計8振鈴檢測電路8電路工作原理83.1.2 電路圖設(shè)計83.2 摘掛機(jī)控制電路9電路工作原理93.2.2 電路圖設(shè)計103.2.3 核心AT89C2051芯片介紹103.3 雙音頻DTMF解碼電路113.3.1 電路工作原理113.3.2 電路圖設(shè)計123.3.3 核心MT8870芯片介紹123.3.4 MT88

2、70解碼表133.4 家用電器控制電路143.4.1 電路工作原理143.4.2 電路圖設(shè)計143.4.3 核心74LS273芯片介紹153.5 信息反饋電路163.5.1 電路工作原理163.5.2 音樂集成電路芯片介紹17音樂集成電路使用中的注意事項174系統(tǒng)軟件設(shè)計184.1 軟件設(shè)計原理184.2 系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖185結(jié)束語19參考文獻(xiàn)21附錄一 電路總圖22附錄二 程序清單23基于單片機(jī)的 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)摘要:隨著通訊產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展, 機(jī)已經(jīng)走進(jìn)了千家萬戶,但是利用 機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的技術(shù)卻沒有多少實質(zhì)性的進(jìn)展.如何將 遠(yuǎn)程控制用于日常生活中正是本文所要研究的課題,眾所周知,近幾年通

3、信和電子信息技術(shù)行業(yè)有了長足發(fā)展,本文設(shè)計了一種 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),該系統(tǒng)以AT89C2051單片機(jī)和MT8870雙音多頻解碼集成電路為核心，借助公共 網(wǎng)絡(luò)，通過 實現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備智能化控制。文章介紹了系統(tǒng)的組成、工作原理及程序設(shè)計方法。對“振鈴檢測、模擬摘掛機(jī)控制、雙音頻解碼，語音提示及家用電器控制”等電路作了詳細(xì)的說明。用戶在戶外可通過任意一部雙音多頻 （包括 、 分機(jī)）,根據(jù)語音提示,可以對各種電器（如電飯鍋、微波爐等電器）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本裝置適用于家庭、企事業(yè)單位、商店等場所,操作簡單方便,系統(tǒng)性能可靠,是未來很有發(fā)展前景的科技產(chǎn)品.關(guān)鍵詞:AT89C51單片機(jī);雙音多頻DTMF解碼電路;振

4、鈴檢測;摘掛機(jī)控制Abstract：As the development of communication, telephone is widely used all over the world. This is our motive that how to make the long-distance control system based on telephone network used in our daily life. As we all know that there is a great development in communication and electrical

5、 technology. In this article a long-distance control system based on telephone network is designed. It can also be called intelligence control system. Depend on the network of telephone, some functions of the long-distance control system become true. In this article the compose of the control system

6、 and the principle about the long-distance control system are introduced. To meet the needs of long-distance and management of automation industry equipments based on network of communication. The system about long-distance control model and its architecture were put forward, and operation principle

7、s of the system were discussed in detail.Keywords: Intelligence; Controller; Communication; Long-distance1緒論 21世紀(jì)是信息時代，各種電信新技術(shù)推動了人類文明的進(jìn)步。自從1876年，Alexander Graham Bell（貝爾）發(fā)明 以來，世界各國的 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。進(jìn)十年來，中國的固定 業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長。1997年8月局用 交換機(jī)總?cè)萘客黄?億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，1999年7月固定 用戶總數(shù)突破1億戶?，F(xiàn)代 網(wǎng)絡(luò)是由交換機(jī)和 傳輸線共同組成，它的性能已經(jīng)有了很

8、大的進(jìn)展，而且可靠性非常高。遙控技術(shù)是通過一定的手段對被控物體實施一定距離的控制，常用的方式有無線電遙控、有線遙控、紅外線和超聲波遙控等。無線電遙控既是利用無線電信號對被控物體實施遠(yuǎn)距離控制。無線電遙控不可避免的須占用一定的無線電頻率資源，造成電磁污染；常規(guī)的有線遙控需進(jìn)行專門的布線，增加了投入；而紅外線、超聲波遙控則受距離所限?，F(xiàn)有的遙控方式中，還有載波通信控制手段和基于無線尋呼的遙控方式。載波方式即通過電力線傳遞信息，該方式只能局限于同一變電所、同一變壓器所轄范圍內(nèi)。因此也存在距離問題，應(yīng)用范圍有限。基于無線尋呼的遙控方式利用了現(xiàn)有的尋呼頻率資源，不需占用額外的頻譜。而且，隨著尋呼網(wǎng)的全國

9、聯(lián)網(wǎng)，其遙控的距離基本不受限制。但該方式的受控方動作滯后于控制方的操作，不具備實時性，而且不具備很高的可靠性。 遙控作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進(jìn)行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于 線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的 網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。 屬雙工通信手段。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用 進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關(guān)信息，從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。 遙控這一課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實驗室階段，因而距離實際應(yīng)用，尤其是對于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現(xiàn)出 遙控方式的雙

10、工通信特點。本次設(shè)計正是針對這一點進(jìn)行了較大改進(jìn)，采取單片機(jī)智能控制，利用不同的提示音達(dá)到對于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化。本設(shè)計的各種電器接口、各項標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的基礎(chǔ)。設(shè)計為突出 遙控的信息反饋功能，并使產(chǎn)品達(dá)到非常高性價比。故未對 裝置的其他功能進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展，而且所有使用的集成電路和其它元器件都盡量選擇廉價的。在該作品的基礎(chǔ)上進(jìn)行了功能擴(kuò)展是很方便的。譬如:使用語音芯片音樂片作為信號音反饋，提高本設(shè)計的實用性。 隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高,越來越多的家用電器進(jìn)入了百姓

11、的生活,給大家?guī)砹撕芏嗟姆奖愫拖硎?同時隨著 在家庭中的普及,利用 實現(xiàn)家用電器遙控是未來的發(fā)展方向。遙控裝置是電子愛好者熱衷開發(fā)的產(chǎn)品，現(xiàn)在市場上的遙控裝置采用紅外線、超聲波、動力載波、無線遙控及無線尋呼等方式。勿容置疑，這些裝置為滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的需要，帶來了便利。然而采用紅外線、超聲波方式的遙控裝置，遙控距離在10m以內(nèi)；載波方式是通過電力線傳遞信息，該方式僅適用于同一變壓器所轄范圍；采用無線遙控，一方面，不可避免占用無線頻率資源，造成電磁污染，另一方面也存在遙控距離的問題?；跓o線尋呼的遙控方式利用了現(xiàn)有的尋呼頻率資源，雖然遙控距離不受限制，但可靠性差，如處于信號弱區(qū)域內(nèi)的通

12、信設(shè)備,就無法實現(xiàn)控制。長期以來,困擾遙控裝置發(fā)展的關(guān)鍵問題，是如何實現(xiàn)遠(yuǎn)程電器設(shè)備可靠控制。基于單片機(jī)的智能 控制系統(tǒng)，借助公共 網(wǎng)絡(luò)，操作者可在語音提示下實現(xiàn)對遠(yuǎn)程設(shè)備的可靠控制。該裝置具有可靠性高,不受傳輸距離限制,不占用頻率資源等特點。適用于家庭、企事業(yè)單位、工業(yè)現(xiàn)場、商店等場所，利用 或固定 就能實現(xiàn)電器設(shè)備的控制和運行狀態(tài)查詢. 遙控和常規(guī)的遙控方式相比,不需進(jìn)行專門的布線,不占用無線電頻率資源,避免了電磁污染,而且由于 線路各地聯(lián)網(wǎng),可以充分利用現(xiàn)有的 網(wǎng)。本文介紹了一種基于 和單片機(jī)的家用電器遙控裝置。利用該裝置,用戶可以通過任意一部雙音頻 隨時開關(guān)、檢查家里電器的使用情況,而

13、且當(dāng)用戶要下班時,還可以通過 ,提前打開空調(diào)、電飯鍋等。2系統(tǒng)設(shè)計原理2.1 硬件功能分析系統(tǒng)設(shè)計可行性分析 根據(jù) 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的具體設(shè)計要求該系統(tǒng)必須滿足以下功能： 通過 網(wǎng)對異地的電器實現(xiàn)控制（開/關(guān)）； 控制器可以實現(xiàn)自動模擬摘掛機(jī)； 控制器設(shè)置密碼校驗；系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊： 鈴音檢測、計數(shù)； 自動摘掛機(jī)； 密碼校驗； 雙音頻信號解碼； 輸入信息分析； 控制電器開關(guān)； 電器狀態(tài)查詢； 忙音檢測；本設(shè)計以89C2051單片機(jī)為控制中心，進(jìn)行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號，并完成對于各種信息的記錄；接口電路提供單片機(jī)與 外線的接口。其中包括振鈴檢測電路，摘掛機(jī)控制

14、電路，雙音頻DTMF識別電路，以及家電的控制電路等部分組成。本裝置使用普通 機(jī)發(fā)出遙控命令信號，以DTMF信號作為運載遙控命令的媒體，而無需專門安裝遙控發(fā)送裝置，利用 網(wǎng)絡(luò)傳送遙控命令或其他數(shù)字信息時，只需把接收裝置安裝在任何一個 用戶線的終端，就可以接收任何地方只要 能通達(dá)的地方的遙控操作或其他數(shù)字信息，接收裝置就像一部普通 機(jī)， 機(jī)或其他 用戶終端設(shè)備一樣被使用，因此不受距離的局限。本裝置并聯(lián)于 機(jī)的兩端，不會影響到 機(jī)的正常使用。用戶通過異地的 機(jī)撥通本裝置所連接外線的 號碼，通過市局交換機(jī)向 機(jī)發(fā)出振鈴信號。本裝置如果檢測到振鈴八次，即八次響鈴后無人接，自動摘機(jī)，進(jìn)入密碼檢測，輸入正確

15、后選擇被控制電器，然后輸入開或關(guān)進(jìn)行遙控電器，完成后返回。系統(tǒng)基本工作原理是：系統(tǒng)上電，單片機(jī)復(fù)位，系統(tǒng)開始工作，當(dāng) 線路中有振鈴信號時，振鈴檢測電路將產(chǎn)生占空比為1：4的方波，方波從89c2051單片機(jī)的外部計數(shù)端輸入，系統(tǒng)在程序控制下進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)振鈴次數(shù)為8次時約40秒若沒有人接 ，表明沒有人在場，系統(tǒng)一方面，啟動語音提示電路，發(fā)出“尊敬的用戶，您好！歡迎您使用智能 控制系統(tǒng)，請輸入用戶密碼，并以#字確認(rèn)”；另一方面，發(fā)出自動摘機(jī)控制信號，外線經(jīng)摘掛機(jī)控制的開關(guān)電路與DTMF譯碼電路接通，譯碼電路將對外線傳遞的信號進(jìn)行譯碼，譯碼信號以四位二進(jìn)制形式輸出。經(jīng)譯碼輸出的四位二進(jìn)制數(shù)從單片機(jī)的I

16、/O口輸入，單片機(jī)對讀入的二進(jìn)制數(shù)與預(yù)置的密碼進(jìn)行比較，如果所撥的密碼與預(yù)置的相同，則發(fā)出“請輸入操作碼，并按#字鍵加以確認(rèn)”的提示音，如果所撥的密碼與預(yù)置的不同，則發(fā)出“對不起，你撥的密碼不正確，請核對密碼后重新輸入，掛機(jī)請按*字鍵確認(rèn)”的提示音。系統(tǒng)只有接到正確的用戶密碼才具有操作權(quán)。以上操作即實行“模擬提機(jī)”接通 。操作者在主叫話機(jī)鍵盤上輸入4位密碼，若密碼輸入正確，會在聽筒里聽到約2秒的音樂聲。按入遙控命令，按“1”，“#”表示第一路開，按“1”，“*”表示第一路關(guān).依次類推，共可操作5路設(shè)備，每個操作命令結(jié)束時均能聽到約1秒的音樂聲作為確認(rèn)信號。操作完畢按入“0”，接收電路收到“0”

17、這一信息后即“掛斷” 。如果有人在默認(rèn)的振鈴次數(shù)之前接聽 ，則不進(jìn)入 遙控狀態(tài)，因此不影響 的正常通話使用。系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)。在整個系統(tǒng)功能的實現(xiàn)中,利用DTMF解碼器對用戶通過 輸入的DTMF號碼進(jìn)行檢測是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關(guān)鍵。MT8870應(yīng)該能及時并準(zhǔn)確地檢測到 線傳入的DTMF信號,并以中斷方式通知CPU接收其檢測到的DTMF號碼;而MT8870能否及時檢測到DTMF信號并正確譯碼出該信號對應(yīng)的主叫號碼,與LE78D11的初始化密切相關(guān)。在初始化時需要特別注意如下幾個方面:(1)設(shè)置參數(shù)要根據(jù)系統(tǒng)情況精確計算確定,尤其輸入信號增益參數(shù)調(diào)整不能讓DTMF信號飽和失真,否則會導(dǎo)致MT887

18、0對DTMF音檢測譯碼出錯;(2)MT8870的時鐘頻率寄存器應(yīng)在芯片上電后第一個進(jìn)行設(shè)置。確保MT8870能及時檢測系統(tǒng)時鐘與8kHz的幀同步信號的同步情況并給出指示;(3)在初始化最后要啟動模擬通道校準(zhǔn)功能并確保校準(zhǔn)完成;(4)MT8870在進(jìn)行DTMF音的檢測譯碼時,語音通道連通并都處于激活狀態(tài),向單片機(jī)發(fā)出中斷請求,單片機(jī)響應(yīng)中斷,接收來電信息。根據(jù) 通信信令,在 通信過程中,使用某些特定頻率音的不同斷續(xù)組合來指示通信進(jìn)程。為了判定當(dāng)前處于何種進(jìn)程狀態(tài),需要及時識別出撥號音、忙音、回鈴音、空號音以及其他電信信令規(guī)定的進(jìn)程音。為了簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),節(jié)約硬件成本,提高信號音檢測的準(zhǔn)確性與靈敏度

19、,本系統(tǒng)不采用通常的信號音檢測硬件模塊進(jìn)行檢測,而是采用軟件實現(xiàn)上述信號音的智能檢測。由于上述信號音的頻率都是450Hz,僅斷續(xù)時長不一樣,據(jù)此,采用電路把信號音整理成方波脈沖串,固定時問間隔(例如1ms)檢測輸入管腳上脈沖信號,當(dāng)脈沖信號出現(xiàn)后,立即開始在一定時長內(nèi)(例如1.2s)分若干時間片(例如0.1s)計數(shù)每個時間片內(nèi)出現(xiàn)的脈沖個數(shù)。通過分析比較給定時長內(nèi)各個時間片的脈沖個數(shù)分布情況,可以判別出信號音的類型。系統(tǒng)原理框圖如下圖所示： 電 話 接 口 家 用 電 器 控 制 單 片 機(jī) 語音放大電路 振鈴檢測電路 自動摘掛機(jī)電路 雙音頻解碼電路 圖1 系統(tǒng)原理框圖 2.2 軟件模塊分析

20、經(jīng)過比較，我決定使用AT89C2051作為控制的單片機(jī)芯片，具體有關(guān)AT89C2051的介紹不在這里累述，其詳細(xì)資料請參閱本設(shè)計的硬件電路設(shè)計部分。 軟件部分的設(shè)計由以下幾個模塊構(gòu)成。（1）信號音計數(shù)。本單元可以使用AT89C51的兩個計數(shù)器的外部中斷方式來實現(xiàn)對不同信號音的計數(shù)。 （2）密碼檢測。本單元可以在系統(tǒng)初始化的時候，在單片機(jī)內(nèi)部的存儲器的內(nèi)部開辟一塊空間放置密碼。當(dāng)用戶輸入密碼的時候，單片機(jī)把輸入的密碼寫入另外的一塊空間，然后利用減法運算比較兩者是否相等。這樣就可以實現(xiàn)密碼檢測的功能。 （3）信號分析處理。本單元可以利用查表方式，也可以用簡單的語句，稍微長一點的語句實現(xiàn)。 以上部分

21、是對系統(tǒng)設(shè)計過程和設(shè)計原理的簡單敘述。詳細(xì)部分將在下面的設(shè)計中具體介紹。經(jīng)過翻閱大量的技術(shù)資料，對具體要求實現(xiàn)的功能進(jìn)行完整的系統(tǒng)分析，我認(rèn)為我的 遙控系統(tǒng)設(shè)計基本符合實際情況，可以完成設(shè)計任務(wù)所要求實現(xiàn)的基本功能。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計電路工作原理振鈴檢測電路由光耦LE以及門電路G4等元件組成。 線路沒有鈴流時， 交換機(jī)提供的線路電壓為48V-60V的直流信號。當(dāng)用戶呼叫時， 交換機(jī)發(fā)來振鈴信號，89C2051單片機(jī)驅(qū)動摘掛機(jī)控制開關(guān)電路，DTMF信號譯碼電路，鈴流檢測電路和語音提示電路等電路設(shè)備。此時光耦LE的發(fā)光二極管導(dǎo)通，使光敏晶體管導(dǎo)通，于是+5V電源通過1K電阻和二極管向100uF電

22、容充電。當(dāng)電容上電壓充到開門電平時，與門G4輸出高電平并由AT89C2051的P3.5檢測，每振鈴一次，門G1輸出一次高電平即一個正脈沖。 振鈴信號為253V的正弦波，電壓有效值為9015V,振鈴以5s為周期，即1s送4s斷。正脈沖信號可以直接輸出至單片機(jī)的中斷計數(shù)器輸入口，完成整個振鈴音檢測和計數(shù)的過程。 電路圖設(shè)計根據(jù)振鈴信號的特征，設(shè)計振鈴檢測電路如圖2所示。 圖2 振鈴檢測電路3.2 摘掛機(jī)控制電路電路工作原理AT89C2051首先從P3.5 檢測與門G4的輸出,G4每輸出一個正脈沖， 振鈴一聲；P3.5必須檢測到8個正脈沖信號時，才從P1.1送出低電平使三極管T7導(dǎo)通，于是繼電器JK

23、吸合使兩對常開觸點JKa和JKb閉合，并使500歐電阻與小音頻變壓器繞組串聯(lián)被接入 線，實現(xiàn)了“模擬提機(jī)”。然后P3.2等待DTMF解碼器STD端正脈沖的到來，一旦識別到STD端的正脈沖，P3.0-P3.4即讀入DTMF解碼器的輸出的二進(jìn)制碼信息，這個信息就是遙控命令，AT89C2051能對其進(jìn)行判別-究竟是密碼還是控制某路開，關(guān)的命令，或是掛機(jī)命令。掛機(jī)命令的執(zhí)行信號是從P1.1輸出的，當(dāng)P1.1=1時，T7截止，繼電器釋放，即實現(xiàn)了“模擬掛機(jī)”。而控制受控對象動作的信號是從P1.3-P1.7共5路輸出的，例如若P1.3=1能使T1導(dǎo)通，繼電器J1吸合;若P1.3=0，則J1釋放.若P1.7

24、=1,則能使T5導(dǎo)通，繼電器J5吸合;若P1.7=0，則J5釋放。但由圖中可知，P1.3并沒有直接接到T1.P1.7并沒有直接接到T5，而是隔了一片集成塊74LS273。74LS273是一個8D鎖存器也就是芯片內(nèi)部包含了8個D觸發(fā)器，輸入端為D0-D7，輸出端為Q0-Q7。若清零端CLR加以低電平，則器件復(fù)零，Q0-Q7輸出全為零，若清零端為高電平，則每當(dāng)觸發(fā)端CLK有一個電平的上跳變時（從“0”變到“1”“0”變到“1”的跳變信號。只有當(dāng)這兩個條件同時滿足時與門G5才輸出正跳變信號，74LS273才能接受外部信息，這就大大提高了電路的抗干擾能力，防止AT89C2051因受到意外干擾而可能導(dǎo)致

25、的受控對象的誤動作。 電路圖設(shè)計設(shè)計摘掛機(jī)控制電路如圖3所示。 圖3 摘掛機(jī)控制電路 核心AT89C2051芯片介紹智能部件（單片機(jī)AT89C2051）。AT89C2051是一種廉價的高性能通用型單片微控制器，俗稱單片機(jī)，為雙列直插式20腳封裝。AT89C2051是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀Flash程序存儲器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，功能強(qiáng)大AT89C2051單片機(jī)可為您提供許多高性價

26、比的應(yīng)用場合。AT89C2051是一個功能強(qiáng)大的單片機(jī)，但它只有20個引腳，15個雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是一個完整的8位雙向I/O口，兩個外中斷口，兩個16位可編程定時計數(shù)器,兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。同時AT89C2051的時鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有RAM、定時/計數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi)RAM將被凍結(jié)，時鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運行。主要功能特性：（1）兼容MCS51指令系統(tǒng)。(2)15個雙向I/O口。（3）兩個16位可編程定時/計數(shù)器。（

27、4）時鐘頻率0-24MHZ。(5)兩個外部中斷源。（6）可直接驅(qū)動LED 。（7）低功耗睡眠功能。（8）可編程UARL通道。（9）2k可反復(fù)擦寫(1000次）Flash ROM。（10）6個中斷源。（11）2.7-6.0V的寬工作電壓范圍。（12）128x8bit內(nèi)部RAM。（13）兩個串行中斷。（14）兩級加密位。（15）內(nèi)置一個模擬比較放大器。（16）軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。 AT89C2051管腳封裝圖如下圖所示。AT89C2051單片機(jī)管腳封裝圖6所示。 圖7 AT89C2051管腳封裝圖3.3 雙音頻DTMF解碼電路 電路工作原理DTMF解碼，接收電路使用DTMF解碼集成電路MT88

28、70。當(dāng)電路接口中的JKa和JKb閉合時，由發(fā)送端送來的DTMF信號進(jìn)入MT8870的IN-端，經(jīng)過DTMF解碼，得到4位二進(jìn)制碼從Q3-Q0輸出，同時由STD端給出一個正脈沖，該正脈沖的出現(xiàn)表明Q3-Q0已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，就可以被讀取了。DTMF雙音多頻信號是目前在按鍵 （固定 ，移動 ），程控交換機(jī)及無線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的一種信號。它是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號。MT8870信號接收器可把DTMF信號變?yōu)閱纹瑱C(jī)可以識別的二進(jìn)制數(shù)字信號，來識別每一個按鍵。MT8870與AT89C2051單片機(jī)的接口電路如圖4所示。輸入的DTMF信號經(jīng)MT8870解調(diào)后，在STD端產(chǎn)生一個控制輸

29、出信號，該信號與單片機(jī)AT89C2051的外部接口P3.2相連。然后P3.2等待DTMF解碼器STD端正脈沖的到來，一旦識別到STD端的正脈沖，P3.0-P3.4即讀入DTMF解碼器的輸出的二進(jìn)制碼信息，這個信息就是遙控命令，AT89C2051能對其進(jìn)行判別-究竟是密碼還是控制某路開，關(guān)的命令，或是掛機(jī)命令。此部分是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)過翻閱大量的文獻(xiàn)資料，我發(fā)現(xiàn)使用 專用的雙音頻編解碼芯片進(jìn)行輸入雙音頻信號的解碼，是比較常用的一種方法。使用集成電路不但外圍電路簡單，而且可靠性強(qiáng)。經(jīng)過專用集成電路的解碼，信號轉(zhuǎn)換成為不同的碼制信號，可以直接被單片機(jī)讀取。一般常

30、用的 雙音頻編解碼集成電路有8870、8880、8888等，經(jīng)過反復(fù)論證比較，我決定使用雙音頻解碼集成片MT8870來完成此功能模塊。有關(guān)MT8870的詳細(xì)介紹請見下文。 電路圖設(shè)計 雙音頻DTMF解碼電路設(shè)計如圖4所示。 圖4 雙音頻DTMF解碼電路 核心MT8870芯片介紹作為 網(wǎng)，無線移動通信網(wǎng)和計算機(jī)通信網(wǎng)的終端設(shè)備。DTMF信號通過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(nèi)經(jīng)過濾波、放大、高低頻分離，再經(jīng)過數(shù)字處理轉(zhuǎn)化為與DTMF信號相對

31、應(yīng)的二進(jìn)制編碼。DTMF信號解碼為4位二進(jìn)制碼，由Q1Q4直接輸出， 如按下 “1”號鍵,則 線上就有高頻1200HZ和低頻697HZ的DTMF信號.此信號進(jìn)入MT8870進(jìn)行解碼，解碼的結(jié)果由Q1、Q2，Q3、Q4，輸出，MT8870輸出結(jié)果與 按鍵的對應(yīng)關(guān)系如表格所示。芯片STD引腳提供DTMF信號檢測輸出，當(dāng)MT8870接收到DTMF信號并解碼完成后該引腳為高電平，平時該引腳為低電平，該信號通過反相后可向單片機(jī)申請中斷，TOE引腳為輸出使能端，當(dāng)TOE為高電平時解碼結(jié)果可以從Q1Q4輸出。TOE為低電平時Q1Q4引腳為高阻態(tài)。MT8870管腳封裝圖如下圖所示。 圖8 MT8870管腳封裝

32、圖 MT8870解碼表信號在MT8870內(nèi)需經(jīng)過濾波、放大、高低頻分離，再經(jīng)過數(shù)字處理轉(zhuǎn)化為與DTMF信號相對應(yīng)的二進(jìn)制編碼。 鍵盤對應(yīng)的輸出二進(jìn)制編碼如表一所示。 表1 MT8870 解碼表Digit Q4 Q3 Q2 Q1 1 0 0 0 0 2 0 0 0 1 3 0 0 1 0 4 0 0 1 1 5 0 1 0 0 6 0 1 0 1 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 0 1 0 1 0 * 1 0 1 1 # 1 1 0 03.4 家用電器控制電路 電路工作原理該系統(tǒng)的目的是通過 遙控，控制不同的電器的電源的通斷，在本裝置中一共有5路電器可以控制。控制受控

33、對象動作的信號是從P1.7共5路輸出的，例如若P1.3=1能使T1導(dǎo)通，繼電器J1吸合;若P1.3=0，則J1釋放.若P1.7=1,則能使T5導(dǎo)通，繼電器J5吸合;若P1.7=0，則J5釋放。但由圖中可知，P1.3并沒有直接接到T1.P1.7并沒有直接接到T5，而是隔了一片集成塊74LS273。74LS273是一個8D鎖存器也就是芯片內(nèi)部包含了8個D觸發(fā)器，輸入端為D0-D7，輸出端為Q0Q7。若清零端CLR加低電平，則器件復(fù)零，Q0-Q7輸出全為零，若清零端為高電平，則每當(dāng)觸發(fā)端CLK有一個電平的上跳變時（從“0”變到“1”的瞬間），輸入端D0D7的狀態(tài)就會被鎖存到器件內(nèi)并從Q0-Q7輸出，

34、只要CLK端不再觸發(fā)，這一狀態(tài)就會被永遠(yuǎn)記住?？梢夾T89C2051從P1.3-P1.7輸出的信號只不過是先由記憶后再送出，其控制邏輯與直接接到的是一樣的。輸入端能接受輸入信號的必要條件是端有正跳變出現(xiàn)，這必須同時滿足兩個條件：其一是解碼器的端須為高電平，也就是遙控發(fā)送端有信令送到；其二是的必須送出一個由“0”變到“1”的跳變信號。只有當(dāng)這兩個條件同時滿足時與門才輸出正跳變信號，才能接受外部信息，這就大大提高了電路的抗干擾能力，防止因受到意外干擾而可能導(dǎo)致的受控對象的誤動作。 電路圖設(shè)計 家用電器控制原理圖如下圖所示。 圖5 家電控制電路 核心74LS273芯片介紹74LS273是8位數(shù)據(jù)/地

35、址鎖存器，它是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器。1D8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。第一腳CLR：主清除端，低電平觸發(fā)，即當(dāng)為低電平時，芯片被清除，輸出全為0（低電平）；CP（CLK）：觸發(fā)端，上升沿觸發(fā)，即當(dāng)CP從低到高電平時，D0-D7的數(shù)據(jù)通過芯片，為0時將數(shù)據(jù)鎖存，D0-D7的數(shù)據(jù)不變。 74LS273的輸入端D0-D7能接受輸入信號的必要條件是CLK端有正跳變出現(xiàn)，這必須同時滿足兩個條件：其一是DTMF解碼器的STD端須為高電平，也就是遙控發(fā)送端有DTMF信令送到；其二是AT89C“0”變到“1”的跳變信號。只有當(dāng)這兩個條件同時滿足時與

36、門G5才輸出正跳變信號，74LS273才能接受外部信息，這就大大提高了電路的抗干擾能力，防止AT89C2051因受到意外干擾而可能導(dǎo)致的受控對象的誤動作。AT89C2051從P1.7輸出的信號只不過是先由74LS273記憶后再送出，其控制邏輯與直接接到的T1-T5是一樣的。其管腳封裝圖如下圖所示。 圖9 74LS273管腳封裝圖回過頭來再看AT89C2051的RST端，這是該器件的復(fù)位端，有3種情況能使它復(fù)位；一種是通電瞬間，由于22uF電容的作用使門G3的輸入為短時間的高電平，因此G3的輸出也有短暫的高電平以使AT89C2051復(fù)位；另一種是使用了復(fù)位按鈕AN；第三種是如果AT89C2051

37、的P3.7沒有輸出連續(xù)的脈沖方波，而是靜態(tài)信號（高電平或低電平），那么這時三極管T6是處于截止?fàn)顟B(tài)的，其集電極為高電平，由門G1,G2構(gòu)成的振蕩器起振，G2輸出的正脈沖經(jīng)過二極管加到門G3的輸入端，于是G3輸出的正脈沖使AT89C2051復(fù)位。第三種情況只有在受到意外干擾運行程序“飛掉”P3.7不輸出方波時才會發(fā)生，因為在程序正常運行時已安排P3.7不斷送出方波信號，使T6的集電極為低電平，由G1和G2構(gòu)成的振蕩器不會振蕩，所以就不會有復(fù)位正脈沖輸出。3.5 信息反饋電路 電路工作原理最后來看一下“信息反饋”電路，它由一片成品“音樂集成電路”構(gòu)成，當(dāng)AT89C2051完成一次對受控對象的操作后

38、，由P1.0輸出一個高電平脈沖觸發(fā)音樂片發(fā)音。音樂信號經(jīng)過三極管功率放大，再經(jīng)過 接口中的小音頻變壓器B耦合至 線上。遠(yuǎn)方的遙控操作者即能從 聽筒里聽到反饋信息。由于信息反饋電路在設(shè)計中連接比較簡單故此部分電路省略不畫。 音樂集成電路芯片介紹本次設(shè)計中用到了音樂集成電路，或簡稱為音樂片，下面對其工作原理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。電子制作中經(jīng)常用到音樂集成電路和語言集成電路，一般稱為語言片和音樂片。它們一般都是軟包封，即芯片直接用黑膠封裝在一小塊電路板上。語音IC一般還需要少量外圍元件才能工作，它們可直接焊到這塊電路板上。別看語音IC應(yīng)用電路很簡單，但是它確確實實是一片含有成千上萬個晶體管芯的集成電

39、路。其內(nèi)部含有振蕩器、節(jié)拍器、音色發(fā)生器、ROM、地址計算器和控制輸出電路等。 音樂片內(nèi)可存儲一首或多首世界名曲，價格很便宜，幾角錢一片。音樂門鈴都是用這種音樂片裝的，其實成本很低。不同的語言片內(nèi)存儲了各種動物的叫聲，簡短語言等，價格要比音樂片貴些。但因為有趣，其應(yīng)用越來越多。 會說話的計算器、倒車告警器、報時鐘表等。語音電路盡管品種不少，但不能根據(jù)用戶隨時的要求發(fā)出聲音，因為商品化的語音產(chǎn)品采用掩膜工藝，發(fā)聲的語音是做死的，使成本得到了控制。 一般語音集成電路的生產(chǎn)廠家都可以特別定制語音的內(nèi)容，但因為要掩模，要求數(shù)量千片以上。近年來出現(xiàn)的OTP語音電路解決了這一問題。OTP就是一次性可編程的

40、意思，就是廠家生產(chǎn)出來的芯片，里面是空的，內(nèi)容由用戶寫入（需開發(fā)設(shè)備），一旦固化好，再也不能擦除，信息也就不會丟失。它的出現(xiàn)為開發(fā)人員試制樣機(jī)提供了方便，特別適合于小批量生產(chǎn)。 音樂集成電路的結(jié)構(gòu)及基本工作原理。音樂集成電路有許多系列，且在控制功能上也各不相同，但它們的基本電路結(jié)構(gòu)和工作原理大都是相同的。內(nèi)部具體構(gòu)成如下。（1）振蕩電路。振蕩電路由外接電阻R構(gòu)成一個完整的振蕩器，其振蕩頻率與R阻值的大小有關(guān)，一般的振蕩頻率為100kHz或50kHz。振蕩頻率是音調(diào)發(fā)生器和節(jié)奏發(fā)生器的時間基準(zhǔn)。（2）存儲器。存儲器(ROM)的存儲容量有64字七位的，也有512字七位的不等，其中四位用于控制音調(diào)發(fā)

41、生器，三位用于控制節(jié)奏發(fā)生器，同時也提供自停信號。（3）音調(diào)發(fā)生器。音調(diào)發(fā)生器按ROM的數(shù)據(jù)分配產(chǎn)生不同音調(diào)的代碼。（4）速度控制。它可提供與放音速度相匹配的速度，這種速度已按編好的程序固化在集成電路內(nèi)，不能由外部選擇。音樂集成電路使用中的注意事項（1）應(yīng)正確了解和選用集成電路的工作電壓，否則將會產(chǎn)生失真。（2）外接電阻阻值的大小與輸出的音調(diào)有關(guān)，阻值小時音調(diào)高，阻值大時音調(diào)低。（3）由于集成電路的種類很多，有時很難從型號及外形上知道它輸出的樂曲或語音內(nèi)容。因此在選購這類集成電路時，最好f臨時搭接外圍元件，試聽一下曲調(diào)是否理想。（4）有的集成電路輸出電流很小，對于這類集成電路，應(yīng)外接放大電路。

42、（5）音樂集成電路大多由CMOS電路組成，因此焊接時應(yīng)使電烙鐵外殼可靠接地。4系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 軟件設(shè)計原理軟件部分的設(shè)計核心是89C2051芯片。編程語言為單片機(jī)匯編語言。設(shè)計本遙控裝置的控制程序的主要工作是對 信號進(jìn)行檢測以及接收用戶指令控制家用電器的工作。系統(tǒng)程序主要包括管理監(jiān)控主程序和定時中斷子程序。（1）管理監(jiān)控主程序CPU檢測振鈴信號狀態(tài)和按鍵狀態(tài),當(dāng)檢測到有效振鈴信號后,啟動計數(shù)程序,計數(shù)到設(shè)定振鈴次數(shù)后,CPU送出摘機(jī)信號控制電路自動摘機(jī)并送出摘機(jī)提示音信號,提示用戶輸入密碼。當(dāng)檢測到有“*”鍵按下時,也同樣送出摘機(jī)提示音信號,提示用戶輸入密碼(對“*”鍵的檢測是為了方便用戶

43、在家中控制電器,用戶直接操作接在線路上的 機(jī)即可)。單片機(jī)檢測MT8870送出的STD信號,當(dāng)STD信號有效時,從MT8870讀入指令代碼并與預(yù)設(shè)密碼比較,如果兩者不一致,則送出警告提示音信號,用戶可以重新輸入密碼,若連續(xù)3次密碼錯誤,系統(tǒng)自動掛機(jī),不能進(jìn)行遙控設(shè)定,如果輸人密碼與預(yù)設(shè)密碼一致,則送出確認(rèn)提示音信號,用戶可以輸入開機(jī)、關(guān)機(jī)、定時工作等指令,也可以輸入查詢指令查詢系統(tǒng)工作狀態(tài)或輸入更改密碼指令、更改設(shè)定密碼。設(shè)定或查詢完成后,按“#”鍵則系統(tǒng)掛機(jī),連續(xù)一定時間不輸入任何指令信號,系統(tǒng)也會自動掛機(jī),讓出 線路。（2）定時中斷程序定時中斷程序完成定時工作方式下的計時和本地按鍵設(shè)定狀態(tài)

44、的查詢和執(zhí)行。4.2 系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖 系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖如下圖所示。 開始振鈴檢測信號8次振鈴 拾機(jī)告知撥號人信號解碼密碼正確控制繼電器開關(guān)告知撥號人開關(guān)狀態(tài)操作完成否掛機(jī) 結(jié)束 圖6 系統(tǒng)程序流程圖5結(jié)束語本次設(shè)計綜合利用了電子技術(shù)專業(yè)各方面的知識，設(shè)計用到了數(shù)字電字技術(shù)，模擬電子技術(shù)，電路原理，單片機(jī)原路及接口技術(shù)等專業(yè)知識。涉及到的專業(yè)知識面廣，技術(shù)要求高，難度也較大，很好的運用了四年以來所學(xué)的專業(yè)知識。對未來的工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)將會有很大的幫助。利用 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制是通訊電子信息行業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果。隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高,越來越多的家用電器進(jìn)入了百姓的生活,給大家?guī)砹撕?/p>

45、多的方便和享受,同時隨著 在家庭中的普及,利用 實現(xiàn)家用電器遙控自然是未來的發(fā)展方向。本次設(shè)計主要分為兩大部分：第一是硬件電路設(shè)計；第二是軟件部分設(shè)計，即用匯編語言編寫的單片機(jī)程序。硬件電路設(shè)計方面為了使設(shè)計思路和條理更清晰明了，我把整個硬件電路分成四個部分進(jìn)行了剖析，首先是振鈴檢測電路；其次是摘掛機(jī)控制電路；再其次是雙音頻DTMF解碼電路；最后是家用電器控制電路。軟件設(shè)計部分則是按照程序設(shè)計流程圖中的流程一步步的編寫程序，設(shè)計本遙控裝置的控制程序的主要工作是對 信號進(jìn)行檢測以及接收用戶指令控制家用電器的工作。系統(tǒng)程序主要包括管理監(jiān)控主程序和定時中斷子程序。設(shè)計中技術(shù)要求很高，特別是硬件電路的

46、實際制作和匯編程序的調(diào)試。該裝置在調(diào)試過程中需要連入 網(wǎng)，所以在調(diào)試過程中遇到的困難很多難度也很大。本設(shè)計的目的是希望通過對 遠(yuǎn)程控制的研究使這一技術(shù)能早日應(yīng)用于老百姓的日常生活中。本設(shè)計在很大程度上也只是從理論方面給出 遠(yuǎn)程控制的可行性。許多技術(shù)性問題可能還要在實際運用中加以解決。由于設(shè)計者水平有限論文中可能有一定的紕漏，希望各位老師能給出更好的指導(dǎo)性意見和建議。參考文獻(xiàn)1.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，20062劉修文.實用電子電路設(shè)計制作300例.北京：中國電力出版社，20043何希才.常用電子電路應(yīng)用365例.西安：電子工業(yè)出版社，20074.合肥：化學(xué)工業(yè)出版社，20005.福州：福建科

47、學(xué)技術(shù)出版社，20066李國厚，王春陽.自動化專業(yè)英語.北京：北京大學(xué)出版社，20067何立民.單片機(jī)高級教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.8李鴻.單片機(jī)原理及應(yīng)用.長沙：湖南大學(xué)出版社，2003.9王宇.智能 遠(yuǎn)程遙控器.長沙：湖南大學(xué)出版社，200310熊瑞香.新型 機(jī)基本原理與維修.北京：人民郵電出版社，199611馬忠梅，劉濱，戚軍.單片機(jī)C語言Windows環(huán)境編程寶典.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200312丁元杰.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200513趙坤，王可崇.基于DTMF技術(shù)的電力線載波通信系統(tǒng)的設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200514李朝青.單

48、片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，199915李華.MCS-51系列單片機(jī)實用接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，199116劉潤生.語音識別在 遙控中的應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，200217周永峰.近距離體驗智能家居.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200318邱關(guān)源.電路原理.北京：高等教育出版社，200619張中荃.程控交換與寬帶交換.北京：人民郵電出版社，200320康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，2004附錄一 電路總圖附錄二 程序清單;-初始化- ORG 00H MOV DPTR, #TAB MOV WADD, #0A0H MOV RADD, #0

49、A1H MOV R4, #6START0: ACALL STA MOV A, WADD ACALL WRBYT ACALL CACK JB F0, START0 MOV A, #00H ACALL WRBYT ACALL ACK JB F0, START0 ACALL TOP NOP ACALL STA MOV A, RADDMAIN2: ACALL WRBYT ACALL CACK JB F0, MAIN2 MOV R1, #CODEADCSONG1: ACALL RDBYT MOV R1, A DJNZ R4, CSONG2 ACALL MNACK ACALL STOP AJMP CSHCSONG2: ACALL ACK INC R1 AJMP CSONG1CSH: MOV R0, #CODEST MOV R2, #00H MOV R3, #00H MOV CODECW, #0 MOV CODESX,