3034.智能家居控制系統(tǒng)(很好)

1、 目 錄引言引言 .3 31 1 緒緒 論論 .4 41.1 課題背景.41.2 智能家居控制系統(tǒng)的概述.51.3 課題研究的目的及意義 .61.4 系統(tǒng)設(shè)計主要任務(wù) .62 2 方案設(shè)計方案設(shè)計 .7 72.1 系統(tǒng)總體設(shè)計與分析 .72.1.1 單片機控制部分.72.1.2 系統(tǒng)工作流程部分.82.2 遠程控制設(shè)計與分析.82.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計分析.82.2.2 控制要求 .92.2.3 單元功能模塊.92.3 傳感器信號采集設(shè)計與分析.92.3.1 防火災(zāi)發(fā)生傳感器 .92.3.2 可燃氣體泄漏傳感器.102.3.3 防盜傳感器.102.3.4 信號采集設(shè)計與分析 .10 2.4 g

2、sm 模塊的接口與設(shè)計 .102.4.1 tc35 模塊組成.102.4.2 tc35 模塊通信電路.102.4.3 tc35 模塊與 mcu 連接方式.102.5 紅外學(xué)習(xí)遙控設(shè)計 .112.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控的設(shè)想 .112.5.2 紅外學(xué)習(xí)遙控的實現(xiàn) .113 3 硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計 .12123.1 相關(guān)芯片及模塊簡介.123.1.1 mcu sm8952ac25p 簡介.123.1.2 雙音多頻收發(fā)器 mt8870 簡介 .123.1.3 isd2500 系列單片語音錄放簡介.133.1.4 固態(tài)繼電器(ssr)簡介 .133.2 遠程控制電路設(shè)計 .133.2.1 振鈴檢測

3、電路.133.2.3 雙音頻解碼電路 .153.2.4 語言提示電路 .163.3 電源電路設(shè)計 .173.3.1 5v 開關(guān)電源穩(wěn)壓器電路.173.3.2 其他電源穩(wěn)壓器電路 .173.4 tc35 短消息模塊電路設(shè)計 .173.4.1 tc35 短消息模塊接口電路.17 3.4.2 tc35 短消息模塊控制設(shè)計.183.5 紅外學(xué)習(xí)遙控電路設(shè)計 .193.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控接收電路設(shè)計 .193.5.2 紅外學(xué)習(xí)遙控發(fā)送電路設(shè)計 .194 4 軟件部分軟件部分 .19194.1 下位機編程 .194.1.1 主控單片機系統(tǒng)軟件設(shè)計 .194.1.2 遠程控制程序設(shè)計.214.1.3 短信

4、息發(fā)送程序設(shè)計.224.1.4 紅外學(xué)習(xí)遙控程序設(shè)計.234.2 上位機（pc 機）編程 .244.2.1 用戶界面的設(shè)計 .244.2.2 串行通信的實現(xiàn) .244.2.3 控件 mscomm 使用方法.255 5 系統(tǒng)制作及調(diào)試系統(tǒng)制作及調(diào)試 .26265.1 使用的儀器儀表及工具.275.2 硬件制作與調(diào)試.275.2.1 系統(tǒng) pcb 板的設(shè)計.275.2.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試.275.3 軟件及聯(lián)機調(diào)試.285.3.1 主控程序調(diào)試.28 5.3.2 短消息發(fā)送調(diào)試.286 6 結(jié)論結(jié)論 .2929謝謝 辭辭 .3030附錄附錄 1 1.3232附錄附錄 2 2.5454附錄附錄 3 3

5、.6262附錄附錄 4 4.6363引言21 世紀是信息化的世紀，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動了人類文明的巨大進步。本文介紹的數(shù)字化家居控制系統(tǒng)可以使得人們可以通過手機或電話在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、dvd 錄像機）進行遠程控制；也可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯；而這一切的實現(xiàn)都僅僅是打一個簡單的電話。此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報警、遠程監(jiān)控等多種功能，如果不幸出現(xiàn)某種險情，您和 110可以在第一時間獲得通知以便進一步采取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進步的標志，智能家居控制系統(tǒng)能夠在不改變

6、家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現(xiàn)代生活。實現(xiàn)智能化離不開運算和控制單元，本系統(tǒng)采用 mcu(sm8952ac25p)作為主控器件，單片機應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件由單片機擴展的存儲器、輸入/出設(shè)備以及各種實現(xiàn)單片機系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件組成；軟件由單片機應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進行軟、硬件設(shè)計，以提高工作效率，當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，就可以組成高性能的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。本課題完成了單片機應(yīng)用系

7、統(tǒng)其開發(fā)過程的系統(tǒng)的總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟 件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試，根據(jù)開發(fā)的實際需要，相互協(xié)調(diào)、交叉，有機的進行。本設(shè)計的 mcu 與各個芯片和模塊的接口、各項標準都嚴格遵循國家有關(guān)標準，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)的電話遠程控制是基于電話交換網(wǎng)絡(luò)的國際雙音頻通信標準dtmf 通信方式，程控交換信令作為系統(tǒng)控制命令，采用 mt8870 雙音頻編解碼電路實現(xiàn)，單片機通過 mt8870 識別來自電話程控交換機的網(wǎng)絡(luò)的控制信號，用戶只需撥通家中的電話可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進行按鍵選擇以實現(xiàn)用戶身份的識別、遠程控制和安防操作；各種傳感器的檢測是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過單

8、片機進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控；短消息發(fā)送部分采用基于 siemens tc35 gsm 模塊 tc35 modem 和 ti 公司的電平轉(zhuǎn)換芯片 max3238 等器件構(gòu)成的移動終端的硬件電路可以完成短消息收發(fā)等功能。在設(shè)計本系統(tǒng)時，面對各種檢測對象和大量控制單元，需要利用各種接口標準和 mcu 進行連接，再經(jīng)過 mcu 進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控。而此時采用單片機來實現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)不僅具有采集控制方便、簡單、靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高采各模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計統(tǒng)正是把 mt8870、tc35 modem 與sm8952ac25p 單片機有機的結(jié)

9、合起來，順利的完成了本設(shè)計的要求。并且實現(xiàn)了學(xué)習(xí)型遠程紅外遙控功能，為控制紅外家電和設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)也可應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中,實現(xiàn)對無人值守崗位的遠程監(jiān)控等。1緒 論1.1 課題背景21 世紀是信息時代，各種電信新技術(shù)推動了人類文明的進步。自從1876 年，alexander graham bell（貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速，近十年來，中國的固定電話業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長。1997 年 8 月局用電話交換機總?cè)萘客黄?1 億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，2006 年初固定電話用戶總數(shù)達到 35539.2 萬戶，移動電話用戶達到 40407.2 萬戶，現(xiàn)代電話

10、網(wǎng)絡(luò)是由程控交換機進行交換傳輸，移動通信也從模擬時代走向了高度數(shù)字化時代，它們的性能已經(jīng)有了很大的進展，而且可靠性非常高。正是因為通信技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢下應(yīng)運而生的。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動控制、安全防范三個方面。 隨著新技術(shù)和自動化的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也越來越強，各種傳感器都已經(jīng)標準化、模塊化這給智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計提供極大方便。電話遠程控制作為一較新的課題與常

11、規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。另外電話屬雙工通信手段。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進行遙控的更大優(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，從而進行進一步的操作。電話遙控部分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)出電話遙控方式的雙工通信特點。本設(shè)計正是針對這一點進行了較大改進，采取單片機智能控制，利用不同的提示音達到對于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)

12、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)品達到交互式與智能化。而且本設(shè)計的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在電信、鐵通的交換機實驗并且能夠成功的使用移動電話進行操作。短信息服務(wù)（short message service，sms）是 gsm（global system for mobile comm unication）系統(tǒng)中提供的一種 gsm 終端（手機）之間，通過服務(wù)中心(service center)進行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)中心完成信息的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能。短信息服務(wù)作為 gsm 網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展

13、起來。由于 gsm 網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強的特點，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費用和維護費用。同時，他對用戶的數(shù)量也沒有限制，克服了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大、維護費用高、且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷。比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無法比擬的優(yōu)勢，加上 gsm 的 sms 本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能，都使得這些應(yīng)用得到迅速的普及。利用 gsm 短信息系統(tǒng)進行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個強大的支持平臺。在此以 gsm 網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，它可以應(yīng)用在銀行、

14、儲蓄點機房監(jiān)控、電信機房動力環(huán)境監(jiān)控、通信行業(yè)遠端無人值守站機房監(jiān)控和遠程維護（如移動通信基站、微波站、光纖中繼站等）及其他無人值守點（如倉庫、辦公樓等）監(jiān)控及城市公用事業(yè)實時監(jiān)控維護系統(tǒng)像煤氣調(diào)壓站、自來水、污水管網(wǎng)和熱力系統(tǒng) 、電力系統(tǒng)城市中電網(wǎng)等情況中。在此本系統(tǒng)采用了 siemens 公司新一代無線通信 gsm 模塊 tc35 是，它設(shè)計小巧、功耗很低很大程度上方便了智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計。1.2 智能家居控制系統(tǒng)的概述圖 1.1-1 智能家居控制系統(tǒng)示意圖 隨著社會信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益緊密。信息化社會在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提

15、出了挑戰(zhàn)，社會、技術(shù)以及經(jīng)濟的進步更使人們的觀念隨之巨變。人們對家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個安全、方便、舒適的居家環(huán)境。家居智能化技術(shù)起源于美國，它是以家為平臺進行設(shè)計 的。智能家居控制系統(tǒng)是以 hfc、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺，現(xiàn)場總線為應(yīng)用操作平臺，構(gòu)成一個完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。 智能家居控制系統(tǒng)的總體目標是通過采用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。 大型的智能

16、家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備 cmts、交換機、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等主要部分組成。1.3 課題研究的目的及意義智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)。利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。還將原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信

17、息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段。使生活更加舒適、便利和安全。因智能家居控制系統(tǒng)布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。1.4 系統(tǒng)設(shè)計主要任務(wù)本文利用 sm8952ac25p、mt8870、tc35 modem 和各類家居傳感器設(shè)計制作一款智能家居控制系統(tǒng)樣機。實驗樣機的設(shè)計包括：系統(tǒng)硬件的設(shè)計與調(diào)試和控制軟件的編寫與調(diào)試。(1)硬件部分智能家居控制系統(tǒng)其

18、硬件部分主要由五大部分構(gòu)成，即電話交換網(wǎng)程控交換信令部分、控制單元、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、gsm 模塊 tc35 modem與接口和電源部分。電話交換網(wǎng)程控交換信令部分主要由 mt8870 和電壓檢測元件組成，它是系統(tǒng)中控制部分關(guān)鍵的元件，它與控制單元組成控制部分功能；傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、gsm 模塊 tc35 modem 和控制單元完成報 警等信號的處理和發(fā)送；電源部分則為各個部分提供工作電源。(2)軟件部分軟件設(shè)計部分主要由五大部分構(gòu)成：即數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分、電話交換網(wǎng)程控交換信令識別與分析部分、gsm 模塊 tc35 modem 接口程序部分、分析控制部分。其中數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分和

19、電話交換網(wǎng)程控交換信令識別需要作實時處理；gsm 模塊 tc35 modem 接口程序部分和分析控制部分則是根據(jù)采集和電話交換網(wǎng)交換信令進行分時操作有利于提高系統(tǒng)效率。2 2 方案設(shè)計方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計與分析本設(shè)計屬于單片機應(yīng)用系統(tǒng)。確定單片機控制系統(tǒng)總體方案，是進行系統(tǒng)設(shè)計最重要、最關(guān)鍵的一步?？傮w方案的好壞，直接影響整個控制系統(tǒng)的性能及實施細則?？傮w方案的設(shè)計主要是根據(jù)被控對象的任務(wù)及工藝要求而確定的。設(shè)計方法大致如下：根據(jù)系統(tǒng)的要求，首先確定出系統(tǒng)是采用開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)，或者是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。選擇檢測元件，在確定總體方案時，必須首先選擇好被測參數(shù)的測量元件，它是影響控制系統(tǒng)精

20、度的重要因素之一。選擇執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)是微型機控制系統(tǒng)的重要組成部件之一。執(zhí)行機構(gòu)的選擇一方面要與控制算法匹配，另一方面要根據(jù)被控對象的實際情況確定。 選擇輸入/輸出通道及外圍設(shè)備。選擇時應(yīng)考慮以下幾個問題：被控對象參數(shù)的數(shù)量；各輸入/輸出通道是串行操作還是并行操作；各通道數(shù)據(jù)的傳遞速率；各通道數(shù)據(jù)的字長及選擇位數(shù)；對顯示、打印有何要求；畫出整個系統(tǒng)流程圖和原理圖。2.1.1 單片機控制部分本系統(tǒng)是單片機在系統(tǒng)檢測以及工程控制方面的應(yīng)用，其特點是體積小，成本低，功能強，功耗低，是微機應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機種之一，它已廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品智能化和工業(yè)自動化上。而把單片機面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用

21、系統(tǒng)中，實現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計算機稱之為嵌入式計算機系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種:工控機，通用 cpu 模塊，嵌入式微機處理，單片機。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點：(1)面對控制對象。如傳感信號輸入、人機交互操作,伺服驅(qū)動等。(2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。(3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運行的品質(zhì)。(4)突出控制功能。如對外部信息的捕捉、對控制對象實時控制和有 突出控制功能的指令系統(tǒng)(i/o 控制、位操作和轉(zhuǎn)移指令等)。單片機有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用要求。單片機是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應(yīng)用系統(tǒng)

22、的嵌入、現(xiàn)場的可靠運行及非凡的控制品質(zhì)等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。2.1.2 系統(tǒng)工作流程部分 圖 2.1-1 系統(tǒng)工作流程2.2 遠程控制設(shè)計與分析2.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計分析系統(tǒng)控制器由 mt8870 接收遠端發(fā)送來的 dtmf 信號、并對其進行解碼，解碼后的信號由中央處理單元采集處理。為了方便用戶使用，系統(tǒng)設(shè)計了語音提示界面。電話遠程控制系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境，所以應(yīng)具有自動離線、上線、復(fù)位功能。為了符合智能化要求，系統(tǒng)采用 sm8952ac25p 作為中央處理器。同時，電話遠程控制系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅(qū)動電路等輔助電路。系統(tǒng)組成框圖如圖 2.2-1

23、 示。由圖可知，系統(tǒng)主要由振鈴檢測電路、模擬摘掛機電路、dtmf 音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元（sm8952ac25p） 、控制電路、電源電路等組成。火災(zāi)煙霧傳感器可燃氣體傳感器擴展信號a/d轉(zhuǎn)換放大、整形放大、整形單片機信號分析處理短信息發(fā)送紅外學(xué)習(xí)光電隔離功率器件程控交換信令執(zhí)行器件lcd 顯示門窗磁信號電壓轉(zhuǎn) 換rs232pc 機 圖 2.2-1 遠程控制系統(tǒng)控制器并聯(lián)于電話機的兩端，不會影響電話機的正常使用。用戶通過異地電話撥通控制器所連接外線的電話號碼，通過程控交換機向電話機發(fā)出振鈴信號?？刂破鳈z測到六次振鈴后，即六次響鈴后無人接聽時電話自動摘機，進入密碼檢測階段，輸入正

24、確密碼后選擇被控電器，然后輸入開或關(guān)密碼遙控被控電器，完成后返回。2.2.2 控制要求 完成遠程控制部分必須完成一下要求： (1) 通過電話網(wǎng)對異地的電器實現(xiàn)控制（開/關(guān)） 。(2) 控制器可以實現(xiàn)自動模擬摘掛機。(3) 控制器設(shè)置密碼校驗。2.2.3 單元功能模塊本設(shè)計此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊：(1) 鈴音檢測、計數(shù)；(2) 自動摘掛機；(3) 密碼校驗；(4) 在線修改密碼；(5) 雙音頻信號解碼；(6) 輸入信息分析；電源電路語音提示控制電路sm8952ac25p 單片機 振鈴檢測模擬摘機dtmf 解碼 (7) 控制電器開關(guān)；(8) 電器狀態(tài)查詢；2.2.4 軟硬件方案確定根據(jù)電話

25、機和交換機發(fā)出的不同信號音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求，本設(shè)計方案結(jié)合實際情況對具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上作了以下分工：交換機所發(fā)出的各種信號音都大多數(shù)可以通過軟件編程來識別，即通過單片機發(fā)出的脈沖信號來檢測信號音單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)計算出其頻率，從而完成信號音的識別。但從系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計上分析，用硬件來解決振鈴音檢測、雙音頻信號解碼等功能相對穩(wěn)定可靠。 設(shè)計中自動摘掛機和電器的控制必須使用具體硬件電路來實現(xiàn)。而振鈴音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、輸入信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路簡單的多，易于實現(xiàn)。綜上所述，本設(shè)計信號音檢測、自動摘掛機、控制

26、電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實現(xiàn)。而信號音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程完成。2.3 傳感器信號采集設(shè)計與分析2.3.1 防火災(zāi)發(fā)生傳感器火災(zāi)煙霧傳感器是一種在消防管理、安全防范系統(tǒng)中常用的報警器材，它工作可靠、體積小巧，火災(zāi)煙霧傳感器是把煙霧信號轉(zhuǎn)換為電信號，電路設(shè)計時可以在背后設(shè)計專用的卡口以便地固定在墻體或者天花板上，使用時通過設(shè)置在廚房的感溫探測器和設(shè)置在客廳、臥室等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內(nèi)有無火災(zāi)的發(fā)生。如有火災(zāi)發(fā)生控制器發(fā)出聲光和短信報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，調(diào)節(jié)感溫

27、探測器和感煙探測器的靈敏度。本系統(tǒng)采用nis-09c 型煙霧傳感器。2.3.2 可燃氣體泄漏傳感器通過設(shè)置在廚房的可燃氣體探測器，監(jiān)視燃氣管道、灶具有無燃氣泄漏。如有燃氣泄漏家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關(guān)閉燃氣管道上的電磁閥，同時短信通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。這里采用 tp-2 高溫型一氧化碳傳感器報警器需在一氧化碳濃度達到設(shè)定制值時系統(tǒng)應(yīng)啟動報警。2.3.3 防盜傳感器 防盜報警的防護區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內(nèi)區(qū)域防護。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器；住宅內(nèi)區(qū)域防護是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝被動紅外探測器或被動

28、紅外微波雙技術(shù)探測器。當(dāng)家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設(shè)備(紅外探測器或被動紅外微波雙技術(shù)探測器)撤防。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)和住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設(shè)備(被動紅外探測器或被動紅外微波雙技術(shù)探測器)均設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時，家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并短信通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設(shè)定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。2.3.4 信號采集設(shè)計與分析傳感器是將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，其中的電信號包括數(shù)字信號和模擬信號，數(shù)字信號可以通過電氣隔離直接送給單片機或微型計

29、算機進行處理，模擬信號則利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機或微型計算機進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控。2.4 gsm 模塊的接口與設(shè)計2.4.1 tc35 模塊組成siemens 公司的 tc35 模塊主要由 gsm 基帶處理器、gsm 射頻模塊、供電模塊(asic)、閃存、zif 連接器、天線接口六部分組成。作為 tc35 的核心，基帶處理器主要處理 gsm 終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持 fr、hr 和 efr 語音信道編碼。 2.4.2 tc35 模塊通信電路數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與微

30、機機通信、軟件流控制等功能。tc35 的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合 itu-t rs-232 接口電路標準，工作在 cmos 電平(2.65v)。數(shù)據(jù)接口配置為 8 位數(shù)據(jù)位、1 位停止位、無校驗位，可以在 300bps115kbps 的波特率下運行，支持的自動波特率為 4.8kbps115kbps（14.4kbps 和 28.8kbps 除外） 。tc35 模塊還支持rts0/cts0 的硬件握手和 xon/xoff 的軟件流控制。 2.4.3 tc35 模塊與 mcu 連接方式單片機與 tc35 一般采用串行異步通信接口，具有紅外和通信電纜兩種連接方式其中電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能以 ti

31、 公司的 max3238 芯片為核心，通信速度可設(shè)定，通常為 19200bps。采用紅外接口的優(yōu)點是單片機系統(tǒng)與手機電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨立，使用方便；缺點是通信 距離較短，紅外傳播的方向性對接口相對位置有要求。采用電纜連接時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好；其主要缺點是接口的電氣參數(shù)不兼容，設(shè)計不當(dāng)時就會對手機的通信質(zhì)量產(chǎn)生影響。這個單片機系統(tǒng)其實就是一個具有g(shù)prs 功能的 gsm 手機模塊加上單片機控制系統(tǒng)，gsm 手機模塊主要是用來建立無線信道，接收和發(fā)出短消息。單片機系統(tǒng)用來控制手機模塊，并且對收到的短消息信息進行解釋并執(zhí)行，目前全國共有 8 種短消息格式包含從互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)出的短消息

32、。本系統(tǒng)采用通信電纜的連接方式。2.5 紅外學(xué)習(xí)遙控設(shè)計2.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控的設(shè)想對于空調(diào)、電視等需要紅外遙控器才可控制的紅外控制類家電僅靠接通交流電源是無法使其進入工作狀態(tài)的。因此本人提出使用紅外遙控進行對空調(diào)以及其他紅外電氣的控制方案，使系統(tǒng)具有的紅外學(xué)習(xí)功能可實現(xiàn)對這類家電的有效控制。又如紅外插座、紅外開關(guān)等，雖然紅外遙控在家電產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用，但各產(chǎn)品的遙控器不能相互兼容，目前市面上常見的萬能遙控器只能對某幾種產(chǎn)品進行控制，不是真正的“萬能” 。本系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)并記憶各種紅外控制類家電的遙控指令，利用單片機對遙控器的發(fā)射信號的波形進行測量，然后將測量的數(shù)據(jù)回放，由于只關(guān)心發(fā)射信號波形

33、中的高低電平的寬度，不管其如何編碼，因此做到了真正的“萬能” 。也為整個控制器的實現(xiàn)提供了良好的基礎(chǔ)。當(dāng)用戶可以通過任意操作方式對這類家電進行控制時，紅外插座或開關(guān)會向受控電器發(fā)送相應(yīng)的紅外遙控指令，從而控制電器的運行狀態(tài)。2.5.2 紅外學(xué)習(xí)遙控的實現(xiàn)經(jīng)過充分的論證和研討，本系統(tǒng)采用各設(shè)備集中控制的方式實現(xiàn)。集中各設(shè)備的方法是首先對各設(shè)備的紅外遙控信號進行識別并存儲，然后在需要時進行還原，以控制對應(yīng)設(shè)備動作。由單片機構(gòu)成集中控制器，它是自學(xué)習(xí)與還原的核心部分，紅外接收部分由 cx20106 解調(diào)電路或一體化紅外接收頭組成，發(fā)射部分有紅外發(fā)光管極其驅(qū)動部分組成。通常，紅外遙控器將遙控信號調(diào)制在

34、 38khz 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號發(fā)射出去。二進制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是 pwm 碼(脈沖寬度調(diào)制碼)和 ppm 碼(脈沖位置調(diào)制碼)。pwm 碼以寬脈沖表示 1，窄脈沖表示 0。ppm 碼脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表 1，碼位窄的代表 0。遙控編碼脈沖信號（以 ppm 碼為例）通常由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號組成。引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為 9ms 的高電平和寬度為 4.5ms 的低電平組成（不同的遙控系統(tǒng)在高低電平上有一 定的區(qū)別） ，用來標志遙控編碼脈沖的開始。系統(tǒng)碼也叫識別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)

35、的種類，以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)的誤操作。功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收機中的微控制器可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼與功能反碼是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對傳輸過程中是否產(chǎn)生差錯。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對頻率為38khz（周期為 26.3ms）的載波信號進行脈幅調(diào)制（pam） ，再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。 由于遙控器的二進制編碼脈沖有一定的寬度，而且它的高低電平均不斷的交替變化，因此容易讓我們想到一種容易且方便的方法，脈寬測量。雖然它的二進制脈沖的高低電平的寬度有所不同，但

36、它們大都是毫秒級的，因而，采用單片機的定時器來測量它的脈沖寬度，然后存儲，還原是完全可以實現(xiàn)的。實際證明這種思路是可行的，而且電路簡單，容易實現(xiàn)。3 硬件電路設(shè)計3.1 相關(guān)芯片及模塊簡介3.1.1 mcu sm8952ac25p 簡介sm8952c25的最高主頻為25mhz,內(nèi)帶8kb閃存的mcu，sm8951/8952系列產(chǎn)品是內(nèi)嵌4/8k字節(jié)閃存的8 位單片微控制器它具有多達32個i/o口其4k/8k的閃存既可作程序存儲空間也可以作數(shù)據(jù)存儲空間或程序數(shù)據(jù)混合空間這些硬件特征和其強大的指令系統(tǒng)和其自帶可編程看門狗使它能應(yīng)用于不同的場合，因此是一種通用的和性能價格比高的控制器，sm8951/

37、8952允許用戶還可以通過置位sconf寄存器的位0(ale1)來降低emi，其中的看門狗定時器(wdt)是1個16位自運行計數(shù)器在計數(shù)器溢出時會產(chǎn)生復(fù)位信號。wdt對那些易受噪聲干擾電壓波動或放電現(xiàn)象影響的系統(tǒng)很有用在程序跑飛或死機的情況下，wdt可以使用戶程序脫離不正常狀態(tài)。wdt不同于8052系統(tǒng)的定時器0定時器1和定時器2。通過軟件周期性的清除wdt計數(shù)器的值可以防止wdt產(chǎn)生復(fù)位信號。片上閃存可以使用商用編程器進行編程。3.1.2 雙音多頻收發(fā)器 mt8870 簡介mt8870 是一種帶呼叫進展過濾器的單片雙音多頻收發(fā)器。它包括一個帶增益可調(diào)放大器的 dtmf 接收器和一個 dtmf

38、 發(fā)送器。其中濾波電路采用高頻群和低頻群兩個六階開關(guān)電容帶通濾波器，解碼采用數(shù)字計數(shù)器技術(shù)來確定輸入的 dtmf 音調(diào)的頻率，并將其譯成標準的四位二進制碼。發(fā)送器采用開關(guān)電容 d/a 變換器。片內(nèi)使用了一個脈沖計數(shù)器，能合成精確的 音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖準確的定時發(fā)送。mt8870 提供了一個標準的微處理器總線接口，可以直接與 mcs-51 系列 mcu 和微機接口。它還可以選用呼叫進展方式工作，通過呼叫進展濾波器來檢測特定通帶內(nèi)的信號頻率，供微處理機或計數(shù)器電路分析，以確定檢測到的呼叫進展音的性質(zhì)。它從接收端接收來自電話機的雙音多頻脈沖信號該雙音多頻信號先經(jīng)其內(nèi)部的撥號音濾波器，濾除撥號音信

39、號，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運算后，在其數(shù)據(jù)輸出端輸出相對應(yīng)的 8421碼。3.1.3 isd2500 系列單片語音錄放簡介美國isd公司的2500芯片，按錄放時間60秒、75秒、90秒和120秒分成isd2560、2575、2590和25120四個品種。isd2500系列和1400系列語音電路一樣，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便等優(yōu)點。它的最大特點在于片內(nèi)e2prom容量為480k(1400系列為128k)，所以錄放時間長；有10個地址輸入端(1400系列僅為8個)，尋址能力可達1024位；25

40、00系列最多可分為600段，只要在分段錄/放音操作前(不少于300納秒)，給地址a0a9賦值，錄音及放音功能均從設(shè)定的起始地址開始，錄音結(jié)束由停止鍵操作決定，芯片內(nèi)部自動在該段的結(jié)束位置插入結(jié)束標志（eom）；而放音時芯片遇到eom標志即自動停止放音，設(shè)有ovf（溢出）端，便于多個器件級聯(lián)。3.1.4 固態(tài)繼電器(ssr)簡介繼電器是本系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，本系統(tǒng)選用d4810型固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器(ssr)與機電繼電器相比，是一種沒有機械運動，不含運動零件的繼電器，但它具有與機電繼電器本質(zhì)上相同的功能。ssr是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關(guān)元件，他利用電子元器件的點，磁和光特性來完成輸入

41、與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應(yīng)管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開關(guān)特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開被控電路。 固態(tài)繼電器有三部分組成:輸入電路，隔離(耦合)和輸出電路。安輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與ttl/cmos兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管。固態(tài)繼電器有壽

42、命長、可靠性高、靈敏度高、控制功率小、電磁兼容性好、 快速轉(zhuǎn)換、電磁干擾小的優(yōu)點。d4810型繼電器輸入電流為5- 40ma，電壓330v，額定輸出電流10a，輸出電壓范圍寬為20-220v，滿足項目的要求。3.2 遠程控制電路設(shè)計3.2.1 振鈴檢測電路振鈴檢測電路如圖 3.2-1 所示，圖中二極管有 2 種作用：（1）將不確定的線路供電正負變?yōu)楣潭ǖ恼撦敵?；?）將交流的振鈴信號變?yōu)槊}動直流以供檢測。當(dāng)沒有振鈴信號時，線路上的供電電壓為 48v（部分交換機為 60v），經(jīng)四個二極管構(gòu)成的全橋整流后，不足以使 62v 穩(wěn)壓管導(dǎo)通，振鈴信號輸出端電壓接近 0v，當(dāng)振鈴信號到來時，線路上的 9

43、0v 交流振鈴信號經(jīng)全橋整流變換后 90v 的脈動直流電，其峰值足以擊穿耐壓值為 62v 穩(wěn)壓管，經(jīng)電阻 r1 給 u1 提供電壓，從光電耦合器輸出的波形是時通時斷的方波方波信號，可以直接輸出至單片機的中斷輸入口， cpu 可以根據(jù)振鈴信號光電轉(zhuǎn)換后的高低電平檢測有無振鈴。其中通過光電耦合一次側(cè)的輸入及的電流為： 1max2ruuuigd（3-1）1max51007.062290iai013.0max 即 r1 取 5.1k 滿足設(shè)計要求。電路中光電耦合 u1 隔離了振鈴信號和單片機的直接連接，光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣的，

44、從而對地電位差干擾有很強的抑制能力，而且有很強的抑制電磁干擾能力。保護單片機也提高了穩(wěn)定性。d562vu11234d1-d4in4004x4業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)r1 5.1kgndr210kvcc業(yè)業(yè)業(yè)業(yè) int1 圖 3.2-1 振鈴檢測電路3.2.2 模擬摘掛機電路設(shè)計主要思路： 根據(jù) itu 及國家標準規(guī)定：不論任何電話機，摘機狀態(tài)的直流電阻應(yīng)300，有“r”鍵的電子電話機的摘機狀態(tài)直流電阻應(yīng)350。在掛機狀態(tài)下，其漏電流5a。當(dāng)用戶摘機時，電話機通過叉簧接上約250 的負載，使整個電話線回路流過約 30ma 的電流。交換機檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷?，完成接續(xù)。

45、模擬摘掛機電路如圖 3.2-2 所示。平時電話掛機時，兩條電話線處于開路狀態(tài)，兩電話線的電壓為 48v（部分電話為 60v），加到電話機的振鈴電路兩端，當(dāng)摘機時振鈴電路斷開，兩電話線接通，阻值大約 250。當(dāng)撥打電話號碼時，來自電話線的高壓振鈴信號經(jīng)鈴流檢測電路，通過光電耦合器在其二次側(cè)形成方波脈沖信號送到單片機進行振鈴脈沖進行計數(shù)，當(dāng)振鈴次數(shù)達到設(shè)定次數(shù)時，由單片機內(nèi)部軟件程序控制，控制摘掛機口輸出一個低電平，然后電平送到三極管 pnp1 的基極，使三極管飽和此時，+5v 電源經(jīng)三極管，再通過繼電器線圈接地，繼電器線圈得電，使繼電器的常開觸電閉合，250 的電阻接入電路當(dāng)中，電話接通。當(dāng)用戶

46、輸入密碼錯誤，或者是操作結(jié)束后，系統(tǒng)由軟件控制 pnp1 截止，繼電器線圈失電，常開觸點斷開，電話線又處于開路狀態(tài)，從而實現(xiàn)模擬掛機。圖 3.2-2 模擬摘掛機電路3.2.3 雙音頻解碼電路dtmf（dual tone multi frequency）雙音多頻信號解碼電路是目前在按鍵電話（固定電話、移動電話）、程控交換機及無線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的集成電路。它包括 dtmf 發(fā)送器與 dtmf 接受器，前者主要應(yīng)用于按鍵電話作雙音頻信號發(fā)送器，發(fā)送一組雙音多頻信號，從而實現(xiàn)音頻撥號。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，ccitt和我國國家標準都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與雙音多頻信

47、號的對應(yīng)關(guān)系如表 1所示：電話遠程控制系統(tǒng)采用 mitel 公司生產(chǎn)的 mt8870 dtmf 接受器作為1234d1-d4in4004x4業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)r1 150gndr21kvcc業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)k1d5in4148pnp1 dtmf 信號的解碼核心器件。mt8870 主要用于程控交換機、遙控、無線通信及廣播系統(tǒng)，實現(xiàn) dtmf 信號的分離濾波和譯碼功能，輸出相應(yīng) 16 種頻率組合的四位并行二進制碼。mt8870 具有撥號音抑制和模擬信號輸入可調(diào)功能，所以在設(shè)計 mt8870 dtmf 解碼電路時，只需外加一些阻容元件即可。 表 1 電話鍵盤與 dtmf 頻率對應(yīng)關(guān)系表 本系統(tǒng)的雙音多頻 dtm

48、f 信號解碼電路由 mt8870 主要承擔(dān)。mt8870 的連線如圖 3.2-3 所示，其的 2、3 腳接收來自電話機的雙音多頻脈沖信號該雙音多頻信號先經(jīng)其內(nèi)部的撥號音濾波器，濾除撥號音信號，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運算后，在其數(shù)據(jù)輸出端（1114 腳）輸出相對應(yīng)的 8421碼。mt8870 的數(shù)據(jù)輸出端 q4 q1 連到單片機，單片機識別 4 位代碼。電話按鍵與相應(yīng)譯碼（q4q1）輸出。其中，a，b，c，d 4 個按鍵常被當(dāng)作r/p，redial，hold，handsfree 等功能使用。為了

49、使單片機及時獲取有效數(shù)據(jù)，mt8870 的 cld 有效端經(jīng)反相后接 cpu 的 int0 引腳。當(dāng) mt8870 獲取有效雙音多頻信號后，cld 電平由低變高，再反相為低，cpu 檢測后，指示輸入口接收有效二進制代碼。而無效的雙音頻信號（電話線路雜音、人們的語音信號等）是不會引起 mt8870 的 cld 端變化的。dtmf 接收器的外圍電路如圖 3.2-3 所示。高頻低頻1209hz1336hz1477hz1633hz697hz123a770hz456b852hz789c941hz*0#dr1100kcid15in+14in-2fb3o17o28en10st o17eco16do111do

50、212do313do414gnd9vcc18ic1cr13.579545mc40.1ur3100kgndvccvccr4100kc60.1ufnpn3vccgndr71kr810kcld1mt88701234d1-d4in4004x4業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)gnd業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè) 圖 3.2-3 雙音頻解碼電路3.2.4 語言提示電路isd2560 芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，每個采樣值直接存儲在片內(nèi)單個 e2prom 單元中，不需另加 a/d 或 d/a 變換來存儲和重放，能夠非常自然、真實地再現(xiàn)語音，音樂，音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲

51、和金屬聲，因此，作為目前國內(nèi)外較為理想的語音芯片，在許多領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。語音芯片音質(zhì)的優(yōu)劣、功能的強弱決定了報站器的語音效果和性能。如圖 3.2-4 所示，語音控制電路由單片機完成。其中，系統(tǒng)中單片機 p0 端口為單片機與語音芯片的通訊口。isd2560 中，模擬電源(vcca)和數(shù)字電源(vccd)使用不同的電源總線，分別引到外封裝上；模擬地(vssa)和數(shù)字地(vssd)也使用不同的地線。 圖 3.2-4 語言錄放電路3.3 電源電路設(shè)計3.3.1 5v 開關(guān)電源穩(wěn)壓器電路由于本控制系統(tǒng)單元電路較多對且對 5v 電源的要求比較高，其中tc35 模塊的突發(fā)耗電電流峰值可達 2.5a,故

52、外加的穩(wěn)壓器件必須達到足以提供 tc35 和其他電路額定電流的條件。在本系統(tǒng)中,采用了開關(guān)電源芯片lm2576 完成從 12v 到 5v 的轉(zhuǎn)換,作為對 tc35 終端和其他 5v 單元的供電。必須特別注意的是,如圖 3.3-1 由 lm2576 芯片完成開關(guān)電源轉(zhuǎn)換需要大功率的電感(100uh)和電容,以提高儲能的能力,達到單元電路的耗電需求。lm2576 為 5.0v3a 開關(guān)電源穩(wěn)壓器。a01a12a23a34a45a56a67a78a89a910xclk26ovf22eom25pr27pd24ce23vccd28vcca16vssd12vssa13sp+14sp-15aux in11a

53、na in20anaout21micref22mic23agc24c?104c?104c?104c?22ufvccr?5.1kmicspeakerc?4.7uf470gndgnd業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)isd2560 圖 3.3-1 5v 開關(guān)電源穩(wěn)壓器電路3.3.2 其他電源穩(wěn)壓器電路本系統(tǒng)的設(shè)計還涉及到傳感器信號采集與信號放大，其中放大器等部分需要用到12v 電源，因此根據(jù)設(shè)計要求增加了 7812/7912 三端穩(wěn)壓 ic提供的12v 電源，如圖 3.3-2 由 2

54、20v 的交流電經(jīng)交流變壓器 t 降壓，變成 12v 交流電，低壓交流電再經(jīng)過全橋整流變成脈動直流 17v 左右為三端穩(wěn)壓提供電源，脈動直流電經(jīng) 4700u 電解電容和 0.1u 瓷片電容濾波，送到穩(wěn)壓塊輸入端，進行穩(wěn)壓，然后由三端穩(wěn)壓輸出端輸出12v 直流電壓，12v 直流電再由 2200u 和 0.1u 電容進行濾波，輸出比較穩(wěn)定的12v 直流電壓，給模塊供電源。圖 3.3-2 12v 電源穩(wěn)壓器電路3.4 tc35 短消息模塊電路設(shè)計3.4.1 tc35 短消息模塊接口電路tc35 短消息模塊是 rs-232c 標準接口，rs-232c 標準（協(xié)議）的全稱是 eia-rs-232c 標準

55、，其中 eia(electronic industry association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，rs（recommeded standard）代表推薦標準，232 是標識號，c 代表 rs232 的最新一次修改（1969） ，在這之前，有rs232b、rs232a。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。目前在 pc 機上的 com1、com2 接口就是 rs-232c 接口。ti 公司的max3238 芯片如圖 3.4-1 供電電壓為 35.5v，符合 tia/eia-232-f 和itu v.28 標準。具有獨特的15kv 人體靜電保護措施，兼容 5v 邏輯輸入，內(nèi)含 3

56、 路接收、5 路發(fā)送串行通信接口，最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達 250 kbps。該芯片的最大特點是，在串行口無數(shù)據(jù)輸入的情況下，可以靈活的c24700ufc11041234d1-d4220v220vvin1gnd2vout37812vin1gnd2vout37912t1gndc42200ufc3104c82200ufc7104c64700ufc5104gnd+12vgnd-12vt1d5in5822l1c42200ufc24700ufc3104c11041234d1-d4bridge1lm2576-5.0220v220v+5.0vgnd 進行電源管理，即當(dāng) forceon(13 腳)為低電平、/fo

57、rceoff(14 腳)為高電平時，auto-powerdown plus 功能有效。在正常運行模式下，約 30 秒事件內(nèi)若芯片在接收和發(fā)送引腳沒有檢測到有效信號，將自動進入 powerdown模式，此時耗電 1ua。如果 forceon 和/forceoff 引腳均為高電平，那么auto-powerdown plus 功能失效。在 auto-powerdown plus 功能有效的時，如果檢測到接收或發(fā)送引腳有信號輸入，該芯片自動被激活，轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。如果任一接收通道的輸入電壓高于 2.7v 或小于-2.7v，或者位于-0.3v0.3v 的時間小于 30us，則/invalid(15 腳

58、)引腳為高電平(數(shù)據(jù)有效)。如果所有接收通道的輸入電壓位于-0.3v0.3v 的時間大于 30us，則/invalid(15 腳)引腳為低電平(數(shù)據(jù)無效)。 該芯片的以上特性，滿足了 tc35 作為移動終端的接收和發(fā)送電路連接要求。圖 3.4-1 rs232 接口電路3.4.2 tc35 短消息模塊控制設(shè)計sm8952ac25p 與 tc35 之間通過異步串行接口進行通信，通信速率為9600bs,具有 1 位起始位、8 位數(shù)據(jù)位、1 位停止位，無奇偶校驗。由于tc35 的數(shù)據(jù)接口工作在 cmos 電平,接口電平為 3.3v5.5v，而sm8952ac25p 單片機串口工作在 ttl 電平，工作

59、電壓范圍一般比 tc35 寬，故應(yīng)在 sm8952ac25p 和 tc35 之間加電平轉(zhuǎn)換電路和電平限制電路。若無電平轉(zhuǎn)換，則有可能使智能模塊的性能不太穩(wěn)定。zif 連接器給 sim 卡接口提供 6 個引腳，其中 ccin 用來檢測 sim 卡是否插好，其他 5 個引腳分別為 ccvcc(電源，29v)、ccgnd(地)、ccrst(復(fù)位)、ccclk(時鐘)和ccio(數(shù)據(jù))。zif 連接器的 sync 腳控制燈的狀態(tài)，以此判斷 tc35 的工作狀態(tài)。系統(tǒng)加電后，為使 tc35 進入工作狀態(tài)，必須給 igt 加一延時大于100ms 的低脈沖，電平下降持續(xù)時間不可超過 lms；啟動后，igt

60、應(yīng)保持高電平(3.3v)：驅(qū)動 igt 時，tc35 的供電電壓不能低于 3.3v否則 tc35 不能被激活。ri113ri28ti111ti210gnd15v+2v-6vcc16ro112ro29to114to27c1+1c1 -3c2+4c2 -5max232c11ufc21ufc31ufc41ufvccvccrxdtxdpt xprx162738495db9prxptxgndgndgndsm8952ac25ptc35gsm業(yè)業(yè) 3.5 紅外學(xué)習(xí)遙控電路設(shè)計3.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控接收電路設(shè)計所有紅外遙控器的輸出都是用編碼后的串行數(shù)據(jù)對 38khz40khz 的方波進行脈沖幅度調(diào)制而產(chǎn)生的