基于DTMF技術(shù)家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于dtmf技術(shù)家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【摘要】以單片機(jī)at89s52做為主控制器，利用dtmf解 碼芯片mt8880對電話線上dtmf信號(hào)進(jìn)行解碼并交付單片機(jī) 處理，通過控制繼電器或者采用紅外線的方式控制家電的開 關(guān)工作。該系統(tǒng)具有振鈴檢測、電話自動(dòng)拾機(jī)和掛機(jī)、密碼 驗(yàn)證、語音提示、繼電器和紅外線搖控等功能。該系統(tǒng)通過 軟件硬件整機(jī)測試，結(jié)果表明系統(tǒng)在工作過程中運(yùn)行比較穩(wěn) 定，達(dá)到了預(yù)期的效果?！娟P(guān)鍵詞】at89s52； dtmf； mt8880；單片機(jī)【中圖分類號(hào)】tp212【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】a【文章編號(hào)】16725158 (2012) 10-0086-021 引言隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電

2、子技術(shù)和等科技的 進(jìn)步以及對生活質(zhì)量要求的不斷提高，人們對家電的選擇和 使用，已經(jīng)從只關(guān)心家電的單項(xiàng)功能轉(zhuǎn)向追求家電的品位和 控制的便捷性上來。基于dtmf技術(shù)的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)， 采用電話網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸通道，由于利用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控 制不需要專門布線，且不占用無線電頻率資源，不受距離和 環(huán)境影響，可跨省市、甚至跨越國家進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，因此是 一種很有前景且低成本的家電遠(yuǎn)程控制方式。當(dāng)人們出門在 外忘記關(guān)電視或者空調(diào)，或者下班后想提前打開家中的熱水 器時(shí)，只要利用身邊的電話通過撥打家中的家電控制系統(tǒng)， 就可根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進(jìn)行一步步的操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制 家電的目的。2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電

3、路主要包括單片機(jī)電路、振鈴檢測電路、電 話自動(dòng)摘掛機(jī)電路、dtmf解碼電路、語音電路、繼電器和紅 外發(fā)射電路，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。2. 1 dtmf解碼電路dtmf解碼電路主要負(fù)責(zé)對來自電話線上的dtmf編碼信 號(hào)進(jìn)行解碼工作，并將解碼后的數(shù)據(jù)交付單片機(jī)處理。系統(tǒng) 采用mitel公司生產(chǎn)的mt8880構(gòu)成解碼電路。mt8880是帶 有呼叫處理濾波器的單片dtmf收發(fā)器，其具有低功耗、高 穩(wěn)定性的特點(diǎn)，具有完整的dtmf收發(fā)功能，具有接收呼叫 音和帶通濾波的功能，可工作于自動(dòng)音頻突發(fā)方式并能與微 處理器直接連接。如圖2所示，mt8880的dod3與單片機(jī)的pi. 0p1. 3 口相連,p1

4、.4p1.7分別與單片機(jī)的ck, rso, r/w, cs管 腳相連。當(dāng)系統(tǒng)摘機(jī)后，mt8880工作在接收模式，dtmf信號(hào)經(jīng) 由u5的1腳in+和u5的2腳in-輸入，經(jīng)過放大和濾波處 理后，將信號(hào)送到兩組六階開關(guān)電容式帶通濾波器中分離出 低頻組和高頻組信號(hào)。通過數(shù)字計(jì)數(shù)的方式檢出dtmf信號(hào) 的頻率，并且通過譯碼器譯成4位二進(jìn)制碼鎖存在接收數(shù)據(jù) 寄存器中，此時(shí)mt8880的irq / cp腳會(huì)由高電平變?yōu)榈碗?平。系統(tǒng)采用irq/cp作為單片機(jī)的中斷信號(hào)，當(dāng)irq/cp 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，向單片機(jī)發(fā)出中斷請求，當(dāng)單片機(jī) 響應(yīng)中斷并讀出寄存器中的數(shù)據(jù)后，1rq/cp自動(dòng)返回為高 電平。2

5、.2繼電器電路繼電器電路的功能主要是實(shí)現(xiàn)對家用電器的開關(guān)控制 工作。如圖3所示，d901、d902、d903、d904發(fā)光二極管做 為電器開關(guān)指示燈的作用。unl2801為反向器，作用是將輸入端的電壓反轉(zhuǎn)輸出。當(dāng)用戶要求打開電器時(shí)，單片機(jī)會(huì)控制相關(guān)管腳輸出高 電平，其經(jīng)過u9達(dá)林頓管反轉(zhuǎn)后輸出低電平，從而繼電器 吸合相應(yīng)電器的電源會(huì)接通。當(dāng)用戶要求關(guān)閉電器時(shí)，單片 機(jī)會(huì)控制相關(guān)管腳輸出低電平，其經(jīng)u9反轉(zhuǎn)后輸出高電平, 從而繼電器斷開相應(yīng)電器的電源也會(huì)斷開，這樣就可以達(dá)到 控制電器的目的。2. 3紅外控制電路紅外線發(fā)射控制電路主要負(fù)責(zé)對距離比較遠(yuǎn)的家電進(jìn) 行控制，如彩電、空調(diào)、音響等，這些設(shè)備

6、通常會(huì)分散的放 置在用戶家庭的各個(gè)角落，如果選擇采用繼電器來完成控制 就會(huì)面臨大量布線的問題。電路圖如圖4所示,j6、j5是兩個(gè)功能拓展接口 , ira_clk 連接到單片機(jī)的p3.4腳,ira_txd連接到單片機(jī)的p3. 1腳。 系統(tǒng)支持兩種方式產(chǎn)生38khz載波信號(hào)，第一種方式是由單 片機(jī)通過軟件編程的方式產(chǎn)生，第二種方式是由單片機(jī)外接 ne555多諧振蕩電路產(chǎn)生。38khz的載波信號(hào)與來自單片機(jī) p3. 1腳的紅外編碼信號(hào)經(jīng)過調(diào)制過后，通過紅外發(fā)射頭發(fā)射 出去從而實(shí)現(xiàn)對家電的控制作用。3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)均采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想。根據(jù)其具 體實(shí)現(xiàn)的功能，軟件模塊可化分為以下八大模

7、塊：主程序模 塊、振鈴檢測計(jì)數(shù)模塊、看門狗模塊、電話自動(dòng)拾機(jī)和掛機(jī) 模塊、雙音頻(dtmf)解碼模塊、語音提示模塊、繼電器控 制和紅外線編碼發(fā)射模塊。軟件部分工作的過程是，上電初 始化完成之后，當(dāng)系統(tǒng)檢測到電話線上有鈴流信號(hào)時(shí)，就會(huì) 對鈴流信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)響鈴8次時(shí)，系統(tǒng)控制繼電器閉合 接通線路。線路接通后，語音電路發(fā)出語音提示，用戶聽到 提示后，通過電話按鍵發(fā)出dtmf密碼信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過系統(tǒng) 解碼后，對其進(jìn)行判斷密碼是否正確。如不正確，可重新輸 入，當(dāng)輸入次數(shù)超過3次時(shí)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)掛機(jī)，并且在等待 用戶輸入密碼的過程中，系統(tǒng)會(huì)內(nèi)部計(jì)時(shí)，超過30秒自動(dòng) 掛機(jī)。如果輸入的密碼正確，則發(fā)語音提示，

8、選擇要控制的家電。當(dāng)系統(tǒng)接收到用戶的按鍵控制信號(hào)后，就會(huì)控制相應(yīng) 的繼電器開關(guān)或者發(fā)出紅外線控制信號(hào)對家電進(jìn)行開機(jī)或 關(guān)機(jī)動(dòng)作。操作完成后，語音反饋操作結(jié)果，提示成功或者 失敗。4結(jié)語系統(tǒng)基于dtmf編碼采用pstn電話網(wǎng)作為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃瑏硗瓿蓪用窦抑械募矣秒娖鬟M(jìn)行遠(yuǎn)程控 制的設(shè)計(jì)方案，另外采用紅外線通信的方式作為家電無線局 域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸方式。系統(tǒng)經(jīng)過樣機(jī)調(diào)試，試驗(yàn)證明其各項(xiàng) 功能完成良好，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制家電的目的。系統(tǒng)具有開發(fā)成本低廉、價(jià)格便宜、布線簡單、操作方便、安裝靈活和安全可靠的特點(diǎn)，因此可以基本滿足廣大普通百姓對家中家 電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的需要。此外由于系統(tǒng)中mt8880芯片也支 持dtmf解碼的功能，因此只要對系統(tǒng)稍加更進(jìn)就可以升級(jí) 為具有能夠自動(dòng)撥號(hào)預(yù)報(bào)火警、匪警的家庭安防控制系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)1 任晶鋰.國外智能家居住宅布線系統(tǒng)綜述j西北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2000, (3)： 50-522 魯昆生趙曉剛,孟忠江.my8880與mcs-51單片機(jī)最簡單的接口方法j無線電工程.2000, (2)： 40-413 劉連吉.isd單片語音錄放器件及電路設(shè)計(jì)j青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào).1997, 3： 23-254紀(jì)紅紅外技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用m北京：科學(xué)出版