基于單片機的家用電器遠程控制系統(tǒng)

基于單片機的家用電器遠程控制系統(tǒng)隨著經(jīng)濟、科技的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，居住環(huán)境的智能化問題越來越受到人們關(guān)注。利用電話網(wǎng)實現(xiàn)對家用電器的遠程控制，將會給人們的日常生活帶來了極大的方便和享受，這也是小區(qū)、住宅智能化的重要標志之一。

本文就是介紹了一種基于電話網(wǎng)和單片機的家用電器遠程控制系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，用戶可通過打電話方便地遙控家中的電器。例如用戶下班前，可通過電話將家中的電飯鍋、空調(diào)器和熱水器提前打開。下班到家時，飯已煮好，房間溫度正好合適，熱水器中水已加熱，既舒適又方便。另外，用戶還能隨時改變家用電器的工作狀態(tài)，達到節(jié)能和提高無人住宅安全性的目的。下面具體介紹該系統(tǒng)的組成和控制原理。1

系統(tǒng)組成與工作原理

系統(tǒng)組成框圖如圖1所示，ISD2560為語音存儲芯片。

圖1系統(tǒng)組成框圖

當用戶需要控制家中電器時，可用手機或固定電話撥打家中的電話號碼，振鈴信號通過電話網(wǎng)絡(luò)傳到家中的話機，此時振鈴檢測電路開始檢測鈴流信號，一次鈴流信號產(chǎn)生一個脈沖，脈沖送到單片機AT89C51中計數(shù)。在有人接聽或振鈴次數(shù)不大于6次（可由軟件設(shè)定）時，控制系統(tǒng)認為是電話呼叫信號或誤操作而不動作，以避免干擾正常電話業(yè)務(wù)。當振鈴次數(shù)大于6次時，系統(tǒng)認為是對插座和電器的控制，單片機控制摘機并啟動語音提示電路發(fā)出提示音，要求用戶輸入密碼。DTMF解碼芯片MT8870會將用戶輸入的按鍵信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，送到單片機中判斷。如果密碼不正確，則語音提示重新輸入，當輸入次數(shù)超過3次（可由軟件設(shè)定）時，系統(tǒng)將自動掛機；如果輸入密碼經(jīng)系統(tǒng)確認正確后，語音提示用戶各項操作所對應(yīng)的數(shù)字鍵，確認操作完成后，系統(tǒng)自動掛機。用戶撥打話機按鍵的過程中，按鍵時間間隔不能超過一定時間（一般設(shè)置為5～10秒），當超過設(shè)定時間時，系統(tǒng)同樣會自動掛機。2

系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1

中央控制電路

本系統(tǒng)的中央處理單元是AT89C51，所有的控制命令由它發(fā)出。當系統(tǒng)上電復(fù)位后，CPU不斷地檢測振鈴信號狀態(tài)。當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送出摘機信號，控制電路自動摘機并送出摘機提示音，提示用戶輸入密碼。同時單片機檢測MT8870送來的STD信號，當STD信號有效時，從MT8870讀入指令代碼并與預(yù)設(shè)密碼比較，不一致就自動掛機。如果一致，用戶就可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進行進一步的操作，如檢查插在插座上電器的工作狀態(tài)，或者對其狀態(tài)的設(shè)定等。2.2

振鈴檢測電路

振鈴檢測電路如圖2所示。當振鈴信號經(jīng)C21、C22輸入時，電話線路上的75±15V、25Hz的交流電壓經(jīng)D4橋式整流、C8濾波、D5穩(wěn)壓后的直流電壓使光電耦合器導(dǎo)通，+5V的電源電壓經(jīng)光電耦合器、R22和D3給電容C13充電，當電容上的電壓充至74L08的開門電壓時，74LS08導(dǎo)通，把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號，然后輸入到AT89C51單片機的T0引腳進行計數(shù)。每一個鈴流信號產(chǎn)生一個脈沖，單片機計數(shù)一次。當計數(shù)達到6次時，通過軟件使AT89C51的P2.1引腳發(fā)出低電平，完成摘機動作。

圖2

振鈴檢測電路2.3

DTMF解碼電路

解碼電路如圖3所示。DTMF解碼電路的作用是接收從話機輸入的雙音多頻信號并將其轉(zhuǎn)換成二進制編碼，然后輸至單片機進行數(shù)據(jù)處理，進而實現(xiàn)控制功能。MT8870是完整的DTMF接收器，可用作界面分離濾波器和數(shù)字解碼器。濾波部分用于轉(zhuǎn)換電容的高低濾波群，解碼器用于數(shù)字查詢，并將檢測到的16位DTMF信號轉(zhuǎn)化成4位代碼。外部計數(shù)的最小值由不同的輸入放大器、時鐘振蕩器及鎖存的三位狀態(tài)值預(yù)先設(shè)定。電話線上的信號通過電容C23耦合、R13、R14衰減輸入到MT8870的2腳和3腳進行解碼，把電話撥號信號轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的二進制編碼。用戶在電話機的鍵盤上操作按鍵后，這些信息均采用雙音頻方式通過電話線發(fā)出。2.4

語音提示及監(jiān)聽電路

ISD系列語音芯片避免一般固體語音電路的量化噪聲和失真現(xiàn)象，能夠較好地再現(xiàn)語音的自然效果。ISD2560支持用戶對語音信息的直接地址操作，使設(shè)計者在對語音信息段進行操作和語音組合時無須知道其地址，僅需知道音段的相對序號即可。ISD2560的操作模式根據(jù)引腳A1～A8的高低電平不同組合分為6種不同的模式，實現(xiàn)不同的功能。在啟動監(jiān)聽功能時，只需改變相應(yīng)口的電平就可以將現(xiàn)場的聲音轉(zhuǎn)換為電平信號送到電話線路中，電路簡單，使用方便。

圖3

DTMF解碼電路2.5

摘/掛機電路

摘/掛機電路如圖4所示。平時電話掛機時，兩條電話線處于開路狀態(tài)，線上電壓加到話機的振鈴電路兩端。摘機時振鈴電路斷開，電話線接通。撥打電話時，來自電話線的高壓振鈴信號經(jīng)鈴流檢測電路產(chǎn)生脈沖信號，送到單片機的P3.5口進行振鈴脈沖計數(shù)。當振鈴次數(shù)達到6次，單片機程序控制P2.1口輸出一個低電平，然后P2.1口的高電平送往MC1413集成開關(guān)驅(qū)動電路的1腳進行放大，由16腳輸出高電平送到三極管9013的基極，使三極管飽和導(dǎo)通。此時，+5V電源經(jīng)繼電器線圈和三極管接地，繼電器線圈得電，使繼電器的常開觸電閉合，電話接通。當用戶輸入密碼錯誤或者操作結(jié)束后，系統(tǒng)軟件控制P2.1口輸出一個高電平，經(jīng)MC1413驅(qū)動電路，16腳輸出低電平，控制9013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)，實現(xiàn)了掛機。

圖4

摘/掛機電路2.6

控制電路

設(shè)計采用控制帶有繼電器的電源插座來實現(xiàn)對家電的最終控制，諸如電飯煲、熱水器、空調(diào)之類的電器只需插上插頭，主控單片機即可通過控制插座中各繼電器來控制電器電源的通斷。該方式簡單且易于實現(xiàn)。電路如圖5所示。

圖5

控制電路3

軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)完成摘機動作后，系統(tǒng)提示輸入密碼，如輸入密碼不正確，系統(tǒng)提示重新輸入，最多輸入三次，超過三次時系統(tǒng)自動掛機；如密碼正確，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定菜單給出操作提示。為方便操作，系統(tǒng)設(shè)置一個返回鍵，當按下此鍵時，返回上一級菜單。當所有設(shè)置完成后，按“#”

結(jié)束設(shè)置，系統(tǒng)自動掛機。系統(tǒng)流程如圖6所示。

圖6

程序流