基于a89c51單片機(jī)和m8870的遠(yuǎn)程多路智能控制器

基于a89c51單片機(jī)和m8870的遠(yuǎn)程多路智能控制器

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的創(chuàng)新和發(fā)展，電話網(wǎng)絡(luò)在城市和農(nóng)村地區(qū)分布開來，為人類社會(huì)的發(fā)展和生產(chǎn)帶來了極大的便利。社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和人們生活水平的提高已經(jīng)開始促使家庭自動(dòng)化,各種智能家居產(chǎn)品也不斷地進(jìn)入了我們的家庭。其中遙控系統(tǒng)利用現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)去改善人類的生活,使人們的生活更加的舒適、方便。人們希望能夠隨時(shí)隨地對(duì)家庭安全實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控以及對(duì)家電實(shí)行遠(yuǎn)程控制。由于電話線路是全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的,所以遙控距離可以跨省市。從而產(chǎn)生一種利用公共電話網(wǎng)的DTMF遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)的構(gòu)想,實(shí)現(xiàn)對(duì)家用設(shè)備遠(yuǎn)程遙控。DTMF(DualToneMulti-frequency)即雙音多頻。最先應(yīng)用于撥號(hào)系統(tǒng)。有高頻群和低頻群組成,高低頻群個(gè)包含4個(gè)頻率。一個(gè)高頻信號(hào)和一個(gè)低頻信號(hào)疊加組成一個(gè)組合信號(hào),代表一個(gè)數(shù)字。DTMF信令有16個(gè)編碼。雙音多頻信號(hào)(DTMF),電話系統(tǒng)中電話機(jī)與交換機(jī)之間的一種用戶信令,通常由于發(fā)送被叫信號(hào)。本文主要是介紹基于該方式進(jìn)行的遠(yuǎn)程遙控器的設(shè)計(jì)與研究。1控制電路的安裝控制器主要完成的功能是對(duì)DTMP信號(hào)的解碼,通過單片機(jī)對(duì)解碼結(jié)果進(jìn)行譯碼,再根據(jù)譯碼的結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。通過對(duì)電話按鍵的操作來遠(yuǎn)程控制被控制對(duì)象。自行安裝一個(gè)DTMF接受解碼電路、BCD碼—7段譯碼電路以及LED數(shù)碼顯示電路;但接受其接受到正確且無失真的DTMF信號(hào)時(shí),經(jīng)解碼以及BCD碼—7段譯碼和驅(qū)動(dòng),使LED顯示器顯示經(jīng)長(zhǎng)線謠傳的信息(0、1、2、…、9)2硬件設(shè)計(jì)2.1遠(yuǎn)端控制控制操作該控制器采用單片機(jī)和語音芯片,可利用語音對(duì)于不同操作進(jìn)行提示并可反饋受控方狀態(tài)的信息。電話線上所傳輸?shù)氖请p音多頻信號(hào)(DTMP信號(hào)),這里直接利用電話線傳遞DTMP信號(hào)來傳遞控制信息實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端控制對(duì)象的控制操作。本設(shè)計(jì)采用AT89C51作為中控CPU控制MT8870對(duì)電話按鍵的雙音多頻信號(hào)進(jìn)行解碼,來實(shí)現(xiàn)通過對(duì)電話按鍵的操作來控制遠(yuǎn)端的被控對(duì)象?？刂葡到y(tǒng)接收由電話線傳來的DTMP信號(hào),由雙音多頻解碼集成電路對(duì)電話鍵的雙音多頻信號(hào)進(jìn)行解碼,通過語音電路來播放提示音,如果密碼正確操作者就可以根據(jù)語音就可以很方便地查詢被控制對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài),操作電話按鍵就可以輕松改變被控對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)。單片機(jī)輸出信號(hào)送給模擬摘掛機(jī)電路,模擬摘機(jī)。該系統(tǒng)主要設(shè)置了振鈴檢測(cè)電路、模擬摘掛機(jī)電路、MT8870雙音多頻解碼譯碼電路和語音電路,原理圖如圖1所示2.2網(wǎng)絡(luò)接口器:at29cu2004盡管各類單片機(jī)很多,但無論是從世界范圍或是從全國(guó)范圍來看,使用最為廣泛的應(yīng)屬M(fèi)CS-51單片機(jī)。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案?；谶@一事實(shí),本設(shè)計(jì)應(yīng)用最為廣泛的MCS-51系列8位單片89C51為主芯片。2.3翻譯代碼cd4511采用譯碼器CD4511把這些二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成7段碼并驅(qū)動(dòng)一個(gè)7段數(shù)字顯示器點(diǎn)亮。2.4高頻和低頻電路設(shè)計(jì)雙音多頻的撥號(hào)鍵盤是4乘4的矩陣,每一行代表一個(gè)低頻,每一列代表一個(gè)高頻。每按一個(gè)鍵就發(fā)送一個(gè)高頻和低頻的正弦信號(hào)組合。比如“1”相當(dāng)于697和1209赫茲(HZ)。交換機(jī)可以解碼這些頻率組合并確定所對(duì)應(yīng)的按鍵。2.5信號(hào)輸出電路MT8870是DTMF信號(hào)接收處理的專用芯片,其功能是將接收到的DTMA信號(hào)解碼為4位二制碼,由Q1～Q4直接輸出。模擬摘機(jī)以后,DTMP信號(hào)經(jīng)過耦合隔離變壓器耦合入MT8870輸入腳。該DTMP信號(hào)先經(jīng)MT8870內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器濾除撥號(hào)音信號(hào)后,再經(jīng)前置放大器送入雙音頻濾波器,將雙音頻信號(hào)按高、低頻信號(hào)分開,又經(jīng)高、低頻濾波器、幅度檢測(cè)器送入譯碼電路,最后從MT8870的數(shù)據(jù)輸出端輸出相應(yīng)的編碼。為了獲取有效的數(shù)據(jù),MT8870的STD接AT89C51的INT0。當(dāng)STD電平由低變高,經(jīng)AT89C51檢測(cè)后通過P1口總線接收有效撥號(hào)鍵值碼。3程序流程框圖構(gòu)建軟件程序是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分。構(gòu)建出程序設(shè)計(jì)的整體框架,包括主程序流程框圖和子程序流程框圖的構(gòu)建、各功能模塊之間的組合關(guān)系。程序整體結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)潔、流程合理,主程序盡可能簡(jiǎn)單明了,各種功能的實(shí)現(xiàn)應(yīng)采用模塊化、子程序化,以便于編制、閱讀、連接、移植、修改和調(diào)試。2.1初始狀態(tài)的設(shè)定負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)整體的管理與協(xié)調(diào),包括單片機(jī)資源的調(diào)配;初始參數(shù)的設(shè)定,如定義RB口、定義中斷、置時(shí)間初值;系統(tǒng)各主要部分初始狀態(tài)的管理等。構(gòu)建主程序時(shí)應(yīng)做到簡(jiǎn)單明了,對(duì)各種操作功能實(shí)現(xiàn)模塊化管理,即盡可能多的采用子程序結(jié)構(gòu),方便分析與調(diào)試2.2密碼接口程序控制器防止誤操作設(shè)置密碼保護(hù)功能。當(dāng)控制中心通過撥打電話與控制器接通后,單片機(jī)輸出信號(hào)給語音電路播放密碼提示語音。控制者可以通過按鍵輸入密碼。在密碼接受程序中需完成下述幾個(gè)任務(wù):接受8個(gè)DTMF信號(hào);置超時(shí)標(biāo)志(BSFFLAG,1);檢測(cè)STD有效信號(hào);判斷是否為“*”,不是則跳過,是“*”,重新輸入;判斷是否超時(shí)。2.3振鈴檢測(cè)和模擬摘掛機(jī)程序根據(jù)軟件設(shè)定的振鈴呼叫次數(shù),在指定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)比較。當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定值時(shí),啟動(dòng)摘機(jī),接通電話,播放語音提示。2.4位移控制碼長(zhǎng)對(duì)位根據(jù)所要控制的命令,選擇相應(yīng)的通道后,將遙控控制碼從電可擦除只讀存儲(chǔ)器中取出送入移位緩沖區(qū),判斷是否需要引導(dǎo)碼。然后移位遙控控制碼,當(dāng)移位為“1”時(shí),先使P1.4為高電平,時(shí)間間隔為t0,然后再使P1.4為低電平,時(shí)間間隔為t1。根據(jù)遙控控制碼的長(zhǎng)短來確定發(fā)送多少個(gè)“0”和“1”;由控制碼和地址碼來決定何時(shí)發(fā)出“0”和“1”。4dtmp技術(shù)DTMF遠(yuǎn)程控制裝置是以AT89C51為單片機(jī)作為控制核心,MT8870為DTMF信號(hào)接收電路,在系統(tǒng)程序控制下實(shí)現(xiàn)功能,它由電話振鈴檢測(cè)模塊,電話自動(dòng)摘機(jī)、掛機(jī)控制電路和阻抗匹配電路,DTMF譯碼模塊,語音存儲(chǔ)模塊和功放模塊,以及微處理器控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊六大部分組成。利用DTMP技術(shù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控的軟硬件關(guān)鍵技術(shù)。其電路具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性高的特點(diǎn)。與相關(guān)軟件配合還可以實(shí)現(xiàn)雙向呼叫通信,可適用于多種遠(yuǎn)程通信場(chǎng)合。它比起這一些的常規(guī)的遙控方式顯示出了一定不可比擬優(yōu)越性。它不需占用了一定的頻率資源,也不會(huì)造成電