摘要：本文介紹了一種由單片機(jī)AT89C51和DTMF解碼芯片MT8870組成的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠接收電話線上的DTMF信號(hào)對(duì)電器開關(guān)進(jìn)行控制，用戶可通過撥打固定電話或移動(dòng)電話，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制。

關(guān)鍵詞：電話網(wǎng)；遠(yuǎn)程控制；單片機(jī)；MT8870

Abstract: This paper proposes a remote control system of household appliances, which contains AT89C51 MCU and the DTMF decoder MT8870.The system receives DTMF signal through a phone line and remote-controls the electric switches, f the fixed telephone or mobile telephone. Thus it remote controls the household appliance or other equipments.

Keywords: Telephone Network; Remote Control; Single Chip Microcontroller; MT8870

隨著經(jīng)濟(jì)、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(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制，將會(huì)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(biāo)志之一。

本文就是介紹了一種基于電話網(wǎng)和單片機(jī)的家用電器遠(yuǎn)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(shí)，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(shí)改變家用電器的工作狀態(tài)，達(dá)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(chǔ)芯片。

圖1系統(tǒng)組成框圖

當(dāng)用戶需要控制家中電器時(shí)，可用手機(jī)或固定電話撥打家中的電話號(hào)碼，振鈴信號(hào)通過電話網(wǎng)絡(luò)傳到家中的話機(jī)，此時(shí)振鈴檢測(cè)電路開始檢測(cè)鈴流信號(hào)，一次鈴流信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，脈沖送到單片機(jī)AT89C51中計(jì)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(shí)，控制系統(tǒng)認(rèn)為是電話呼叫信號(hào)或誤操作而不動(dòng)作，以避免干擾正常電話業(yè)務(wù)。當(dāng)振鈴次數(shù)大于6次時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為是對(duì)插座和電器的控制，單片機(jī)控制摘機(jī)并啟動(dòng)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(huì)將用戶輸入的按鍵信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，送到單片機(jī)中判斷。如果密碼不正確，則語音提示重新輸入，當(dāng)輸入次數(shù)超過3次（可由軟件設(shè)定）時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)掛機(jī)；如果輸入密碼經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)正確后，語音提示用戶各項(xiàng)操作所對(duì)應(yīng)的數(shù)字鍵，確認(rèn)操作完成后，系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)。用戶撥打話機(jī)按鍵的過程中，按鍵時(shí)間間隔不能超過一定時(shí)間（一般設(shè)置為5～10秒），當(dāng)超過設(shè)定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)同樣會(huì)自動(dòng)掛機(jī)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

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(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位后，CPU不斷地檢測(cè)振鈴信號(hào)狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到有效振鈴信號(hào)后，啟動(dòng)計(jì)數(shù)程序。計(jì)數(shù)到設(shè)定振鈴次數(shù)后，CPU送出摘機(jī)信號(hào)，控制電路自動(dòng)摘機(jī)并送出摘機(jī)提示音，提示用戶輸入密碼。同時(shí)單片機(jī)檢測(cè)MT8870送來的STD信號(hào)，當(dāng)STD信號(hào)有效時(shí)，從MT8870讀入指令代碼并與預(yù)設(shè)密碼比較，不一致就自動(dòng)掛機(jī)。如果一致，用戶就可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進(jìn)行進(jìn)一步的操作，如檢查插在插座上電器的工作狀態(tài)，或者對(duì)其狀態(tài)的設(shè)定等。

2.2 振鈴檢測(cè)電路

振鈴檢測(cè)電路如圖2所示。當(dāng)振鈴信號(hào)經(jīng)C21、C22輸入時(shí)，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(dāng)電容上的電壓充至74L08的開門電壓時(shí)，74LS08導(dǎo)通，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖信號(hào)，然后輸入到AT89C51單片機(jī)的T0引腳進(jìn)行計(jì)數(shù)。每一個(gè)鈴流信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，單片機(jī)計(jì)數(shù)一次。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到6次時(shí)，通過軟件使AT89C51的P2.1引腳發(fā)出低電平，完成摘機(jī)動(dòng)作。

圖2 振鈴檢測(cè)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(jī)輸入的雙音多頻信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼，然后輸至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而實(shí)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(cè)到的16位DTMF信號(hào)轉(zhuǎn)化成4位代碼。外部計(jì)數(shù)的最小值由不同的輸入放大器、時(shí)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(hào)通過電容C23耦合、R13、R14衰減輸入到MT8870的2腳和3腳進(jìn)行解碼，把電話撥號(hào)信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼。用戶在電話機(jī)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(duì)語音信息的直接地址操作，使設(shè)計(jì)者在對(duì)語音信息段進(jìn)行操作和語音組合時(shí)無須知道其地址，僅需知道音段的相對(duì)序號(hào)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(shí)現(xiàn)不同的功能。在啟動(dòng)監(jiān)聽功能時(shí)，只需改變相應(yīng)口的電平就可以將現(xiàn)場(chǎng)的聲音轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)送到電話線路中，電路簡(jiǎn)單，使用方便。

圖3 DTMF解碼電路

2.5 摘/掛機(jī)電路

摘/掛機(jī)電路如圖4所示。平時(shí)電話掛機(jī)時(shí)，兩條電話線處于開路狀態(tài)，線上電壓加到話機(jī)的振鈴電路兩端。摘機(jī)時(shí)振鈴電路斷開，電話線接通。撥打電話時(shí)，來自電話線的高壓振鈴信號(hào)經(jīng)鈴流檢測(cè)電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)，送到單片機(jī)的P3.5口進(jìn)行振鈴脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)振鈴次數(shù)達(dá)到6次，單片機(jī)程序控制P2.1口輸出一個(gè)低電平，然后P2.1口的高電平送往MC1413集成開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的1腳進(jìn)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(shí)，+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(dāng)用戶輸入密碼錯(cuò)誤或者操作結(jié)束后，系統(tǒng)軟件控制P2.1口輸出一個(gè)高電平，經(jīng)MC1413驅(qū)動(dòng)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(diǎn)斷開，電話線又處于開路狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了掛機(jī)。

圖4 摘/掛機(jī)電路

2.6 控制電路

設(shè)計(jì)采用控制帶有繼電器的電源插座來實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)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(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)。電路如圖5所示。

圖5 控制電路

3 軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)完成摘機(jī)動(dòng)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(shí)系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)；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(gè)返回鍵，當(dāng)按下此鍵時(shí)，返回上一級(jí)菜單。當(dāng)所有設(shè)置完成后，按“#” 結(jié)束設(shè)置，系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)。系統(tǒng)流程如圖6所示。

圖6 程序流程圖

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)采用單片機(jī)作為主控單元，結(jié)合軟件編程，實(shí)現(xiàn)了語音界面下的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)增加密碼認(rèn)證功能，增強(qiáng)了個(gè)人財(cái)產(chǎn)的安全性，符合智能化住宅要求。另外，用戶外出時(shí)，可隨時(shí)通過本系統(tǒng)開關(guān)室內(nèi)電燈、音響、電視等電器，產(chǎn)生有人在家的假象，能提高家居安全性。

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作者簡(jiǎn)介：

杜留鋒 （1980－），男，河南新鄉(xiāng)人，河南科技學(xué)院教師，主要從事自動(dòng)控制、通信和信號(hào)處理技術(shù)工作。

邵 鋒 （1981－），男，河南商丘人，河南科技學(xué)院教師，主要從事單片機(jī)應(yīng)用、機(jī)電一體化技術(shù)工作。

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