用AT89C51實(shí)現(xiàn)電話遠(yuǎn)程控制家用電器

1、 2008屆畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)論文題目:用at89c51實(shí)現(xiàn)電話遠(yuǎn)程控制家用電器學(xué) 院 : 信息與電子工程學(xué)院專 業(yè) : 電子信息工程 班 級 : 2004級041班 學(xué) 號 : 104023001 學(xué)生姓名 : 林超 指導(dǎo)教師 : 鄭衛(wèi)紅 二八 年 六 月浙江科技學(xué)院信息與電子工程學(xué)院2008屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 摘要隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，越來越多的家用電器進(jìn)入了人們的生活，這些家用電器給人們的生活帶來了很多的方便和享受，同時(shí)隨著電話在家庭的普及，電話機(jī)的功能將進(jìn)一步得到開發(fā)和利用。利用電話實(shí)現(xiàn)家用電器遙控是家電未來的發(fā)展方向之一。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是用at89c51實(shí)現(xiàn)電話遠(yuǎn)程控制家

2、用電器，該系統(tǒng)主要是由at89c51單片機(jī)、dtmf解碼芯片mt8870、語音芯片isd2560和存儲芯片24c02組成。可以用電話機(jī)或手機(jī)在任何地方、任何時(shí)刻通過此系統(tǒng)來遠(yuǎn)程控制家里的電器。該系統(tǒng)可以直接開關(guān)電器、延時(shí)開關(guān)電器、監(jiān)聽家中聲音、密碼修改和存儲及其狀態(tài)查詢，并且有自動語音提示功能。系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、成本低、操作方便、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于城市社區(qū)，具有較大的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：單片機(jī),電話,遠(yuǎn)程遙控,語音提示abstractwith the development of scientific technology,an increasing number of home a

3、ppliances have come into peoples daily lives. these home appliances have brought in much convenience and enjoyment to peoples life. the function of telephones will be further utilized and developed along with the popularization of telephones. home appliances will probably be controlled by the teleph

4、one using the remote control technique in the future. the thesis of graduation designer is a remote-control system of home applicances, it is based on at89c51 mcu with a phone.this system is mainly consisted of the at89c51, dtmf decoder chip mt8870, voice chip isd2560 and memory chip 24c02. the tele

5、phone or the cell phone can be used at any place, any time through a intelligent telephone remote control system to control home appliances. this system has a function to turn on the home applicances directly,or turn on the home applicances in a defintly time. wiretapping , changing and storing pass

6、words and inquirying the state of home applicances. in fact, the system showed its great advantages in the practical application, such as a high reliability and applicability but a low cost and easy operations. therefore, the device could be applied to communite in the city and its well worth doing

7、so. key words : mcu, telephone, remote control, voice sugges目錄摘要iabstractii第一章 引言11.1 課題背景11.2 課題設(shè)計(jì)目標(biāo)2第二章 系統(tǒng)方案論證32.1系統(tǒng)整體方案比較32.2 模塊方案比較42.2.1 dtmf解碼42.2.2 語音芯片52.2.3 主控制器選擇6第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和主要芯片選擇73.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)73.2 主要芯片介紹93.2.1 at89c5193.2.2 dtmf芯片概述113.2.3 at24c0212第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)164.1 振鈴檢測和模擬摘機(jī)164.2 聲音監(jiān)聽和語音提示電路

8、174.3 單片機(jī)控制和密碼存儲電路184.4 dtmf檢測電路194.5 繼電器控制電路21第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)225.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基本思路225.2 定時(shí)中斷子程序235.3 mt8870中斷子程序24第六章 系統(tǒng)調(diào)試266.1 整體系統(tǒng)調(diào)試266.2 硬件的調(diào)試266.3 軟件調(diào)試26第七章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)27致謝28參考文獻(xiàn)29附錄30附錄一：元器件清單30附錄二：電話遠(yuǎn)程控制器原理圖31附錄三：電話遠(yuǎn)程控制器pcb圖32附錄四：電話遠(yuǎn)程控制器實(shí)物圖33附錄五：電話遠(yuǎn)程控制器程序34- 0 -第一章 引言1.1 課題背景20世紀(jì)90年代初，美國、歐洲等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了“智

9、能住宅”的概念。1基本思想是：將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備家用電器和家庭保安裝置通過家庭總線技術(shù)連接到一個(gè)家庭智能化系統(tǒng)上，以進(jìn)行集中的或異地的監(jiān)視控制和家庭事物性管理，并保持這些家庭設(shè)備與住宅環(huán)境的和諧及協(xié)調(diào)。3因此，住宅智能化即是通過家庭總線這個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，把住宅的安全防范系統(tǒng)，能源管理系統(tǒng)，公共服務(wù)系統(tǒng)，信息系統(tǒng)集成起來。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的追求越來越高，在人們快節(jié)奏工作和學(xué)習(xí)的同時(shí)，迫切希望在家中有一個(gè)靈活自如的，能為人們提供方便的環(huán)境。由于現(xiàn)代家庭中設(shè)備或電器越來越多，且通訊線路高速發(fā)展，所以利用現(xiàn)有的通訊線路對家中的設(shè)備或電器進(jìn)行控制，已成為未來家居自動化發(fā)展的趨勢。

10、遠(yuǎn)程電話控制有其優(yōu)越性，利用電話進(jìn)行遠(yuǎn)程控制不需要專門布線，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。所以設(shè)計(jì)一種遠(yuǎn)距離電話控制的電路，必然給人們的生活帶來諸多方便。用手機(jī)遠(yuǎn)距離控制家用電器智能化家庭信息中心平臺已成為國家“八六三”計(jì)劃重點(diǎn)課題5。目前家庭的網(wǎng)絡(luò)化是住宅的熱點(diǎn)。6國外的同類產(chǎn)品的性能雖然很好，但是其價(jià)格很難讓中國百姓所接受，而國內(nèi)的系統(tǒng)開發(fā)商、房地產(chǎn)開發(fā)商只青睞于新建住宅，而對舊有住宅的網(wǎng)絡(luò)化需求關(guān)注不夠。問題的癥結(jié)在于住宅內(nèi)部及其與外界信息交換的通信網(wǎng)絡(luò)。電力線載波和無線通信可做為住宅內(nèi)部通信手段，但電力線載波通信的可靠性較差，無線通信的價(jià)

11、格偏高，故應(yīng)用較少，目前主流產(chǎn)品均采用單獨(dú)布線的通信方式，但對已建住宅，不免會使重新布線困難重重。由于dtmf(雙音多頻)編碼通信技術(shù)的發(fā)展，使得借助低壓電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信成為可能。7電話遠(yuǎn)程控制器主要接收電話線上傳來的控制家電的信息，譯碼后經(jīng)并行通信向智能控制器發(fā)控制家電指令；接收由智能控制器傳來的報(bào)警或求援信息（經(jīng)并行通信），自動撥號（可由鍵盤預(yù)先設(shè)置）后，以語音形式將信息傳送給用戶或直接報(bào)警。都是在線調(diào)試，已經(jīng)在宿舍連接電話經(jīng)過真正的交換機(jī)實(shí)驗(yàn)并且成功。本作品的各種電器接口、各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的基礎(chǔ)。家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由電話遠(yuǎn)程控制器、智能控制器、一些

12、功能模塊組成。電話遠(yuǎn)程控制器主要接收電話線上傳來的控制家電的信息，譯碼后經(jīng)并行通信向智能控制器發(fā)控制家電指令；接收由智能控制器傳來的報(bào)警或求援信息（經(jīng)并行通信），自動撥號（可由鍵盤預(yù)先設(shè)置）后，以語音形式將信息傳送給用戶或直接報(bào)警。1.2 課題設(shè)計(jì)目標(biāo)本課題的設(shè)計(jì)目的：當(dāng)用戶不在家時(shí)，通過隨身攜帶的移動電話、身邊的固定電話，或者其他通信設(shè)備依照事先規(guī)定的一些規(guī)則，進(jìn)行不同的操作來完成對不同家電的控制和監(jiān)聽家里的情況，達(dá)到用戶的預(yù)期目的，統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。設(shè)計(jì)目標(biāo)： (1)控制系統(tǒng)能對家中電器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；(2)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)雙方通信；(3)控制系統(tǒng)主人的身份校驗(yàn)、在線

13、密碼修改及存儲；(4)控制系統(tǒng)有語音功能提示，以方便主人操作；(5)控制系統(tǒng)有聲音監(jiān)聽功能，隨時(shí)了解家中情況；(6)控制系統(tǒng)外加了電器延時(shí)開、關(guān)的功能。第二章 系統(tǒng)方案論證隨著科技的進(jìn)步，遠(yuǎn)程控制家用電器逐漸在生活中應(yīng)用起來，現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)，嵌入式單片機(jī)的應(yīng)用都可以來控制家電，各個(gè)方案固然有他們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，下面來比較下各個(gè)方案。2.1系統(tǒng)整體方案比較方案一：采用plc技術(shù)實(shí)現(xiàn)家電控制電力線通信(power line communication，plc)，是指利用中、低壓電力線作為通信介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、圖像等綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。利用plc實(shí)現(xiàn)智能家居的網(wǎng)絡(luò)化控制無需架線，不破壞住宅

14、結(jié)構(gòu)，連接方便、快捷，是智能家居網(wǎng)絡(luò)化控制的理想選擇。該系統(tǒng)可采用int5200芯片作為電力載波芯片，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)由與家電設(shè)備相連的電力線傳送，并通過homeplug協(xié)議實(shí)現(xiàn)交互，采用ofdm(orthogonal frequency division multiplexing)正交頻分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)家電控制、plc上網(wǎng)和家庭安防。家電設(shè)備(如空調(diào)等)或安防控制沒備可以通過plc局端從電力線接收控制信息和反饋狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)與plc主控終端的通信；通過plc主控終端和借助modem，就可以實(shí)現(xiàn)智能家電的遠(yuǎn)程監(jiān)控和安防控制。計(jì)算機(jī)也可以通過這種方式實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)。智能家電可以將狀態(tài)信息反饋給

15、遠(yuǎn)程用戶。由于家電設(shè)備的控制系統(tǒng)存在差異性，不同家電設(shè)備的plc局端實(shí)現(xiàn)方法略有不同，主要體現(xiàn)在家電設(shè)備控制單元與s3c2510a的通信接口和控制協(xié)議上。家電設(shè)備控制單元可以通過串口或其他總線與s3c2510a進(jìn)行通信。目前國家還未正式出臺這方面的通信標(biāo)準(zhǔn)，采用什么樣的具體接口和協(xié)議必須與家電設(shè)備生產(chǎn)廠商保持一致。同理，安防控制設(shè)備也可以通過上述方法，將家里的安防狀態(tài)信息反饋給遠(yuǎn)程用戶。遠(yuǎn)程用戶也可以控制安防控制設(shè)備，進(jìn)行相關(guān)安防控制。方案二：用web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)家電控制系統(tǒng)的核心部分是一個(gè)嵌入式web服務(wù)器，系統(tǒng)集有線和無線web服務(wù)器于一體，用戶可以利用辦公室的pc或者手機(jī)登錄家中的web服

16、務(wù)器，在通過用戶名和密碼驗(yàn)證后，便可以查看并控制家用電器；系統(tǒng)帶有l(wèi)cd和鍵盤，具有良好的人機(jī)界面；用戶還可以通過鍵盤來設(shè)定系統(tǒng)的任務(wù)；系統(tǒng)留有豐富的功能擴(kuò)展接口，通過這些擴(kuò)展接口將來還可以實(shí)現(xiàn)防火防盜和智能抄表等應(yīng)用。方案三：利用電話實(shí)現(xiàn)家電控制該系統(tǒng)利用遍及千家萬戶的電話線來傳輸信息，這是目前可以實(shí)現(xiàn)住宅內(nèi)與住宅外信息交換最有效的方法。主要應(yīng)用于電話遙控控制的家用電器，用戶在戶外可通過任意一部雙音多頻電話(包括手機(jī)、電話分機(jī))，根據(jù)語音提示可以對各種電器（如電飯鍋、微波爐等電器）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，使人們的生活更加便捷與享受。該系統(tǒng)可以使用單片機(jī)配合新型的dtmf解碼芯片和語音電路來實(shí)現(xiàn)了電話對

17、家用電器的遠(yuǎn)程控制。在使用時(shí)只需先將電話線的進(jìn)線插入本裝置，用戶使用本裝置時(shí)只要撥打家中的電話，裝置檢測到有鈴流(可以設(shè)定30s以后還有鈴流)，裝置發(fā)出模擬摘機(jī)信號，并控制語音處理電路提示用戶輸入密碼(預(yù)先設(shè)定)，用戶聽到這一提示音后就在自己所使用的雙音頻電話機(jī)或手機(jī)上按下密碼所對應(yīng)的數(shù)字鍵即可，密碼所對應(yīng)的雙音頻信號經(jīng)電話線傳給雙音頻接收發(fā)送電路，檢測譯碼，傳給主控單元，識別正確后，語音芯片再提示用戶進(jìn)行控制家用電器的操作，最后，主控單元把控制家電的信息譯碼，經(jīng)并行通信傳給智能控制器，由控制器執(zhí)行控制家電的操作。綜上所述，采用plc技術(shù)和web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)家電控制價(jià)格昂貴一般人承受不了，但用電

18、話實(shí)現(xiàn)家電控制解決了電力線載波通信的可靠性較差，無線通信的價(jià)格偏高以及布線困難的問題。使得借助低壓電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信成為可能。而且開發(fā)周期短。所以我選擇第三個(gè)方案。2.2 模塊方案比較2.2.1 dtmf解碼1)采用psoc芯片的嵌入式dtmf解碼psoc是cypress半導(dǎo)體有限公司生產(chǎn)的的可編程片上系統(tǒng)芯片。它主要由8位微處理器，可編程模擬模塊和數(shù)字模塊，外加硬件乘法累加器，i2c，flash，sram等周邊外圍模塊組成。因此，psoc除了能實(shí)現(xiàn)一般mcu的功能外，還可通過可編程模擬和數(shù)字模塊靈活地實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)所需的模擬與數(shù)字外圍功能。為了方便用戶簡單而快速地實(shí)現(xiàn)模擬數(shù)字外圍功能的設(shè)計(jì)，

19、cypress基于可編程數(shù)字模擬模塊構(gòu)建了大量的用戶模塊，如可編程運(yùn)算放大器，比較器，6至14位的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，濾波器，8/16/24/32位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，脈寬調(diào)制器，觸摸感應(yīng)等模塊。這些用戶模塊將psoc內(nèi)部的寄存器配置，數(shù)字模塊和模擬模塊之間的內(nèi)部連線，底層api(application program interface，應(yīng)用程序接口)函數(shù)都已設(shè)計(jì)好了。當(dāng)用戶需要某個(gè)數(shù)字模擬外圍功能時(shí)，只需要簡單地調(diào)用相應(yīng)的用戶模塊即可實(shí)現(xiàn)。利用psoc的可編程模擬運(yùn)算放大器和8位adc用戶模塊，加上簡單的接口就可以實(shí)現(xiàn)dtmf信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換。2）采用mt8870芯片dtmf解碼8870芯片它集成

20、了陷波濾波器和數(shù)字解碼功能。在濾波器部分，使用了開關(guān)電容技術(shù)；解碼部分，用數(shù)字計(jì)數(shù)的方法檢測所有16種dtmf音頻對，并將它們編成4bits的碼。通過在芯片上放置差分輸入放大器，時(shí)鐘晶振和可鎖存的三態(tài)輸出，可以使外圍元器件最少。信號經(jīng)過輸入放大，過濾掉噪聲，再被由6階高頻組帶通濾波器和8階低頻組帶通濾波器組成的陷波濾波器濾出dtmf信號，然后經(jīng)過平滑濾波，再由過零檢測器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)入數(shù)字部分。信號在數(shù)字部分分為兩路，一路直接送到頻率檢測部分，分別對信號進(jìn)行高頻和低頻檢測。如果輸入信號頻率在預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)，則將檢測結(jié)果送到編碼部分進(jìn)行編碼，并等待d觸發(fā)器的同步輸出信號；如果輸入

21、信號頻率不在預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)，檢測結(jié)果維持為0不變。另一路則送到頻率平均算法部分，分別經(jīng)過4，8分頻，以初步檢測信號的持續(xù)時(shí)間，將諸如噪聲之類的干擾消除掉；同時(shí)，進(jìn)一步設(shè)置更為嚴(yán)格的頻率檢測范圍。如果充電時(shí)間不夠長，這就是說即使被檢測信號的頻率在dtmf頻率范圍內(nèi)，但它的持續(xù)時(shí)間不足以滿足dtmf的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，輸出同步脈沖保持為0，編碼結(jié)果不輸出。2.2.2 語音芯片1）isd1720語音芯片isd1720是美國isd公司新推出的語音芯片，在功能上繼承1400和2500系列的所有錄放功能，并增加了更人性化的提示功能及對存儲地址的精確操作。錄音時(shí)間為20秒。2）isd2560語音芯片美國isd公司

22、的2500芯片，按錄放時(shí)間60秒。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(diǎn)。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi)e2prom容量為480k(1400系列為128k)，所以錄放時(shí)間長；有10個(gè)地址輸入端(1400系列僅為8個(gè))，尋址能力可達(dá)1024位；最多能分600段；設(shè)有ovf（溢出）端，便于多個(gè)器件級聯(lián)。2.2.3 主控制器選擇1）單片機(jī)控制單片機(jī)就是在一塊芯片上集成了cpu、ram、rom(eprom或eeprom)、時(shí)鐘、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、多種功能的串行和并行i/o口。如intel公司的8031系列等。除了以上基本功能外，有的還集成有a/d、d/a，如intel公司的

23、8098系列。概括起來說，單片機(jī)具有如下特點(diǎn)：具有位處理能力，強(qiáng)調(diào)控制和事務(wù)處理功能。價(jià)格低廉。如低檔單片機(jī)價(jià)格只有人民幣幾元錢。開發(fā)環(huán)境完備，開發(fā)工具齊全，應(yīng)用資料眾多。后備人才充足。國內(nèi)大多數(shù)高校都開設(shè)了單片機(jī)課程和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)。2）dsp控制dsp器件具有較高的集成度。dsp具有更快的cpu，更大容量的存儲器，內(nèi)置有波特率發(fā)生器和fifo緩沖器。提供高速、同步串口和標(biāo)準(zhǔn)異步串口。有的片內(nèi)集成了a/d和采樣/保持電路，可提供pwm輸出。dsp器件采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)空間，允許同時(shí)存取程序和數(shù)據(jù)。內(nèi)置高速的硬件乘法器，增強(qiáng)的多級流水線，使dsp器件具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力。d

24、sp器件比16位單片機(jī)單指令執(zhí)行時(shí)間快810倍，完成一次乘加運(yùn)算快1630倍。dsp器件還提供了高度專業(yè)化的指令集，提高了fft快速傅里葉變換和濾波器的運(yùn)算速度。此外，dsp器件提供jtag接口，具有更先進(jìn)的開發(fā)手段，批量生產(chǎn)測試更方便，開發(fā)工具可實(shí)現(xiàn)全空間透明仿真，不占用用戶任何資源。dsp是單片機(jī)的一個(gè)分支。它有專門的fft算法需要的特殊指令，流水線指令處理。能以較高的速度進(jìn)行運(yùn)算。我們可以根據(jù)需要選用他。如果你作一個(gè)遙控器，選用他就沒優(yōu)勢了。因?yàn)楹芏嗥渌挠糜谶b控的單片機(jī)比他更適合用來作遙控器。如果用89c51來作語音或圖像識別就不如dsp了。一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要考慮，在滿足需求的情況下他的

25、性價(jià)比。綜上所述，選擇了用mt8870dtmf解碼芯片、isd2560、單片機(jī)來完成這個(gè)系統(tǒng)。第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和主要芯片選擇3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是一個(gè)用來控制各種家電的設(shè)備，它通過來自電話的控制信號來實(shí)現(xiàn)對家電的控制。當(dāng)用戶不在家時(shí)，通過隨身攜帶的移動電話或者身邊的固定電話，拔通家里的電話，依照事先規(guī)定的一些規(guī)則，通過在電話里的語音提示，進(jìn)行不同的數(shù)字按鍵操作來完成對不同家電的控制，達(dá)到用戶的預(yù)期目的。系統(tǒng)的功能以確定設(shè)計(jì)具體要求如下： (1)控制系統(tǒng)能通過電話終端通信設(shè)備對家中電器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；(2)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動模擬摘掛機(jī)，以實(shí)現(xiàn)雙方通信；(3)控制系統(tǒng)主人的身份校驗(yàn)、在線

26、密碼修改及存儲；(4)控制系統(tǒng)有語音功能提示，以方便主人操作；(5)控制系統(tǒng)有聲音監(jiān)聽功能，隨時(shí)了解家中情況；(6)控制系統(tǒng)外加了電器延時(shí)開、關(guān)的功能。本系統(tǒng)由單片機(jī)構(gòu)成主控部分，進(jìn)行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號，并完成對于各種信息的記錄；接口電路提供單片機(jī)與電話外線的接口。其中包括鈴流檢測、摘掛機(jī)控制、雙音頻dtmf識別、語音提示電路及電器控制。總體電路框圖如圖3-1所示。振鈴檢測電路單片機(jī)模擬摘機(jī)電話機(jī)端口dtmf解碼電路監(jiān)聽電路繼電器2繼電器1語音提示電路電源電路3-1 系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)主要由at89c51單片機(jī)、dtmf解碼芯片mt8870和語音芯片isd2560組

27、成。at89c51單片機(jī)完成電話機(jī)振鈴信號次數(shù)的檢測、控制和加密。此系統(tǒng)具有以下單元功能模塊：（1）鈴音檢測、計(jì)數(shù)；（2）自動模擬摘掛機(jī)；（3）密碼校驗(yàn)；（4）在線修改密碼；（5）雙音頻信號解碼；（6）輸入信息分析；（7）控制電器開關(guān)；（8）電器狀態(tài)查詢；根據(jù)電話機(jī)和交換機(jī)發(fā)出的不同信號音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求，結(jié)合實(shí)際情況對具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上的不同分工，具體如下。 理論上交換機(jī)所發(fā)出的各種信號音都可以通過軟件編程而識別，即通過單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號來檢測信號音單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算出其頻率，從而完成信號音識別。但是從系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分析，我選擇了硬件來解決

28、振鈴音檢測、忙音檢測、雙音頻信號解碼等功能模塊。自動摘掛機(jī)和電器的控制必須使用具體硬件電路來實(shí)現(xiàn)。振鈴音計(jì)數(shù)、忙音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、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，實(shí)現(xiàn)也很容易。 綜上所述，本系統(tǒng)信號音檢測、自動摘掛機(jī)、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實(shí)現(xiàn)。而信號音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、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。系統(tǒng)為突出電話遙控的信息反饋功能，并使產(chǎn)品達(dá)到非常高性價(jià)比。故未對電話裝置的其他功能進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展，而且所有使用的集成電路和其它元器件都盡量選擇廉價(jià)的。譬如:在各路終端上接上傳感器即可實(shí)現(xiàn)

29、對環(huán)境聲響的監(jiān)聽；加上留言電路，主人不在家時(shí)客人留言。利用遙控方式可使主人很方便地在異地提取留言信息；在各路終端上接上傳感器即可實(shí)現(xiàn)對環(huán)境聲響的監(jiān)聽；接上自動撥碼電路可定時(shí)將預(yù)定信息轉(zhuǎn)至主人傳呼機(jī)或特定電話，從而達(dá)到定時(shí)提醒主人的目的。本系統(tǒng)還可以應(yīng)用于工廠企業(yè)的自動化控制等領(lǐng)域。3.2 主要芯片介紹3.2.1 at89c51at89c51是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能cmos8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序內(nèi)存和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置用8位中央

30、處理器和flash存儲單元，功能強(qiáng)大的at89c51單片機(jī)可以提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用各種控制領(lǐng)域。其引腳如圖3.2所示。at89c51主要性能參數(shù)：1、與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；2、4k字節(jié)可反復(fù)擦寫flash閃速內(nèi)存；3、1000次擦寫周期；4、全靜態(tài)操作：0hz24hz；5、三級加密程序內(nèi)存；6、1288字節(jié)內(nèi)部ram；7、32個(gè)可編程i/o口線；8、2個(gè)16位定時(shí)、計(jì)數(shù)器；9、6個(gè)中斷源；10、低功耗空閑和掉電模式。圖3.2 at89c51單片機(jī)引腳at89c51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片。它具有32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，2個(gè)外部中斷口

31、，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，1個(gè)全雙工串行通信口。按其功能可分為電源、時(shí)鐘、控制和i/o接口四大部分：1、電源引腳vcc：芯片主電源，外接+5v。gnd：電源地線。2、時(shí)鐘引腳xtal1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。3、控制引腳（1）ale/：地址鎖存控制信號。當(dāng)訪問外部內(nèi)存時(shí)，地址鎖存允許輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)a

32、le脈沖。此時(shí)，ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。 （2）：外部程序內(nèi)存讀選信號。在由外部程序內(nèi)存取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。（3）/vpp：訪問程序內(nèi)存控制信號。當(dāng)信號為低電平時(shí)，只訪問片外程序內(nèi)存；而當(dāng)為高電平時(shí)，則對rom的讀操作是從內(nèi)部程序內(nèi)存開始，并可延續(xù)至外部程序內(nèi)存。（4）rst/vpd：復(fù)位/掉電保護(hù)信號輸入。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。4、i/o引腳p0口（p0.0p0.7）：8

33、位雙向并行i/o接口。擴(kuò)展片外內(nèi)存或i/o口時(shí)，作為低8位地址和8位數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用接口，它為雙向三態(tài)。p0口可帶8個(gè)ttl負(fù)載電流。p0口作為i/o輸出口使用時(shí)，由于p0口為開漏輸出，必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。p1口（p1.0p1.7）：8位準(zhǔn)雙向并行i/o接口。p1口每一位都可以獨(dú)立設(shè)置成輸入輸出位，p1口可以驅(qū)動4個(gè)ttl電路。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口（p2.0p2.7）：8位準(zhǔn)雙向并行i/o接口。擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)、程序內(nèi)存時(shí)，作為高8位地址輸出端口。p2口可以驅(qū)動4個(gè)ttl電路。p3口（

34、p3.0p3.7）：8位準(zhǔn)雙向接口并行i/o。除了與p1口有一樣的i/o功能外，每一個(gè)引腳還兼有第二功能。如表3-1所示。p3口的第二功能信號都是單片機(jī)的重要控制信號，因此，在實(shí)際使用時(shí)，先按需要選用第二功能信號，剩下的才以第一功能的身份作為數(shù)據(jù)位的i/o使用。表3-1 p3口各引腳對應(yīng)的第二功能p3.0p3.1p3.2p3.3p3.4p3.5p3.6p3.7rxdrxdt0t1p1、p2、p3口片內(nèi)均含有固定的上拉電阻，故稱為準(zhǔn)雙向并行i/o接口。p0口片內(nèi)無固定的上拉電阻，由兩個(gè)mos管串接，既可開路輸出，又可處于高阻的“懸空”狀態(tài)，故稱為雙向三態(tài)并行i/o接口。3.2.2 dtmf芯片概

35、述mt8870是一個(gè)完整的dtmf接收解碼電路。和其它電路，如lcd驅(qū)動電路一起，可實(shí)現(xiàn)callerid功能。它集成了陷波濾波器和數(shù)字解碼功能。在濾波器部分，使用了開關(guān)電容技術(shù)；解碼部分，用數(shù)字計(jì)數(shù)的方法檢測所有16種dtmf音頻對，并將它們編成4bits的碼。通過在芯片上放置差分輸入放大器，時(shí)鐘晶振和可鎖存的三態(tài)輸出，可以使外圍元上件最少。 信號經(jīng)過輸入放大，過濾掉噪聲，再被由6階高頻組帶通濾波器和8階低頻組帶通濾波器組成的陷波濾波器濾出dtmf信號，然后經(jīng)過平滑濾波，再由過零檢測器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)入數(shù)字部分。信號在數(shù)字部分分為兩路，一路直接送到頻率檢測部分，分別對信號進(jìn)行高頻和

36、低頻檢測。如果輸入信號頻率在預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)，則將檢測結(jié)果送到編碼部分進(jìn)行編碼，并等待d觸發(fā)器的同步輸出信號；如果輸入信號頻率不在預(yù)先設(shè)置的范圍內(nèi)，檢測結(jié)果維持為0不變。另一路則送到頻率平均算法部分，分別經(jīng)過4，8分頻，以初步檢測信號的持續(xù)時(shí)間，將諸如噪聲之類的干擾消除掉；同時(shí)，進(jìn)一步設(shè)置更為嚴(yán)格的頻率檢測范圍。如果信號通過了檢測，就使est端輸出高電平，通過外圍rc回路對st端充電(r，c的值可以根據(jù)不同的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇)，如果est端高電平持續(xù)時(shí)間足夠長，使充電后vc=vtst(235v，這是通過比較器比較)，這就意味著所檢測的信號滿足dtmf的工作標(biāo)準(zhǔn)，則使引導(dǎo)邏輯部分的輸出同步脈沖到

37、編碼部分，使4位編碼輸出，經(jīng)過延遲單元，鎖存進(jìn)三態(tài)輸出單元，輸出正確的碼；同時(shí)，引導(dǎo)邏輯部分產(chǎn)生std端高電平信號，同時(shí)使gt維持兒高電下。如果充電時(shí)間不夠長，這就是說即使被檢測信號的頻率在dtmf頻率范圍內(nèi)，但它的持續(xù)時(shí)間不足以滿足dtmf的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，輸出同步脈沖保持為0，編碼結(jié)果不輸出。3.2.3 at24c02at24c02是美國atmel公司的低功耗cmos串行eeprom，它是內(nèi)含2568位存儲空間，具有工作電壓寬（2.55.5v）、擦寫次數(shù)多（大于10000次）、寫入速度快（小于10ms）等特點(diǎn)。 at24c02的1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在at89c51試

38、驗(yàn)開發(fā)板上它們都接地，第8腳和第4腳分別為正、負(fù)電源。第5腳sda為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向i2c總線串行傳送，在at89c51試驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的p3.5連接。第6腳scl為串行時(shí)鐘輸入線，在at89c51試驗(yàn)開發(fā)板上和單片機(jī)的p3.6連接。sda和scl都需要和正電源間各接一個(gè)5.1k的電阻上拉。第7腳需要接地。24c02中帶有片內(nèi)地址寄存器。每寫入或讀出一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實(shí)現(xiàn)對下一個(gè)存儲單元的讀寫。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。為降低總的寫入時(shí)間，一次操作可寫入多達(dá)8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 i2c總線是一種用于ic器件之間連接的二線制總線。它通過sda（串行數(shù)

39、據(jù)線）及scl（串行時(shí)鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識別每個(gè)器件：不管是單片機(jī)、存儲器、lcd驅(qū)動器還是鍵盤接口。 1i2c總線的基本結(jié)構(gòu)采用i2c總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或ic器件，其內(nèi)部不僅有i2c接口電路，而且將內(nèi)部各單元電路按功能劃分為若干相對獨(dú)立的模塊，通過軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。cpu不僅能通過指令將某個(gè)功能單元電路掛靠或摘離總線，還可對該單元的工作狀況進(jìn)行檢測，從而實(shí)現(xiàn)對硬件系統(tǒng)的既簡單又靈活的擴(kuò)展與控制。 2雙向傳輸?shù)慕涌谔匦詡鹘y(tǒng)的單片機(jī)串行接口的發(fā)送和接收一般都各用一條線，如mcs51系列的txd和rxd，而i2c總線則根據(jù)器件的功能通過軟件

40、程序使其可工作于發(fā)送或接收方式。當(dāng)某個(gè)器件向總線上發(fā)送信息時(shí)，它就是發(fā)送器(也叫主器件)，而當(dāng)其從總線上接收信息時(shí)，又成為接收器(也叫從器件)。主器件用于啟動總線上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時(shí)鐘以開放傳送的器件，此時(shí)任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器件。i2c總線的控制完全由掛接在總線上的主器件送出的地址和數(shù)據(jù)決定。在總線上，既沒有中心機(jī)，也沒有優(yōu)先機(jī)?？偩€上主和從(即發(fā)送和接收)的關(guān)系不是一成不變的，而是取決于此時(shí)數(shù)據(jù)傳送的方向。sda和scl均為雙向i/o線，通過上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線都是高電平。連接總線的器件的輸出級必須是集電極或漏極開路，以具有線“與”功能。i2c總線的數(shù)據(jù)傳送速率在標(biāo)

41、準(zhǔn)工作方式下為100kbit/s，在快速方式下，最高傳送速率可達(dá)400kbit/s。3i2c總線上的時(shí)鐘信號在i2c總線上傳送信息時(shí)的時(shí)鐘同步信號是由掛接在scl時(shí)鐘線上的所有器件的邏輯“與”完成的。scl線上由高電平到低電平的跳變將影響到這些器件，一旦某個(gè)器件的時(shí)鐘信號下跳為低電平，將使scl線一直保持低電平，使scl線上的所有器件開始低電平期。此時(shí)，低電平周期短的器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不能影響scl線的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)。當(dāng)所有器件的時(shí)鐘信號都上跳為高電平時(shí)，低電平期結(jié)束，scl線被釋放返回高電平，即所有的器件都同時(shí)開始它們的高電平期。其后，第一個(gè)結(jié)束高電平期的器

42、件又將scl線拉成低電平。這樣就在scl線上產(chǎn)生一個(gè)同步時(shí)鐘?？梢姡瑫r(shí)鐘低電平時(shí)間由時(shí)鐘低電平期最長的器件確定，而時(shí)鐘高電平時(shí)間由時(shí)鐘高電平期最短的器件確定。4數(shù)據(jù)的傳送在數(shù)據(jù)傳送過程中，必須確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的開始和結(jié)束。在i2c總線技術(shù)規(guī)范中，開始和結(jié)束信號（也稱啟動和停止信號）的定義。當(dāng)時(shí)鐘線scl為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線sda由高電平跳變?yōu)榈碗娖蕉x為“開始”信號；當(dāng)scl線為高電平時(shí)，sda線發(fā)生低電平到高電平的跳變?yōu)椤敖Y(jié)束”信號。開始和結(jié)束信號都是由主器件產(chǎn)生。在開始信號以后，總線即被認(rèn)為處于忙狀態(tài)；在結(jié)束信號以后的一段時(shí)間內(nèi)，總線被認(rèn)為是空閑的。 i2c總線的數(shù)據(jù)傳送格式是：在i2c總線開始

43、信號后，送出的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)是用來選擇從器件地址的，其中前7位為地址碼，第8位為方向位(r/w)。方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫到所選擇的從器件；方向位為“1”表示主器件將從從器件讀信息。開始信號后，系統(tǒng)中的各個(gè)器件將自己的地址和主器件送到總線上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線上的地址一致，則該器件即為被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位(r/w)確定。在i2c總線上每次傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)不限，但每一個(gè)字節(jié)必須為8位，而且每個(gè)傳送的字節(jié)后面必須跟一個(gè)認(rèn)可位（第9位），也叫應(yīng)答位（ack）。送過程如每次都是先傳最高位，通常從器件在接收到每個(gè)字節(jié)后都會作出響應(yīng)，即釋放

44、scl線返回高電平，準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主器件可繼續(xù)傳送。如果從器件正在處理一個(gè)實(shí)時(shí)事件而不能接收數(shù)據(jù)時(shí)，（例如正在處理一個(gè)內(nèi)部中斷，在這個(gè)中斷處理完之前就不能接收i2c總線上的數(shù)據(jù)字節(jié)）可以使時(shí)鐘scl線保持低電平，從器件必須使sda保持高電平，此時(shí)主器件產(chǎn)生1個(gè)結(jié)束信號，使傳送異常結(jié)束，迫使主器件處于等待狀態(tài)。當(dāng)從器件處理完畢時(shí)將釋放scl線，主器件繼續(xù)傳送。當(dāng)主器件發(fā)送完一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出對應(yīng)于scl線上的一個(gè)時(shí)鐘（ack）認(rèn)可位，在此時(shí)鐘內(nèi)主器件釋放sda線，一個(gè)字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應(yīng)信號將sda線拉成低電平，使sda在該時(shí)鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。從器件的響應(yīng)信

45、號結(jié)束后，sda線返回高電平，進(jìn)入下一個(gè)傳送周期。i2c總線還具有廣播呼叫地址用于尋址總線上所有器件的功能。若一個(gè)器件不需要廣播呼叫尋址中所提供的任何數(shù)據(jù)，則可以忽略該地址不作響應(yīng)。如果該器件需要廣播呼叫尋址中提供的數(shù)據(jù)，則應(yīng)對地址作出響應(yīng)，其表現(xiàn)為一個(gè)接收器。5總線競爭的仲裁總線上可能掛接有多個(gè)器件，有時(shí)會發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線的情況。例如，多單片機(jī)系統(tǒng)中，可能在某一時(shí)刻有兩個(gè)單片機(jī)要同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，這種情況叫做總線競爭。i2c總線具有多主控能力，可以對發(fā)生在sda線上的總線競爭進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線時(shí)，如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平，而另一個(gè)主器

46、件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時(shí)sda總線電平不符的那個(gè)器件將自動關(guān)閉其輸出級?？偩€競爭的仲裁是在兩個(gè)層次上進(jìn)行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個(gè)從器件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競爭仲裁的可靠性。由于是利用i2c總線上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會造成信息的丟失。6. i2c總線接口器件目前在視頻處理、移動通信等領(lǐng)域采用i2c總線接口器件已經(jīng)比較普遍。另外，通用的i2c總線接口器件，如帶i2c總線的單片機(jī)、ram、rom、a/d、d/a、lcd驅(qū)動器等器件，也越來越多地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及自動控制系統(tǒng)。第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)使用了大量的硬件電路完成部分功能模塊，其目的就是充分利用硬件電路

47、的可靠性、穩(wěn)定性，使整體電路達(dá)到比較高的穩(wěn)定性。此電路主要包括電話線路摘機(jī)檢測和線路振鈴信號的檢測電路，語音提示電路，單片機(jī)控制和密碼存儲電路,dtmf檢測電路及電器驅(qū)動電路。4.1 振鈴檢測和模擬摘機(jī)振鈴檢測的功能是檢測有無鈴流，當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來鈴流信號。振鈴為253hz的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值9015v。振鈴信號以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。振鈴檢測電路如圖4-1所示。 圖4-1 振鈴檢測與模擬摘機(jī)電路p3.7是振鈴信號檢測端，根據(jù)振鈴信號電壓比較高的特點(diǎn)，可以先使用高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光電耦合器。經(jīng)過rc回路進(jìn)行濾波，輸入給光電耦合器的波形

48、，經(jīng)過光電耦合器的隔離轉(zhuǎn)換輸出很標(biāo)準(zhǔn)的方波。方波信號就可以直接輸出至單片機(jī)的端口，完成整個(gè)振鈴音檢測和計(jì)數(shù)的過程。模擬摘機(jī)電路的功能是當(dāng)電話振鈴到一定時(shí)間后接通電話，其電路如圖4-1所示。如果電話線路上出現(xiàn)了振鈴信號，90vpp的振鈴電壓使得光電耦合器u2輸出端按振鈴頻率導(dǎo)通和截止，單片機(jī)在每次振鈴信號結(jié)束后進(jìn)行振鈴次數(shù)計(jì)數(shù)，并將單片機(jī)振鈴次數(shù)計(jì)數(shù)器中的數(shù)據(jù)與已經(jīng)設(shè)定的振鈴摘機(jī)數(shù)據(jù)比較，兩者相等p3.1下拉，光電耦合器u1導(dǎo)通，則q1和q2也導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)。監(jiān)測電路是為了監(jiān)測電話機(jī)是否模擬摘機(jī)，電路如圖4-1所示。電路中的dw1、r2、r13、c6、q3組成電話線路摘機(jī)檢測，平時(shí)電話線

49、路電壓使得dw1擊穿，使q3的基極電位為高，三極管導(dǎo)通，p3.0腳被下拉成低電平，此時(shí)單片機(jī)主要任務(wù)是監(jiān)測p3.0腳的電壓升高變化。當(dāng)該系統(tǒng)接收到振鈴信號，且達(dá)到規(guī)定的振鈴次數(shù)后模擬摘機(jī)，電話線路上電壓均由原來的48v下降到7-8v，此時(shí)dw1截止，p3.0被本身的上拉電阻上拉成高電平。單片機(jī)測試到p3.0腳的高電平后，開啟外部中斷0，單片機(jī)隨時(shí)接收mt8870發(fā)出的選通信號，單片機(jī)根據(jù)選通信號的到來及時(shí)接收mt8870數(shù)據(jù)端11-14腳上的雙音多頻信號數(shù)據(jù)。4.2 聲音監(jiān)聽和語音提示電路語音提示電路是此系統(tǒng)的重要組成部分，能提供給用戶直觀的的反饋信息，為了使系統(tǒng)更加人性化，語音提示直接采用了

50、語音芯片，將一些操作規(guī)則事先存于芯片中，根據(jù)不同的dtmf信號產(chǎn)生不同的提示信息，從而來完成控制整個(gè)系統(tǒng)的目的，由于需要存儲的信息容量比較大，電路采用了isd2560，此芯片可錄一分鐘的語音信息，對本系統(tǒng)以足夠使用，電路如圖4-2所示。 圖4-2 語音提示電路聲音監(jiān)聽和語音提示都由p3.6控制，聲音信號是由mic話筒產(chǎn)生的，而語音信號是由isd2560語音芯片輸出的。當(dāng)p3.6為高電平時(shí)，三極管q6截止，因此對聲音信號和語音信號沒有放大功能；當(dāng)p3.6為低電平時(shí)，三極管q6導(dǎo)通，對信號有放大作用，此時(shí)可以監(jiān)聽聲音或者自動語音提示。語音提示電路包括語音芯片及外圍電路，語音放大反饋回路，反饋信息由

51、單片機(jī)控制，2500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(biāo)志（eom）；而放音時(shí)芯片遇到eom標(biāo)志即自動停止放音。使用操作模式時(shí)需要注意兩點(diǎn)：1、所有操作模式下的操作都是從0地址開始，以后的操作根據(jù)模式的不同，而從相應(yīng)的地址開始工作。當(dāng)電路中錄音轉(zhuǎn)放音或進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。2、操作模式位不加鎖定，可以在msb（a8、a9）地址位為高電平時(shí)，ce電平變低的任何時(shí)間執(zhí)行操作模式操作。如果下一片選周期msb（a8、a9）地址位中有一

52、個(gè)(或兩個(gè))變?yōu)榈碗娖?，則執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設(shè)定的操作模式狀態(tài)丟失。4.3 單片機(jī)控制和密碼存儲電路本電路單片機(jī)采用了at89c51作為控制芯片，并采用eeprom作為密碼的存儲。為了減小電路的體積及單片機(jī)i/o口，存儲器采用了24c02，有2k的存儲空間，當(dāng)系統(tǒng)掉電后密碼也不會丟失。密碼存儲電路如圖4-3所示。圖4-3密碼存儲電路at24c02的1、2、3腳是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。在與at89c51連接時(shí)它們都接地，第8腳和第4腳分別為正、負(fù)電源。第5腳sda為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出，數(shù)據(jù)通過這條雙向i2c總線串行傳送，和單片機(jī)的p1.7連接。第6腳scl為串

53、行時(shí)鐘輸入線，和單片機(jī)的p1.6連接。sda和scl都需要和正電源間各接一個(gè)10k的電阻上拉。可以通過軟件編程對密碼進(jìn)行修改和存儲。4.4 dtmf檢測電路此部分是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。dtmf編、解碼方式在電話撥號系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，其突出的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力很強(qiáng)。經(jīng)過翻閱大量的文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)使用電話專用的雙音頻編解碼芯片進(jìn)行輸入雙音頻信號的解碼，是比較常用的一種方法。使用集成電路不但外圍電路簡單，而且可靠性強(qiáng)。經(jīng)過專用集成電路的解碼，信號轉(zhuǎn)換成為不同的碼制信號，可以直接被單片機(jī)讀取。一般常用的電話雙音頻編解碼集成電路有8870、8880、8888等，經(jīng)過反復(fù)論證

54、比較，決定使用雙音頻解碼集成片mt8870來完成此功能模塊。dtmf檢測電路如圖4-4所示。 圖4-4 dtmf檢測電路p3.2為單片機(jī)的中斷引腳，當(dāng)mt8870接收來自電話線的雙音多頻信號并準(zhǔn)備好輸出時(shí)，產(chǎn)生中斷信號。mt8870的2、3腳接收來自電話機(jī)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(yùn)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q1 q4連到at89c51的p1口的p1.0 p1.3，cpu經(jīng)p1口識別4位代碼。電話按鍵與相應(yīng)譯碼（q4q1）輸出見表4-1。其中，a，b，c，d 4個(gè)按鍵常被當(dāng)作r/p，redial，hold，handsfree等功能使用。注意，需要特別指出的是，對于“0”號碼，mt8870輸出的8421碼并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“#”字號碼，mt8870輸出的8421碼分別為“1011”和“1100”。有些技術(shù)資料會出現(xiàn)錯(cuò)誤，包括比較權(quán)威的手冊，所以在實(shí)驗(yàn)中，記錄下測量的每一組數(shù)據(jù)后，才把這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于程序當(dāng)中。為了使單片機(jī)at89c51獲取有效數(shù)據(jù)，mt8870的std有效端經(jīng)反相后接cpu的/int0引腳。當(dāng)m