基于單片機(jī)的家居電器的遠(yuǎn)程控制

1、家居電器的遠(yuǎn)程控制作者 林妹婷 指導(dǎo)老師 龍世瑜高級(jí)助理實(shí)驗(yàn)師湛江師范學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院摘要：本設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用于在控制異地家用電器工作，系統(tǒng)由振鈴檢測(cè)電路、自動(dòng)摘掛機(jī)電路、密碼檢測(cè)電路、單片機(jī)主控電路、語(yǔ)音提示電路、開(kāi)關(guān)控制電路、電源電路七部份組成采用AT89C51單片機(jī)，配合DTMF解碼芯片CM8870和語(yǔ)音芯片ISD400，充分利用硬件電路的穩(wěn)定性，可靠性，成功實(shí)現(xiàn)了用電話對(duì)家居電器的遠(yuǎn)程控制關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程控制；AT89C51；DTMF解碼芯片CM8870；語(yǔ)音芯片ISD400The Remote control of Household Electrical AppliancesLin

2、 meitingInformation Science and Technology School Zhanjiang Normal University,zhanjiang,ChinaAbstract: This design is mainly used in the work of the remote control system of household appliances, the system is consist of ringing detection circuit, automatic extraction hang up circuit, password detec

3、tion circuit, the single-chip microcomputer control circuit, circuit voice prompt, switch control circuits, power Circuit seven parts. MCU using AT89C51 with DTMF decoder chip CM8870 and voice chip ISD400 make full use of hardware circuit stability, reliability and success of the phones on the contr

4、ol of household appliances.Keywords: remote control;AT89C51;DTMF decoder chip CM8870; voice chip ISD400引言 遠(yuǎn)程控制是通過(guò)一定的手段對(duì)異地的電器實(shí)施控制，目前研究開(kāi)發(fā)的主要是電話遠(yuǎn)程控制和Internet遠(yuǎn)程控制。但基于我國(guó)現(xiàn)有的Internet分布和價(jià)格情況的分析要利用Internet該方式只能局限于在發(fā)達(dá)地區(qū)，因此存在應(yīng)用范圍問(wèn)題。所以要利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)家居電器的遠(yuǎn)程控制是不現(xiàn)實(shí)的。電話遠(yuǎn)程控制作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進(jìn)行專門的布線，不占用無(wú)線電頻率資

5、源，避免了電磁污染。同時(shí)，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此控制距離可跨省市，甚至跨越國(guó)家，相對(duì)于Internet來(lái)說(shuō)價(jià)格更低實(shí)現(xiàn)范圍更廣，更容易。電話屬雙工通信手段。因此，可以體現(xiàn)出利用電話進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的更大優(yōu)越性。操作者可以通過(guò)各種提示音即時(shí)了解受控對(duì)象的有關(guān)信息，從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。本作品正是針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了較大改進(jìn)，采取單片機(jī)智能控制，利用不同的提示音達(dá)到對(duì)于不同操作的提示及對(duì)受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時(shí)了解受控方信息，使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化1。1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)單 片 機(jī)開(kāi)關(guān)控制密碼檢測(cè)振鈴檢測(cè)自動(dòng)摘機(jī)語(yǔ)音提示電源電 話 線 接 口電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是

6、由AT89C51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(hào)，并完成對(duì)各種信息的記錄；利用CM8870雙音頻DTMF解碼芯片及ISD4004語(yǔ)音芯片進(jìn)行信號(hào)的傳輸。接口電路振鈴檢測(cè)、摘掛機(jī)控制、開(kāi)關(guān)控制電路提供單片機(jī)與電話外線及家居電器的連接。該系統(tǒng)使用時(shí)可并聯(lián)在電話外線即可。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，不會(huì)影響到電話機(jī)的正常使用。當(dāng)用戶通過(guò)電話機(jī)撥通本系統(tǒng)所連接外線的電話號(hào)碼，本裝置如果檢測(cè)到振鈴五次，即五次響鈴后無(wú)人接，自動(dòng)摘機(jī)，單片機(jī)啟動(dòng)語(yǔ)音提示，判斷是否進(jìn)入家電控制模式，摘機(jī)電路自動(dòng)摘機(jī)進(jìn)入控制狀態(tài)并將摘機(jī)信號(hào)輸入到單片機(jī)中

7、，單片機(jī)接收到摘機(jī)信號(hào)后，啟動(dòng)語(yǔ)音提示電路發(fā)出提示音，提示作者輸入密碼。輸入的密碼經(jīng)CM8870轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)并與事先存儲(chǔ)在單片機(jī)中的密碼比較，如果不合，則語(yǔ)音提示密碼錯(cuò)誤，可重新輸入，若三次密碼錯(cuò)誤則發(fā)出提示音并自動(dòng)掛機(jī)，如果輸入正確密碼，則語(yǔ)音提示選擇被控制電器，按“1”鍵表示開(kāi)燈，按“2”鍵表示關(guān)燈，按“3”鍵表示開(kāi)空調(diào)，按“4”鍵表示關(guān)空調(diào)，按“5”鍵表退出家電控制模式，按下所要執(zhí)行的電器的按鍵則能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制電器的開(kāi)或關(guān)，完成后返回。2、各系統(tǒng)電路及工作原理本設(shè)計(jì)分為AT89C51單片機(jī)、振鈴檢測(cè)、摘掛機(jī)控制、開(kāi)關(guān)控制、密碼檢測(cè)、語(yǔ)音電路、電源電路幾個(gè)模塊。充分利用硬件電路的可靠性、

8、穩(wěn)定性和芯片的方便性，使整體電路達(dá)到比較高的穩(wěn)定性。2.1 AT89C51單片機(jī) AT89C51在本設(shè)計(jì)中作為主控部分，完成對(duì)各中段賦初值、方式字、密碼初始化、密碼檢測(cè)、電器開(kāi)關(guān)控制、振鈴計(jì)數(shù)初值等工作。其外形及引腳排列如圖2所示2.1.1 AT89C51的主要特性1)與MCS-51 兼容 ；2)4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ；3)可1000次寫/擦循環(huán)；4)數(shù)據(jù)保留10年；5)全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz；6)三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；7)1288位內(nèi)部RAM；8)32可編程I/O線；9)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；10)5個(gè)中斷源 ；11)可編程串行通道；12)低功耗的閑置和掉電模式；13)片內(nèi)振蕩器

9、和時(shí)鐘電路。AT89C51的外形及引腳排列如圖2所示： 圖2 AT89C51 外形及引腳排列2.1.2 AT89C51的主要引腳P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高，即是要接上拉電阻。P1、P2、P3口都是內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，能接收輸出4TTL門電流。當(dāng)各自管腳寫入1后，內(nèi)部上拉為高，都可用作輸入。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八

10、位地址接收；P2口接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口可作為AT89C51的一些特殊功能口。RST是復(fù)位信號(hào)引腳。/EA/VPP是程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)端。當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始。XTAL1(19腳)是反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入端。XTAL2(18腳)是來(lái)自反向振蕩器的輸出端2。2.1.3上電復(fù)位在圖3電路中C4和R1組成單片機(jī)的復(fù)位電路，連接到單片機(jī)的第9腳，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，單片機(jī)上電瞬間，RC電路充電，RST引腳端出現(xiàn)正脈沖， RST高電平單片機(jī)保持復(fù)位狀

11、態(tài)。此時(shí)，ALE、/PSEN、P0、P1、P2、P3口都輸出高電平，RST變成低電平后，進(jìn)入工作狀態(tài)。復(fù)位操作不影響片內(nèi)RAM的內(nèi)容。2.1.4 時(shí)鐘電路在圖3電路中Y1、C5、C6組成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路,這種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，采用了外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路，晶振可以在1.2-12HMz之間任選，電容可以在20-60pF之間選擇。在本部分晶振選12HMz，電容選30pF3。 2.1.5 中斷口P3.3（/INTR1） 在本系統(tǒng)中P3.3（/INTR1）作為中斷口，控制整個(gè)AT89C51單片機(jī)主控電路工作。當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)，P3.3（/INTR1）輸出高電平，由于P3.3口外接振鈴檢測(cè)電

12、路，當(dāng)有振鈴到來(lái)時(shí)，鈴流就會(huì)以方波信號(hào)的形式從振鈴檢測(cè)電路的光耦輸出送到中斷口P3.3（/INTR1），該中斷口檢測(cè)到該方波信號(hào)由高電平跳變到低電平時(shí)中斷口有效，即在下降沿有效。此時(shí)單片機(jī)工作，控制各部分電路工作。如果沒(méi)有振鈴輸入，則該中斷口保持高電平，等待信號(hào)的到來(lái)。在本設(shè)計(jì)中P0.0-P0.4口用于接收CM8870輸出的8421碼。P1.0-P1.6口用于輸出用戶輸入的控制開(kāi)關(guān)的命令。P2.0-P2.4口用作與語(yǔ)音芯片連接的接口。P0.7外接自動(dòng)摘機(jī)電路。P3.3口外接振鈴檢測(cè)電路。第9腳用于復(fù)位輸入。第18、19腳外接12MHz的石英晶體和振蕩電容。AT89C51單片機(jī)主控電路如圖3所示

13、圖3 AT89C51單片機(jī)主控電路2.2振鈴檢測(cè)電路原理圖及工作原理在電話線路沒(méi)有振鈴信號(hào)前，電話線路由電話交換機(jī)提供60v的直流電壓。當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來(lái)振鈴信號(hào)。振鈴信號(hào)為253伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值9015V。振鈴以5秒為周期，即1秒通，4秒斷。振鈴檢測(cè)電路如圖4所示 電話線輸出振鈴信號(hào)圖4振鈴檢測(cè)電路本部份電路的設(shè)計(jì)采用光耦EL817作為主要元件，利用振鈴的周期檢測(cè)振鈴。當(dāng)電話來(lái)電時(shí)，為正弦波振鈴信號(hào)通過(guò)電阻R20限流、電容C11隔直，二極管D8進(jìn)行27V穩(wěn)壓又經(jīng)R19限流再?gòu)墓怦畹?腳輸入，光耦EL817導(dǎo)通工作，將交流的振鈴信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，該方波

14、信號(hào)再通過(guò)光耦4腳接輸出，該方波接入AT89C51的外中斷INT1（P3.3）口，P3.3端口低電平有效，當(dāng)計(jì)數(shù)5次產(chǎn)生INT1中斷，則單片機(jī)發(fā)出信號(hào)控制繼電器自動(dòng)摘機(jī)，完成振鈴檢測(cè)。2.3 自動(dòng)摘掛機(jī)電路原理圖及工作原理由于程控電話交換機(jī)對(duì)電話摘機(jī)的響應(yīng)是電話線回路電流突然變大為約30mA的電流，交換機(jī)檢測(cè)到回路電流變大就認(rèn)為電話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。自動(dòng)摘掛機(jī)電路如圖5所示 電話線 輸入單片機(jī)控制信號(hào)圖5自動(dòng)摘掛機(jī)電路在本設(shè)計(jì)中直接采用硬件電路控制自動(dòng)摘掛機(jī)。在單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)P0.7口輸出高電平，當(dāng)有鈴流來(lái)時(shí)中斷口檢測(cè)到低電平，此時(shí)P0.7口置低電平，則三極管Q2的B極為低電平，又因三極管Q2的C

15、極接+5V，Q2導(dǎo)通，由于的C極通過(guò)繼電器K4接+12V，則Q3導(dǎo)通，繼電器K4工作，K4被吸合，使電阻R20導(dǎo)通接入電話線兩端。由于R20是250較小，電路電流變大，控制電路向交換機(jī)發(fā)出模擬摘機(jī)的信號(hào)，交換機(jī)響應(yīng)摘機(jī)信號(hào)，完成電話線接通，則完成自動(dòng)摘掛機(jī)過(guò)程。程序則轉(zhuǎn)入語(yǔ)音提示、密碼檢測(cè)部分。如果沒(méi)有鈴流到來(lái)，則P0.7口保持高電平，Q2截止， Q3導(dǎo)通。在此D9是保護(hù)三極管9013，D10為是摘機(jī)指示燈。2.4語(yǔ)音提示電路2.4.1 ISD4004簡(jiǎn)介ISD4004是一種采用ChipCorder專利技術(shù)的語(yǔ)音芯片。該芯片內(nèi)含振蕩器、抗混疊濾波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電

16、平閃爍存貯陳列。ISD4004采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語(yǔ)音、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”4 2.4.2 ISD4004的主要特性此芯片無(wú)須A/D轉(zhuǎn)換和壓縮就可以直接儲(chǔ)存，沒(méi)有A/D轉(zhuǎn)換誤差，在一個(gè)記錄位可存儲(chǔ)250級(jí)聲音信號(hào)，相當(dāng)于通常的A/D記錄的8倍。ISD4004系列錄放時(shí)間為816分鐘。采樣頻率可為4.0、5.3、6.4、8.0kHz，頻率越低，錄放時(shí)間越長(zhǎng)，音質(zhì)則有所下降， 片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存100年，反復(fù)錄音10萬(wàn)次。ISD4004的外形及引

17、腳排列如圖6所示。圖6 ISD4004的外形及引腳排列2.4.3 ISD4004的主要引腳：VCCA，VCCD是電源；VSSA，VSSD是地線；ANA IN+是錄音信號(hào)的同相輸入端。ANA IN-是錄音信號(hào)的反相輸入端。AUD OUT提供音頻輸出，可驅(qū)動(dòng)5k的負(fù)載。SS為片選端。此端為低，即向該ISD4004芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。MOSI為串行輸入端；MISO為ISD的串行輸出端。ISD未選中時(shí)，本端呈高阻態(tài)。SCLK為ISD的時(shí)鐘輸入端；中斷INT為漏極開(kāi)路輸出5。2.4.4 ISD404錄音電路 在把語(yǔ)音該芯片安裝前必須要把語(yǔ)音通過(guò)錄放系統(tǒng)從該芯片的第16腳（IN-）錄進(jìn)語(yǔ)音

18、芯片內(nèi)，后才可以安裝到工作電路吧板上。MIC是駐極體電容式話筒，即是語(yǔ)音信號(hào)的輸入端，聲音經(jīng)聲電轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號(hào)通過(guò)由9014三極管組成的放大電路加到ISD4004語(yǔ)音芯片的輸入端（16腳），并以模擬信號(hào)的形式保存在芯片內(nèi)的模擬存儲(chǔ)器單元。錄音信號(hào)輸出經(jīng)濾波器、輸出放大器送到AUOUT端輸出經(jīng)電容耦合到電話線，從而完成話音的重放。當(dāng)然要完成該芯片的錄音必須要該系統(tǒng)的錄音程序配合才能成功。電路中9014選擇=100，集電極的電流是1mA；由于話筒的輸入靈敏度為10mv，輸出音頻信號(hào)的電壓為1v則電壓放大倍數(shù)為100。具體的錄音程序看附錄。圖7為該芯片的錄音系統(tǒng)。 圖7 ISD4004錄音電路2

19、.4.5語(yǔ)音提示電路工作過(guò)程： 單片機(jī)AT89C51的P2.0輸出置高電平，則當(dāng)ISD4004的/SS（第1腳）檢測(cè)為低電平，則從單片機(jī)AT89C51的P2.2口（第23腳）向ISD4004芯片發(fā)送控制指令，控制指令從ISD4004芯片的MOSI端口（第2腳）送進(jìn)該芯片，并在SCLK為上升沿時(shí)被鎖存到芯片內(nèi)，且在SCLK為下降沿時(shí)移出ISD4004芯片從MISO端口（第3腳）輸出返回信號(hào)給單片機(jī)AT89C51的P2.3口（第24腳）說(shuō)明控制指令發(fā)送成功，且啟動(dòng)語(yǔ)音電路ISD4004,從該芯片的AUDOUT端口（第13腳）發(fā)出語(yǔ)音提示：“進(jìn)入家電控制模式請(qǐng)按1鍵”并通過(guò)C15耦合到電話線上，用戶

20、就可以通過(guò)聽(tīng)筒接聽(tīng)到提示音，進(jìn)一步進(jìn)行下一步控制。在完成一個(gè)讀取周期，后一個(gè)周期開(kāi)始INT中斷狀態(tài)開(kāi)始清除，/INT端口（第25腳）就會(huì)向單片機(jī)發(fā)出中斷指令。在電路中，C16用1uF的電容，能消除噪音，使語(yǔ)音提示更清晰。語(yǔ)音提示電路原理圖如圖8所示。 電話線接收單片機(jī) 控制信號(hào) 圖8語(yǔ)音提示電路原理圖2.5密碼檢測(cè)電路 2.5.1CM8870簡(jiǎn)介CM8870是用于雙音頻接收的專用芯片，主要包括輸入端運(yùn)算放大器、頻帶分割濾波器、數(shù)字解碼器和輸出控制單元等4個(gè)部分。在輸入端，運(yùn)算放大器部分對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行必要的增益處理，輸出的信號(hào)通過(guò)基于開(kāi)關(guān)電容技術(shù)的頻帶分割濾波器進(jìn)行濾波和頻帶分割，提取高頻信號(hào)和

21、低頻組信號(hào)，再將高頻信號(hào)和低頻組信號(hào)進(jìn)行特征提取，最后確定出組成按鍵的兩個(gè)頻率。將這兩個(gè)頻率值送到相應(yīng)的輸出口進(jìn)行解碼，輸出相應(yīng)的按鍵代碼，這樣就完成了一個(gè)按鍵的檢測(cè)。6其外形及引腳排列如圖9所示圖9 CM8870外形及引腳排列2.5.2 密碼檢測(cè)電路的工作過(guò)程在用戶聽(tīng)到提示音后，按照提示音的要求輸入密碼或者控制家用電器開(kāi)關(guān)的命令，該密碼或命令通過(guò)電話線以雙音頻DIMF信號(hào)的形式從CM8870的IN+和IN-兩端輸入經(jīng)內(nèi)部的撥號(hào)音頻濾波器濾除撥號(hào)音頻信號(hào)，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號(hào)按高低音頻信號(hào)分開(kāi)，再經(jīng)高低音頻濾波器，幅度檢測(cè)器送入輸入譯碼電路，經(jīng)過(guò)數(shù)字運(yùn)算后從CM887

22、0的Q1-Q4端（第11-14腳）輸出對(duì)應(yīng)的8421碼。當(dāng)單片機(jī)AT89C51的P0.4口（第35腳）檢測(cè)到CM8870的STD端口（第15腳）電平由低變高，再反相為低時(shí)，則單片機(jī)AT89C51的P0.0-P0.3口就開(kāi)始接收從CM8870的Q1-Q4端（第11-14腳）輸出的有效二進(jìn)制碼。同時(shí)CM8870的第15腳最后輸出高電平，說(shuō)明輸出數(shù)據(jù)有效，此信號(hào)通常作為后級(jí)電路的片選或使能信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)接收到從CM8870的Q1-Q4端（第11-14腳）輸出的有效二進(jìn)制碼后則會(huì)把此有效的二進(jìn)制碼存儲(chǔ)到單片機(jī)內(nèi)部的RAM里，并將其與原先存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制密碼或命令相比較，如果完全相符則單片機(jī)啟動(dòng)

23、語(yǔ)音提示用戶的下一步工作；如果不相符則語(yǔ)音提示用戶重新輸入或退出系統(tǒng)。密碼檢測(cè)電路如圖10 電話線 接+5V輸出解碼數(shù)據(jù)圖10密碼檢測(cè)電路2.5.3 CM8870的外圍電路CM8870的第7、8腳接3.579MHz晶體諧振器，為芯片提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。第3腳（GS）為增益選擇端，外接的電路通過(guò)R14-R18幾個(gè)電阻控制輸入信號(hào)的增益，并與第4腳（VREF）輸出的參照電壓相比較。第5、6、9腳接地。第16、17腳接由R7、C7組成的RC振蕩電路。密碼檢測(cè)電路如圖10所示。2.6開(kāi)關(guān)控制電路2.6.1 ULN2003簡(jiǎn)介ULN2003是由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成，專門用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器的芯片，甚至在芯片內(nèi)部

24、做了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管。在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連， ULN2003的輸出端允許通過(guò)IC 電流200mA，飽和壓降VCE 約1V左右，耐壓BVCEO 約為36V。用戶輸出口的外接負(fù)載可根據(jù)以上參數(shù)估算。采用集電極開(kāi)路輸出，輸出電流大，故可以直接驅(qū)動(dòng)繼電器或固體繼電器(SSR)等外接控制器件，也可直接驅(qū)動(dòng)低壓燈泡7。其外形引腳排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖11、圖12所示:圖11ULN2003的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖12 ULN2003的形引腳排列 2.6.2開(kāi)關(guān)控制電路的工作原理本單元電路主要是由反向電路、繼電器控制電路組成。在本裝置中ULN2003的第8腳接地，第9腳接電源，第1

25、-7腳作為控制信號(hào)的輸入，第10-16腳作為控制信號(hào)的輸出端。 開(kāi)關(guān)控制電路圖如圖13所示 電器控制命令輸入 圖13開(kāi)關(guān)控制電路 本電路工作時(shí)，當(dāng)單片機(jī)送“1”使驅(qū)動(dòng)器三極管導(dǎo)通，單片機(jī)送“0”使驅(qū)動(dòng)器三極管截止。本電路上的輸出驅(qū)動(dòng)器件ULN2003中內(nèi)部帶有吸收二極管，可有效地吸收感性負(fù)載啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的達(dá)600mA的峰值電流。所有的開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)均帶有鎖存功能。當(dāng)CPU對(duì)設(shè)定的一個(gè)IO地址執(zhí)行一次寫操作，就送出了一組輸出信號(hào)。7例如當(dāng)單片機(jī)設(shè)定對(duì)的IN1（第1腳）進(jìn)行寫操作，即當(dāng)ULN2003檢測(cè)到第1腳為高電平時(shí)，則通過(guò)ULN2003內(nèi)部反相，從OUT1（第16腳）輸出低電平，繼電器K1吸合

26、，外部家用電器工作。通過(guò)ULN2003電路將外部電器電路與單片機(jī)電路隔離，有效地保護(hù)的單片機(jī)。ULN2003可以驅(qū)動(dòng)7個(gè)繼電器該系統(tǒng)可控制七路電器，在此只用了三路開(kāi)關(guān)控制。2.7 電源電路電源電路部分的電路經(jīng)過(guò)變壓整流變成12V， +12V電壓為繼電器提供電源，+12V經(jīng)限流電阻到三端穩(wěn)壓管7805產(chǎn)生+5V的直流電壓為振鈴檢測(cè)電路，自動(dòng)摘掛機(jī)電路，密碼檢測(cè)電路，單片機(jī)主控電路，語(yǔ)音提示電路幾部分提供電壓。圖14 三端穩(wěn)壓管78057805為正5V穩(wěn)壓管，將它有印刷字母的一面面對(duì)自己，右邊腳為輸出，左邊腳為輸入，中間腳接地。如圖14所示根據(jù)7805的輸入電壓要求，要高于所需輸出電壓2V以上8。

27、電源電路圖如圖15所示：圖15 電源電路圖本電源設(shè)計(jì)是由市電經(jīng)過(guò)12V變壓器變壓后，再經(jīng)過(guò)D1-D4組成的橋式整流器流變成12V直流電壓后經(jīng)C1、C2濾波輸出再供繼電器工作，再經(jīng)7805三端穩(wěn)壓后得到5V直流電源，最后經(jīng)過(guò)C3濾波輸出。3 軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的軟件部分是運(yùn)用在keil開(kāi)發(fā)軟件下的匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程， 在設(shè)計(jì)中軟件的模塊起著重要的作用，也是比較困難的部分。經(jīng)過(guò)比較，采用了AT89C51作為控制的單片機(jī)芯片。本系統(tǒng)主要程序模塊包括AT89C51主控程序、振鈴檢測(cè)計(jì)數(shù)、控制摘掛機(jī)、雙音頻信號(hào)分析處理、控制電器、語(yǔ)音提示幾部分。每個(gè)功能模塊對(duì)于整體設(shè)計(jì)都是非常重要，單片機(jī)AT89C51通過(guò)

28、軟件程序才能很好的對(duì)外部的信息進(jìn)行采集、分析和決策1。3.1主程序框圖如圖16所示：圖16主程序框圖3.2語(yǔ)音提示部分本功能模塊主要是重放提示音，為了方便用戶，直接使用預(yù)先錄制在ISD4004語(yǔ)音芯片內(nèi)的提示音。所以必須要先把所需的聲音通過(guò)錄音程序錄進(jìn)語(yǔ)音芯片內(nèi)。因此有必要先介紹ISD4004語(yǔ)音芯片的SPI傳輸協(xié)議。3.2.1串行外圍接口SPISPI協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，該協(xié)議假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿工作。對(duì)ISD4004而言，在時(shí)鐘上升沿將鎖存MOSI引腳的數(shù)據(jù)，而在下降沿則將數(shù)據(jù)送至MISO引腳。SPI端口及其相關(guān)控制位的示意圖如圖17所示圖17 SPI

29、端口及其相關(guān)控制位的示意圖SPI控制寄存器用于各個(gè)器件功能的控制，這些控制包括放音、錄音、報(bào)文插入、上電和掉電、啟動(dòng)和停止操作以及忽略地址指針等。在控制這些功能時(shí)，特別在編寫錄音、放音程序中必須要嚴(yán)格按照SPI接口指令定義9。 SPI接口指令如表1表1 SPI的接口指令在本系統(tǒng)中的提示音主要有：1、詢問(wèn)是否進(jìn)入家電控制模式：“進(jìn)入家電控制模式請(qǐng)按 “1”鍵”錄在ISD4004開(kāi)始地址為01H；“請(qǐng)輸入密碼，以#字結(jié)束” 錄在ISD4004開(kāi)始地址為03H；“密碼錯(cuò)誤，請(qǐng)重新輸入，以#字結(jié)束” 錄在ISD4004開(kāi)始地址05H。2、電器開(kāi)關(guān)控制：“請(qǐng)選擇操作電器，按“1”鍵開(kāi)燈，按“2”鍵關(guān)燈，

30、按“3”鍵開(kāi)空調(diào)，按“4”鍵關(guān)空調(diào)，按“5”鍵退出家電控制模式” 錄在ISD4004開(kāi)始地址07H； “本次處理完畢” 錄在ISD4004開(kāi)始地址09H。 這些提示音使用是有限循環(huán)，要把這些提示音錄進(jìn)芯片或從芯片中放出可看具體子程序代碼。如附錄1。3.3 密碼檢測(cè)部分 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是利用CM8870的多音頻解碼功能把用戶輸入的信息解碼成所需的二進(jìn)制碼再與預(yù)先寫進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部的密碼比較來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.3.1 CM8870的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序圖如圖18圖18 CM8870的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序圖3.3.2密碼檢測(cè)部分的流程圖本系統(tǒng)密碼校驗(yàn)的基本原理是：在系統(tǒng)初始化的時(shí)候把原始密碼寫入地址為31H開(kāi)始的存儲(chǔ)空間內(nèi)，

31、密碼的位數(shù)“5”賦給R7。當(dāng)系統(tǒng)摘機(jī)時(shí)，要求輸入密碼，單片機(jī)把用戶解碼后的數(shù)據(jù)（使用者輸入的密碼）存儲(chǔ)在38H開(kāi)始的存儲(chǔ)空間內(nèi)。然后單片機(jī)對(duì)進(jìn)行兩個(gè)存儲(chǔ)地址的內(nèi)容逐位進(jìn)行比較，直到完全相等才能轉(zhuǎn)到下一進(jìn)程，有一位不同，程序就轉(zhuǎn)到出錯(cuò)程序。流程圖如圖19所示，子程序代碼看附錄。圖19 密碼檢測(cè)流程圖 3.4控制電器部分本系統(tǒng)首先通過(guò)外圍雙音頻解碼電路解碼的信息（選擇電器）判斷所選擇的電器，然后跳轉(zhuǎn)到每一個(gè)子程序，通過(guò)單片機(jī)向P0口的低四位發(fā)送數(shù)據(jù)，這些控制信息表示對(duì)不同的電器進(jìn)行控制的控制字。子程序代碼看附錄。4 結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)電話對(duì)異地的家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制開(kāi)或關(guān)，在本設(shè)計(jì)中原可控制7路電

32、器的開(kāi)或關(guān)，但在本裝置只設(shè)定控制三種家用電器的工作，通過(guò)改進(jìn)是可以控制7路以上的電器，本裝置還可以實(shí)現(xiàn)電話言，或遠(yuǎn)程報(bào)警器等功能。本系統(tǒng)由于采用了雙音多頻解碼器，在芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了DTMF信號(hào)的檢測(cè)與產(chǎn)生，從而大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，節(jié)約系統(tǒng)的成本。并且配合了語(yǔ)音提示芯片，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交換，增強(qiáng)了該系統(tǒng)的智能化。通過(guò)該次畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己所學(xué)知識(shí)很缺乏，特別是有關(guān)單片機(jī)編程方面。同時(shí)讓我對(duì)以前所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)回顧了一遍，并進(jìn)一步鞏固，自己的實(shí)踐能力的到進(jìn)一步的提高。5致謝在此，我要感謝我的導(dǎo)師龍世瑜老師，謝謝他一直以來(lái)給我的幫助。還感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所有給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)。參考文獻(xiàn)：1 王宇.智能型

33、電話遠(yuǎn)程遙控器.2 顧濱，趙偉軍，王泰，鮑可進(jìn)，李鐵香.單片微計(jì)算機(jī)原理、開(kāi)發(fā)及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，2000.15-35.。3 李玉梅.基于MC5-51系列單片機(jī)原理的應(yīng)用設(shè)計(jì)M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.20-21.。4 張常年等.ISD4004語(yǔ)音芯片的工作原理及智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用C.國(guó)外電子元器件，2006.1-6。.5 ISD4004手冊(cè)，1-17.。6 CM8870手冊(cè)，1-8.。7ULN2003手冊(cè)，2003.2-3.。87805應(yīng)用電路圖.電子技術(shù)資料網(wǎng)站. 9 竇振中.單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊(cè)輸出通道器件分冊(cè)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.467-4

34、79.。10 劉建清，魯金，王春生.從零開(kāi)始學(xué)單片機(jī)技術(shù)M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006.28-31.。11 吳亮亮，程已陽(yáng)，宮仁敏.家用電器電話遠(yuǎn)程控制裝置J.電子報(bào)，2007-10-21.第015版.1-2.。12 謝孝良.用AT89C2051實(shí)現(xiàn)電話遠(yuǎn)程控制家用電器J.單片機(jī)與嵌入系統(tǒng)應(yīng)用，2003-1.56-57.。校對(duì)人：龍世瑜附錄1程序錄音程序：JB P3.5，$ ;單片機(jī)上電復(fù)位MOV A,#20H ；ISD上電ACALL DELAY1 ；上電延時(shí)25MSRECORD1:MOV R3,#01H ；從該地址開(kāi)始錄音MOV A,#0B0H ；送錄音命令SETB P1.0 ；/SS腳

35、有效，開(kāi)始送數(shù)ACALL DELAY2 ；延時(shí)30S對(duì)麥克風(fēng)發(fā)音錄字DJNE R3，RECORD2；錄滿結(jié)束判斷RECORD2:MOV A,#70H ；送停止錄音命令RETDELAY1:MOV R5,#25 ；延時(shí)25MS子程序DJNE R5,DELAY1DELAY2:MOV R3,#300 ；延時(shí)30S子程序DJNE R3,DELAY2 RET END放音子程序：PLAY：MOV A,#20H ；ISD上電ACALL DELAY1 ；上電延時(shí)25MSCLR P2.0 ；選中ISD4004 MOV R3,#01H ;從該地址開(kāi)始放音MOV A,PLAY0 ;送放音地址低8位ACALL SEND

36、 ;調(diào)用送地址子程序MOV A,PLAY1 ;送放音地址高8位ACALL SEND MOV A,#0F0H ;送放音命令A(yù)CALL SENDSETB P2.0CLR P2.0 ；/SS腳有效，開(kāi)始送數(shù)ACALL DELAY2 ；DJNE R3，PLAY2；檢測(cè)是否放完P(guān)LAY2：MOV A，#70H ；送停止放音命令RETSEND: CLR MOSI ;向ISD4004送指令，地址等的子程序CLR P2.1MOV R1,#8 密碼檢測(cè)子程序：ORG0150HHOKE:CLR 7DHCLR TR1 ；檢測(cè)到有鈴流 CLR P0.7 ；電話自動(dòng)摘機(jī)eMOV36H，#03H ；3次密碼錯(cuò)誤LCALL

37、 RING10；調(diào)用語(yǔ)音提示輸入密碼IN: CLR 7EH ;7EH=0DTMF:MOV R7，#5H；把密碼的位數(shù)放在R7 MOV R1，#38H ；把密碼信息放進(jìn)38H開(kāi)始的存儲(chǔ)空間SETB P0.0SETB P0.1SETB P0.2SETB P0.3WAIT:JBC 7EH，CC ；STD端口電平由低變高，再反相為低時(shí)單片機(jī)開(kāi)始接收密碼數(shù)據(jù) LJMP WAITCC：MOV R7，#5H ; 把密碼的位數(shù)放在R7 MOV R0，#31H ;將預(yù)先存儲(chǔ)在31H的密碼取出 MOV R1，#38H ; 將存儲(chǔ)在38H的密碼取出CMP：MOV A，R1； 輸入的密碼與預(yù)存的進(jìn)行逐位比較程序MOV

38、 R4，ACLR CMOV A，R1SUBB A，R0 ;testINC R0INC R1JZ AAA；第一位密碼正確，則檢測(cè)下一位密碼LJMP QQ；錯(cuò)誤則轉(zhuǎn)到出錯(cuò)子程序AAA:DJNZ R7，CMP ;R7-1!=0LJMP LL ；密碼完全正確則轉(zhuǎn)移到電器控制子程序QQ: DJNZ R2，IN1 ;password wrong&R2!=0LCALL RING20；調(diào)用語(yǔ)音提示輸入密碼錯(cuò)誤LJMP STOPIN1：LCALL RING20 ; 語(yǔ)音提示輸入密碼錯(cuò)誤LJMP INRING10：MOV R6，#03H；RING20：MOV R3，#05H；電器控制子程序：LL:LCALL RI

39、NG40 ；語(yǔ)音提示選擇所要控制的電器MOV R7，#1H；選擇開(kāi)燈控制MOV R1，#38H；將所選擇的電器信息放進(jìn)R1 CLR 7EHWAIT0：JBC P0.3，DD；等待中斷信號(hào) LJMP WAIT0DD: MOV R1，#38H MOV A，R1 RR A RR A RR A RR A MOV R4，A RL A ADD A，R4 MOV DPTR，#TAB JMP A+DPTRTAB：LJMP ZERO LJMP LL；8 LJMP FOUR；4 LJMP STOP ;# LJMP TWO ;2 LJMP ZERO ;0 LJMP LL;6 LJMP LL ;* LJMP ONE

40、;1 LJMP LL ;9，* LJMP FIVE ;5 LJMP LL ;A，* LJMP THREE ;3 LJMP LL ;*，* LJMP LL;7 LJMP LL ;C，* ORG 0250HZERO: LJMP LLONE: LCALL RING40 ;發(fā)提示音：請(qǐng)操作電器 MOV R7，#01H CLR 7EHWAIT1: JBC 7EH，WW1 ;wait INT0 LJMP WAIT1WW1: MOV R1，#38H ;檢查信號(hào)首位 MOV A，R1 CJNE A，#35H，BB1 ;（38）不等于5，則跳轉(zhuǎn)BB1 LJMP ZZ1 ;（38）等于5，則跳轉(zhuǎn)ZZ1執(zhí)行退出程序

41、BB1: CJNE A，#31H，QUIT1 ;（38）不等于1，則跳轉(zhuǎn)QUIT1 SETB P1.3 ;控制電器 CLR P1.0 CLR P1.1LJMP QUIT1 ZZ1: CLR P1.3 ;close all CLR P1.0 CLR P1.1 LCALL RING50 ;語(yǔ)音提示“本次處理完成”QUIT1: LJMP LLRING40：MOV R3，#07HRING50：MOV R6，#09H振鈴計(jì)數(shù)部分本單元是通過(guò)計(jì)數(shù)器T1的外部中斷方式來(lái)計(jì)數(shù)的，程序代碼： ORG 0090H TT1: SETB 7DH RETI附錄2電路圖系統(tǒng)整體電路原理圖：1112 錄音系統(tǒng)電路原理圖：e

42、馬,陪F?lm嫄W壙獑?N?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0瘩艌v?2屘b瘌Tq 妋4UK袢,疀薤,A6玭$? $徤?|?罪=T?G駁op1尚懇袹戦疈u圻?賡O?a?*p懡0L)w懱拽?E?/扢?9镃/潺hR烞b蔔Ye嚁劑Bb?捚?慳曥T?UFUZ!醋MM蘇g壺鰷伸?qfg%厧1t? 戯憤焿驆罳騙萡P?躀cP縮蒕?nP砫 ?C?Z豸值?橒忋喏曚NI耔nENB峢mT鸏s眑+?該|紖?!汩?膾f抙氄宨澻S箔XM竴玐訨?V?腡?,B衹絵2n吞輷匽e馬e馬,陪F?lm嫄W壙獑?N?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0瘩艌v?2屘b瘌Tq 妋4UK袢,疀薤,A6玭$? $徤?

43、|?罪=T?G駁op1尚懇袹戦疈u圻?賡O?a?*p懡0L)w懱拽?E?/扢?9镃/潺hR烞b蔔Ye嚁劑Bb?捚?慳曥T羈8?p蟇7硏楓pg裋.1瑡2陹?泝Z祘?$賕?諑矽?|D蚈/盰#,vDlE嵮禋T?NI耔nENB峢mT鸏s眑+?該|紖?!汩?膾f抙氄宨澻S箔XM竴玐訨?V?腡?,B衹絵2n吞輷匽之銻蚗v枉h5di:t詮I?懣忋忑殆#懛嗕!V汁 赸l偎蠽Mn?鈹舤Y?忩eFHga厏a堳膷Q?h芛vf?瘐?c+粂鰌q惦ez 赸l偎蠽Mn?鈹舤Y?忩eFHga厏a堳膷Q?h芛vf?瘐?c+粂鰌q惦e摭F訥,#RU?遴?eyk?窅脆?_躵y膠?宗卝?XA蛋?H7曮Z- e馬,陪F?lm嫄W壙獑?

44、N?)?0?q?3拞屓?p勌m:b5a漬璺1疆lv0vb瘌Tq 妋4UK袢,疀薤,A6玭$? $徤?|?罪=T?G駁op1尚懇袹戦疈u圻?賡O?a?*p懡0L)w懱拽?E?/扢?9镃/潺hR烞b蔔Ye嚁劑Bb?捚?慳曥T?UFUZ!醋MM蘇g壺鰷伸?qfg%厧1t? 戯憤焿驆罳騙萡P?躀cP縮蒕?nP砫 ?C?Z豸值?橒忋喏曚NI耔nENB?%?*H?棐鑉濤3峽Z乙v徻3?珄 餖朮爟?W圐葴逑辢鈁e?籋鰫.僂?p蟇7硏楓pg裋.1瑡2陹?泝Z祘?$賕?諑矽?|D蚈/盰#,vDlE嵮禋T羈8?p蟇7硏楓pg裋.1瑡2陹?泝Z祘?$賕?諑矽?|D蚈/盰#,vDlE嵮禋T?NI耔nENB峢mT鸏s眑

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