基于DTMF的智能電話控制器

1、基于dtmf的智能電話控制器 摘要：介紹一種基于dtmf（雙音多頻）信號(hào)和rs485的遠(yuǎn)程智能控制器。它具有振鈴檢測(cè)和模擬摘機(jī)、dtmf信號(hào)解調(diào)、紅外遙控編碼自舉學(xué)習(xí)和發(fā)射多路紅外遙控信號(hào)的功能。本文對(duì)該控制器的組成、硬件配置、軟件設(shè)計(jì)、工作原理、功能以及技術(shù)性能進(jìn)行了詳細(xì)論述。該控制器在遠(yuǎn)程控制的數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)中使用后，證明其方便、可靠和有實(shí)用價(jià)值。     關(guān)鍵詞：dtmf rs485 紅外遙控 mt88701 概述隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的進(jìn)一步提高，在許多無人看守的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，希望能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制和監(jiān)測(cè)，以及對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端進(jìn)行設(shè)置和數(shù)據(jù)采集。電話的

2、逐漸普及使得在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝電話成為可能。根據(jù)這種情況，我們?cè)O(shè)計(jì)并制作了一種基于dtmf（dual tone multiple frequency）的多路電話控制器，只要將電話控制器并接在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電話線上，就可以通過它隨著時(shí)隨地用電話對(duì)設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程設(shè)置等1。另外，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高已經(jīng)開始促使家庭自動(dòng)化，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聯(lián)網(wǎng)的，所以遙控距離可以跨省市。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。2 控制的組成及原理2.1 控制器的工作原理整機(jī)電路如圖1所示，包括

3、：振鈴檢測(cè)與模擬摘機(jī)電路，由mt8870等組成的解碼電路，紅外生成發(fā)射電路、八路開關(guān)量輸入和八路開關(guān)量輸出控制電路，語音控制和錄放電路，由ds12887組成的時(shí)鐘電路，rs232或rs485串行通信電路，外加鍵盤和液晶顯示構(gòu)成的紅外信號(hào)自學(xué)習(xí)電路。該控制器的工作原理：當(dāng)需要遠(yuǎn)程控制時(shí)，撥打相應(yīng)的電話號(hào)碼，振鈴檢測(cè)電路檢測(cè)鈴流信號(hào)。振鈴次數(shù)達(dá)到5次后（次數(shù)可以通過軟件任意設(shè)定），單片機(jī) 89c51控制實(shí)現(xiàn)電路自動(dòng)摘機(jī)，并啟動(dòng)語音電路發(fā)出提示輸入密碼。密碼經(jīng)接收電路接收并輸入到單片機(jī)中進(jìn)行核對(duì)，核對(duì)正確則提示輸入控制命令鍵，單片機(jī)對(duì)命令進(jìn)行分析判斷，并根據(jù)命令要求完成相應(yīng)的操作。當(dāng)輸入“*”鍵后，

4、自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電話掛機(jī)，從而完成一次遠(yuǎn)程控制。摘機(jī)的30s內(nèi)若不輸入命令或密碼，電路會(huì)自動(dòng)掛機(jī)；同樣，若輸入按鍵超過8個(gè)鍵也自動(dòng)掛機(jī)。該控制器還可以通過rs485串行通信電路實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息采集，控制若干開關(guān)量和具有紅外遙控功能的設(shè)備；還可通過遠(yuǎn)程電話或計(jì)算機(jī)設(shè)置定時(shí)開機(jī)或關(guān)機(jī)等功能。    2.2 硬件電路組成 2.2.1 振鈴檢測(cè)、摘機(jī)電路振鈴檢測(cè)電路是由光耦t521-1和74ls123構(gòu)成的。當(dāng)有電話呼入時(shí)，25hz、90v振鈴信號(hào)由整流后光電隔離輸出脈沖信號(hào)。該脈沖輸入到 74ls123中，74ls123將小脈沖整形成大方波信號(hào)，送入單片機(jī)中計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)

5、時(shí)，單片機(jī)控制輸出高電平，使三極管導(dǎo)通，從而繼電器吸合，完成模擬摘機(jī)動(dòng)作。由于語音信號(hào)和雙音頻信號(hào)電壓遠(yuǎn)低于振鈴信號(hào)電壓，因此該電路不會(huì)引起誤判。振鈴檢測(cè)、摘機(jī)電路如圖2所示。2.2.2 雙音多頻解調(diào)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q1q4直接輸出。模擬摘機(jī)以后，雙音多頻信號(hào)經(jīng)過耦合隔離變壓器耦合入mt8870輸入腳。該雙音頻信號(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)

6、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。雙音多頻解調(diào)電路如圖3所示。2.2.3 語音控制與語音錄放電路語音控制與語音錄放電路如圖4所示，采用isd2590芯片作數(shù)字錄音器件。錄放時(shí)間可達(dá)90s，可以連續(xù)錄放也可以通過地址線a0a9選擇分段錄放。語音芯片isd2590的片選輸入端ce為低脈沖時(shí)啟動(dòng)放音周期。放音不隨ce電平的返高而結(jié)束。ce信號(hào)的下降沿啟動(dòng)錄音周期。pd腳為高時(shí)進(jìn)入低功耗狀態(tài)。p/r輸入端為高電平時(shí)選定放音操作，低電平時(shí)選定錄音操作。相應(yīng)語音段的播放由軟件來實(shí)現(xiàn)。i

7、sd2590的sp+、sp-端的信號(hào)送至音頻放大電路lm386進(jìn)行放大，再經(jīng)隔離變壓器耦合至電話回路，用戶可以從電話里聽到系統(tǒng)控制語音芯片發(fā)出的提示，以進(jìn)行相應(yīng)的操作。2.2.4 紅外發(fā)射電路由時(shí)基電路555構(gòu)成產(chǎn)生38.5khz脈沖振蕩電路，用gal16v8邏輯陣列器件實(shí)現(xiàn)輸出通路選擇并疊加輸出38.5khz載波信號(hào)作控制輸出，經(jīng)八路驅(qū)動(dòng)器2803驅(qū)動(dòng)后發(fā)射出去。單片機(jī)89c51的p1.4、p1.5、p1.6作為gal16v8的三個(gè)通道選擇輸入，p1.7作為使能控制。當(dāng) p1.7為高電平時(shí)，禁止輸出；當(dāng)p1.7為低電平時(shí)，允許輸出。紅外脈沖串寬度和間隔由89c51單片機(jī)的定時(shí)器t0控制。為提

8、高抗干擾能力和進(jìn)行可靠的通信，有些遙控器在發(fā)送二進(jìn)制編碼前要插入各種各樣的引導(dǎo)碼，以便接收器容易識(shí)別。為了區(qū)分不同類型的遙控器，還需要發(fā)送地址碼和校驗(yàn)碼。另外，不同遙控器所發(fā)送的碼長也不相同。紅外發(fā)射電路如圖5所示。2.2.5 其它電路控制器還增加了實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路ds12887，可給系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)空間。同時(shí)控制器具備定時(shí)控制功能?？刂破鬟€可通過rs485遠(yuǎn)程通信接口與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，可設(shè)置定時(shí)時(shí)間、不同類型的紅外信號(hào)編碼等，鄧可用計(jì)算機(jī)對(duì)控制器發(fā)出命令實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和讀取采集的信息。3 軟件設(shè)計(jì)3.1 89c51a的程序（1）振鈴檢測(cè)和模擬摘機(jī)程序根據(jù)軟件設(shè)定的振鈴呼叫次數(shù)，進(jìn)行檢測(cè)比較。當(dāng)?shù)竭_(dá)

9、設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)摘機(jī)和語音提示。（2）dtmf接收和命令解釋程序這段程序主要是模擬摘機(jī)后，單片機(jī)接收由mt8870輸出的數(shù)據(jù)，并判斷是否結(jié)束。輸入結(jié)束后，分析所得到的數(shù)據(jù)和執(zhí)行相應(yīng)的操作。（3）串行通信程序主要接收上位機(jī)的命令和執(zhí)行相應(yīng)操作。（4）語音錄放和控制程序。3.2 89c51b的程序（1）紅外接收程序用int0作為輸入引腳，當(dāng)有下降沿時(shí)產(chǎn)生中斷，啟動(dòng)定時(shí)器t0開始計(jì)時(shí)。當(dāng)int0由低到高時(shí)，停止計(jì)時(shí)，讀計(jì)數(shù)值并存入存儲(chǔ)器后再啟動(dòng)定時(shí)。（2）自學(xué)習(xí)紅外編碼處理分析程序根據(jù)存儲(chǔ)器中存放紅外信號(hào)的高電平和低電平的時(shí)間值，判斷是否有引導(dǎo)碼。若有，找出引腳碼的高電平和低電平的時(shí)間間隔值。通過比較

10、，計(jì)算機(jī)信息碼元“0”和“1”的時(shí)間間隔t、t0、t1，再找出地址碼、信息碼并存入存儲(chǔ)器。    （3）雙單片機(jī)并行通信程序 2個(gè)單片機(jī)之間通過int1產(chǎn)生中斷，讀取數(shù)據(jù)。并行通信格式為：引導(dǎo)碼，字節(jié)數(shù)n，命令碼，數(shù)據(jù)1，數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n-2，校驗(yàn)碼。（4）鍵盤掃描和液晶顯示程序（5）紅外發(fā)射程序紅外輸出信號(hào)的實(shí)現(xiàn)程序：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eeprom中取出送入移位緩沖區(qū)，判斷是否需要引導(dǎo)碼。而后移位遙控控制碼，當(dāng)移位為“1”時(shí)，先使p1.4為高，時(shí)間間隔為t,然后再使p1.4為低，時(shí)間間隔為t1。發(fā)送多少個(gè)“1”和“0”是根據(jù)遙控控制

11、碼的長短而定的；何時(shí)發(fā)出“1”和“0”，由地址碼和控制碼來決定。結(jié)束語本系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，可以遠(yuǎn)程對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備、各類家用電器進(jìn)行控制，并且在安裝時(shí)不需對(duì)已有的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或住宅的布線作任何改動(dòng)，安裝和維護(hù)方便，成本低，因而具有較高的實(shí)用價(jià)值。除此以外，本系統(tǒng)的操作方便簡單，用戶通過電話機(jī)（無論是固定電話還是移動(dòng)電話），就可以輸入精簡的指令和修改密碼；還可以根據(jù)語音提示進(jìn)行操作，所以該系統(tǒng)具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。 數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答錄音系統(tǒng) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與通信工程（150001） 尹雪永 張 曄隨著電子技術(shù)特別是數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展，電腦自動(dòng)應(yīng)答、數(shù)字點(diǎn)歌、自動(dòng)音頻服務(wù)、自動(dòng)應(yīng)答錄音電話

12、等各種自動(dòng)答錄系統(tǒng)在越來越多的場(chǎng)合發(fā)揮著重要的作用。這些技術(shù)極大地方便了人們的工作和生活，提高了效率。本文介紹以數(shù)字存儲(chǔ)方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一種簡單的自動(dòng)應(yīng)答錄音系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用語音芯片進(jìn)行數(shù)字錄音，其特點(diǎn)是：音質(zhì)好，且可隨時(shí)更改主人留言信息。另外該系統(tǒng)利用單片機(jī)控制，具有一定程度的智能化及可擴(kuò)充性。 系統(tǒng)原理數(shù)字存儲(chǔ)式自動(dòng)應(yīng)答錄音系統(tǒng)的原理如圖所示，其核心器件是單片機(jī)。利用單片機(jī)檢測(cè)鍵盤、摘掛機(jī)、鈴流等輸入信號(hào)，并相應(yīng)地控制和實(shí)現(xiàn)雙音多頻（）信號(hào)的發(fā)送、語音芯片的錄放音等功能。在電源方面，振鈴電路和通話電路由電話線上的直流饋電直接提取，其它電路用外電源（）供電。系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分。 硬件

13、設(shè)計(jì)整個(gè)電路按功能主要分成兩大部分：語音收發(fā)電路和錄音部分。 語音收發(fā)電路的實(shí)現(xiàn)原理語音收發(fā)部分的內(nèi)部組成如圖所示。要求可傳送的語音信號(hào)在之間。語音收發(fā)電路主要包括三大部分：振鈴電路、通話電路和發(fā)碼電路。其工作過程為：平時(shí)通話電路和發(fā)碼電路同電話線斷開；當(dāng)振鈴信號(hào)到達(dá)時(shí)，振鈴電路工作，促使蜂鳴器發(fā)聲；摘機(jī)后，即通過轉(zhuǎn)換開關(guān)使通話電路和發(fā)碼電路同電話線接通，交換機(jī)檢測(cè)后立即停止發(fā)送振鈴信號(hào)，而轉(zhuǎn)接雙方的話音信號(hào)，通過通話電路實(shí)現(xiàn)通話。若欲向外輸出話音信號(hào)，首先摘機(jī)動(dòng)作使發(fā)碼電路與電話線接通，交換機(jī)檢測(cè)到即送來撥號(hào)音；然后交換機(jī)負(fù)責(zé)把呼叫方撥發(fā)的信號(hào)送給被叫方，使被叫方電話振鈴。振鈴電路主要用公司

14、的芯片，通話電路用實(shí)現(xiàn)，發(fā)碼電路使用可與單片機(jī)接口的芯片，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送，且容易對(duì)其進(jìn)行軟件控制。另外，考慮到后面的設(shè)計(jì)需自動(dòng)摘機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)用繼電器實(shí)現(xiàn)以利于單片機(jī)控制。 錄音功能的實(shí)現(xiàn) 芯片錄音時(shí)主要用芯片，它是美國公司的專利產(chǎn)品，具有音質(zhì)自然、使用方便、單片存儲(chǔ)、反復(fù)錄放、低功耗、抗斷電等特點(diǎn)。該芯片采用模擬數(shù)據(jù)直接在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的技術(shù)，不需經(jīng)過或轉(zhuǎn)換。因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、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"。片內(nèi)信息可保存年（無需后備電源），存儲(chǔ)單元可反復(fù)錄音十萬次。()芯片的電路特性·手動(dòng)操作

15、微控制器控制兼容；·多段信息處理，可分段；·輸入采樣頻率；·典型帶寬；·外部時(shí)鐘頻率。()部分引腳描述·節(jié)電控制（）本端拉高使芯片停止工作，進(jìn)入不耗電的省電狀態(tài)。芯片發(fā)生溢出，即端變低后，要將本端短暫變高復(fù)位芯片，才能使之再次工作。·片選（）本端變低后（而且為低），允許進(jìn)行錄放操作。芯片在本端的下降沿鎖存地址線和端的狀態(tài)。·錄放模式（）本端在的下降沿鎖存。高電平選擇放音，低電平選擇錄音。錄音時(shí)，由地址端提供起始地址，錄音持續(xù)到或變高，或內(nèi)存溢出。如果是前一種情況，芯片自動(dòng)在錄音結(jié)束處寫入標(biāo)志。放音時(shí)，由地址端提供起始地址，放

16、音持續(xù)到標(biāo)志。如果一直為低，或芯片工作在某些操作模式，放音會(huì)忽略，繼續(xù)進(jìn)行。·信息結(jié)尾標(biāo)志輸出端（）信息何時(shí)結(jié)束在錄音時(shí)進(jìn)行設(shè)定。只要端上升沿到來，錄音就停止，此時(shí)芯片會(huì)在內(nèi)部一個(gè)獨(dú)立的單元內(nèi)設(shè)置一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志。當(dāng)由端脈沖觸發(fā)放音時(shí)，放音持續(xù)到位為止。芯片存儲(chǔ)陣列的每一行都可以獨(dú)立尋址，每一行中均勻地布置個(gè)定位點(diǎn)，因此芯片共有個(gè)定位點(diǎn)（×）。例如采樣頻率為，每行的尋址時(shí)間為，則的分辨率為。這樣，從信息結(jié)束到信號(hào)輸出的最大延時(shí)是。信號(hào)為負(fù)脈沖，脈寬為。上升沿實(shí)際上標(biāo)志信息的結(jié)束，因此語音在處于低電平時(shí)仍繼續(xù)從芯片輸出，而在上升沿時(shí)停止。·地址模式輸入端（）地址端有

17、兩個(gè)作用，取決于最高兩位（、）的狀態(tài)。當(dāng)最高兩位中至少有一個(gè)為時(shí)，所有輸入均解釋為地址位，作為當(dāng)前錄放操作的起始地址。當(dāng)這兩位全部為時(shí)，地址端就作為工作模式選擇端（高電平有效）。因此操作模式和直接尋址是相互排斥的（具體的操作模式可參考有關(guān)資料）。地址端只作輸入，不輸出操作過程中的內(nèi)部地址信息。地址在的下降沿鎖存。·話筒前置放大器輸出端（ ）這個(gè)輸出經(jīng)電容耦合到模擬輸入（ ）腳。前置電壓增益取決于端電平。·模擬量放大器信號(hào)輸入端（ ）本端為芯片錄音信號(hào)輸入端。它接到輸入阻抗約為的固定增益放大器。對(duì)話筒輸入來說， 端應(yīng)通過外接電容連至本端。該電容和本端的輸入阻抗給出了芯片頻帶的

18、附加低端截止頻率。其他音源可通過交流耦合直接連至本端（繞過了的前置）。·話筒輸入信號(hào)端（）本端用于放大的信號(hào),它是增益可控的跨導(dǎo)放大器,輸入阻抗,最大增益。一般駐極體話筒輸出的電平足夠驅(qū)動(dòng)該放大器。由于輸入阻抗已知，頻率響應(yīng)的下限由音頻信號(hào)源和輸入耦合電容決定。對(duì)于駐極體話筒選用的耦合電容，它和本端的輸入阻抗決定了芯片頻帶和低頻截止點(diǎn)。芯片上的電路控制前置放大器的增益，使增益在之間變化，以維持合適的輸入電平。·話筒參考端（ ）該端是前置放大器的反向輸入端，當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可抵消噪聲，提高共模抑制比。這個(gè)輸入端如果不用，必須懸空。 錄間部分的電路原理錄音部分的電路如圖

19、所示。（）單片機(jī)除了要控制的、和個(gè)控制端，還要控制地址端的高位（），以使信息的分辨率最小為。（）圖中的繼電器開關(guān)可以控制芯片的錄音方式：當(dāng)如圖所示連接開關(guān)，芯片從錄音；當(dāng)斷開，語音信號(hào)從腳 錄入芯片，不起作用。 軟件設(shè)計(jì) 主程序先掃描鍵盤（采用非編碼鍵盤），若所按鍵的鍵值小于或等于，表示要發(fā)碼，轉(zhuǎn)入發(fā)碼（）程序。這些鍵共包括：、和鍵。若鍵值大于，則表示是功能控制鍵，依次判斷是哪個(gè)鍵，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程序。這里功能鍵共包括：、。 流程圖如圖所示。 鍵盤掃描子程序本程序采用非編碼鍵盤，單片機(jī)必須對(duì)所有按鍵進(jìn)行監(jiān)視。一旦發(fā)現(xiàn)有鍵按下，單片機(jī)應(yīng)通過程序加以識(shí)別，找出它的行列值，并求出它的鍵值，然后轉(zhuǎn)入相

20、應(yīng)的處理程序，實(shí)現(xiàn)該鍵功能。 鍵子程序鍵是摘掛機(jī)控制鍵，它對(duì)應(yīng)的鍵值是。當(dāng)有振鈴信號(hào)輸入或欲輸出話音時(shí)，要將通話電路與電話線接通。此時(shí)可以按下鍵，單片機(jī)檢測(cè)到此鍵便控制繼電器（使取反）完成此要求。 鍵子程序鍵是錄主人留言信息控制鍵，它對(duì)應(yīng)的鍵值是。主人要把自己不在家的留言信息（例如："您好，這是××的自動(dòng)留言機(jī)，主人不在家，請(qǐng)留言，留言時(shí)間是"）。預(yù)先錄入芯片中，以便需要時(shí)可以隨時(shí)調(diào)用。在這里留有的時(shí)間用來錄這段話。具體操作是：先按下鍵，程序檢測(cè)到此鍵后，便開始錄主人留言信息并啟動(dòng)單片機(jī)的中斷定時(shí)。后自動(dòng)停止。由于對(duì)進(jìn)行直接尋址時(shí)，信息的最小分辨率是，所以將都接地，將連到單片機(jī)輸出端。這樣可以使信息的最小分辨率變?yōu)椋?#215;）。利用單片機(jī)的中斷定時(shí)器從的初始地址（即都為）開始定時(shí)，并把這段時(shí)間留作主人留言區(qū)（剩下大約不用）。把接下來的用來錄對(duì)方留言信息。 鍵子程序鍵是準(zhǔn)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)留言功能控制鍵，它對(duì)應(yīng)的鍵值是。當(dāng)主人出門前，預(yù)先按下此鍵等待。當(dāng)有振鈴信號(hào)輸入時(shí)，振鈴檢測(cè)電路檢測(cè)到振鈴響了次后，便發(fā)給單片機(jī)一請(qǐng)求信號(hào)