一種多路電話遠(yuǎn)程測控裝置的設(shè)計(jì)

一種多路電話遠(yuǎn)程測控裝置的設(shè)計(jì)

隨著電話網(wǎng)絡(luò)的快速擴(kuò)展，電話遠(yuǎn)程測量得到了很大的發(fā)展。維護(hù)人員可以通過電話詢問現(xiàn)場數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)以及各種設(shè)備的狀態(tài)。同時(shí)，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，可以向維修人員的手機(jī)或固定座機(jī)報(bào)警。電話的遠(yuǎn)程測控可廣泛地應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場、運(yùn)輸、公安、消防、電話服務(wù)監(jiān)控等諸多領(lǐng)域。電話遠(yuǎn)程測控儀作為較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比,既不需要進(jìn)行專門的布線,又不占用無線電頻率資源,同時(shí)可以充分利用現(xiàn)成的電話網(wǎng)。其遙控距離可跨省市,甚至是跨越國界。1電話遠(yuǎn)程測控儀設(shè)計(jì)電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要完成的功能是對被控設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行查詢(本設(shè)計(jì)為溫度檢測),對電話雙音多頻信號進(jìn)行解碼,驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備進(jìn)行指定操作,特別是當(dāng)有緊急情況發(fā)生時(shí)通過撥預(yù)置的電話號碼進(jìn)行遠(yuǎn)程預(yù)警。同時(shí),本系統(tǒng)一般在無人值守的情況下工作,所以必須能自動(dòng)摘機(jī)、掛機(jī),且在用戶操作完畢忘記掛機(jī)時(shí),必須能自動(dòng)復(fù)位及關(guān)機(jī),為了安全起見還有必要增加密碼校驗(yàn)的功能,要進(jìn)行工作查詢就必須有語音的提示和反饋,這樣系統(tǒng)才合乎設(shè)計(jì)要求。方便的控制方式不僅減輕了用戶的工作量而且設(shè)計(jì)使用的語音合成系統(tǒng)使控制界面十分人性化,讓用戶倍感親切。本文作者所設(shè)計(jì)的電話遠(yuǎn)程測控儀可實(shí)現(xiàn)以下功能:1)能實(shí)現(xiàn)開關(guān)量控制;2)能實(shí)現(xiàn)模擬量的數(shù)據(jù)采集;3)能實(shí)現(xiàn)振鈴檢測,自動(dòng)摘機(jī),自動(dòng)掛機(jī);4)能實(shí)現(xiàn)語音提示和語音查詢功能;5)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。2dtmf接收電話遠(yuǎn)程測控儀主要包括以下幾個(gè)模塊電路:1)振鈴檢測模塊:通過對電話鈴聲信號進(jìn)行檢測并隔離后,準(zhǔn)確的將振鈴次數(shù)傳遞給單片機(jī)進(jìn)行處理,當(dāng)達(dá)到五次振鈴后能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)摘機(jī);2)模擬摘機(jī)掛機(jī)模塊:實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模擬摘機(jī)和掛機(jī),能將電話網(wǎng)和測控裝置接通和斷開;3)DTMF收發(fā)功能模塊:通過對電話網(wǎng)上的雙音多頻信號解碼,來識別操作者的命令,從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制或工作狀態(tài)的查詢,當(dāng)遇到緊急情況時(shí),系統(tǒng)會自動(dòng)向維護(hù)者的手機(jī)或座機(jī)撥號報(bào)警;4)語音控制模塊:語音提示提供語音查詢現(xiàn)場設(shè)備工作狀態(tài)和用戶對系統(tǒng)的操作選擇;5)溫度檢測以及AD轉(zhuǎn)換模塊:對溫度進(jìn)行檢測和轉(zhuǎn)換,然后送單片機(jī)處理;6)單片機(jī)控制模塊:控制所有芯片和電路的工作,采用新型單片機(jī)AT89S52可以實(shí)現(xiàn)程序的在線下載;7)顯示模塊:顯示環(huán)境的溫度和設(shè)備的工作狀態(tài),有緊急情況出現(xiàn)時(shí)能顯示撥出的電話號碼;8)電源模塊:對整個(gè)系統(tǒng)提供正負(fù)5V穩(wěn)壓電源。2.1自動(dòng)摘機(jī)控制通過對電話鈴聲信號進(jìn)行檢測并隔離后,準(zhǔn)確的將振鈴次數(shù)傳遞給單片機(jī)進(jìn)行處理,當(dāng)達(dá)到指定次數(shù)振鈴后能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)摘機(jī)。在電話線路上沒有來鈴信號時(shí)線路上由交換機(jī)提供大約50V的直流電壓。當(dāng)用戶被呼叫時(shí),電話交換機(jī)發(fā)出鈴流信號,振鈴以5秒為周期,即1秒送,4秒斷。振鈴信號經(jīng)整流、穩(wěn)壓、濾波、光電隔離后輸出標(biāo)準(zhǔn)的5V方波信號,送入單片機(jī)T0端口,由程序?qū)φ疋徯盘栍?jì)數(shù)。其電路圖如圖2所示。2.2信號采集模塊dmf2.2.1控制性能的實(shí)現(xiàn)MT8880是MITEI公司生產(chǎn)的一種功能較強(qiáng)的DTMF發(fā)送與接收器。MT8880采用了標(biāo)準(zhǔn)的微處理器接口,它的內(nèi)部寄存器、控制接口和數(shù)據(jù)總線便于實(shí)現(xiàn)與微處理器的直接相連,并通過微處理器對電路進(jìn)行工作模式控制,這樣使得信號的接收和發(fā)送變得簡單。MT8880內(nèi)部有5個(gè)寄存器,這5個(gè)寄存器可分為數(shù)據(jù)暫存寄存器、收發(fā)控制寄存器和收發(fā)器狀態(tài)寄存器。在程序的開始和加電、系統(tǒng)復(fù)位時(shí),在軟件上要對控制寄存器進(jìn)行初始化。硬件接口電路設(shè)計(jì)如圖3所示。2.2.2用戶工作狀態(tài)監(jiān)控MT8880通過對電話網(wǎng)上的雙音多頻信號解碼,來識別操作者的命令,從而實(shí)現(xiàn)對電器的控制或工作狀態(tài)的查詢。當(dāng)遇到緊急情況時(shí),系統(tǒng)會自動(dòng)向維護(hù)者的手機(jī)或座機(jī)撥號報(bào)警。電話按鍵相應(yīng)的雙音多頻信號及相應(yīng)譯碼輸出如表1所示。2.2.3信號頻率的區(qū)分當(dāng)MT8880作為DTMP發(fā)送器時(shí),數(shù)據(jù)總線D0-D3上四位二進(jìn)制碼被鎖存在發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中,發(fā)送的DTMF信號頻率由3.58MHz的晶振分頻產(chǎn)生。分頻器首先從基礎(chǔ)頻率分離出8個(gè)不同領(lǐng)率的正弦波。行列計(jì)數(shù)器根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù),以八取二方式分離出一個(gè)高頻信號和一個(gè)低頻信號,經(jīng)開關(guān)電容作D/A轉(zhuǎn)換,在加法器中合成DTMF信號,并從TONE端輸出。2.2.4撥號音和響應(yīng)音信號音的判斷原理是:由于電話系統(tǒng)信號音的撥號音?；剽徱艉兔σ舻念l率均為425～475Hz的正弦波,只是斷續(xù)比不同且在時(shí)間上有明顯的差異(撥號音連續(xù)信號:忙音為0.35S通,0.35S斷,回鈴聲為1S通,4S斷)。2.3采集用戶摘機(jī)時(shí)的電流分配根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:不論任何電話機(jī),摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)≤600Ω,有“R”鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)≤600Ω。在掛機(jī)狀態(tài)下,其漏電流≤5μA。當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí),電話機(jī)通過叉簧接上約600Ω的負(fù)載,使整個(gè)電話線回路流過約300mA的電流。交換機(jī)檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送,并將線路電壓變?yōu)?0V左右的直流。根據(jù)有關(guān)技術(shù)指標(biāo),模擬摘掛機(jī)電路設(shè)計(jì)如圖4所示。2.4a/d轉(zhuǎn)換電路采用集成溫度傳感器AD590來進(jìn)行溫度的檢測。AD590產(chǎn)生的電流與絕對溫度成正比,其工作電壓為4～30V,溫度范圍是-55～+150攝氏度,它有非常好的線性輸出性能,溫度每增加1度,其電流增加1μA。AD0809是8位A/D轉(zhuǎn)換芯片,可對8路模擬信號進(jìn)行檢測,本設(shè)計(jì)中只用了一路信號來進(jìn)行溫度檢測。溫度檢測及轉(zhuǎn)換電路如圖5所示,電路中的R27作為零點(diǎn)調(diào)整。2.5at29s52的程序簡介系統(tǒng)核心控制芯片選用AT89S52,其內(nèi)部有8K程序存儲器,可采用在線程序下載方式,程序調(diào)試很方便,且成本低。AT89S52的P1.5、P1.6、P1.7為程序下載管腳,AT89S52內(nèi)部還帶有看門狗電路,只需寫一個(gè)控制命令就能正常工作。單片機(jī)外圍電路如圖6所示。3kielc編碼環(huán)境在編程方式上,既可以采用匯編語言,又可以采用基于單片機(jī)的C語言,還可以使用匯編、C語言交叉編程。匯編語言的執(zhí)行效率高,但編制周期長,涉及內(nèi)容多,不適用中大型程序。C語言具有可讀性強(qiáng),可移植性強(qiáng),容易編制,運(yùn)算處理方便等。交叉編程用于大型程序,它具有匯編和C語言的共同優(yōu)點(diǎn),但其編譯過程復(fù)雜。綜上所述,再結(jié)合本設(shè)計(jì)的具體情況,采用C語言編程結(jié)合KeilC編譯環(huán)境。由于本程序較大,