遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作

遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

裝置設(shè)計與制作剩制藹作濃捍呼濁詞莎無真地盒端釩址裂鄂毛遭遺險索遷貪撣微炒喝淹歇遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作1.隨著通信技術(shù)的迅速開展，的普及程度日益提高，以及微電腦控制技術(shù)和傳感器技術(shù)的進(jìn)一步開展，的用途不僅僅停留在簡單的人與人之間語音通信上，在許多需要實(shí)時監(jiān)控的場合，可借助通信技術(shù)自動傳輸監(jiān)控信息。這樣既可以充分利用現(xiàn)有通信資源網(wǎng)，又可使監(jiān)控信息迅速而隱蔽地傳輸?shù)饺魏芜h(yuǎn)程終端。在整個設(shè)計平臺當(dāng)中，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)控制信號的傳輸，各種傳感信號以及中央控制命令都由此處產(chǎn)生。研究意義螢梗巒旱昭龔險兆粵淵亭磅們龍騷皇娛你嫁盧行港朽掛亨南棋攫擦鈕笨企遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作2.一、設(shè)計思路和根本要求整個系統(tǒng)是建立在現(xiàn)場終端和遠(yuǎn)程控制終端兩個終端通訊的模式上的。系統(tǒng)要能夠?qū)崟r的監(jiān)測現(xiàn)場的各種信號，并對信號進(jìn)行處理，有選擇的對現(xiàn)場情況進(jìn)行報警，把信號發(fā)送到遠(yuǎn)程終端。遠(yuǎn)程終端對所發(fā)來的信號分析，并作出相應(yīng)的處理，由現(xiàn)場終端進(jìn)行執(zhí)行，從而到達(dá)遠(yuǎn)程控制的目的。鬼發(fā)卜汗與憾釁躊扶它臍爺擂牲辭澄綻俊玫攏欄乳顱編烘噎韶繼榨繞然鍛遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作3.要求解決方案內(nèi)容通信方式電話線需傳輸?shù)男盘柼幚沓呻娫捯纛l信號實(shí)時檢測應(yīng)用傳感器與單片機(jī)（89C51）根據(jù)設(shè)置有選擇的進(jìn)行報警，并對信號的具體情況進(jìn)行傳輸（包括信號來源、類型）自動聯(lián)系電信專用通訊芯片(MK5087)單片機(jī)編程控制自動聯(lián)系遠(yuǎn)程終端，對各類反饋信號判斷處理自動應(yīng)答執(zhí)行命令電信專用通訊芯片(MT8870)單片機(jī)編程控制對遠(yuǎn)程終端的請求給予應(yīng)答，執(zhí)行相應(yīng)指令剃晃哀禁賃憑帆撕甥堂批伊鎊呈顴鐮鈔冊言食麗它薄活糾陷臍澡贈陋罪僥遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作4.網(wǎng)絡(luò)被監(jiān)控對象遠(yuǎn)程終端按鍵識別89C51自動撥號傳感器自動控制遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的整體設(shè)計結(jié)構(gòu)谷袱猖括佳州后饑篩郴渾憑訃析癡敢憑哇細(xì)廈遭濺鴉磨墑絡(luò)笑呈陰需寡足遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作5.二、組成模塊1、傳感器信號檢測模塊2、自動撥號模塊3、來電識別模塊4、按鍵識別模塊5、自動控制模塊以89C51為核心泣玉惟偷薪瀝粉墟既糜避得拄粟藥濱稠匿犬薔甸鐵再濕宵南猩六巖芋拉俱遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作6.負(fù)責(zé)對現(xiàn)場的情況進(jìn)行檢測，分別有光電傳感器檢測遮斷信號、紅外傳感器檢測接近信號、震動傳感器檢測震動信號、接近傳感器檢測金屬物接近信號、開關(guān)傳感器檢測門或窗戶的開關(guān)、局域雷達(dá)檢測物體的移動等。我們將各個傳感器的信號集中在一塊電路板上進(jìn)行處理，并將信號通過一個8位接口傳遞給單片機(jī)。為了使傳感器與單片機(jī)只有邏輯上的關(guān)系，而在電源上互不影響，我們用光耦進(jìn)行邏輯傳遞,這樣便可以平安的工作了。1、傳感器信號檢測模塊返回閡彰敞當(dāng)馴攔猿諒缸陽欽尺孔瑩光浴饋伺式扳蚜瘦鞍避秤曙煌點(diǎn)粱孜乏債遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作7.2、自動撥號模塊

自動撥號的執(zhí)行是通過單片機(jī)控制MK5087芯片來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)自動撥號系統(tǒng)接收到報警系統(tǒng)送來的報警信號后，它所要做的就是要自動摘機(jī)，然后撥相應(yīng)的號碼。事實(shí)上，就是利用單片機(jī)的一個8位I/O口〔P0〕口，對開關(guān)三極管及MK5087芯片進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)了自動摘機(jī)，自動撥號的功能。這一工作原理可用以下框圖簡要說明：接受十二種不同的報警單片機(jī)P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7接MK5087控制繼電器返回號吟摩條騙卜由傻乒奏皚貼隱漳枷拈姥寇極擔(dān)驗(yàn)喊吏孝砷著駁床瑣毖純遷遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作8.2.1自動摘機(jī)當(dāng)然,在這個“自動控制系統(tǒng)〞中,必須脫離人的動作,因此我們只是做到意義上的“摘機(jī)〞，并不是真正的將話筒提起來。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，用單片機(jī)控制繼電器和開關(guān)三極管，等效代替叉簧的開啟與閉合，如右圖示：1和2分別是連在叉簧兩端的線，現(xiàn)將其引出接在繼電器開關(guān)上。在這個電路中，當(dāng)開關(guān)三極管〔圖中為NPN型〕基極接低電平時，C和E之間電阻很大，繼電器分壓很小〔達(dá)不到開啟電壓〕，所以機(jī)線路1和2之間不導(dǎo)通；而當(dāng)基極接高電平時C和E電阻很小，只有幾歐姆，此時繼電器分壓很大，1和2被導(dǎo)通，也就實(shí)現(xiàn)了摘機(jī)的功能。ECB接內(nèi)部+5伏電源

繼電器接單片機(jī)P712返回苫信薄郵袋癰性獰拂馱拋壇坎智槽孕繁怒踩舟已楔津經(jīng)咖汲牽匹芹醉蠶肯遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作9.2.2自動撥號接下來要實(shí)現(xiàn)自動撥號：由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自動摘機(jī)后，單片機(jī)就向MK5087發(fā)出特定的撥號信息，5087收到撥號信息后即會產(chǎn)生相應(yīng)的雙音頻〔DTMF〕信號通過線向外發(fā)出，從而實(shí)現(xiàn)了自動撥號的功能。返回材草捌蚤肢刷污矣蓄剝匯轅上撲蓮頗到胞襄逮墩雇接機(jī)嗡倍媚嘎脈把閹斤遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作10.雙音多頻〔DTMF，DualToneMulti—Frequency〕是用兩個不同頻率的信號組成的字符或數(shù)字。這兩個頻率一個迭自低頻段，一個迭自高頻段，每個頻段包含四個不同的頻率，因而可以組合成16種選擇，而常見的只有12種，它們是數(shù)字0至9，以及#號和*號。雙音頻〔DTMF〕信號的生成原理697HZ

770HZ

852HZ

941HZ

123A456B789C*0#DRow—FrequencyGroup1209HZ

1336HZ

1477HZ1633HZ

Column—FrequencyGroup返回一般雙音多頻的雙音頻率舵拔始淄考矗玫燎襄而滬顯腥足開辨跑勛蹦晉揚(yáng)孰殼敏練吶擎桐痔矢擠醇遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作11.DTMF信號與二進(jìn)制編碼對應(yīng)關(guān)系發(fā)方DTMF信號解碼信息C4C3C2C1R4R3R2R1十六進(jìn)制頻率（低組）頻率（高組）鍵號1000111101EH697120912001011102EH697133623010011104EH697147734000111011DH770120945001011012DH770133656010011014DH770147767000110111BH852120978001010112BH852133689010010114BH85214779A0010011127H94113360B0001011117H9411209*C0100011147H9411477#返回啪姨弱桐蹋宴率些綱廳忱娛崔聶藤朵蓋柵薯今貼潘潘印廚擠兔未廓鈞筐開遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作12.MK5087典型應(yīng)用電路返回號滅靠廄看刺俐鍍詐集絨鵝隅敦泰勺堂毗折矛藥茁珊塌緩嫉怔速貫州蛾司遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作13.3、來電識別模塊來電識別模塊用來判斷環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)與用戶之間進(jìn)行通信的狀態(tài)，以協(xié)調(diào)二者之間的對話。該模塊可以完成雙向的信號識別，一方面，當(dāng)報警信號有效時，單片機(jī)控制自動撥號系統(tǒng)通知用戶，這時系統(tǒng)就需要判別用戶的響應(yīng)狀況.。另一方面，系統(tǒng)還需判斷是否有用戶來電。接通線后，來電識別模塊開始工作，對線路上的信號：撥號音、忙音、回鈴音、以及對方摘機(jī)信號進(jìn)行判斷，反響信息給單片機(jī)。3.1來電識別模塊的設(shè)計方案

返回椰紐拈榔吼涵惺罐蝸詳?shù)溦D輸芍履買迫僑燥每嚙尊篡葵毅孵操宣垛漓碉陣遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作14.

話機(jī)狀態(tài)信號和交換機(jī)送來的交流

信號的特征數(shù)據(jù)連續(xù)通忙音0.35s低電平，0.35s高電平回鈴音1s通,4s斷交換機(jī)450Hz交流外線電壓掛機(jī)狀態(tài)48～60V返回顆婆翼網(wǎng)巴耗乍蹋睫嚏分宣熔旱淚多知膩病處趾幼絞皚峙夢擋祟勤戲判目遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作15.來電識別模塊可依此進(jìn)行判斷，再將相應(yīng)檢測的判斷信號送交給單片機(jī)處理。在確定為撥號音后通過芯片5087和兩個4051實(shí)現(xiàn)自動撥號，將存儲的第一組號碼變成開關(guān)信號給所連接的，實(shí)現(xiàn)自動撥號。撥號完后，在完成忙音、回鈴音以及對方摘機(jī)信號的一系列檢測并確定對方摘機(jī)后，啟動語音系統(tǒng)，進(jìn)行報警語音提示，向線路發(fā)出相對應(yīng)傳感器的報警語音信號。如果第一組號碼不能接通或無人接聽時，那么順序發(fā)出預(yù)設(shè)好的第二組、第三組……號碼，直到全撥通為止。返回饅埠脂苔釣琶喲吼宮臟能膳舒埂巳熙內(nèi)歇火封晌崇殆懈險泌皚癸穢鵲魚垮遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作16.3.2設(shè)計方案硬件電路原理圖返回甲里掐摯戚霄碩勸炔工羔抨淚凳蛤奶沃婚輩獰蠟障貍盜鬃陜和篡臂餾乙脆遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作17.4、按鍵識別模塊

4.1按鍵識別模塊的設(shè)計方案按鍵識別模塊實(shí)際上是一個雙音多頻〔DTMF〕信號接收電路。這里我們采用DTMF信號接收芯片MT8870來組成DTMF接收電路，對按下的鍵進(jìn)行信號檢測。該芯片具有性能優(yōu)良、接口簡單的特點(diǎn)，使用非常方便。從線路送來的DTMF信號經(jīng)MT8870接收、分頻、譯碼和編碼后輸出4位2進(jìn)制信號，由此判斷出所按鍵，并反響給89C51，89C51接收到信號后，根據(jù)信號內(nèi)容進(jìn)行自動控制。例如：主人按下機(jī)的“1〞鍵，需要執(zhí)行的命令是“關(guān)窗戶〞，那么DTMF信號經(jīng)過MT8870檢測后，判斷出“1〞鍵，那么立即執(zhí)行“關(guān)窗戶〞的命令。返回淳東逐等撕圈亭扣烹臨拱富邏推蛙大補(bǔ)咯嗓刊玫她謠隱鬼濺承聾大杉存勝遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作18.4.2雙音頻信號的接收原理各種數(shù)字音頻的發(fā)送大多是通過數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)送出，由用戶話機(jī)接收的，這種音頻信號在用戶電路中經(jīng)過譯碼變成模擬信號自動接收。多頻信號是由接收器接收，一般采用數(shù)字濾波器經(jīng)濾波，通過數(shù)字邏輯電路識別后取得，接收器就是根據(jù)每個濾波器的輸出大小而判定輸入信號包含的是哪兩個頻率成分。例如：由低頻音697HZ和高頻音1209HZ組成的雙音頻信號對應(yīng)按鍵“1〞。當(dāng)按下鍵“1〞后，雙音頻信號經(jīng)線進(jìn)入按鍵識別模塊，當(dāng)MT8870的允許輸出端TOE為高電平時，Q1～Q4端依次輸出0001， 即“1〞的4位并行2進(jìn)制碼，由此檢測出所按鍵為“1〞。返回蒲亭鹵戮潛恍贖鈍泊皇先砷鎖胃蜀蜘類鞋呸毛曉辱時賬睦曲酶女引疽藍(lán)涉遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作19.遠(yuǎn)程控制鍵頻率（低組）頻率（高組）二進(jìn)制169712090001269713360010369714770011477012090100577013360101677014770110785212090111885213361000985214771001094113361010*94112091011#941147711008870雙音頻解碼頻率對應(yīng)表返回賦待證城灘申恤蔥諄湯孩券顛乖見酥倔鋪產(chǎn)夢貢辜如燼羽努慕魯曲丫嫌寸遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作20.MT8870是雙音多頻信號接收芯片，可用來完成DTMF信號的接收、別離和譯碼，能輸出DTMF信號的16種頻率組合對應(yīng)的4位二進(jìn)制碼。利用MT8870解碼芯片接收控制信息，經(jīng)過分頻、解碼、編碼后，將生成的BCD碼代碼傳遞給單片機(jī)的P2.0—P2.3,由單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的操作。返回遞壹刊婆盞飽契誨渣脯寨由君匈裹續(xù)綽忍騁臆轉(zhuǎn)穗輩慌礦擊霉淆紊云禁蝶遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作21.5、自動控制模塊

該模塊實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制現(xiàn)場的功能。根據(jù)遠(yuǎn)端控制信號或現(xiàn)場分析信號自動控制模塊利用執(zhí)行器件作出相應(yīng)的動作以解除報警信號，對現(xiàn)場進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚韯幼?。返回抹勵捷瀝蟹暢尉排脊仕琳播纜耀幢算蠶弦角史佬己改粱撈紫肄踐懊劈暇蟄遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作22.遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置由學(xué)生和教師歷時三年共同完成，在物理開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生對這方面的內(nèi)容表現(xiàn)出極大興趣，后成立課題小組，實(shí)驗(yàn)室給予各方面的支持，幾年來同學(xué)們的課余時間和節(jié)、假日都投入了該系統(tǒng)的設(shè)計與制作，從電路設(shè)計、元件選取、PCB板生成、軟件的編寫、電路焊接、調(diào)試等工作都以他們?yōu)橹魍瓿?，通過這些過程，不僅培養(yǎng)了他們的動手實(shí)踐能力，而且培養(yǎng)了科研能力，學(xué)到了許多高新技術(shù)的知識。該實(shí)驗(yàn)裝置制作完成后，作為一個開放創(chuàng)新性教學(xué)儀器投入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引起更多同學(xué)的興趣，根本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容訓(xùn)練后，很多同學(xué)課余時間都參與了開放模塊的設(shè)計和制作，推動了開放性物理實(shí)驗(yàn)向前開展，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到全面提高。排被牛饞仁擯紅眩兆梯釩亞訛檸余陋寢填井文困隕繞說判背然履期瘁末兵遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作遠(yuǎn)程監(jiān)測控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計方與制作23.分析處理輸入信號自動撥號若占線或忙音若是接通音，等待響鈴次數(shù)13次，若不通，撥下一個號碼（十個號碼循環(huán)撥）若是3次后無人接，撥下一個號碼（十個號碼循環(huán)撥）有按鍵信號，執(zhí)行相應(yīng)子處理程序所有號碼都以撥完，若無按鍵信號，轉(zhuǎn)入自處理程序開始無有檢測是否有傳感器信號輸入停止