摘要：本文介紹了一種由單片機AT89C51和DTMF解碼芯片MT8870組成的家電遠程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠接收電話線上的DTMF信號對電器開關進行控制，用戶可通過撥打固定電話或移動電話，實現(xiàn)對家電的遠程控制。

關鍵詞：電話網(wǎng)；遠程控制；單片機；MT8870

Abstract: This paper proposes a remote control system of household appliances, which contains AT89C51 MCU and the DTMF decoder MT8870.The system receives DTMF signal through a phone line and remote-controls the electric switches, f the fixed telephone or mobile telephone. Thus it remote controls the household appliance or other equipments.

Keywords: Telephone Network; Remote Control; Single Chip Microcontroller; MT8870

隨著經(jīng)濟、科技的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，居住環(huán)境的智能化問題越來越受到人們關注。利用電話網(wǎng)實現(xiàn)對家用電器的遠程控制，將會給人們的日常生活帶來了極大的方便和享受，這也是小區(qū)、住宅智能化的重要標志之一。

本文就是介紹了一種基于電話網(wǎng)和單片機的家用電器遠程控制系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，用戶可通過打電話方便地遙控家中的電器。例如用戶下班前，可通過電話將家中的電飯鍋、空調器和熱水器提前打開。下班到家時，飯已煮好，房間溫度正好合適，熱水器中水已加熱，既舒適又方便。另外，用戶還能隨時改變家用電器的工作狀態(tài)，達到節(jié)能和提高無人住宅安全性的目的。下面具體介紹該系統(tǒng)的組成和控制原理。

1 系統(tǒng)組成與工作原理

系統(tǒng)組成框圖如圖1所示，ISD2560為語音存儲芯片。

圖1系統(tǒng)組成框圖

當用戶需要控制家中電器時，可用手機或固定電話撥打家中的電話號碼，振鈴信號通過電話網(wǎng)絡傳到家中的話機，此時振鈴檢測電路開始檢測鈴流信號，一次鈴流信號產(chǎn)生一個脈沖，脈沖送到單片機AT89C51中計數(shù)。在有人接聽或振鈴次數(shù)不大于6次（可由軟件設定）時，控制系統(tǒng)認為是電話呼叫信號或誤操作而不動作，以避免干擾正常電話業(yè)務。當振鈴次數(shù)大于6次時，系統(tǒng)認為是對插座和電器的控制，單片機控制摘機并啟動語音提示電路發(fā)出提示音，要求用戶輸入密碼。DTMF解碼芯片MT8870會將用戶輸入的按鍵信號轉換成相應的數(shù)字信號，送到單片機中判斷。如果密碼不正確，則語音提示重新輸入，當輸入次數(shù)超過3次（可由軟件設定）時，系統(tǒng)將自動掛機；如果輸入密碼經(jīng)系統(tǒng)確認正確后，語音提示用戶各項操作所對應的數(shù)字鍵，確認操作完成后，系統(tǒng)自動掛機。用戶撥打話機按鍵的過程中，按鍵時間間隔不能超過一定時間（一般設置為5～10秒），當超過設定時間時，系統(tǒng)同樣會自動掛機。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 中央控制電路

本系統(tǒng)的中央處理單元是AT89C51，所有的控制命令由它發(fā)出。當系統(tǒng)上電復位后，CPU不斷地檢測振鈴信號狀態(tài)。當檢測到有效振鈴信號后，啟動計數(shù)程序。計數(shù)到設定振鈴次數(shù)后，CPU送出摘機信號，控制電路自動摘機并送出摘機提示音，提示用戶輸入密碼。同時單片機檢測MT8870送來的STD信號，當STD信號有效時，從MT8870讀入指令代碼并與預設密碼比較，不一致就自動掛機。如果一致，用戶就可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進行進一步的操作，如檢查插在插座上電器的工作狀態(tài)，或者對其狀態(tài)的設定等。

2.2 振鈴檢測電路

振鈴檢測電路如圖2所示。當振鈴信號經(jīng)C21、C22輸入時，電話線路上的75±15V、25Hz的交流電壓經(jīng)D4橋式整流、C8濾波、D5穩(wěn)壓后的直流電壓使光電耦合器導通，+5V的電源電壓經(jīng)光電耦合器、R22和D3給電容C13充電，當電容上的電壓充至74L08的開門電壓時，74LS08導通，把模擬信號轉化為數(shù)字脈沖信號，然后輸入到AT89C51單片機的T0引腳進行計數(shù)。每一個鈴流信號產(chǎn)生一個脈沖，單片機計數(shù)一次。當計數(shù)達到6次時，通過軟件使AT89C51的P2.1引腳發(fā)出低電平，完成摘機動作。

圖2 振鈴檢測電路

2.3 DTMF解碼電路

解碼電路如圖3所示。DTMF解碼電路的作用是接收從話機輸入的雙音多頻信號并將其轉換成二進制編碼，然后輸至單片機進行數(shù)據(jù)處理，進而實現(xiàn)控制功能。MT8870是完整的DTMF接收器，可用作界面分離濾波器和數(shù)字解碼器。濾波部分用于轉換電容的高低濾波群，解碼器用于數(shù)字查詢，并將檢測到的16位DTMF信號轉化成4位代碼。外部計數(shù)的最小值由不同的輸入放大器、時鐘振蕩器及鎖存的三位狀態(tài)值預先設定。電話線上的信號通過電容C23耦合、R13、R14衰減輸入到MT8870的2腳和3腳進行解碼，把電話撥號信號轉化為對應的二進制編碼。用戶在電話機的鍵盤上操作按鍵后，這些信息均采用雙音頻方式通過電話線發(fā)出。

2.4 語音提示及監(jiān)聽電路

ISD系列語音芯片避免一般固體語音電路的量化噪聲和失真現(xiàn)象，能夠較好地再現(xiàn)語音的自然效果。ISD2560支持用戶對語音信息的直接地址操作，使設計者在對語音信息段進行操作和語音組合時無須知道其地址，僅需知道音段的相對序號即可。ISD2560的操作模式根據(jù)引腳A1～A8的高低電平不同組合分為6種不同的模式，實現(xiàn)不同的功能。在啟動監(jiān)聽功能時，只需改變相應口的電平就可以將現(xiàn)場的聲音轉換為電平信號送到電話線路中，電路簡單，使用方便。

圖3 DTMF解碼電路

2.5 摘/掛機電路

摘/掛機電路如圖4所示。平時電話掛機時，兩條電話線處于開路狀態(tài)，線上電壓加到話機的振鈴電路兩端。摘機時振鈴電路斷開，電話線接通。撥打電話時，來自電話線的高壓振鈴信號經(jīng)鈴流檢測電路產(chǎn)生脈沖信號，送到單片機的P3.5口進行振鈴脈沖計數(shù)。當振鈴次數(shù)達到6次，單片機程序控制P2.1口輸出一個低電平，然后P2.1口的高電平送往MC1413集成開關驅動電路的1腳進行放大，由16腳輸出高電平送到三極管9013的基極，使三極管飽和導通。此時，+5V電源經(jīng)繼電器線圈和三極管接地，繼電器線圈得電，使繼電器的常開觸電閉合，電話接通。當用戶輸入密碼錯誤或者操作結束后，系統(tǒng)軟件控制P2.1口輸出一個高電平，經(jīng)MC1413驅動電路，16腳輸出低電平，控制9013截止，繼電器線圈失電，常開觸點斷開，電話線又處于開路狀態(tài)，實現(xiàn)了掛機。

圖4 摘/掛機電路

2.6 控制電路

設計采用控制帶有繼電器的電源插座來實現(xiàn)對家電的最終控制，諸如電飯煲、熱水器、空調之類的電器只需插上插頭，主控單片機即可通過控制插座中各繼電器來控制電器電源的通斷。該方式簡單且易于實現(xiàn)。電路如圖5所示。

圖5 控制電路

3 軟件設計

控制系統(tǒng)完成摘機動作后，系統(tǒng)提示輸入密碼，如輸入密碼不正確，系統(tǒng)提示重新輸入，最多輸入三次，超過三次時系統(tǒng)自動掛機；如密碼正確，系統(tǒng)將根據(jù)設定菜單給出操作提示。為方便操作，系統(tǒng)設置一個返回鍵，當按下此鍵時，返回上一級菜單。當所有設置完成后，按“#” 結束設置，系統(tǒng)自動掛機。系統(tǒng)流程如圖6所示。

圖6 程序流程圖

4 結束語

本系統(tǒng)采用單片機作為主控單元，結合軟件編程，實現(xiàn)了語音界面下的遠程控制。系統(tǒng)增加密碼認證功能，增強了個人財產(chǎn)的安全性，符合智能化住宅要求。另外，用戶外出時，可隨時通過本系統(tǒng)開關室內電燈、音響、電視等電器，產(chǎn)生有人在家的假象，能提高家居安全性。

參考文獻

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作者簡介：

杜留鋒 （1980－），男，河南新鄉(xiāng)人，河南科技學院教師，主要從事自動控制、通信和信號處理技術工作。

邵 鋒 （1981－），男，河南商丘人，河南科技學院教師，主要從事單片機應用、機電一體化技術工作。

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