远程控制系统设计.doc

1、河北科技师范学院欧美学院 远程控制论文姓名：赵星宇专业班级：电气自动化技术专科1201班学号：9321110126第一章 课题设计目标本课题的设计目的：当用户不在家时，通过随身携带的移动电话、身边的固定电话，或者其他通信设备依照事先规定的一些规则，进行不同的操作来完成对不同家电的控制和监听家里的情况，达到用户的预期目的，统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。设计目标： (1)控制系统能对家中电器实现远程控制；(2)控制系统可以实现双方通信；(3)控制系统主人的身份校验、在线密码修改及存储；(4)控制系统有语音功能提示，以方便主人操作；(5)控制系统有声音监听功能，随时了解家中情况；(6)控

2、制系统外加了电器延时开、关的功能。第二章 系统方案2.1系统整体方案利用电话实现家电控制该系统利用遍及千家万户的电话线来传输信息，这是目前可以实现住宅内与住宅外信息交换最有效的方法。在使用时只需先将电话线的进线插入本装置，用户使用本装置时只要拨打家中的电话，装置检测到有铃流(可以设定30S以后还有铃流)，装置发出模拟摘机信号，并控制语音处理电路提示用户输入密码(预先设定)，用户听到这一提示音后就在自己所使用的双音频电话机或手机上按下密码所对应的数字键即可，密码所对应的双音频信号经电话线传给双音频接收发送电路，检测译码，传给主控单元，识别正确后，语音芯片再提示用户进行控制家用电器的操作，最后，主

3、控单元把控制家电的信息译码，经并行通信传给智能控制器，由控制器执行控制家电的操作。第三章 系统总体设计和主要芯片选择3.1 系统总体设计系统的功能以确定设计具体要求如下： (1)控制系统能通过电话终端通信设备对家中电器实现远程控制；(2)控制系统可以实现自动模拟摘挂机，以实现双方通信；(3)控制系统主人的身份校验、在线密码修改及存储；(4)控制系统有语音功能提示，以方便主人操作；(5)控制系统有声音监听功能，随时了解家中情况；(6)控制系统外加了电器延时开、关的功能。本系统由单片机构成主控部分，进行主要的信息处理，接收外部操作指令形成各种控制信号，并完成对于各种信息的记录；接口电路提供单片机与

4、电话外线的接口。其中包括铃流检测、摘挂机控制、双音频DTMF识别、语音提示电路及电器控制。总体电路框图如图3-1所示。 振铃检测电路单片机模拟摘机电话机端口DTMF解码电路监听电路继电器2继电器1语音提示电路电源电路3-1 系统总体框图系统主要由AT89C51单片机、DTMF解码芯片MT8870和语音芯片ISD2560组成。AT89C51单片机完成电话机振铃信号次数的检测、控制和加密。此系统具有以下单元功能模块：（1）铃音检测、计数；（2）自动模拟摘挂机；（3）密码校验；（4）在线修改密码；（5）双音频信号解码；（6）输入信息分析；（7）控制电器开关；（8）电器状态查询；根据电话机和交换机发出

5、的不同信号音以及电话线各种状态的不同要求，结合实际情况对具体的单元功能模块作出软件或硬件上的不同分工，具体如下。 理论上交换机所发出的各种信号音都可以通过软件编程而识别，即通过单片机发出的脉冲信号来检测信号音单位时间内的脉冲个数计算出其频率，从而完成信号音识别。但是从系统的可靠性和程序的结构设计上分析，我选择了硬件来解决振铃音检测、忙音检测、双音频信号解码等功能模块。自动摘挂机和电器的控制必须使用具体硬件电路来实现。振铃音计数、忙音计数、密码校验、在线修改密码、输入信息分析、电器状态查询等功能模块使用软件编程方式要比硬件电路简单的多，实现也很容易。第四章 系统硬件设计本系统使用了大量的硬件电路

6、完成部分功能模块，其目的就是充分利用硬件电路的可靠性、稳定性，使整体电路达到比较高的稳定性。此电路主要包括电话线路摘机检测和线路振铃信号的检测电路，语音提示电路，单片机控制和密码存储电路,DTMF检测电路及电器驱动电路。4.1 振铃检测和模拟摘机振铃检测的功能是检测有无铃流，当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。振铃为253HZ的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值9015V。振铃信号以5秒为周期，即1秒送，4秒断。振铃检测电路如图4-1所示。 图4-1 振铃检测与模拟摘机电路P3.7是振铃信号检测端，根据振铃信号电压比较高的特点，可以先使用高压稳压二极管进行降压，然后输入至光电耦合器。

7、经过RC回路进行滤波，输入给光电耦合器的波形，经过光电耦合器的隔离转换输出很标准的方波。方波信号就可以直接输出至单片机的端口，完成整个振铃音检测和计数的过程。模拟摘机电路的功能是当电话振铃到一定时间后接通电话，其电路如图4-1所示。如果电话线路上出现了振铃信号，90VPP的振铃电压使得光电耦合器U2输出端按振铃频率导通和截止，单片机在每次振铃信号结束后进行振铃次数计数，并将单片机振铃次数计数器中的数据与已经设定的振铃摘机数据比较，两者相等P3.1下拉，光电耦合器U1导通，则Q1和Q2也导通，从而实现模拟摘机。监测电路是为了监测电话机是否模拟摘机，电路如图4-1所示。电路中的DW1、R2、R13

8、、C6、Q3组成电话线路摘机检测，平时电话线路电压使得DW1击穿，使Q3的基极电位为高，三极管导通，P3.0脚被下拉成低电平，此时单片机主要任务是监测P3.0脚的电压升高变化。当该系统接收到振铃信号，且达到规定的振铃次数后模拟摘机，电话线路上电压均由原来的48V下降到7-8V，此时DW1截止，P3.0被本身的上拉电阻上拉成高电平。单片机测试到P3.0脚的高电平后，开启外部中断0，单片机随时接收MT8870发出的选通信号，单片机根据选通信号的到来及时接收MT8870数据端11-14脚上的双音多频信号数据。4.2 单片机控制和密码存储电路本电路单片机采用了AT89C51作为控制芯片，并采用EEPR

9、OM作为密码的存储。为了减小电路的体积及单片机I/O口，存储器采用了24C02，有2K的存储空间，当系统掉电后密码也不会丢失。密码存储电路如图4-3所示。图4-2密码存储电路AT24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。在与AT89C51连接时它们都接地，第8脚和第4脚分别为正、负电源。第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送，和单片机的P1.7连接。第6脚SCL为串行时钟输入线，和单片机的P1.6连接。SDA和SCL都需要和正电源间各接一个10K的电阻上拉。可以通过软件编程对密码进行修改和存储。4.3 继电器控制电路电器控制可采用继电器，可控硅

10、等来控制强电的通与断，为了达到电话机能控制家用电器的开关作用，此设计采用了继电器，一共设定了两路继电器开关，电器控制电路如图4-5所示。 图4-3 电器控制电路继电器的开关由单片机控制，并可设定延时开延时关的功能。在系统中还设置了三个当地按键，其中两个控制两路继电器的开和关，另一个用于复位初始密码的，当用户忘记自己设定的密码时，可以用此按键进行密码的复位，初始密码为123456。第五章 系统软件设计5.1 系统软件设计基本思路软件设计过程中采用模块化设计方法，便于程序的阅读、调试和改进。程序的基本流程如图5.1所示。Y 开始 结束5次正常振铃密码正确否操作完成否振铃检测模拟摘机信号音提示 挂机

11、NYN功能操作YNY图5-1 系统软件流程图为提高控制系统的可靠性、可维护性和编程的效率性，控制系统的软件采用模块化结构，用C语言编写，简洁、明了。在硬件的基础上，智能型电话遥控器的所有功能都是由软件实行的，通过软件编程可以控制电器的开关、延时开关、声音监听、密码修改和语音提示等等。因此，电路的设计中，软件编程也起到了关键性的作用。软件设计包括振铃检测、模拟摘机、语音提示、密码存储、各功能操作、8870中断作这些模块。在图5-1系统软件流程图中，功能操作包括了很多的功能，如图5-2所示。延时开关电器开关监听修改密码状态查询 功能操作无延时开关电器1无延时开关电器2图5-1系统功能图第六章 系统

12、调试6.1硬件的调试 首先完成DTMF双音多频信号解码和振铃信号检测电路的调试。 第一步：检查实验电路的焊接是否正确，用万用表检查是否有短路和断路的地方。 第二步：连接好电源，静态检查MT8870芯片和AT89C51芯片的电源是否正常。AT89C51芯片的时钟和复位是否正常，振铃电路能否检测到振铃信号。 第三步：用SmartPROX5编程器将目标下载到AT89C51单片机中，然后利用手机（或电话机）发送的DTMF信号，看是否能成功的解码。不断的检查硬件和程序，找出原因，解决问题。 6.2 软件调试根据遥控系统的要求写了软件后，修改一些错误后，再与硬件一起调试。由于软件的正常运行是建立在硬件的基

13、础上，所以软件的调试，放在硬件部分调试中完成和优化。第七章 设计总结通过本次远程控制家电系统的设计，了解并掌握了AT89C51单片机的基本理论知识，更深入的掌握单片机的开发应用和控制。设计课题过程中，遇到了很多以前在学习过程中没有遇到的问题，同时也巩固和温习了我以前学习的专业基础知识。软件的设计，这个部分是我最薄弱的环节，但通过老师和同学的帮助还是战胜了困难，提高了对单片机编程的能力。最后的调试和测试过程，进一步提高理论知识和动手能力也增加了我做事的耐心。参考文献1 师文庆,张智勇,陈用,基于DTMF与单片机的电话远程和红外近程测控系统J.测控技术与仪器仪表.20072 张大明.单片机控制实训M.机械工业出版社2007，2342583 吕仁礼，周金和，李茂详电话DTMF数据收发模块的设计J电子技术应用1998，(4)：4648。4 李雪梅，李秋红AT85C51单片机在电话远程控制器中的应用J现代电子技术2006，20（4）：3641。- 1 -