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[導(dǎo)讀]1 引言 隨著工業(yè)自動化水平的提高,遠(yuǎn)程控制成了應(yīng)用越來越多的控制手段,常用的遠(yuǎn)程控制方式有基于以太網(wǎng)、GPRS、GSM短消息、電話網(wǎng)等。電話網(wǎng)絡(luò)是覆蓋面最廣的網(wǎng)絡(luò),且電話通信的費用低廉,這就為利用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)

1 引言
隨著工業(yè)自動化水平的提高,遠(yuǎn)程控制成了應(yīng)用越來越多的控制手段,常用的遠(yuǎn)程控制方式有基于以太網(wǎng)、GPRS、GSM短消息、電話網(wǎng)等。電話網(wǎng)絡(luò)是覆蓋面最廣的網(wǎng)絡(luò),且電話通信的費用低廉,這就為利用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制提供了可能。本控制器采用性價比較高的單片機AT89C51作為中控CPU控制MT8870對電話按鍵的雙音多頻信號進(jìn)行解碼,來實現(xiàn)通過對電話按鍵的操作來控制遠(yuǎn)端的被控對象,通過可錄放語音芯片ISD1110來播放提示語音。設(shè)計實現(xiàn)了操作簡單、安裝方便,低成本的嵌入式遠(yuǎn)程控制器。該控制器能夠檢測電話振鈴信號,自動模擬摘機,操作者根據(jù)語音提示就可以很方便的查詢被控對象的運行狀態(tài),操作電話按鍵就可以改變被控對象的運行狀態(tài)。
2 系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)
    本系統(tǒng)主要解決的問題是如何利用電話線傳遞控制信息。電話線上所傳輸?shù)氖请p音多頻信號(DTMF信號),這里直接利用電話線傳遞的DTMF信號來傳遞控制信息實現(xiàn)對遠(yuǎn)端控制對象的控制操作。系統(tǒng)主要完成的功能是對DTMF信號的解碼,通過單片機對解碼結(jié)果進(jìn)行譯碼,根據(jù)譯碼結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的控制信號,驅(qū)動控制電路進(jìn)行指定的控制操作。系統(tǒng)還必須能夠識別電話振鈴信號,在指定的時間內(nèi)檢測到規(guī)定的振鈴次數(shù)(5次)則接通電話,播放提示語音。通過對電話按鍵的操作來遠(yuǎn)程控制被控對象。本系統(tǒng)主要設(shè)置了振鈴檢測、模擬摘機、模擬掛機、DTMF解碼、語音、繼電器驅(qū)動等電路。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1:
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系統(tǒng)工作過程:
振鈴檢測電路用于檢測振鈴信號,當(dāng)檢測到有振鈴信號時,對振鈴進(jìn)行記數(shù)如果振鈴次數(shù)小于5次該控制器不動作,若振鈴次數(shù)大于5次表示要進(jìn)行控制,單片機輸出信號給模擬摘/掛機電路模擬摘機,此時控制器就和控制中心的電話接通。該控制器為防止誤操作設(shè)置了密碼保護(hù)功能,當(dāng)控制中心通過撥打電話與控制器接通后,單片機輸出信號給語音電路播放密碼提示語音,控制者可以通過電話按鍵輸入密碼,控制系統(tǒng)接收由電話線傳送來的DTMF信號,由MT8870對電話按鍵的DTMF信號進(jìn)行解碼,如果密碼正確操作者就可以根據(jù)語音提示完成狀態(tài)查詢或是控制動作。
3.硬件電路組成
系統(tǒng)硬件主要由振鈴檢測電路、模擬摘掛機電路、DTMF信號解碼電路、語音電路和輸出驅(qū)動電路等幾部分組成。
3.1振鈴檢測、模擬摘機電路
振鈴檢測、模擬摘機電路如圖2,振鈴檢測電路是由光耦TLP521-1和74LS123構(gòu)成。當(dāng)有電話呼入時,電話線上傳輸?shù)?5HZ、90V的交流振鈴信號由C1、C2隔離直流后由整流橋整流,整流后的直流電壓值較高,經(jīng)光電隔離器U1后輸出TTL脈沖信號,該脈沖經(jīng)74LS123整形成大方波信號,該方波信號送至單片機的P3.5引腳進(jìn)行計數(shù),當(dāng)計數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)值時,單片機P1.0引腳輸出高電平,三極管Q1導(dǎo)通則繼電器K1動作,將負(fù)載電阻R5(330Ω)接入電路實現(xiàn)模擬摘機。這里所說的模擬摘機是指將R5接入電路后,電話線上就會出現(xiàn)大于10mA的電流,交換中心檢測到這一電流后就不再輸出振鈴信號而是轉(zhuǎn)為接通電話。人們手動摘機接通電話時的工作過程與此一致,因此稱為模擬摘機。如果振鈴信號沒有達(dá)到預(yù)設(shè)值就消失,則單片機的計數(shù)值清零,控制器不動作。
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3.2 DTMF信號解碼電路[!--empirenews.page--]
頻率(HZ) 1209 1336 1477 1633
697                1        2       3      A
770                4        5       6      B
652                7        8       9      C
941                *        0       #      D
DTMF(Dural Tone Multiple Frequency)    

 表1 電話按鍵DTMF頻率對應(yīng)表
主要用于電話交換系統(tǒng),它是由兩個不同頻率的音頻信號疊加而成的復(fù)合信號,這些音頻信號不存在任何諧波關(guān)系,分為高音組和低音組,電話機每個按鍵對應(yīng)一組DTMF信號,對應(yīng)關(guān)系如表1所示。
本系統(tǒng)采用MT8870作為DTMF信號的解碼芯片,MT8870的結(jié)構(gòu)如圖3:
MT8870是加拿大Mitel公司生產(chǎn)的一種集成度高,應(yīng)用普遍的通信類集成電路芯片,MT8870可以方便的和單片機接口,其主要功能是完成雙音多頻(DTMF)信號的接收和識別,它可用于有線   
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電話網(wǎng),無線移動通信網(wǎng)和計算機通信網(wǎng)的終端設(shè)備。DTMF信號通過IN-端輸入MT8870,GS引腳接反饋電阻對輸入的DTMF信號進(jìn)行放大,OSC1和OSC2引腳之間接一個3.5795MHZ的晶振,產(chǎn)生DTMF信號雙音對中各單音比較信號。信號在MT8870內(nèi)經(jīng)過濾波、放大、高低頻分離,再經(jīng)過數(shù)字處理轉(zhuǎn)化為與DTMF信號相對應(yīng)的二 進(jìn)制編碼。DTMF信號解碼為4位二進(jìn)制碼,由Q1~Q4直接輸出, 如按下電話“1”號鍵,則電話線上就有高頻1209 HZ和低頻697 HZ的DTMF信號    表 2  MT8870解碼表傳播,此信號進(jìn)入MT8870進(jìn)行解碼,解碼的結(jié)果由Q1、Q2,Q3、Q4,輸出,MT8870輸出結(jié)果與電話按鍵的對應(yīng)關(guān)系如表2所示。芯片STD引腳提供DTMF信號檢測輸出,當(dāng)MT8870接收到DTMF信號并解碼完成后該引腳為高電平,平時該引腳為低電平,該信號通過反相后可向單片機申請中斷,TOE引腳為輸出使能端,當(dāng)TOE為高電平時解碼結(jié)果可以從Q1~Q4輸出。TOE為低電平時Q1~Q4引腳為高阻態(tài)。MT8870與單片機的接口電路如圖4。  

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3.3 語音電路
在語音控制與語音錄放電路中采用ISD1110芯片制作數(shù)字錄音器件,該語音芯片是美國ISD公司的ISD系列單片語音錄放集成電路的一種。它采用直接模擬量存儲技術(shù),將每個采樣值直接存儲在片內(nèi)的快速閃存中,能較好的保留模擬量中的有效成分,音質(zhì)較好,該器件采用CMOS工藝制造,片內(nèi)含時鐘、話筒運放、自動增益控制、噪聲濾波、平滑濾波和揚聲器放大器。最小的語音錄放系統(tǒng)僅由一個話筒、喇叭和幾個電阻電容、按鍵組成。目前在語音錄放設(shè)計中應(yīng)用十分廣泛。[!--empirenews.page--]
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ISD1110引腳排列如圖5所示。各引腳功能如下:
A0~A7 地址輸入/模式控制;
VSSA、VSSD 模擬地和數(shù)字地;
SP+、SP- 揚聲器輸出的正負(fù)端;
VCCA、VCCD 模擬和數(shù)字電源正端;
MIC 話筒輸入端;
MIC REF話筒輸入?yún)⒖级耍?br />AGC 自動增益控制;
ANA IN、ANA OUT 模擬輸入輸出;
/REC 錄音低電平有效;
/PLAYL 電平觸發(fā)放音;
/PLAYE邊沿觸發(fā)放音;
XCLK 外部時鐘;
/RECLED 錄音指示。
4軟件設(shè)計
系統(tǒng)程序采用C51編寫,用高級語言開發(fā)單片機系統(tǒng),具有開發(fā)周期短,軟件可移植性強等優(yōu)點。系統(tǒng)程序設(shè)計主要分兩部分,一部分是系統(tǒng)對振鈴信號進(jìn)行計數(shù),當(dāng)計數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)值時輸出控制信號模擬接通電話;另一部分就是對電話按鍵的解碼,實現(xiàn)相應(yīng)的操作。系統(tǒng)程序流程圖如圖6
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5結(jié)語
嵌入式電話遙控作為一種較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比,顯示出很大的優(yōu)越性,它不需要專門的布線,不占用無線電頻率資源,同時可以利用現(xiàn)有的成熟的電話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)跨省市的遠(yuǎn)程控制。
本文所介紹的基于電話網(wǎng)的嵌入式遠(yuǎn)程控制器,工作可靠,制造成本低,應(yīng)用對象不受限制,具有廣泛的實用性和推廣價值。

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