智能電話網(wǎng)遠程家電控制系統(tǒng)的設(shè)計

傳統(tǒng)的電器都是以個體形式存在，不具備系統(tǒng)的管理與控制功能，而智能家電控制系統(tǒng)是對電器進行智能控制與管理的系統(tǒng)，從而達到智能家電系統(tǒng)的節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的功能。目前市場上的類似功能產(chǎn)品大都使用Modem與計算機的結(jié)合[1]，以實現(xiàn)控制信息的傳送。此類產(chǎn)品必須在控制方和被控方之間設(shè)置一臺計算機和Modem，控制信息量大、內(nèi)容豐富、但費用較高。本文設(shè)計的智能家電遠程控制[2-3]系統(tǒng)節(jié)約了布線投資，利用電話網(wǎng)[4]作為信息傳輸網(wǎng)，即可完成對遠程被控方進行有效的控制。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
    系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。　　

    電話控制由單片機AT89C52[5]構(gòu)成主控部分，進行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號，并完成對各種信息的記錄。接口電路提供單片機與電話外線的接口，其中包括鈴流檢測、摘掛機控制、忙音檢測、雙音頻DTMF識別以及語音提示電路。
    系統(tǒng)中語音提示電路的提示音利用程序產(chǎn)生，并通過反饋電路反饋至電話外線，從而使操作者對電器的操作達到交互式，并能即時了解有關(guān)的信息；顯示電路用于狀態(tài)設(shè)置時的顯示；控制部分即受控的終端，可通過接撥不同的終端對電話進行必要的改動從而達到功能的擴展。本設(shè)計并聯(lián)于電話機的兩端，不會影響到電話機的正常使用。用戶通過異地的電話機撥通本裝置所連接外線的電話號碼，通過市局交換機向電話機發(fā)出振鈴信號。如果檢測到振鈴2次，即2次響鈴后無人接，自動摘機，進入密碼檢測，輸入正確密碼后選擇被控電器，然后輸入開或關(guān)對電器進行遙控，完成后返回。
　在設(shè)計中，把信號音檢測、自動摘掛機、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實現(xiàn)。而信號音計數(shù)、密碼校驗、信息分析等功能模塊使用軟件編程完成。
1.1振鈴音的檢測
　當用戶被呼叫時，電話交換機發(fā)來鈴流信號。振鈴為25 V±3 V的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值90 V±15 V。振鈴以5 s為周期，即1 s送，4  s斷。根據(jù)振鈴信號電壓比較高的特點，可以先使用高壓穩(wěn)壓二極管進行降壓，然后輸入至光電耦合器。經(jīng)過光耦的隔離轉(zhuǎn)換，從光電耦合器輸出的波形是時通時斷的正弦波，經(jīng)過RC回路進行濾波輸出很標準的方波。方波信號就可以直接輸出至單片機的中斷計數(shù)器輸入口，完成整個振鈴音檢測和計數(shù)的過程。該部分電路如圖2所示。

1.2 自動摘掛機
    因為程控電話交換機對電話摘機的響應(yīng)是電話線回路電流突然變大為約30 mA的電流，交換機檢測到回路電流變大就認為電話機已經(jīng)摘機。自動摘掛機電路可以通過單片機控制一個繼電器的開關(guān)，繼電器的控制端連接一個大約300 Ω的電阻接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機。該部分參考電路如圖3所示。

1.3 電器控制電路
    本單元電路主要由譯碼擴展電路、反向電路、D觸發(fā)器和繼電器控制電路組成。
　首先，單片機AT89C52從P1口的低4位輸出4位控制信號。P1.0、P1.1、P1.2作為3位數(shù)據(jù)線，P1.3作為使能控制信號，一同加在3～8線譯碼器的輸入端。當使能端有效時，2位數(shù)據(jù)線經(jīng)過譯碼器數(shù)擴展為８位數(shù)據(jù)線。這8位數(shù)據(jù)連接8個反向器進行整流隔離，然后連接D觸發(fā)器進行數(shù)據(jù)鎖存。每個D觸發(fā)器的輸出端都控制一路繼電器，而每一路繼電器也控制一路電器的開關(guān)。二極管指示燈并聯(lián)在開關(guān)三極管兩端作為電器開關(guān)指示。這樣就可以完成單片機對多路電器的控制。也可以把P1口的8位都用作控制電器，數(shù)據(jù)輸入口改在P2口。電路中一共有8路電器可以控制，其工作原理同上。
1.4 雙音頻解碼
　本部分是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。在這里可選用MT8870對輸入的雙音頻信號進行解碼。解碼電路如圖4所示。[!--empirenews.page--]

1.5 信號提示音檢測
    本單元可以在系統(tǒng)初始化的時候，在單片機的內(nèi)存中開辟一塊空間放置密碼。當用戶輸入密碼的時候，單片機把輸入的密碼寫入另外的一塊空間，然后利用減法運算比較兩者是否相等。這樣就可以實現(xiàn)密碼檢測的功能。信號音的規(guī)范以及其對應(yīng)含義如表1所示。

2 軟件設(shè)計
    軟件流程圖如圖5所示。

    密碼檢測部分程序代碼如下：
　　…
　　LCALL RING10 ;input password
　　IN: CLR 7EH ;7EH=0
　　DTMF: MOV R7，#5H ;PASSWORD:5 R7
　　MOV R1，#38H ;sign
　　SETB P1.4
　　SETB P1.5
　　SETB P1.6
　　SETB P1.7
　　WAIT: JBC 7EH，CC ;wait INT0
　　LJMP WAIT
　　CC: MOV R7，#5H ;password 5***
　　MOV R0，#30H ;password top
　　MOV R1，#38H ;sign
　　CMP: MOV A，@R1
　　MOV R4，A
　　CLR C
　　MOV A，@R1
　　SUBB A，@R0 ;test
　　INC R0
　　INC R1
　　JZ AAA ;OK，pass one
　　LJMP QQ
　　AAA: DJNZ R7，CMP ;R7-1!=0
　　LJMP LL ;pass
　　QQ: DJNZ R2，IN1 ;password wrong&R2!=0
　　LCALL RING20
　　LJMP STOP
　　IN1:LCALL RING20 ;password wrong，try!
　　LJMP IN
    經(jīng)過硬件安裝與軟件調(diào)試，測試結(jié)果表明本文設(shè)計的系統(tǒng)完全能夠利用電話實現(xiàn)對空調(diào)、電視、電燈等8種家用電器的遠程智能控制。本文提出的設(shè)計方案充分利用了電話網(wǎng)絡(luò)的特點，為遠程家電的控制提供了一種靈活、方便的方法，不但不會破壞家庭已有的裝修，且方案成本低、性能高，具有靈活可靠的特點，對家電的控制變得更容易、更快捷、更方便、更安全。