基于远程控制的智能控制器设计

维普资讯 http://www.cqvip.com 低压电器（现代建筑电气篇　２００７Ｎｏ１４）　・智能家居・　基于远程控制的智能控制器设计　邓海涛，　王卫峰，　刘　庆　（湖南师范大学工学院，湖南长沙４１００８１）　摘要：设计了一种以单片机ＡＴ８９Ｃ５１和双音频解码集成电路ＭＴ８８７０为核心，　通过程控电话线路遥控的远程多路智能控制器。该控制器能够完成自动摘机、挂机，根　据语音提示修改用户密码，控制家用电器的自动开／关机等多项功能，具有智能化和人　性化等特点，可以广泛应用于智能家用电器或者其他场所的各种智能设备的控制。　邓海涛（１９７２一），　关键词：智能家居；电话遥控；远程控制；多路智能控制器　中图分类号：ＴＰ２７３：ＴＵ８５５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１－５５３１（２００７）１４—　女，讲师，研究方向　为系统分析与信息　００】６＿ｏ３　处理。　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌｏｎｇ・Ｄｉｓｔａｎｃｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ＤＥＮＧ　Ｈａｉｔａｏ，　ＷＡＮＧ　Ｗｅｉｆｅｎｇ，ＬＩＵ　Ｑｉｎｇ　（Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｕｎａｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００８１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｄｅ　ＳＣＭ　ＡＴ８９Ｃ５　１　ａｎｄ　ｄｏｕｂｌｅ　ｆｒｅ—　ｑｕｅｎｃｙ　ｄｅｃｏｄｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ＭＴ８８７０　ａｓ　ｋｅｒｎｅｌ，ａｎｄ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｏｒｌ　ｂｙ　ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ　ｗｉｒｅｓ，ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｐｉｃｋ　ａｎｄ　ｈａｎｇ　ｔｈｅ　ｈｅａｄｐｈｏｎｅｓ　ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｍｏｄｉｆｙ　ｔｈｅ　ｕｓｅｒ’ｓ　ｃｏｄｅ，ａｕｔｏ—ｓｗｉｔｃｈ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｈｏｍｅ　ａｐ—　ｐｌｉａｎｃｅｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｏｕｎｄ　ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｉｔ　ｉｓ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ａｎｄ　ｈｕｍａｎｉｓｍ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｈｏｍｅ　ａｐｐｌｉ—　ａｎｃｅｓ　ｏｒ　ａｎｙ　ｏｔｈｅｒ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔ　ｈｏｍｅ；ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ　ｔｅｌｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｌｏｎｇ・ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏＨｅｒ　０　引　言　１　系统总体设计　电话遥控作为一种新型的远程控制方式，与　该智能控制器主要包括电话振铃检测电路、　常规的远程控制方式相比具有一定的优势。在智　电话自动摘挂机电路、ＤＴＭＦ信号解码电路、语音　能家居系统中，它不需要专门的布线，不占用无线　提示电路、音频放大电路，以及控制心脏ＣＰＵ电　电频率资源，网络覆盖范围广。由于电话通信属　路。系统原理框图如图１所示。　于全双工通信方式，操作者通过各种语音提示可　振铃检测（ＫＡ２４１８）　以及时了解被控对象的工作情况及有关信息，因　而可以对任何有电话线的地方的被控对象进行有　效控制　Ｉ２　Ｊ。目前，电话遥控已被用于一些工业　恒　蓑　ＭＦ鹏方面的控制　Ｊ，而用于普通家庭中的研究还不多　　ｌ（ＭＴ８８７０）　Ｉ　Ｊ　Ｉ　Ｊ硬　唆管　见。本文设计了一种以单片机ＡＴ８９Ｃ５１和双音　频解码集成电路ＭＴ８８７０为核心，通过程控电话　器龛著量卜—－［三　愿意　螽　线路遥控的远程多路智能控制器。该智能控制器　不仅可以应用于对家用电器的控制，而且还可以　图１系统整体框图　应用于各种工业控制。　当有电话打人时，电话振铃检测电路检测到　王卫峰（１９８２一），男，助理工程师，研究方向为自动控制与信息技术。　刘庆（１９８２一），女，助教，研究方向为计算机应用技术。　一ｌ６一　维普资讯 http://www.cqvip.com ・智能家居・　低压电器（２００７№１４）　现代建筑电气篇　有振铃并等待系统默认的振铃次数后，控制器自　动摘机，用户在语音电路的提示下依次输入操作　密码，ＤＴＭＦ解码电路将接收到的数据解码后送　人ＣＰＵ。若密码有误，系统自动挂断电话；当密　码正确时，用户只需按语音提示依次输入操作指　ＶＴ１的基极，ＶＴ１导通，ＶＴ２也随之导通，再将　ＶＴ２集电极的电平通过Ｐ０．６口反映到单片机，单　片机再去控制语音提示电路进行工作。当Ｖ　导通后，Ｐ０．６口变为低电平，电话自动摘机。当　令，使系统完成一系列操作，单片机根据返回的确　整个设定过程完成后或输入密码错误时，ＣＰＵ使　摘机信号恢复为高电平以断开假负载，进入挂机　认信息去控制家用电器Ｈ　。　２　单元电路的硬件设计　该系统单元电路较多，下面仅介绍自动摘挂　机电路、ＤＴＭＦ信号解码电路，以及音频放大电路　的设计。　２．１自动摘挂机电路　根据国家有关标准规定：不论何种电话机，摘　机状态的直流电阻应不大于３００　ｎ；有“Ｒ”键的　电子电话机的摘机状态直流电阻应不大于　３５０　ｎ。在挂机状态下，其剩余电流≤５　Ａ。　当用户摘机时，电话机通过又簧接一个约　３００　ｎ的负载，使整个电话线回路流过约３０　ｍＡ　的电流。交换机检测到该电流后便停止铃流发　送，并将线路电压变为十几Ｖ的直流，完成摘机。　本设计中是通过控制三极管的导通与截止来　模拟电话摘、挂机的，如图２所示。　图２摘、挂机电路　交换机通过线路上的直流电流来判断用户的　摘、挂机状态。在挂机状态下，线路上的直流电流　为０；在摘机状态下，线路上的直流电流为ｌ８～　５５　ｍＡ，如果电流超出此范围，则认为用户环路出　了故障。图２中，振铃信号通过Ｃ　、Ｃ　耦合进入，　再通过桥式整流、稳压，送到光耦的输入端。光耦　一端与单片机的一端Ｐｏ．７口连接，摘、挂机信号　指令就是通过Ｐｏ．７口输出。当Ｐｏ．７口变为高电　平后，光耦正常工作，将输入的信号耦合至三极管　状态。　２．２　ＤＴＭＦ信号解码电路　ＤＴＭＦ信号解码电路是整个系统的关键。它　的工作情况直接决定了系统的可靠性。使用电话　专用的双音频编解码芯片进行输入双音频信号的　解码是比较常用的一种方法。使用集成电路不但　外围电路简单，而且可靠性强。经过专用集成电　路的解码，信号转换成不同的码制信号，可以直接　被单片机读取。一般常用的电话双音频编解码集　成电路有ＭＴ８８７０、ＭＴ８８８０、ＭＴ８８８８等。　当用户在电话机的键盘上输入密码或按下控　制按钮后，这些信息均采用双频方式通过电话线　发出。ＤＴＭＦ解码电路接收从ＴＥＬ０、ＴＥＬ１输入　的双音多频信号，并将其转换成二进制编码，然后　输出至单片机进行数据处理。其实现电路如图３　所示。　３７．５ｋＱ　Ｌ　一‰　一晰　啦酴　Ｇ　图３　ＤＴＭＦ信号解码电路　双音多频ＤＴＭＦ信号解码电路主要由　ＭＴ８８７０组成，其引脚２、３接收来自电话机的双音　多频脉冲信号。该双音多频信号先经其内部的拨　号音滤波器滤除拨号音信号，然后经前置放大后　送人双音频滤波器将双音频信号按高、低音频信　号分开，再经高、低通滤波器和幅度检测器送人输　出译码电路，经过数字运算后，在其数据输出端　一１７一　、　　维普资讯 http://www.cqvip.com 低压电器（２０ｏ７№ｌ４）现代建筑电气篇　　・智能家居・　（脚１１—１４）输出相对应的８４２１码。ＭＴ８８７０的　数据输出端Ｑ１一Ｑ４连到ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐｏ口的　Ｐ０．１～Ｐ０．４，ＣＰＵ经Ｐ０口识别４　ｂｉｔ代码。为了　使单片机ＡＴ８９Ｃ５１获取有效数据，ＭＴ８８７０的　ＳＴＤ和ＴＯＥ的有效端经反相后接ＣＰＵ的ＩＮＴＯ引　脚。当ＭＴ８８７０获取有效的双音多频信号后，ＳＴＤ　电平由低变高，再反相为低，ＣＰＵ检测后，指示Ｐ１　口接收有效二进制代码。接在电源处的电容对抗　干扰有一定的作用，在无效的双音频信号作用　（电话线路杂音、人们的语音信号等）下不会引起　ＭＴ８８７０的ＳＴＤ端变化。　２．３音频放大电路　ＬＭ３８６是为低压用户设计的音频功率放大　器。其内部增益为２０　ｄＢ，外接元件数目较少，能　够很好地完成该设计中的音频放大任务。音频放　大电路如图４所示。　图５软件设计流程　４　结　语　该控制器能够完成自动摘机、挂机，根据语音　提示修改用户密码，控制家用电器的自动开／关机　等多项功能，具有智能化和人性化，实用性强，功　能灵活，可以广泛应用于家用电器或者其他场所　的各种设备的控制。　【参考文献】　［１　Ｊ　ＳＫＬＡＲ　Ｂ．Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ａｎｄ　图４音频放大电路　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｍ］．２版．北京：电子工业出版社，　２００２．　３　软件设计　［２］　吴少军，刘光斌．实用低工耗设计——原理、器件与　该系统的软件设计采用单片机ＡＴ８９Ｃ５１。主　应用［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００３．　要分为系统初始化、振铃检测计数、控制摘挂机、　［３］邢克飞．一种基于公用电话网的家电遥控系统　双音频信号分析处理、控制电器、语音提示等部　［Ｊ］．电子工程师，２００２（９）：４４４７．　［４］李全利．单片机原理及应用技术［Ｍ］．北京：高等　分。整体流程如图５所示。　教育出版社，２００１．　收稿日期：２００６—１１－０２　２００７年《瓴石电器》全新改版为半月刊！　上半月刊“通用低压电器＂篇　下半月刊“现代建筑电气＂篇　您的需要，我们的追求！