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【摘要】以单片机AT89S52做为主控制器，利用DTMF解码芯片MT8880对电话线上DTMF信号进行解码并交付单片机处理，通过控制继电器或者采用红外线的方式控制家电的开关工作。该系统具有振铃检测、电话自动拾机和挂机、密码验证、语音提示、继电器和红外线摇控等功能。该系统通过软件硬件整机测试，结果表明系统在工作过程中运行比较稳定，达到了预期的效果。
【关键词】AT89S52；DTMF；MT8880；单片机
【中图分类号】TP212
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0086-02
1 引言
随着网络通信技术、计算机技术、电子技术和等科技的进步以及对生活质量要求的不断提高，人们对家电的选择和使用，已经从只关心家电的单项功能转向追求家电的品位和控制的便捷性上来。基于DTMF技术的家电远程控制系统，采用电话网作为数据传输通道，由于利用电话网进行远程控制不需要专门布线，且不占用无线电频率资源，不受距离和环境影响，可跨省市、甚至跨越国家进行远程控制，因此是一种很有前景且低成本的家电远程控制方式。当人们出门在外忘记关电视或者空调，或者下班后想提前打开家中的热水器时，只要利用身边的电话通过拨打家中的家电控制系统，就可根据系统的语音提示进行一步步的操作，实现远程控制家电的目的。
2 系统硬件电路设计
系统硬件电路主要包括单片机电路、振铃检测电路、电话自动摘挂机电路、DTMF解码电路、语音电路、继电器和红外发射电路，系统的结构框图如图1所示。
2.1 DTMF解码电路
DTMF解码电路主要负责对来自电话线上的DTMF编码信号进行解码工作，并将解码后的数据交付单片机处理。系统采用MITEL公司生产的MT8880构成解码电路。MT8880是带有呼叫处理滤波器的单片DTMF收发器，其具有低功耗、高稳定性的特点，具有完整的DTMF收发功能，具有接收呼叫音和带通滤波的功能，可工作于自动音频突发方式并能与微处理器直接连接。
如图2所示，MT8880的DO～D3与单片机的PI.O～P1.3口相连，P1.4～P1.7分别与单片机的CK，RSO，R／W，CS管脚相连。
当系统摘机后，MT8880工作在接收模式，DTMF信号经由U5的1脚IN+和U5的2脚IN-输入，经过放大和滤波处理后，将信号送到两组六阶开关电容式带通滤波器中分离出低频组和高频组信号。通过数字计数的方式检出DTMF信号的频率，并且通过译码器译成4位二进制码锁存在接收数据寄存器中，此时MT8880的IRQ／CP脚会由高电平变为低电平。系统采用IRQ／CP作为单片机的中断信号，当IRQ／CP由高电平变为低电平时，向单片机发出中断请求，当单片机响应中断并读出寄存器中的数据后，1RQ／CP自动返回为高电平。
2.2 继电器电路
继电器电路的功能主要是实现对家用电器的开关控制工作。如图3所示，D901、D902、D903、D904发光二极管做为电器开关指示灯的作用。UNL2801
为反向器，作用是将输入端的电压反转输出。
当用户要求打开电器时，单片机会控制相关管脚输出高电平，其经过U9达林顿管反转后输出低电平，从而继电器吸合相应电器的电源会接通。当用户要求关闭电器时，单片机会控制相关管脚输出低电平，其经U9反转后输出高电平，从而继电器断开相应电器的电源也会断开，这样就可以达到控制电器的目的。
2.3 红外控制电路
红外线发射控制电路主要负责对距离比较远的家电进行控制，如彩电、空调、音响等，这些设备通常会分散的放置在用户家庭的各个角落，如果选择采用继电器来完成控制就会面临大量布线的问题。
电路图如图4所示，J6、J5是两个功能拓展接口，IRA_CLK连接到单片机的P3.4脚，IRA_TXD连接到单片机的P3.1脚。系统支持两种方式产生38KHZ载波信号，第一种方式是由单片机通过软件编程的方式产生，第二种方式是由单片机外接NE555多谐振荡电路产生。38KHz的载波信号与来自单片机P3.1脚的红外编码信号经过调制过后，通过红外发射头发射出去从而实现对家电的控制作用。
3 系统软件设计
系统软件的设计均采用了模块化的设计思想。根据其具体实现的功能，软件模块可化分为以下八大模块：主程序模块、振铃检测计数模块、看门狗模块、电话自动拾机和挂机模块、双音频（DTMF）解码模块、语音提示模块、继电器控制和红外线编码发射模块。软件部分工作的过程是，上电初始化完成之后，当系统检测到电话线上有铃流信号时，就会对铃流信号进行计数，当响铃8次时，系统控制继电器闭合接通线路。线路接通后，语音电路发出语音提示，用户听到提示后，通过电话按键发出DTMF密码信号，信号经过系统解码后，对其进行判断密码是否正确。如不正确，可重新输入，当输入次数超过3次时系统就会自动挂机，并且在等待用户输入密码的过程中，系统会内部计时，超过30秒自动挂机。如果输入的密码正确，则发语音提示，选择要控制的家电。当系统接收到用户的按键控制信号后，就会控制相应的继电器开关或者发出红外线控制信号对家电进行开机或关机动作。操作完成后，语音反馈操作结果，提示成功或者失败。
4 结语
系统基于DTMF编码采用PSTN电话网作为远程控制系统数据传输的通道，来完成对居民家中的家用电器进行远程控制的设计方案，另外采用红外线通信的方式作为家电无线局域网的数据传输方式。系统经过样机调试，试验证明其各项功能完成良好，能够实现远程控制家电的目的。系统具有开发成本低廉、价格便宜、布线简单、操作方便、安装灵活和安全可靠的特点，因此可以基本满足广大普通百姓对家中家电进行远程控制的需要。此外由于系统中MT8880芯片也支持DTMF解码的功能，因此只要对系统稍加更进就可以升级为具有能够自动拨号预报火警、匪警的家庭安防控制系统。
参考文献
[1]任晶钰.国外智能家居住宅布线系统综述[J].西北建筑工程学院学报，2000，（3）：50-52
[2]鲁昆生.赵晓刚，孟忠江.MY8880与MCS-51单片机最简单的接口方法[J].无线电工程.2000，（2）：40-41
[3]刘连吉.ISD单片语音录放器件及电路设计[J].青岛海洋大学学报.1997，3：23-25
[4]纪红.红外技术基础与应用[M].北京：科学出版社，1993
[5]何琳琳，张海军.基于电话网络的家用电器远程控制系统的实现[J].微计算机信息，2006，22（14）：70-73
[6]李朝青.《单片机原理及接口技术》[M]（第3版）北京航空航天大学出版社，2005
[7]童诗白，华成英编：《模拟电子技术基础》[M]（第四版）高等教育出版社，2000
【关键词】AT89S52；DTMF；MT8880；单片机
【中图分类号】TP212
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0086-02
1 引言
随着网络通信技术、计算机技术、电子技术和等科技的进步以及对生活质量要求的不断提高，人们对家电的选择和使用，已经从只关心家电的单项功能转向追求家电的品位和控制的便捷性上来。基于DTMF技术的家电远程控制系统，采用电话网作为数据传输通道，由于利用电话网进行远程控制不需要专门布线，且不占用无线电频率资源，不受距离和环境影响，可跨省市、甚至跨越国家进行远程控制，因此是一种很有前景且低成本的家电远程控制方式。当人们出门在外忘记关电视或者空调，或者下班后想提前打开家中的热水器时，只要利用身边的电话通过拨打家中的家电控制系统，就可根据系统的语音提示进行一步步的操作，实现远程控制家电的目的。
2 系统硬件电路设计
系统硬件电路主要包括单片机电路、振铃检测电路、电话自动摘挂机电路、DTMF解码电路、语音电路、继电器和红外发射电路，系统的结构框图如图1所示。
2.1 DTMF解码电路
DTMF解码电路主要负责对来自电话线上的DTMF编码信号进行解码工作，并将解码后的数据交付单片机处理。系统采用MITEL公司生产的MT8880构成解码电路。MT8880是带有呼叫处理滤波器的单片DTMF收发器，其具有低功耗、高稳定性的特点，具有完整的DTMF收发功能，具有接收呼叫音和带通滤波的功能，可工作于自动音频突发方式并能与微处理器直接连接。
如图2所示，MT8880的DO～D3与单片机的PI.O～P1.3口相连，P1.4～P1.7分别与单片机的CK，RSO，R／W，CS管脚相连。
当系统摘机后，MT8880工作在接收模式，DTMF信号经由U5的1脚IN+和U5的2脚IN-输入，经过放大和滤波处理后，将信号送到两组六阶开关电容式带通滤波器中分离出低频组和高频组信号。通过数字计数的方式检出DTMF信号的频率，并且通过译码器译成4位二进制码锁存在接收数据寄存器中，此时MT8880的IRQ／CP脚会由高电平变为低电平。系统采用IRQ／CP作为单片机的中断信号，当IRQ／CP由高电平变为低电平时，向单片机发出中断请求，当单片机响应中断并读出寄存器中的数据后，1RQ／CP自动返回为高电平。
2.2 继电器电路
继电器电路的功能主要是实现对家用电器的开关控制工作。如图3所示，D901、D902、D903、D904发光二极管做为电器开关指示灯的作用。UNL2801
为反向器，作用是将输入端的电压反转输出。
当用户要求打开电器时，单片机会控制相关管脚输出高电平，其经过U9达林顿管反转后输出低电平，从而继电器吸合相应电器的电源会接通。当用户要求关闭电器时，单片机会控制相关管脚输出低电平，其经U9反转后输出高电平，从而继电器断开相应电器的电源也会断开，这样就可以达到控制电器的目的。
2.3 红外控制电路
红外线发射控制电路主要负责对距离比较远的家电进行控制，如彩电、空调、音响等，这些设备通常会分散的放置在用户家庭的各个角落，如果选择采用继电器来完成控制就会面临大量布线的问题。
电路图如图4所示，J6、J5是两个功能拓展接口，IRA_CLK连接到单片机的P3.4脚，IRA_TXD连接到单片机的P3.1脚。系统支持两种方式产生38KHZ载波信号，第一种方式是由单片机通过软件编程的方式产生，第二种方式是由单片机外接NE555多谐振荡电路产生。38KHz的载波信号与来自单片机P3.1脚的红外编码信号经过调制过后，通过红外发射头发射出去从而实现对家电的控制作用。
3 系统软件设计
系统软件的设计均采用了模块化的设计思想。根据其具体实现的功能，软件模块可化分为以下八大模块：主程序模块、振铃检测计数模块、看门狗模块、电话自动拾机和挂机模块、双音频（DTMF）解码模块、语音提示模块、继电器控制和红外线编码发射模块。软件部分工作的过程是，上电初始化完成之后，当系统检测到电话线上有铃流信号时，就会对铃流信号进行计数，当响铃8次时，系统控制继电器闭合接通线路。线路接通后，语音电路发出语音提示，用户听到提示后，通过电话按键发出DTMF密码信号，信号经过系统解码后，对其进行判断密码是否正确。如不正确，可重新输入，当输入次数超过3次时系统就会自动挂机，并且在等待用户输入密码的过程中，系统会内部计时，超过30秒自动挂机。如果输入的密码正确，则发语音提示，选择要控制的家电。当系统接收到用户的按键控制信号后，就会控制相应的继电器开关或者发出红外线控制信号对家电进行开机或关机动作。操作完成后，语音反馈操作结果，提示成功或者失败。
4 结语
系统基于DTMF编码采用PSTN电话网作为远程控制系统数据传输的通道，来完成对居民家中的家用电器进行远程控制的设计方案，另外采用红外线通信的方式作为家电无线局域网的数据传输方式。系统经过样机调试，试验证明其各项功能完成良好，能够实现远程控制家电的目的。系统具有开发成本低廉、价格便宜、布线简单、操作方便、安装灵活和安全可靠的特点，因此可以基本满足广大普通百姓对家中家电进行远程控制的需要。此外由于系统中MT8880芯片也支持DTMF解码的功能，因此只要对系统稍加更进就可以升级为具有能够自动拨号预报火警、匪警的家庭安防控制系统。
参考文献
[1]任晶钰.国外智能家居住宅布线系统综述[J].西北建筑工程学院学报，2000，（3）：50-52
[2]鲁昆生.赵晓刚，孟忠江.MY8880与MCS-51单片机最简单的接口方法[J].无线电工程.2000，（2）：40-41
[3]刘连吉.ISD单片语音录放器件及电路设计[J].青岛海洋大学学报.1997，3：23-25
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[5]何琳琳，张海军.基于电话网络的家用电器远程控制系统的实现[J].微计算机信息，2006，22（14）：70-73
[6]李朝青.《单片机原理及接口技术》[M]（第3版）北京航空航天大学出版社，2005
[7]童诗白，华成英编：《模拟电子技术基础》[M]（第四版）高等教育出版社，2000