通信技术文献综述报告

通信技术文献综述报告题目智能电话远程控制系统设计学 号 080405039班 级姓 名石大伟教师签字智能电话远程控制系统设计摘要：提出了通过远程电话实现智能家电控制系统的一种实现方案。介绍了家 电和电话之间的控制接口，讨论了系统结构及硬件，软件设计。测试结果表明设 计的系统完成预定的功能。关键字:远程控制；智能电话；双音多频信号解码Design of the remote control system of the smart phoneAbstract: This paper presents an implementation of smart appliances through remote telephone control system.The control interface between the appliances and telephone to discuss the system architecture and hardware and software design. The test results show that the design system to perform predetermined functions.Keywords: remote control; smart phones; dual-tone multi-frequency signal decoding引言21 世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大 进步。本文介绍的数字化家居控制系统可以使得人们可以通过手机或电话在任何 时候、任意地点对家中的任意电器(空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD 录像机)进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器 提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭；而这一切的实现都仅仅是打一个 简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能， 如果不幸出现某种险情，您和 110 可以在第一时间获得通知以便进一步采取行 动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制系统能够在不改变 家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制， 使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。实现智能化离不开运算和控制单元，本系统采用MCU(SM8952AC25P)作为主 控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件由单片机扩展的存储器、输入 /出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或 部件组成；软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程 序组成。在单片机应用系统开发的过程中，应不断调整软、硬件，协调地进行软、 硬件设计，以提高工作效率，当系统硬件和软件紧密配合、协调一致，就可以组 成高性能的单片机应用系统。本课题完成了单片机应用系统其开发过程的系统的 总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试，根据开发的实际需要，相互协调、 交叉，有机的进行。本设计的MCU与各个芯片和模块的接口、各项标准都严格遵 循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。本系统的电话远程控制是基于电话交换网络的国际双音频通信标准DTMF通 信方式，程控交换信令作为系统控制命令，采用 MT8870 双音频编解码电路实现， 单片机通过MT8870识别来自电话程控交换机的网络的控制信号，人们对家居的 要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。用 只需拨通家中的电话可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的 识别、远程控制和安防操作；各种传感器的检测是利用数据采集系统将多路被测 量值转换成数字量，再经过单片机进行数据处理，通过短消息发送部分采用基于 SIEMENS TC35 GSM模块TC35 modem和TI公司的电平转换芯片MAX3238等器件 构成的移动终端的硬件电路可以完成短消息收发等功能。在设计本系统时，面对各种检测对象和大量控制单元，需要利用各种接口标 准和MCU进行连接，再经过MCU进行数据处理，实现实时测控。而此时采用 单片机来实现智能家居控制系统不仅具有采集控制方便、简单、灵活等优点，而 且可以大幅度提高采各模块和芯片的协调性，从而大大提高系统的可利用性。此 次系统设计统正是把 MT8870、TC35 modem 与 SM8952AC25P 单片机有机的结 合起来，顺利的完成了本设计的要求。并且实现了学习型远程红外遥控功能，为 控制红外家电和设备提供了良好的基础。本系统也可应用于工农业中 ,实现对无 人值守岗位的远程监控等。 二本课题研究的背景二十一世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。自从 1876 年， Alexander Graham Bell （贝尔）发明电话以来，世界各国的电话网络发展非 常迅速。进十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。 1997 年 8 月局用电话交换机总容量突破 1 亿门，网络规模跃居世界第二位， 2004 年 7 月 固定电话用户总数突破 2 亿户。随着通讯产业的发展，电话机已经走进了千家万 户；随着现代科学技术的发展，利用电话机进行远程控制的技术也日益用于生活 中。现代电话网络是由交换机和电话传输线共同组成，它的性能已经有了很大的 进展，而且可靠性非常高。遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离 的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。无线电 遥控既是利用无线电信号对被控物体实施远距离控制。无线电遥控不可避免的须 占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染；常规的有线遥控需进行专门的布线， 增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离所限。现有的遥控方式中，还有载 波通信控制手段和基于无线寻呼的遥控方式。载波方式即通过电力线传递信息， 该方式只能局限于同一变电所、同一变压器所辖范围内。因此也存在距离问题， 应用范围有限。基于无线寻呼的遥控方式利用了现有的寻呼频率资源，不需占用 额外的频谱。而且，随着寻呼网的全国联网，其遥控的距离基本不受限制。但该 方式的受控方动作滞后于控制方的操作，不具备实时性，而且不具备很高的可靠 性。本文介绍了一种电话远程控制技术。该系统用于具有单片机控制的家用电器 的电话遥控，用户可通过任意一部双音多频电话（包括手机，电话分机）对自己 家庭安装的各种电器（如空调，微波炉，热水器等）进行开机，停机等操作。作品为突出电话遥控的信息反馈功能，并使产品达到非常高性价比。故未对 电话装置的其他功能进行进一步的扩展，而且所有使用的集成电路和其它元器件 都尽量选择高性价比的。在该作品的基础上进行了功能扩展是很方便的。譬如 : 使用语音芯片作为信号音反馈，提高本作品的实用性（此次为了保证整体电路的 经济性，所以并未使用昂贵的语音芯片）。加上留言电路，主人不在家时客人留 言。利用遥控方式可使主人很方便地在异地提取留言信息；在各路终端上接上传 感器即可实现对环境声响的监听；接上自动拨码电路可定时将预定信息转至主人 传呼机或特定电话，从而达到定时提醒主人的目的。本作品还可以应用于工厂企 业的自动化控制等领域。电话远程控制作为一较新的课题与常规的遥控方式相 比，显示出一定的优越性，不需进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免 了电磁污染。同时，由于电话线路各地联网，可以充分利用现有的电话网，因此 遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。另外电话属双工通信手段。因此，这可以大 大体现出利用电话进行遥控的更大优越性。操作者可以通过各种提示音即时了解 受控对象的有关信息，从而进行进一步的操作。电话遥控部分课题目前已有涉足 者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其是对于日常生活尚 有一定的差距，并不能完全体现出电话遥控方式的双工通信特点。本设计正是针 对这一点进行了较大改进，采取单片机智能控制，利用不同的提示音达到对于不 同操作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解受控方信 息，使产品达到交互式与智能化。而且本设计的调试都是在线调试，已经在电信、 铁通的交换机实验并且能够成功的使用移动电话进行操作。智能调光器智能插座电话远程控制器电话图 1.1-1 智能家居控制系统示意图随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。 信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑 战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早 已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。家居智能 化技术起源于美国，它是以家为平台进行设计的。智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网 络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一 个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术 和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以 此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。大型的智能家居控制系统通常由系统服务器、家庭控制器（各种模块）、各种 路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发 器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。 四 课题研究的目的及意义智能家居控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技 术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结 合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比， 智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空 间。还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交 换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有 效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。系统的网络化功能可以提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室 内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制 等多种功能和手段。使生活更加舒适、便利和安全。因智能家居控制系统布线简 单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。五 . 系统设计可行性分析5.1 总体设计分析电话智能遥控器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 电话外线的接口。其中包括铃流检测、摘挂机控制、忙音检测、双音频 DTMF识别，及语音提示电路。系统原理框图如图 21所示。图 2 1 系统组成框图语音提示电路是该作品重要组成部分。为了降低本装置的造价，作品的提示 音使用程序产生。语音提示电路受单片机的控制产生相应的提示音提示，并通过 反馈电路反馈至电话外线。从而使操作者对电器的操作达到交互式，并能即时了 解有关的信息；显示电路用于状态设置时的显示；控制部分即受控的终端，如前 所述，可通过接驳不同的终端并对电话进行必要的改动从而达到功能的扩展。这 一点，可使产品达到系列化。5. 2 系统总体设计分析根据电话远程智能遥控系统的具体设计要求：1、通过电话网对异地的电器实现控制（开/关）；2、控制器可以实现自动模拟摘挂机；3、控制器设置密码校验；设计的此系统必须具有以下单元功能模块：1、铃音检测、计数；2、自动摘挂机；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；9、忙音检测；六系统的硬软件设计6. 1 硬件模块系统硬件总体框图系统硬件总体介绍： 8 位数码管显示如上图所示，系统硬件上主要由 89C51CPU、DS12887实时时钟、 ISD2590语音提示电路、振铃检测及模拟摘机电路、MT8870 DTMF解码电路、 8位数码管动态显示电路、8路反相驱动电路及硬件抗干扰电路组成。常态时由DS12887每秒定时中断一次向89C51提供时间更新信号。CPU 通过 8 位数码管动态显示电路将时间显示出来，并始终查询有无振玲信号。一旦 有电话打入，振铃检测电路即将此振铃信号整形放大后输入给 CPU 计数，若振 铃次数超过5次而仍无人摘机，CPU立即发出摘机信号，模拟摘机后电话线路 内阻降为3K,此时电信局即认为被叫方已接电话，开始接通电话线路并开始计 费，此时远程操作者即可按语音提示通过电话键盘控制家中电器开关。远程控制者可通过电话的12个按键传送12种DTMF控制信号，该DTMF 信号经DTMF预处理电路隔直、滤波、放大后送入MT8870 DTMF解码芯片解 码，解码出的 4 位 BCD 码经 89C51 的 P0 口读入内部 RAM 单元， CPU 即可识 别出远程控制者的按键操作命令。ISD2590可给出操作提示，提示远程操作者按 顺序输入密码，输入要开关的电器数值并按键开或关。电器开关状态由CPU的 P2 口控制，操作完成时 CPU 立即将 P2 口状态读入内部 RAM 中并保存于 DS12887中已防止断电时数据丢失。为了尽量节省I/O 口线，不增加多余硬件开销，本系统采用电话机键盘作 为系统键盘，增加软件解码后即可当普通键盘使用，本系统采用电话键盘上的数 字键作为系统时间日、期调整按键。本系统的每一个接口电路（振铃检测、模拟摘挂机、语音反馈、双音频解 码、时间日期显示等）都已经经过实际的交换机在线实验，具有很强的实用性。 本系统使用最简单的电路、最便宜的电路芯片实现了完善的功能。本系统还有许 多可以添加的功能，具有很广阔的市场前景。6. 2 软件模块系统软件主要由以下不同功能程序模块组成：1. 主程序2. 系统初始化子程序3. 键盘扫描子程序4. 键盘软件译码子程序5. 小时时间调整子程序6. 分钟时间调整子程序7. 秒时间调整子程序8. 年日历调整子程序9. 月日历调整子程序10. 日日历调整子程序11. 振铃次数比较子程序12. 软件抗干扰子程序13. 每秒更新时间子程序14. 显示键盘输入数值子程序15. 显示系统时间子程序16. 显示系统日历子程序17. 显示时间延时子程序18. 显示数值转换子程序19. DTMF 信号解码子程序20. 密码比较子程序21. 错误次数比较子程序22. 各路电器服务子程序23. 说话子程序24. 振铃次数计数子程序25. 断电保护子程序26. INT0 中断计时服务程序27. INT1 中断服务程序28. 原始密码表七系统应用前景随着我国信息事业的持续、快速发展,通信基础设施日臻完善,固定电话、移 动电话用户总数接近两亿。利用现有的个人通信终端，实现基于PLMN（陆基移动 通信网）和PSTN（公用电话交换网）的电话远程控制系统，既可以节约投资，又便 于推广。电话远程控制系统（ITRCS）,以CCITT及我国标准共同规定的部分标准程 控交换信令（DTMF双音多频信号，振铃信号，回铃音信号等）作为系统控制命令， 以PLMN与PSTN通信网作为传输介质，使用户可以在远端利用固定电话或移动电 话发送DTMF双音多频信号，实现对近端电器设备的远程控制的可能性。本文介绍的基于单片机的家用电器电话遥控装置性能稳定、工作可靠，当有 电话打人时，振铃检测电路检测到电话振铃信号，等待系统默认的振铃次数后， 启动自动摘机电路实现摘机，并送出提示音信号，用户输入预先设定的密码，控 制装置通过双音多频解码电路读取输入密码，与预设在控制装置中的密码进行对 比验证，如果密码错误，系统自动挂机；密码正确，则进入遥控状态。通过双音 多频解码电路获得用户发出的按键命令，并根据用户的命令执行开机、关机等操 作。如果有人在默认的振铃次数之前接听电话，则不进入电话遥控状态，因此不 影响电话的正常通话使用。将本装置嵌入在家用电器的控制器中，成为家用电器 的一个功能，也能够实现对电器各项设定的完全控制，但这种方式需要与家用电 器的生产厂家合作来实现，这也是将来的发展方向。该系统用于具有单片机控制 的家用电器的电话遥控，用户可通过任意一部双音多频电话(包括手机，电话分 机)对自己家庭安装的各种电器(如空调，微波炉，热水器等)进行开机，停机 等操作，能够实现家居生活的舒适、安全、方便、节能，因此具有广阔的应用前 景。八参考文献1 黄天戍 ,孙东 ,王坚. 智能电话远程控制系统的设计与实现 J. 微型机与 应用, 2001,(11) .2 肖金壮,王雁,王洪瑞. 智能电话远 程控制系统 J. 微计算机信息, 2007,(34) .3 黄天戍,孙东,王坚. 智能电话远程控制系统的设计与实现 J. 电工技术杂 志, 2001,(06) .4 余晃晶. 基于 DTMF 的智能电话远程控制系统 J. 三明学院学报, 2004,(04) .5 汪思敏,胡湘江. 电话远程控制系统的设计与实现 J. 计算机与数字工程, 2007,(04) .6 H Schulzrinne,J Rosenherg A Comparison of SIP and H.323 for Internet TelephonyM,Cambridge,U.K Prac of NOSSDAV,19987 周向红,李建军,朱培立. 电话远程控制系统的实现 J. 企业技术开发 , 2004,(08) .8 贾永强 . 电话远程控制系统实验装置的设计 J. 科技情报开发与经济 , 2007,(19) .9 黄安琦.电话远程控制技术在家用电器上的应用J.中国建设信息供热制 冷, 2004,(02) .10 Rangoussi,M.,Delopoulos,A.,Tsatsanis,M.On the use of higher-order statistics for robust endpoint detection of speech,Higher-Order Statistics,1993.IEEE Signal Processing Workshop on ,7-9 june 1993 page:56-6011 江兴盟.家用电话远程控制及报警系统J.科学启蒙，2004,(09).12 董海峰,蔡茂国,杨淑雯. 公用电话远程控制系统的研制和实现 J. 计算 机应用研究, 2003,(03) .13 .MA Yue-feng,LIU Zhao-du,QI Z-quan.Adaptiv Noise Cancellation MethodUsed for Wheel Speed Signal of Integrate ABS/ASR System,Journal of Beijing Institute of Tchnology.2006；128-15914. 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