家用电器的电话智能遥控装置的设计毕业设计论文正文

浙江海洋学院本科生毕业论文 毕 业 论 文（设计）题 目：家用电器的电话智能遥控装置的设计学 院： 机电工程学院 学生姓名： 专 业： 电子信息工程 班 级： xxxxxxxx 指导教师： xxxx 起止日期： 2011.12.162012.05.18 2012年 5 月18 日家用电器的电话智能遥控装置的设计xxx(浙江海洋学院 机电工程学院，浙江 舟山 316000)摘要伴随着高新技术的飞速发展和人们物质生活水平的不断提高，人们在家庭居室内的家电配置也日趋高档和完备，但是普通的家电管理模式很难适应高新计数的发展。所以人们开始把目光转向对这些家电的智能化控制问题。但是现阶段这项技术并不能完全的体现在普通百姓的日常生活中。所以基于这种现象，本次课题内容就是设计一种基于AT89C52单片机的简易版远程电话控制系统。本系统以AT89C52为核心、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。本论文第一章首先简单描述了本次设计的选题背景以及意义，介绍了现阶段国内的智能家居方面的发展状况，在与国外的对比中发现了国内在这方面的不足，那就是起步慢、方向散，从而导致了量多却不精的局面。第二章开始步入正题，确定了系统的工作流程图，并介绍了ISD2590、AT89C52和MT8870几块主要的芯片。第三章开始详细的介绍硬件电路，包括每个功能单元的电路原理图以及每个元器件的参数的选择。第四章则介绍了系统的软件模块，主要是介绍了一部分比较核心的程序段源代码。包括单片机的初始化、铃声计数单元、语音提示单元以及密码单元，最后还涉及到家电控制端的一部分代码。第五章介绍了一些系统的后期完善，包括系统的进一步完善以及一些拓展应用的初步设想。关键词：AT89C52；远程电话控制；DTMF；家电控制浙江海洋学院本科生毕业论文AbstractWith the rapid development of high-tech and peoples material living standards rising, people in the family room of the home appliance configuration is also becoming more upscale and complete, but the ordinary appliance management model is difficult to adapt to the development of high-tech count. So people began to turn its attention to these intelligent appliances to control the problem. But at this stage of this technology and can not be fully reflected in the daily life of ordinary people. So based on this phenomenon, the subject content is designed based on AT89C52 simple remote telephone control system. This design subject is a Remote Phone Control System based on AT89C52. AT89C52, the use of existing personal communication terminal, based on the PLMN (land-based mobile communication network) and PSTN (public switched telephone network) phone remote control system. Introduction the planning of the need to implement the basic functions of the system .The first chapter briefly describes the design of the research background and significance, and describes the situation of the country at this stage the development of the intelligent home. Found that in comparison with foreign domestic inadequate in this respect. That is starting to slow, the direction of scattered, resulting in a quantity not fine situation. The second chapter begins to come to the question, determine the work flow of the system, and introduced the ISD2590 on AT89C52 and MT8870 few major chip. Chapter III described in detail the hardware circuit, including the circuit diagram of each functional unit, as well as the choice of the parameters of each component. The fourth chapter describes the software modules of the system, is part of the core block source code. Including the initialization of the microcontroller, ringtones counter unit, the voice prompt unit and password unit, the last part of the code related to the appliance control side. Chapter 5 introduces some late improvement, including the further improvement of the system, as well as expands the applications envisaged.Keywords: AT89C52；Telephone remote control；DTMF；Appliance control25浙江海洋学院本科生毕业论文目录前言1第1章 绪论21.1、选题背景及意义21.2、国内智能家居发展现状21.3、课题主要研究内容3第2章 系统总体设计42.1系统的工作流程图42.2 主要芯片的简单介绍4第3章 系统的硬件设计73.1 铃声检测及计数电路73.2 模拟摘挂机电路83.3 密码校验93.4 DTMF解码电路93.5语音信号提示电路103.6 电器控制电路12第4章 系统的软件设计134.1 系统流程图134.2 部分单元源程序134.2.1 单片机初始化程序134.2.2 铃声计数单元144.2.3 语音提示单元144.2.4 密码检测及修改单元174.2.5 电器控制单元19第5章 系统后期完善21结束语22致谢23参考文献24附录：系统原理图及PCB图25前言随着技术的进步和人们对科技时代生活理解的变化，越来越多的人开始寻求一种以高科技为背景的新时代的生活方式。“智能家居”就是这一新生生活方式的代名词，在智能家居的概念里，一切高新科技高度以人为本，一切高新技术已经高度融入人们的日常生活和工作中。举例来说，以美国的微软公司及摩托罗拉等一批国际知名企业为首，早已致力于智能家庭网络的的研究和开发，其中最著名的莫过于微软的梦幻之家、IBM公司的家庭主任和摩托罗拉的居所之门家庭网络。而则致力于通过互联网向所有用户传达智能家居的理念。3COM公司不但致力与宣传，而且还着力研发家用无线网关等相关产品。除此之外，3Com还与Microsoft合作发布了名为“即插即用的通用式家庭网络系统”，通过该系统，可以方便的实现各种家用电器与互联网的连接，并且能享受文字、语音、视听等资讯的高速传输服务。放眼我们的邻邦,也在积极的追逐这这场革命性的潮流,纷纷开发属于自己的一套智能家庭控制系统。最成功的就是日本的松下电器和一批大公司联手推出了无线连接和电力线连接并用的Echonet系统、除此之外还有新加坡科技电子公司生产胜德ST8X-900家庭智能化系统、韩国三星公司开发的基于PC平台的智能家居控制系统等等1。本设计的主要目的就是利用我们学过的单片机AT89C52，再加上语音控制芯片ISD2590和双音多频DTMF信号解码芯片MT8870以及一部分的外围电路来组成一个最简单的远程家电控制装置。该装置能够通过家用电话网，实时的监控家里电器的工作状况。由于本人知识结构的局限性，本装置只能实现一部分最简单的功能。具体功能如下：(1).铃声检测、计数；(2).模拟摘挂机；(3).在线密码校验；(4).DTMF信号译码；(5).信号输入分析；(6).电器开关控制；相应的每一个单元的具体实现以及电路图和元器件的选择会在本文的正文中做具体的介绍。第1章 绪论1.1、选题背景及意义步入21世纪,各种电信新技术推动了人类文明的进步。在2008年的中国国际家电展上，海尔集团展出了自主研发的U-home智能家电系统，包含家庭智能网关、网络空调、网络洗衣机、网络热水器等。通过这种智能家电系统,你可以轻松实现在下班回家的路上，用手机给家中的电热水器发个短信，到家后就能洗上热水澡；给空调发个短信，设定温度，到家就能享受舒适的室温；给洗衣机发个指令，它就自动将衣物洗涤干净，到家后就能直接晾晒等等一系列曾经只能出现在幻想中的事情2。然而科技展览并不可能在极短的时间之内就能让千家万户感受到科技给人类生活带来的便利，当今大多数家庭仍然使用的是传统家用电器，根本无法体验到高科技时代的便利生活。基于这种现象，本文简单的设计了一种可以远程控制传统家电的电话控制系统，让普通百姓也能感受到科技的强大魅力。自1876年贝尔发明了电话，电话网络世界的发展非常迅速。最近十几年来，中国的固定电话服务，呈现出快速增长的趋势，吸引了全世界的关注。电话交换总容量在1997年8月超过100亿门，位居世界第二，在2004年7月固定电话用户总数超过200万。随着现代科学技术的发展，电话远程控制技术也越来越多地在生活中使用，电话已进入千家万户。现代网络电话交换机和电话传输线组成，其性能已经有了很大的进步，已经达到了非常高的可靠性。远程控制技术是通过某些实施了一定的距离从常见的双向无线电遥控控制，有线遥控，红外线和超声波遥控带电物体。无线电遥控器同时使用的无线电信号实施远程控制被控对象。无线电遥控不可避免地占用一定的无线电频率资源，会造成一定的电磁污染;传统的有线远程需要专门布线，加大投资力度，红外线，超声波遥控距离限制。现有的远程控制，以及载波通信控制手段基于无线寻呼遥控。通过电力线载波的方式传递这样的信息只能限于同一变电站，在其管辖范围内的同一变压器。因此，基于有距离的应用范围有限。基于无线寻呼的远程控制，使用现有的寻呼频率资源，不占用额外的频谱。此外，随着国家网络寻呼网络，遥控的距离基本上是无限的3。1.2、国内智能家居发展现状物联网“十二五”规划明确了物联网技术的十二大重点应用领域，包括智能电网、交通运输、物流产业、医疗健康、智能家居、环境与安全检测、精细农牧业、工业与自动控制、金融与服务业、公共安全、国防军事以及智慧城市。作为物联网的重要应用，智能家居市场是一个非常有发展前景的朝阳产业。智能家居把和家居生活相关的各个子系统，包括家电控制、安防报警、远程控制、环境监测、社区服务、网络通信等多个子系统有机的结合在一起，能为用户创造一个安全、舒适、便利、高效的居住环境。整个系统一般会融合安防控制系统、家庭自动控制系统、多媒体娱乐系统、远程控制系统，智能终端采用触摸式大屏幕液晶显示屏，形象直观的图形化操作界面，能为用户带来操作上的便利和时尚的体验。从本质上而言，智能家居技术并不是什么尖端技术，而是对网络技术、通讯技术及自动化控制技术等的结合和应用。随着对整个智能家居市场及智能家居市场的了解，以及对中国家庭智慧生活的深刻解读，各厂家在智能家居控制的技术方面也更加成熟稳定，在功能上会更加注重实用性、可靠性和稳定性，产品的外观也会更加趋于国际化，外观看起来更加的简洁时尚，在操作上更加注重用户的体验和人机对话的方便性和趣味性，毕竟功能复杂、操作困难的智能化产品只会让用户觉得繁琐和有负担，同时产品也不容易普及。希望通过不同层次的多样化的智能化产品，能满足不同用户的个性需求，让更多用户享受到精湛科技带来的智慧生活。近阶段，小网（连接家庭）依然智能家居系统的主要方向，但是中网（联向社区）服务将会在社区逐步普及，而大网（连接世界）作为智能家居系统物联网应用的第三阶段将会开始尝试。小网（连接家庭）的主流架构：基于TCP/IP传输协议，建立一个由家庭安防、网络服务、远程控制、智能家居、娱乐化等系统组成的综合管理平台。系统以家庭多媒体网关为核心，采用了Zigbee和红外无线等多种通信方式，把家中的各类电器设备都接入网络进行统一管理和信息共享，从而实现全面的安全防护与信息通畅。除了智能终端、手机等，甚至可以把家里的电视、电脑也扩展为控制终端，无论用户在何时何地，只要通过网络、手机、移动终端等等都可以和家中的各类电器和设备进行无障碍沟通，足不出户就可以享受到社区提供的各项增值服务和便利功能11。1.3、课题主要研究内容本次设计的课题是一种基于AT89C52单片机的远程电话控制系统。系统以AT89C52为核心，以现有的个人通信终端为媒介，通过陆基移动通信网和公用电话交换网来实现对家电的远程控制的一种的智能电话远程控制系统。系统依靠规定的标准程控交换信令作为系统控制指令,并基于公用电话交换网和移动通信网络来实现远程对固定电话发送DTMF双音多频信号给程控系统,再通过C52单片机的处理就可以实现对近端电器设备的实时远程控制。该电话远程控制系统不需进行专门的布线,也不占用无线电频率资源,从而可避免不必要的电磁污染；而且通过嵌入式的智能语音提示,突出的语音提示功能和密码控制系统,可使操作者根据各种提示音及时了解受控对象的有关信息。还可通过个人通信终端发送相关指令远程控制多个受控对象,除此之外,用户还可以查询家电的实时工作状态,提供在线密码修改等功能。只有输入正确的密码才能控制家电,从而提高了安全性。该系统设计实用，功能灵活多样，可靠性高，操作方便，可以广泛地应用于家庭或者其它场所的智能控制。浙江海洋学院本科生毕业论文第2章 系统总体设计2.1系统的工作流程图本遥控系统以单片机为核心模块，进行主要的信息处理，接收外部操作指令并通过单片机处理进而形成各种控制信号，同时完成对于各种信息的记录。主要的功能单元包括铃流检测、摘挂机控制、忙音检测、双音频DTMF识别，及语音提示电路。系统工作流程框图如图2.1所示。电 话 接 口振铃检测模拟摘挂机DTMF解码单片机主控单元语音录放单元家用电器1/2/3.驱动电路1/2/3.图2.1 系统结构图本装置直接和家用电话并联，所以并不会对电话的正常使用造成任何的影响。当用户拨通本装置所连接外线的电话号码时，电话机开始接受振铃信号，同时系统中的振铃检测电路开始工作，将信号传送至系统的控制单元，再通过C52的计数单元开始计数，当振铃计数达到5次后，主控单元发出摘机指令，通过对应的模拟摘挂机电路即可实现模拟摘机。于此同时，主控单元会控制语音录放电路播放内置的语音提示。当使用者接听到系统的语音提示后便可以根据提示进行相应的按键操作，用户发出的指令再经过DTMF双音多频解码电路解码后被送入主控单元。最终主控单元将根据DTMF解码的结果通过驱动电路对进行相应的被控电器进行操作或者检查2.2 主要芯片的简单介绍首先是核心芯片AT89C52，它是由ATMEL公司生产的CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的ROM存储器和256 bytes的RAM存储器，AT89C52共有40个管脚脚，32个外部双向输入/输出端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线7，引脚图如图2.2所示。其中Xtal1（19 脚）和Xtal2（18 脚）为振荡器输入输出端口，可以外接12MHz晶振；Rst/Vpd（9 脚）为复位输入端口，可以加个电阻电容组成的一个基本的复位电路。Vcc（40 脚）和Vss（20 脚）是供电端口，电源数值为+5V。P0口至P3口为可编程通用I/O脚，其功能用途是由使用者通过软件自定义，在本设计中，P0端口（3239 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚），12脚、27 脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测4。图2.2 PDIP封装的AT89C52引脚图实现DTMF解码的芯片是MT8870，它是MITEL公司生产的,为CMOS电路,DIP封装。它具有DTMF信号分离滤波和译码功能，可直接与MCS-51系列单片机接口。图2.3为MT8870引脚分布图。图2.3 MT8870引脚具体引脚说明如下：IN+为OPA的非反相输入端，IN-为OPA的反相输入端，GS是增益选择口，VREF是参考电压输出端，INH是禁制输入信号检出端，OSC1和OCS2为内部震荡电路的输入输出端，VSS、VCC接电源正负端，ST/GT为动作输入检测端口，EST、STD分别为提前动作输出和延迟动作输出端，Q1Q4则是三态译码数据输出端，还有TOE则是三态输出端。MT8870的输出代码与电话键盘上按键的对应关系如下表2.1所示。表2.1 MT8870的输出代码与电话键盘上按键的对应关系8按键输出代码按键输出代码按键输出代码按键输出代码Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q110 0 0 150 1 0 191 0 0 1A1 1 0 120 0 1 060 1 1 001 0 1 0B1 1 1 030 0 1 170 1 1 11 0 1 1C1 1 1 140 1 0 081 0 0 01 1 0 0D0 0 0 0语音芯片采用ISD2590芯片，ISD系列语音芯片是美国ISD公司推出的产品。该系列语音芯片采用多电平直接接模拟存储专利技术，声音不需要A/D转换和压缩，每个采样值直接存储在片内的闪烁存储器中，由于没有A/D转换误差，因此能够真实、自然地再现语音、音乐及效果声。ISD2590语音芯片采用CMOS技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列，因此只需很少的外围器件就可构成一个完整的声音录放系统。ISD2590系列芯片引脚图如图2.4所示。图2.4 ISD2590芯片引脚图同相模拟输入（ANA IN+）这是录音信号的同相输入端，输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时，信号由耦合电容输入，最大幅度为峰峰值32mV，耦合电容和本端的3k输入阻抗决定了芯片频率的低端截止频率。在差分驱动时，信号最大幅度为峰峰值16mV。反相模拟输入（ANA IN-）差分驱动时，这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入，最大幅度为峰峰值16mV。通过电容接地。音频输出（AUD OUT）提供音频输出，可驱动5k的负载。串行输入（MOSI）此为单行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放到本端，供ISD输入。 串行输出（MISO）ISD串行输出端，ISD未选中时呈高阻态。串行时钟（SCLK）ISD的时钟输入端，由于控制器产生，用于同步MOSI和MISO的数据传输。数据在SCLK上升沿锁存到ISD，在下降沿移出ISD。中断（INT）本端为漏极开路输出，ISD在任何操作中检测到EOM或OVF时变低并保持，中断状态在下一个SPI周期开始清除，中断状态也可用RITN指令读取。行地址时钟（RAC）漏极开始输出。可用于存储管理技术。 外部时钟（XCLK）本端有内部下拉元件，芯片内部的采样时钟在出厂前已调校。在不外接时钟时必须接地。自动静噪（AM CAP）-1F电容构成内部峰值检测电路的一部分，检测出的峰值电平与内部设定的阈值作比较，决定自动静噪电路的工作与否。大信号时自动静噪电路不衰减，静音时衰减6dB。同时，1F电容也影响自动静噪电路时信号幅度的响应速度接VCCA则禁止自动静噪6。第3章 系统的硬件设计本次设计确定装置系统应该具备以下功能：(1).铃声检测、计数；(2).模拟摘挂机；(3).在线密码校验；(4).DTMF信号译码；(5).信号输入分析；(6).电器开关控制；(7).拓展功能：电器开关查询、密码在线修改；3.1 铃声检测及计数电路查阅国家相关规定数据可以知道，在未被呼叫之前，电话线路中由电话交换机提供大约48V的直流电压。而当并联的电话机被呼叫时，电话交换机会发来数值约为253伏的正弦波，其谐铃失真不大于10%，振铃以5秒为周期（1秒送，4秒断）的铃流信号。信号的电压有效值9015V。所以考虑到振铃信号电压比较高这一情况，可以在输入至光电耦合器之前先用一个高压的稳压二极管对流铃信号进行降压。经过了光电耦合器的隔离转换后，就可以得到时通时断的正弦波，再经过RC回路进行滤波，就得到输出标准的方波。最后将得到的标准方波信号输出至C52的中断计数输入口，这样就完成了整个振铃音检测和计数。电路图如图3.1所示。 图3.1 振铃检测电路原理说明：输入的铃音信号先通过隔直电容C14、稳压二极管D1和限流电阻R16组成振铃信号变换电路，使得输入光电耦合器的电压和电流不会太大。再传至U2（光电耦合器）的输入端1口。整流稳压后的信号通过U2的4脚输出正弦波信号，再经过由R18和C15组成滤波电路和开关三极管T1的基极就转换成了方波。然后经过一个施密特反向器（可用74LS04代替）输出到单片机AT89C52的T0/P3.4口，其中中断方式采用的是外部中断模式，计数5次产生一次T0中断，再由C52控制继电器实现模拟摘机，从而完成振铃音检测的整个过程。原器件选取：1、C14为隔直电容，由于是过滤直流，要去除低频信号，由于输入的振铃信号相对来说电压比较高，因此选取的电容大小为10F、耐压值100V；2、D1起稳压作用，大小取36V；3、R16是限流电阻，取33 k；4、U2为光电耦合器，型号4N25；5、R18和C15共同组成一个滤波电路，根据国家规定的相关技术指标：1秒通，4秒断，频率为25Hz大小的正弦波，由公式=RC可以推出0.024（S）。为了得到较好的输出方波波形，计算后选取R18=10k，C15=100F，=1s；6、R17和L2组成振铃指示灯，R17=100，L2为黄色5mm发光二极管；7、T1和R19组成模拟开关电路，T1选取9013，根据分压原理和74LS04的低电平有效值，R19取2.9 k；8、反向器由74LS04中的二组反向器组成，起整流作用；3.2 模拟摘挂机电路 国家标准规定：任何固定电话在摘机状态下的直流电阻应不大于300，带有“R”键的固定电话在摘机状态下直流电阻必须小与350。并且在电话挂机的状态下漏电流要小于或者等于5A。当电话摘机时，电话机会通过内置叉簧接上大约200的负载，使得整个电话线回路的电流大约保持在30mA左右。检测到这一电流后交换机停止铃流发送，同时将线路中的直流电压稳定在十几伏左右，从而完成接续13。模拟摘挂机电路的设计如图3.2所示，模拟摘挂机电路主要由一个光电耦合器组成的开关电路来控制继电器的开关，继电器又控制接入到电话线两端的一个大小约为200的保护电阻。当C53的P3.1口变为高电平是便会发出摘挂机指令，再经过一个74LS04反向器驱动发光二极管，同时改变光敏三极管U3的基极电压，使U3导通，从而开启继电器RL1，RL的导通使的电阻R20接入到电话线的两端。R20使回路电流变大，控制电路向交换机发出模拟摘机的信号，交换机收到控制电路发出的摘机信号并对信号进行处理后就完成了电话线路接通。至此完成模拟摘机的整个过程。 图3.2 模拟摘挂机电路原器件选取如下：1、U3是光控三极管，其中右边三极管是起对单片机控制信号的放大作用，左边部分是摘机指示灯，取5mm绿色发光二极管；2、R22是摘机指示灯限流保护电阻，取220；3、TR1是变压器感应变压输出；4、C16起对电话线电压积累作用；5、R21是三极管限流电阻，取2k；6、D2二极管是起继电器反向保护的作用，取4001；7、RL1是继电器控制开关，取JRC 4001F(DC5V)；8、R20是摘机电阻，取200；3.3 密码校验本模块可以在系统初始化的时候，在C52内部的存储器的内部开辟一块空间放置密码。当用户输入密码的时候，单片机把输入的密码写入另外的一块空间，然后利用减法运算比较两者是否相等，实现密码检测的功能。3.4 DTMF解码电路DTMF技术是一种利用声音频率的不同音调来传送拨号信号以取代直接拨号脉冲的方法。DTMF是由低频组（697Hz941Hz）和高频组（1209Hz1633Hz）两组频率信号叠加构成的。设v(t)为DTMF信号，vl(t)和vh(t)分别代表选自高频组和低频组的两个信号，它们之间满足公式3-1： v(t) = vl(t) + vh(t) = Asinlt + Bsinht (3-1)DTMF信号中共有16（24）种组合，其中的10种组合分别代表数字09，其余6种组合用做特别信令。CCITT和我国国家标准都规定了电话键盘按键与DTMF信号的对应关系，如表3.1所示【9】。表3.1 电话键盘按键与DTMF信号的对应关系 高频组(Hz) 1209 1336 1477 1633低频组 (Hz) 697123A 770456B 852789C 941*0#D 该模块是这整个系统中最重要的一部分，它的工作性能直接决定了整个系统是否能够工作以及工作的稳定性和准确性，所以在初步设计的过程中进行了细致的比对和挑选。发现使用电话专用的双音频编解码芯片进行双音频信号的解码是比较常用的一种方法。由于是集成电路，所以它的外围电路简单并且可靠性强。通过解码，信号被转换成可直接被C52读取的码制信号。所以决定采用集成片MT8870来完成此功能模块。当用户通过电话按键发来振铃信号，经过隔直滤波后，由MT8870进行译码，当MT8870接收到信号并解出正确的BCD数据时，会将CID端电位转换成高电平，通知CPU将得到的四位二进制数据取走。数据从P1口读入，略去高四位后CPU会将数据保存于内部的R7寄存器单元10，并对读入的数值进行对比判断，这样就完成了对输入信号的解译，相关的模块电路如图3.3所示。 图3.3 信号解码电路本单元元器件列表：1、R1、R2、C1和C2共同组成整流电路，其中R1、R2取17K,C1、C2取0.1F；2、R3、R4、R5是输入平衡电阻，取100K,3、芯片外部晶振Y1选择3.579MHz；4、MT1是双音频解码芯片，选取MT8870；5、C3选取0.1F；6、R6是输出平衡电阻，选取470K；7、反向器选取74LS04的一组反向器；3.5语音信号提示电路为了方便使用，预先规定了信号音的规范以及其对应含义：1、响1声，频率为500Hz：请输入密码；2、响2声，频率为500Hz：请输入需要控制的电器号；3、响3声，频率为500Hz：请输入控制开/关；4、响1声，频率为1000Hz：完成操作；5、响3声，频率为1000Hz：密码错误；本系统所使用的语音芯片是ETC公司生产的ISD2590型号语音处理芯片。把语音提示芯片ISD2590最高地址位PLAYL(脚9)，PLAYE(脚10)置为高电平时，芯片即进入可操作状态。操作模式根据A0A7引脚的高低电平的不同组合总共可分为256种不同的模式。为了能够尽量的节省输入输出端口线，所以采用了M1和M6结合的方法来实现对芯片的操作。首先将芯片的录放控制P/R端置高，地址位A0A7置高，现在芯片即处于信息检索模式的信息读取状态。举例来说，如果想要播放第N段的语音，可以先给PD端一个高电平脉冲，使地址指针复位为0，然后拉高SP+，在CE端再加一个低脉冲即可播放第N段的语音信息，直到此段后的EOM标志出现为止。信号音从ISD2590的SP+口输出，先经过一组反向器进行整流、隔离，从反向器输出的是频率一定，时通时断的方波，提示信号通过隔直电容C11输入到音频放大集成电路LM386的输入端。经过LM386的放大，信号音经耦合电容C14至变压器T1，它是音频输出专用的耦合变压器，正好符合阻抗匹配的要求6。ISD2590的外围电路单元如图3.4所示 图3.4 ISD2590外围电路原器件选取： 1、反向器选取74LS04中的一组反向器；2、C11的是对音频信号起隔直耦合的作用，取100F的电解电容；3、U4、R11、R12、R13、R14、C8、C9和C13共同组成音频放大电路，U4选取LM386，R11取1k，R12取1k，R13取20K，R14取10K,C8取10F的电解电容，C9取10F的电解电容，C13取100F的电解电容。音频放大集成电路LM386的连接比较简单，本系统中使用的是LM386放大增益为50dB的连接方式。利用LM386低压音频功率放大器，LM386是为低压用户设计的功率放大器，内部增益为20倍，在1脚和8脚接电阻和电容时，可使增益增加到200倍，用途广泛，使用方便，外接元件数目较少，本系统的音频放大电路如图3.5所示。 图3.5 音频放大电路3.6 电器控制电路本单元电路主要是由反向电路、D触发器和继电器等控制电路组成。电路图如图3.6所示。 图3.6 电器控制电路元器件选取：1、74LS04（每一片内有六个反向器）中的九个反向器；2、K1-8选取八个JRC-4100F DC5V继电器；3、IC1_8选取四片4013（每一片内有两个D触发器）；4、T1_8选取八个9013；5、D1_8选取八个4001；6、LCD1_8选取八个红色5mm发光二极管；7、R11_R18选取八个1k的电阻；8、R21_R28选取八个2k的电阻。首先，单片机AT89C52从P0口的八位都用作输出控制信号。这八位数据连接八个反向器进行整流隔离，然后连接D触发器进行数据锁存。每个D触发器的输出端都控制一路继电器，而每一路继电器也控制一路电器的开关。二极管指示灯串联在开关三极管基极作为电器开关指示。这样就可以完成单片机对多路电器的控制17。设计采用控制带有继电器的电源插座来实现对家电的最终控制，诸如电饭煲、热水器、空调之类的电器只需插上插头，主控单片机即可通过控制插座中各继电器来控制电器电源的通断。该方式简单且易于实现。图3-6所示的为一路电器控制电路图，在本系统中一共有八路电器可以控制，其它电器控制相同。第4章 系统的软件设计4.1 系统流程图本系统的软件设计主要分为系统初始化、振铃检测计数、控制摘挂机、双音频信号分析处理、语音提示、密码处理、控制电器等部分组成。每个功能模块对于整体设计都是非常重要的。整体流程图如41图所示。开始选择电器：1. 电灯2. 空调3. 冰箱.密码修改退出系统修改后按#结束控制端输出并等待10秒状态选择：0：关1：开并按#号键结束启动提示音：请输入密码并按#号键结束自动摘机启动计数器单片机初始化密码一致？计数满5次？是否有流铃？是否继续？YNNNNYYY 图4-1 系统流程图4.2 部分单元源程序4.2.1 单片机初始化程序片内RAM初始化子程序IBCLR： MOV A，R0MOV R1，ACLR AIBC1 ： MOV R1，AINC R1DJNZ R7，IBC1RET片外RAM初始化子程序EBCLR1： MOV A，ADDPLMOV DPL，AMOV A，ADDPHMOV DPH，ACLR CEBC11： MOVX DPTR，AINC DPTRDJNZ R7，EBC11RET片外RAM初始化子程序(双字节单元)EBCLR2： MOV A，ADDPLMOV DPL，AMOV A，ADDPHMOV DPH，AMOV A，R7JZ EBC21INC R6EBC21： CLR AMOVX DPTR，AINC DPTRDJNZ R7，EBC21DJNZ R6，EBC21RET4.2.2 铃声计数单元本单元是通过计数器T0的外部中断方式来计数的。程序代码：ORG 0090HTT0： SETB 7DHRETI4.2.3 语音提示单元本功能模块主要是产生信号提示音，方便不同的使用者。根据普通人耳的反应频率为20Hz至20KHz的范围，而CCITT规定的电话话音信号的频率范围是300Hz至3400Hz，所以在本功能单元的发声频率定为500Hz和1000Hz两种。主要分为五种提示音：1、一声低音，装置已经摘机，请输入密码，其参数：频率f=500Hz，延时t=0.5秒/声；2、两声低音，密码已经通过，请选择电器，其参数：频率f=500Hz，延时t=0.5秒/声；3、三声低音，电器已经选定，请选择控制，其参数：频率f=500Hz，延时t=0.5秒/声；4、三声高音，密码输入错误，其参数：频率f=1000Hz，延时t=0.3秒/声；5、一声高音，控制已经完成，其参数：频率f=1000Hz，延时t=0.3秒/声；ORG 1100HRING10：MOV R6，#20 ；请输入密码，RING11：MOV R7，#20 ；500Hz，RING12：LCALL DL10 ；发出提示音，1CPL P3.0 ；延时0.5sDJNZ R7，RING12DJNZ R6，RING11CLR P3.0RETORG 1150HRING20：MOV R3，#03RING21：MOV R6，#20 ；选择电器，RING22：MOV R7，#20 ；500Hz，RING23：LCALL DL20 ；发出提示音2，CPL P3.0 ；延时0.3sDJNZ R7，RING23DJNZ R6，RING22CLR P3.0MOV R7，#200RING24：LCALL DL10DJNZ R7，RING24DJNZ R3，RING21CLR P3.0RETORG 1200HRING30：MOV R3，#02RING31：MOV R6，#20 ；电器控制，RING32：MOV R7，#20 ；500Hz，RING33：LCALL DL10 ；发出提示音3，CPL P3.0 ；延时0.3sDJNZ R7，RING33DJNZ R6，RING32CLR P3.0MOV R7，#200RING34：LCALL DL10DJNZ R7，RING34DJNZ R3，RING31CLR P3.0RETORG 1250HRING40：MOV R3，#03RING41：MOV R6，#20 ；输入的密码错误，RING42：MOV R7，#20 ；1000Hz，RING43：LCALL DL10 ；发出提示音4，CPL P3.0 ；延时0.3sDJNZ R7，RING43DJNZ R6，RING42CLR P3.0MOV R7，#100RING44：LCALL DL10DJNZ R7，RING44DJNZ R3，RING41CLR P3.0RETORG 1300HRING50：MOV R6，#40 ；操作完成，RING51：MOV R7，#20 ；1000Hz，RING52：LCALL DL20 ；发出提示音5，CPL P3.0 ；延时0.3sDJNZ R7，RING52DJNZ R6，RING51CLR P3.0RETORG 1500HDL10： MOV R5，#25 ；delay1.25ms，f=500HZ，fosc=12MHzDL12： MOV R4，#2DL11： DJNZ R4，DL11DJNZ R5，DL12RETORG 1600HDL20： MOV R5，#12 ；delay0.625ms，f=1000HZ，fosc=12MHzDL22： MOV R4，#25DL21： DJNZ R4，DL21DJNZ R5，DL22RETORG 1650HDL30：MOV R5，#50 ；delay20msDL32：MOV R4，#200DL31：DJNZ R4，DL31DJNZ R5，DL32RET4.2.4 密码检测及修改单元密码检测子程序代码：HOKE1：LJMP HOKEORG 0090HTT0： SETB 7DHRETIORG 0150HHOKE： CLR 7DHSETB P3.1 ；接通电话CLR TR0 ；打开T0MOV R2，#03H ；密码错误三次LCALL RING10 ；输入密码IN： CLR 7 EH ；7EH=0DTMF： MOV R7，#1H ；密码：5 R7MOV R1，#38H ；提示音SETB P1.4SETB P1.5SETB P1.6SETB P1.7WAIT： JBC 7EH，CC ；等待 INT0LJMP WAITCC： MOV R7，#1H ；密码5*MOV R0，#30H；MOV R1，#38H ；CMP： MOV A，R1MOV R4，ACLR CMOV A，R1SUBB A，R0INC R0INC R1JZ AAA；LJMP QQAAA： DJNZ R7，CMP；R7-1!=0LJMP LL ；通过QQ； DJNZ R2，IN1 ；password wrong&R2!=0LCALL RING20LJMP STOPIN1： LCALL RING20 ；密码错误，请重新输入!LJMP IN密码修改程序代码：ORG 1700HKEYIN：SETB RS1 ；当前工作寄存器第二工作区CLR RS0ANL A，#00H ；清零A寄存器MOV B，#05HLCALL RING10 ；发提示音：输入密码*MOV R7，#5HMOV R1，#38HWPIN： JBC 7EH，READ ；等待INT0中断LJMP WPINREAD： MOV R1，#38HMOV R0，#40HMOV R7，#05HREAD1：MOV A，R1MOV R0，AINC R0INC R1DJNZ R7，READ1 LCALL RING10 MOV R7，#5HMOV R1，#38HWRE： JBC 7EH，KEYCMP ；等待中断INT1LJMP WREKEYCMP：MOV R6，#05HMOV R0，#40HMOV R1，#38HKEYCP：MOV A，R0CLR CSUBB A，R1 ；A减（R1）INC R1INC R0JZ BBB LJMP LLBBB： DJNZ R6，KEYCP MOV R1，#38HMOV R0，#30HMOV R6，#5HKEYREIN：MOV A，R1MOV R0，AINC R1INC R0DJNZ：R6，KEYREIN ；R6减1不为0，则跳转LCALL RING50 ；发提示音：密码已更改成功LJMP STOPRET4.2.5 电器控制单元程序代码：ORG 1600HLL：LCALL RING30 ；提示选择需控制的电器MOV R7，#1H ；控释电器的序号MOV R1，#38HCLR 7EHWAIT0：JBC 7EH，DD ；等待外部中断INT0LJMP WAIT0DD： MOV R1，#38HMOV A，R1RR ARR ARR ARR AMOV R4，ARL AADD A，R4MOV DPTR，#TABJMP A+DPTRTAB： LJMP ZEROLJMP EIGHT ；8LJMP FOUR ；4LJMP STOP ；LJMP TWO ；2LJMP ZERO ；0LJMP SIX ；6LJMP LL ；*LJMP ONE ；1LJMP LL ；9，*LJMP FIVE ；5LJMP LL ；A，*LJMP THREE ；3LJMP LL ；*，*LJMP SEVEN ；7LJMP LL ；C，*ORG 0250HZERO：LJMP LLONE： LCALL RING40 ；发提示音：请选择电器OO1： MOV R7，#01HCLR 7EH