1、基于PSTN遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：劉 洪 班級(jí)：030422 指導(dǎo)老師：付崇芳摘要：隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，利用現(xiàn)有的通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)對(duì)電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，已形成一種趨勢(shì)。目前，人們開始嘗試?yán)秒娫拋砜刂萍矣秒娖鳌＿@種技術(shù)非常方便，因?yàn)樗浞掷昧爽F(xiàn)有的公用電話網(wǎng)絡(luò)。本次課程設(shè)計(jì)了一種以AT89C52單片機(jī)和MT8870芯片為核心元器件的遠(yuǎn)程多路控制器。當(dāng)電話接通時(shí)，它能通過電話線路來控制各相關(guān)電路。這種系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)且功能多樣，可以根據(jù)遙控對(duì)象的狀態(tài)查詢來完成對(duì)其的控制。鑒于此，它也能廣泛地應(yīng)用于其它場(chǎng)所的各種電氣設(shè)備的控制。關(guān)鍵詞：PSTN 查詢與控制 遠(yuǎn)程控制目 錄前言-01 第一章

2、 系統(tǒng)組成與工作-02第二章 系統(tǒng)要求分析-032.1 總體設(shè)計(jì)技術(shù)要求-032.2 系統(tǒng)單元功能模塊-03第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)-043.1 振鈴檢測(cè)電路-043.2 模擬摘掛機(jī)電路-063.3 語音電路-08 分段錄音-08 3.3.2 分段放音-103.4 雙音多頻解碼電路-123.5 電器控制電路-153.6 上拉電路-153.7 放大電路-15第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)-164.1 系統(tǒng)的總流程圖-164.2 放音部分-174.3 密碼檢測(cè)部分-174.4 密碼修改部分-184.5 控制電器部分-194.6 振鈴計(jì)數(shù)部分-20第五章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試-225.1硬件調(diào)試與分析-225.1.

3、1 振鈴檢測(cè)調(diào)試-22 5.1.2 模擬摘掛機(jī)電路調(diào)試-22 解碼電路調(diào)試-22 語音電路調(diào)試-235.2軟件調(diào)試與分析-23 密碼檢測(cè)的調(diào)試-23 雙音頻信號(hào)處理-235.3聯(lián)機(jī)調(diào)試與分析-23第六章 總結(jié)-256.1 本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)-256.2本次設(shè)計(jì)的不足之處-25致謝-27參考文獻(xiàn)-28附錄 1 PCB版圖-29 2 電路原理總圖-30前 言21世紀(jì)是信息時(shí)代，各種新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。自從貝爾發(fā)明電話以來，世界各地的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。近十年來，中國的固定電話業(yè)務(wù)顯出舉世矚目的快速增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位。現(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)是由電話交換機(jī)和電話傳輸線共同組成，它的性能已經(jīng)有了很

4、大的發(fā)展，而且可靠性非常高。 隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電話機(jī)和手機(jī)已經(jīng)成為人們生活中必不可少的工具，與此同時(shí)隨著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,利用個(gè)人通信終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的技術(shù)也日益用于生活中。因此越來越多的通過電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程控制已經(jīng)被很多人所利用，因?yàn)殡娫掃b控與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，例如電話遠(yuǎn)程控制利用了現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制不需要再進(jìn)行專門的布線，換句話說電話線在的地方就可以實(shí)現(xiàn)家用電器的遠(yuǎn)程控制而且還不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時(shí)，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。本次設(shè)計(jì)正是利用電話遠(yuǎn)程控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)

5、家用電器的遠(yuǎn)程遙控，用戶可通過手機(jī)或電話對(duì)自己家庭安裝的各種電器(如電飯鍋，微波爐，熱水器等)在語音提示的條件下進(jìn)行開機(jī)，停機(jī)等操作。本次設(shè)計(jì)中通過雙音多頻解碼芯片將電話線上的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)利用最小系統(tǒng)完成了電話線上的數(shù)據(jù)交換，而且在全過程中都有語音提示使操作更加方便簡(jiǎn)單，除此之外本設(shè)計(jì)在不改變家中任何家電的情況下，對(duì)家里的電器進(jìn)行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡(jiǎn)便而時(shí)尚的現(xiàn)代生活，具有實(shí)用價(jià)值和推廣意義。 第一章 系統(tǒng)組成與工作原理電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)構(gòu)成主控部分，進(jìn)行主要的信息處理，接受外部操作指令形成各種控制信號(hào)，并完成對(duì)于各種信息的記錄；接口電路提供單片機(jī)與電話外線的接

6、口。其中包括振鈴檢測(cè)，模擬摘機(jī)，雙音頻DTMF識(shí)別，及語音提示電路。振鈴檢測(cè)電路主要用于電話振鈴信號(hào)的檢測(cè)，并將振鈴信息傳達(dá)給最小系統(tǒng)；模擬摘機(jī)電路是在振鈴檢測(cè)電路檢測(cè)到系統(tǒng)默認(rèn)的振鈴次數(shù)后通過最小系統(tǒng)發(fā)出的控制指令來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摘機(jī)；雙音多頻解碼電路主要用于在摘機(jī)后將電話線上過來的DTMF(Dual Tone Multi Frequency)信號(hào)進(jìn)行解碼并將解碼完后的4位二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳送給最小系統(tǒng)，進(jìn)行密碼的校驗(yàn)以及家電控制，語音提示電路是在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摘機(jī)后送出提示音信號(hào)。該電路并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，不會(huì)影響到電話機(jī)的正常使用。通過手機(jī)或電話撥通電話號(hào)碼，向電話機(jī)發(fā)出振鈴信號(hào)。振鈴檢測(cè)電路檢測(cè)到振

7、鈴信號(hào)，如果有人接聽電話或振鈴次數(shù)少于3次，對(duì)電話的使用不造成影響，如果檢測(cè)到振鈴振了3次，即振鈴3次后無人接聽（次數(shù)可以通過編程來設(shè)定），模擬摘掛機(jī)電路自動(dòng)摘機(jī)進(jìn)入控制狀態(tài)并將摘機(jī)信號(hào)輸入到單片機(jī)中，單片機(jī)接收到摘機(jī)信號(hào)后，啟動(dòng)語音提示電路發(fā)出請(qǐng)用戶輸入密碼的提示音，并通過電話線傳送到操作者的手機(jī)或電話中；密碼正確則進(jìn)行電器控制操作完畢后系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行掛機(jī)。摘機(jī)電路雙音多頻解碼電路振鈴檢測(cè)電路設(shè)定開關(guān)89C52電器控制電路家用電器電話接口 圖1-1 系統(tǒng)原理圖 第二章 系統(tǒng)要求分析21總體設(shè)計(jì)技術(shù)要求根據(jù)的具體設(shè)計(jì)要求：(1) 通過電話網(wǎng)對(duì)遠(yuǎn)程的多路電器實(shí)現(xiàn)控制（開/關(guān)）；(2) 控制器可以實(shí)

8、現(xiàn)自動(dòng)模擬摘、掛機(jī)；(3) 控制器設(shè)置密碼校驗(yàn)及密碼在線修改；(4) 每次操作過程都能聽到語音提示。22 系統(tǒng)單元功能模塊 設(shè)計(jì)此系統(tǒng)必須具備以下單元功能模塊：（1） 鈴音檢測(cè) 、計(jì)數(shù)；（2） 自動(dòng)摘機(jī)；（3） 密碼校驗(yàn)；（4） 在線密碼修改；（5） 雙音頻信號(hào)解碼；（6） 輸入信號(hào)分析；（7） 控制電器開關(guān)；從理論上看交換機(jī)所發(fā)出的各種信號(hào)音都可以通過軟件編程來識(shí)別，即通過單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號(hào)來檢測(cè)信號(hào)音單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)從而計(jì)算出其頻率，以完成信號(hào)音的識(shí)別。但出于系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分析，選擇了硬件來解決振鈴音檢測(cè)、忙音檢測(cè)、雙音頻信號(hào)解碼等功能模塊。自動(dòng)摘掛機(jī)和電器的控制必須

9、使用具體的硬件電路來實(shí)現(xiàn)。綜上所述，設(shè)計(jì)振鈴音檢測(cè)，自動(dòng)摘掛機(jī)，控制電器，雙音頻解碼，語音提示等功能模塊使用硬件電路實(shí)現(xiàn)。而振鈴音計(jì)數(shù)，密碼校驗(yàn)，在線修改密碼，輸入信息分析，電器狀況查詢等功能模塊使用軟件編程完成。下面就硬件以及軟件實(shí)現(xiàn)的單元電路分別進(jìn)行具體的分析。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1振鈴檢測(cè)電路公用電話網(wǎng)的傳輸線路為二線模擬線路，采用直流環(huán)路信號(hào)方式，能向模擬話機(jī)提供直流饋電、振鈴信號(hào)、話音數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、雙音頻數(shù)據(jù)等。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)為，平時(shí)掛機(jī)時(shí)的饋電電壓一般為-48V，向用戶振鈴的鈴流電壓為75±15V，25Hz的交流電壓。當(dāng)用戶的電話被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來振鈴信號(hào)。

10、振鈴信號(hào)以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。該電路作用是用來檢測(cè)公用電話網(wǎng)上的電話信號(hào)，考慮到電話信號(hào)里面存在交流和直流而此電路只用到交流，所以在電話信號(hào)進(jìn)入本電路的時(shí)候要采用一個(gè)電容進(jìn)行隔直，而平時(shí)所用的磁片電容承受電壓也就在5V到10V之間。但振鈴電壓為75±15V，所以采用1UF/100V電解電容進(jìn)行隔直。隔直后振鈴信號(hào)進(jìn)來后因?yàn)榇穗娐纺軌虺惺艿碾妷阂簿蜑?V但電話信號(hào)過來的電壓快達(dá)到100V，所以必須使用電阻來進(jìn)行分壓這樣才不會(huì)使整塊電路因?yàn)殡妷哼^高而使元器件燒壞，根據(jù)歐姆定理因此使用一個(gè)33K電阻進(jìn)行分壓。經(jīng)過上面的隔直、分壓，接收到的電話信號(hào)為不標(biāo)準(zhǔn)的正弦波,因此采用電解電容

11、和穩(wěn)壓二極管進(jìn)行整流和穩(wěn)壓獲得一個(gè)較為完整的正弦波，圖形如圖3-1。當(dāng)用戶聽到電話中“嘟”的一聲時(shí)正弦波的波峰會(huì)輸入到4N25中，此時(shí)光耦的“4”“5”引腳會(huì)導(dǎo)通與此同時(shí)“4”腳會(huì)出來一個(gè)方波，根據(jù)此現(xiàn)象可以將光耦的“5”腳接地，“4”腳接上發(fā)光二極管，這樣在“4”、“5”引腳通的時(shí)候發(fā)光二極管電路就會(huì)產(chǎn)生電壓差致使其發(fā)光以此來表示振鈴一次。通過資料查到發(fā)光二極管的電流流過范圍為0.5mA到1mA，因?yàn)殡娫床捎玫氖菢?biāo)準(zhǔn)5V電源，根據(jù)歐姆定理變換為 帶入數(shù)據(jù) 得到 （歐姆）運(yùn)用上述方法可以算得電阻范圍應(yīng)該在5K到10K。另外從“4”引腳出來的方波，由于波形不算太完整，所以運(yùn)用兩個(gè)反向器使波形能夠

12、更加清楚的反映給最小系統(tǒng)防止最小系統(tǒng)因?yàn)椴ㄐ尾煌暾霈F(xiàn)的計(jì)數(shù)錯(cuò)誤。最終波形如圖3-2。到此振鈴檢測(cè)電路設(shè)計(jì)完畢電路圖如3-3。圖3-1 整流完的正弦波形 圖3-2 整形完的方波3-3 振鈴檢測(cè)電路在本電路檢測(cè)鈴流信號(hào)時(shí)，以三次鈴響為準(zhǔn)，即三次振鈴后無人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動(dòng)模擬摘機(jī)。光電耦合器4N25起的是光電隔離作用，輸入電信號(hào)加于發(fā)光二極管上，輸出信號(hào)由光敏三極管取出。經(jīng)過反相器的整形與電平轉(zhuǎn)換輸出到單片機(jī)AT89C52的T1，中斷方式采用外部中斷，計(jì)數(shù)3次P1.7輸出低電平，控制繼電器模擬摘機(jī)，完成振鈴音檢測(cè)。光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端與信息接收輸出端是絕緣

13、的，而且對(duì)地電位差干擾有很強(qiáng)的抑制能力。 3.2模擬摘掛機(jī)電路 此塊電路的作用是在完成振鈴檢測(cè)后最小系統(tǒng)發(fā)出指令摘機(jī)，電路通過繼電器的吸合來完成摘機(jī)。設(shè)計(jì)主要思路：根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不論任何電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)300，有“R”鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)350。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流5A。    當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí)，電話機(jī)通過叉簧接上約0.2K的負(fù)載，使整個(gè)電話線回路流過約30mA的電流。交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷鳎瓿烧獧C(jī)。下面就設(shè)計(jì)的兩個(gè)方案做下敘述：方案一:該方案由工作電壓為+5V的繼電器，放大倍數(shù)

14、約100倍左右的三極管9013及若干電阻組成，電路圖如圖3-4所示。該電路的特點(diǎn)是：十分簡(jiǎn)單，只要最小系統(tǒng)在P1.5口發(fā)一邏輯高電平，三極管Q3導(dǎo)通并達(dá)到飽和，繼電器吸合，從而達(dá)到摘機(jī)的效果。圖3-4摘機(jī)電路方案一圖3-5 摘機(jī)電路方案二方案二:電路圖如圖3-5所示，該方案是在方案一的基礎(chǔ)上加了一個(gè)光耦隔離電路。該電路的工作原理是：當(dāng)微處理器的P1.5口為高電平時(shí)，光耦不導(dǎo)通，發(fā)光二極管D8不亮，三極管Q3截止，繼電器不閉合。當(dāng)最小系統(tǒng)的P1.5口為低電平時(shí)，由于R8、R9和光耦內(nèi)部的LED形成了回路，光耦內(nèi)部的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，發(fā)光二極管發(fā)出的光照射到光敏三極管上，光線起到基極電流的作用，激

15、發(fā)產(chǎn)生集電極電流，光敏三極管導(dǎo)通，發(fā)光二極管D8被點(diǎn)亮，從而三管Q3基極有個(gè)較大的電壓，使三極管導(dǎo)通并達(dá)到飽和，繼電器閉合。經(jīng)過修改后的電路特點(diǎn)是：將繼電器的地信號(hào)必須和集成電路的地信號(hào)分開接地，有效的防止了繼電器因功率過大而造成的電磁干擾方案比較：方案一電路在原理上雖然沒有任何錯(cuò)誤，但是，在本系統(tǒng)中這一電路用于摘機(jī)卻不適合。原因是繼電器是一種大功率器件，它的正常工作電流一般為0.51A,功率為1W左右。由于繼電器的線圈中流過這樣大的電流，使得線圈周圍產(chǎn)生巨大的電磁場(chǎng)，由于磁場(chǎng)的作用，繼電器中的彈片被吸合。彈片在吸合過程中，產(chǎn)生劇烈的振蕩，同時(shí)也產(chǎn)生了強(qiáng)大的電磁干擾。這一干擾如果帶進(jìn)最小系統(tǒng)將

16、很可能導(dǎo)致微機(jī)工作不正常或死機(jī)。如果這一干擾被引入電源地信號(hào)，也可能對(duì)系統(tǒng)的其它芯片產(chǎn)生不良的影響。因此，在使用繼電器作開關(guān)電路時(shí)，繼電器的地信號(hào)必須和集成電路的地信號(hào)分開接地。為了解決繼電器的地與系統(tǒng)電路的地不能接在一起，又要用最小系統(tǒng)控制繼電器正常工作這一矛盾，加上光耦隔離電路就能很好的解決這個(gè)問題。方案二就采用了此方法，由于繼電器的地和系統(tǒng)的地被光耦所隔離，因此這個(gè)電路的穩(wěn)定性較強(qiáng)，故本電路選擇方案二。3.3語音電路本塊電路是整個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)中比較重要的一部分，它在每次操作過程中通過最小系統(tǒng)要發(fā)出相應(yīng)的語音提示。在這里就涉及到分段錄音和分段放音，下面就這兩個(gè)方面以及電路的設(shè)計(jì)做下詳細(xì)的介紹。3

17、.3.1分段錄音語音芯片的分段錄音關(guān)鍵在于它的地址端的選取，ISD1420共有8根地址線，其中地址中的A6、A7的電平狀態(tài)決定A0A7的功能。如果A6、A7有一個(gè)為低電平，A0A7輸入全解釋為地址位，作為起始地址用，此時(shí)地址線僅作為輸入端，在操作過程中不能輸出內(nèi)部地址信息。根據(jù)PLAYE、PLAYL或REC的下降沿信號(hào)，地址輸入被鎖定。如果A6、A7同為高電平時(shí)，它們即為模式位。具體數(shù)據(jù)如表3-6所示表3-6 語音芯片使用模式表地址狀態(tài)功能說明DIP開關(guān)12345678（ON=0，OFF=1）地址位A0 A1A2A3A4A5A6A7(1為高,0為低,*為高或低)00000000一段式最大秒錄音

18、,從首址開始.100000008位二進(jìn)制表示地址,每個(gè)地址代表毫秒.地址模式00000010一段從A6地址開始的12秒錄放音*0只要A6,A7任一位為0,就表示處于地址模式.*0*操作模式00010011循環(huán)放音操作,按一下PLAYE鍵可循環(huán)放音,按PLAYL鍵停止,或按住PLAYL鍵放音,松開停止.00001011按順序連續(xù)分段錄放音,每段語音長(zhǎng)度不限.00000011地址指針復(fù)位,開始錄放第一段10001011按PLAYE鍵可快速選段放音ISD1420的錄音是通過“27”（REC）引腳來實(shí)現(xiàn)的。REC輸入是低電平有效錄音信號(hào)。當(dāng)REC為低時(shí)開始錄音。在錄音過程中REC必須保持為低電平。當(dāng)R

19、EC變高或內(nèi)部存儲(chǔ)器已錄滿信息，錄音操作結(jié)束。錄制完畢后，在結(jié)束處會(huì)記錄一個(gè)結(jié)束標(biāo)志，這樣在分段放音時(shí)會(huì)記錄一個(gè)結(jié)束標(biāo)志。當(dāng)REC變高后，器件會(huì)自動(dòng)進(jìn)入掉電模式。因此在電路設(shè)計(jì)的過程中先將REC接在電源上然后通過一端接地一端接REC的按鍵來控制錄音也就是說當(dāng)按鍵按下的時(shí)候就會(huì)給REC一個(gè)低電平觸發(fā)語音芯片開始錄音。但存在一個(gè)問題就是當(dāng)按下按鍵的時(shí)候只是主觀上認(rèn)為開始錄音并沒有什么元器件來反映開始錄音這個(gè)狀態(tài)，根據(jù)這個(gè)問題可以在“25”（REC LED）引腳上接上一個(gè)發(fā)光二極管來表示錄音狀態(tài)，之所以可以這樣做是因?yàn)樵赗EC低電平的時(shí)候語音芯片會(huì)同時(shí)從“25”腳發(fā)出一個(gè)低電平根據(jù)這個(gè)原理可以在“2

20、5”腳上接個(gè)一端接電源一端接REC LED的發(fā)光二極管這樣就可以很客觀的反映出錄音狀態(tài)。另外錄音的效果也是個(gè)很關(guān)鍵的問題，如果在“17”“18”引腳上直接接麥克風(fēng)這樣錄音會(huì)出現(xiàn)很多雜音更嚴(yán)重的會(huì)影響放音。原因是因?yàn)辂溈藢⑿盘?hào)傳送到前置放大器，增益由自動(dòng)增益電路（AGC）控制，增益在-15db到24db，而且外部的麥克必須是要接耦合電路。倘若不是這樣語音中的很多雜音也會(huì)被錄進(jìn)去在放的時(shí)候就會(huì)影響到放音。因此耦合電路電容的數(shù)值根據(jù)下面可得到 經(jīng)過轉(zhuǎn)換可得：代入數(shù)據(jù)可得：結(jié)果為：從上可以確定使用0.1UF的磁片電容就可以了。另外還有“18”引腳是麥克前置放大的反向輸入。當(dāng)器件使用該引腳并以差分形式連

21、接到麥克時(shí)，能在一個(gè)很寬的范圍內(nèi)適應(yīng)麥克的輸入電平。AGC電路能以很小的失真記錄聲音的錄制范圍。例如從很低的聲音到很高的聲音。AGC的起控時(shí)間由電路內(nèi)部的一個(gè)5k電阻和一個(gè)外部連接的電容決定。因此上面的計(jì)算公式同樣可以確定使用0.1UF磁片電容就可以了。最后在設(shè)計(jì)電路的過程中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，首先不要上來就進(jìn)行分段錄音這樣很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，應(yīng)該在電路制作完畢后先將語音芯片的A0-A7根地址線全部接地，然后進(jìn)行錄一段語音進(jìn)去，如果沒有問題再將八根地址線根據(jù)需要接上高或低點(diǎn)平進(jìn)行分段錄音。3.3.2分段放音在放音過程中共10段語音，所以把20秒分成10段，每段兩秒。即一段時(shí)間為 h=0.125s*16=2s

22、；因此分段地址如表3-2所示接口電路設(shè)計(jì)為單片機(jī)89C52的P3口接ISD1420的地址端。 表3-2語音分段表分段時(shí)間分段地址所錄制的語音0s2s00H歡迎使用本系統(tǒng)2s4s10H請(qǐng)輸入密碼4s6s20H密碼錯(cuò)誤6s8s30H請(qǐng)?jiān)俅屋斎朊艽a8s10s40H請(qǐng)輸入新密碼10s12s50H密碼確定12s14s60H請(qǐng)輸入您要控制的電器號(hào)14s16s70H您的電器已經(jīng)打開16s18s80H您的電器已經(jīng)關(guān)閉18s20s90H操作完畢請(qǐng)掛機(jī)語音芯片控制放音其實(shí)很簡(jiǎn)單就是通過控制“23”（PLYAL）、“24”（PLAYE）兩個(gè)引腳來實(shí)現(xiàn)放音的，但兩者仍然是有區(qū)別的：PLAYE觸發(fā)放音：當(dāng)此管腳上檢測(cè)到

23、低電平跳變時(shí)，將開始放音操作，遇到結(jié)束標(biāo)志（EOM）或存儲(chǔ)器的尾部放音將停止。結(jié)束放音后，器件自動(dòng)進(jìn)入掉電等待模式。在放音過程中將PLAYE變高不會(huì)停止當(dāng)前的放音操作。PLAYL電平放音：當(dāng)此管腳的信號(hào)由高變?yōu)?時(shí)，將開始放音操作。PLAYL變?yōu)楦唠娖剑龅浇Y(jié)束標(biāo)志（EOM）或存儲(chǔ)器的尾部放音將停止。結(jié)束放音后，器件自動(dòng)進(jìn)入掉電等待模式。因此圖中的“PLAYL”、“PLAYE”鍵只需選接一個(gè)即可，選取關(guān)鍵看軟件的編輯。同時(shí)地址輸入端A0A7有效值范圍為0000000010011111,這表明最多可被劃分為160個(gè)存貯單元，可錄放多達(dá)160段語音信息。由A0A7決定每段語音的起始地址，而起始地址

24、又直接反映了錄放的起始時(shí)間。其關(guān)系見下面這個(gè)公式 TQ= 0.125s×（128A7+64A6+32A5+16A4+8A3+4A2+2A1+0）注：TQ代表錄音的開始時(shí)間；右邊的“A0-A7”通過取“0”或者“1”兩種不同的值可以得到不同的的開始時(shí)間。例如：要得到首地址的開始時(shí)間那就可以只將“A4”取為“1”其他為“0”此時(shí)根據(jù)公式就可以得到： TQ=0.125s*16=2s圖3-7 語音電路圖3.4雙音多頻解碼電路 考慮到本次設(shè)計(jì)的要求能夠?qū)﹄娫捑€上進(jìn)來的DTMF信號(hào)進(jìn)行解碼也就是說只要能夠收到電話信號(hào)并進(jìn)行解碼就可以了。所以決定用MT8870來作為解碼電路的解碼芯片。主要設(shè)計(jì)思想

25、是遠(yuǎn)端用戶發(fā)送的DTMF信號(hào)是從電話線上傳送來的,它含有很大的直流成分，所以在進(jìn)行解碼之前必須去除這些直流成分，因此必須通過一個(gè)磁片電容進(jìn)行隔直，然后再由MT8870的2、3腳接收來自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號(hào)。（注：其中GS(3)增益選擇端，在該引腳與IN-引腳間接反饋電阻可調(diào)節(jié)運(yùn)放增益，增益的大小就取決與R8和R12電阻的大小，因?yàn)殡娫捫盘?hào)進(jìn)來的時(shí)候頻率只有25HZ而在進(jìn)行解碼的時(shí)候能夠識(shí)別的頻率在700到2000HZ，所以放大倍數(shù)應(yīng)該在100倍左右，因此R8和R12電阻應(yīng)該選為100歐姆和70歐姆）但此雙音多頻信號(hào)（DTMF）是由一組低音頻信號(hào)和一組高音頻信號(hào)以一定方式的組合構(gòu)成，每組音頻

26、信號(hào)各有4個(gè)音頻信號(hào)，而每種組合有一個(gè)高音頻信號(hào)和一個(gè)低音頻信號(hào)，共16種組合（注：DTMF信號(hào)的產(chǎn)生原理：雙音頻信號(hào)是2個(gè)正弦波信號(hào)的疊加，選定2個(gè)頻率f1和f2后可得到這種信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，見下式 對(duì)照表3-8可發(fā)現(xiàn)DTMF信號(hào)由2個(gè)不同的頻率信號(hào)合成。分為高頻組和低頻組，包各含有4個(gè)頻率，可以構(gòu)成16種不同的信號(hào)，依次對(duì)應(yīng)著16個(gè)不同的BCD碼）具體數(shù)據(jù)見表3-8 ，因此信號(hào)進(jìn)入MT8870之后第一步就是將這兩個(gè)信號(hào)給分離出來 分離出來之后 ，再經(jīng)高、低群濾波器和幅度檢測(cè)器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運(yùn)算后，在其數(shù)據(jù)輸出端（1114腳）輸出相對(duì)應(yīng)的8421碼。MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q4Q

27、1直接與AT89C52單片機(jī)的P1.3P1.0連接,MT8870在DTMF信號(hào)碼變換完成后,由STD端發(fā)送中斷信號(hào)至INT1,通知AT89C52數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好。STD電平由低變高，再反相為低，AT89C52單片機(jī)檢測(cè)后，指示P1口接收有效二進(jìn)制代碼。而無效的雙音頻信號(hào)（例如，信號(hào)忙音，電話線路雜音、人們的語音信號(hào)等）是不會(huì)引起MT8870的STD端變化的。表3-8碼值與電話按鍵的對(duì)應(yīng)關(guān)系FLOWFHIGHDIGITD3D2D1D06971209100016971336200106971477300117701209401007701336501017701477601110852120970111

28、8521336810008521477910019411336010109411209*10119411477#11006971633A11017701633B11108521633C11119411633D0000另外10引腳是允許數(shù)據(jù)輸出端口它的作用是在MT8870解碼完畢并通知最小系統(tǒng)數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送的時(shí)候此引腳必須是高電平才會(huì)讓MT8870將數(shù)據(jù)發(fā)送給最小系統(tǒng)，考慮到此方面的原因最后決定將此引腳接到電源上就可以了，也就是說MT8870始終默認(rèn)為允許傳送數(shù)據(jù)。本來芯片的18引腳直接接電源就可以了但考慮到外界存在一些交流電會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生一定的影響所以運(yùn)用一個(gè)磁片電容可以有效的防止外界的交流

29、電的干擾，最后就是OSC1、OSC2(6、7)時(shí)鐘或振蕩器的輸入、輸出端。兩引腳間接3.579545MHz晶體與內(nèi)部電路構(gòu)成芯片振蕩器。綜合以上所說就可以確定MT8870解碼電路圖如圖3-9所示圖3-9 雙音多頻解碼電路3.5電器控制電路本塊電路是本次設(shè)計(jì)的一塊完善部分前面做的所有工作都是為了這個(gè)部分，本塊電路的設(shè)計(jì)思想是通過最小系統(tǒng)給出的一個(gè)低電平來控制一個(gè)一端接在電源上的發(fā)光二極管，當(dāng)最小系統(tǒng)一給低電平就會(huì)使發(fā)光二極管發(fā)光以此來表示電器的打開，除此之外也可以運(yùn)用三極管來控制繼電器的吸合這部分的設(shè)計(jì)隨意性比較大。具體電路圖如圖3-10圖 3-10 家電控制電路3.6上拉電路此電路是用在語音芯

30、片的地址線和單片機(jī)（P0口）的連接上原因是因?yàn)镻0口沒有驅(qū)動(dòng)能力，所以接了1K*4的上拉電阻（在分段放音的過程中A0A3始終保持低電平，真正需要高低電平變化的是A4A7所以上拉電阻只用接四個(gè)就可以了）電路圖如圖3-11圖3-11 上拉電路3.7 放大電路使用LM386對(duì)語音信號(hào)進(jìn)行放大，可以讓使用者更清楚的聽到語音提示，放大電路如圖3-12電路難點(diǎn)在于耦合變壓器T1的選取。因?yàn)殡娫捑€中直流電壓比較高，而且還有各種信號(hào)音，這些都會(huì)影響到語音信號(hào)加載到電話線上，因此本裝置使用一個(gè)耦合變壓器作為隔離器件。這個(gè)耦合變壓器的阻抗匹配問題是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，設(shè)計(jì)初查閱有關(guān)資料并沒發(fā)現(xiàn)具體參數(shù)。后來看到有電話語音

31、專用的耦合變壓器，其具體性能都很優(yōu)秀，但是價(jià)格太高，因此棄置不用。在電子市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)了體積很小的電話專用耦合變壓器，價(jià)格只有2元。這種耦合變壓器分兩種，一種是輸入，一種是輸出，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明輸入用的耦合變壓器反饋語音性能比較好， 音頻放大集成電路LM386的連接比較簡(jiǎn)單，本裝置使用的是LM386放大增益為50dB的連接方式。圖3-12放大電路第四章 系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試4.1 硬件調(diào)試與分析4.1.1 振鈴檢測(cè)調(diào)試振鈴檢測(cè)的調(diào)試。將此電路并聯(lián)在電話機(jī)的外接線上，撥打電話用示波器檢查光耦的4.5引腳看是否在提示音響的同時(shí)示波器中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)比較清晰的方波，圖形如圖4-1倘若出現(xiàn)說明光耦能夠正常工作，同時(shí)每當(dāng)

32、電話提示音響一次4N25的4、5引腳就會(huì)導(dǎo)通一次這時(shí)5引腳上的發(fā)光二極管兩端就會(huì)產(chǎn)生電壓導(dǎo)致發(fā)光二極管工作，以此來提示操作者電話已經(jīng)響鈴一次，至此鈴流檢測(cè)電路調(diào)試完畢。圖4-1 光耦出來的方波4.1.2 模擬摘掛機(jī)電路的調(diào)試這一部分電路比較簡(jiǎn)單，只要在P3.7口的接口處，給它一個(gè)低電平，此時(shí)三極管的e、c引腳就會(huì)導(dǎo)通，因?yàn)閑引腳接在地線上一旦導(dǎo)通就會(huì)給繼電器上電致使繼電器吸合，接在電話線上的1、2引腳就會(huì)導(dǎo)通達(dá)到摘機(jī)的目的。同時(shí)與繼電器并聯(lián)的有發(fā)光二極管在前者導(dǎo)通的時(shí)候發(fā)光二極管同樣也會(huì)工作以此來表示已經(jīng)完成摘機(jī)操作。完成以上操作之后可以用萬用表測(cè)量接電話線的兩個(gè)引腳倘若有200歐姆電阻說明電

33、路沒有問題。4.1.3 解碼電路調(diào)試此部分是本次設(shè)計(jì)難度比較大的一個(gè)地方在調(diào)試過程中出現(xiàn)過以下幾中問題：1、MT8870不解碼：這個(gè)問題出現(xiàn)的原因有很多種，此次設(shè)計(jì)過程中，由于經(jīng)過電話線進(jìn)入MT8870DE的信號(hào)首先經(jīng)過了電橋的整流，因?yàn)殚_始使用的電橋采用4個(gè)4007型二極管。可能是由于它們之間的不平衡和不穩(wěn)定因素，導(dǎo)致了整個(gè)解碼電路不解碼，即，STD腳無高低電平變化，把電橋去掉后，將電話線的另一端直接接地，在進(jìn)行電話按鍵的測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)STD腳有標(biāo)準(zhǔn)的高低電平變化，又對(duì)照電話鍵盤按鍵與雙音多頻信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，對(duì)MT8870DE輸出的四個(gè)腳（Q1-Q4）進(jìn)行高低電平的測(cè)量。發(fā)現(xiàn)所按的鍵經(jīng)過MT

34、8870DE的解碼后，與Q1，Q2，Q3，Q4所輸出的8421碼完全吻合，問題解決2、掉碼問題：在解決8T8870不解碼問題后調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)按鍵的時(shí)候Q1Q4有時(shí)候能夠輸出正確的8421碼但有時(shí)候缺不能正確輸出，直到最后才發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)在MT8870外圍電路的ST/GT（16腳）這個(gè)上面的電阻過小，后來將電阻換成200K后掉碼問題解決，至此MT8870調(diào)試完畢4.1.4語音電路調(diào)試在錄制語音的時(shí)候，事先將所有地址線全部接地，然后按下錄音鍵，就開始錄音，當(dāng)松開按鍵，錄音就結(jié)束，并且按放音鍵，你可以將你錄制的語音放出來，調(diào)試成功可以進(jìn)行分段錄音。分段錄音過程中，將A0A3地址線全部接地，A4-A7根

35、據(jù)錄音地址的不同分別接上高低電平進(jìn)行分段錄音，十段地址全部錄完后將八跟地址線按00010011接好按下放音鍵就可以將所錄的語音全部按順序分段放出來，至此語音電路調(diào)試完畢4.2聯(lián)機(jī)調(diào)試與分析聯(lián)機(jī)在線調(diào)試所用到的設(shè)備：1. 微機(jī)一臺(tái)，串行接口；2. 單片機(jī)仿真機(jī)一個(gè)；3. 工具包一只；4. 5V穩(wěn)壓電源一個(gè)；5. 雙蹤示波器； 6. 電話線一根；7電話或手機(jī)一部；在聯(lián)機(jī)調(diào)試階段，可以模擬摘機(jī)，振鈴檢測(cè)也沒有問題，問題出在語音電路這一部分，1420的23.24引腳都可以觸發(fā)放音，由于本次設(shè)計(jì)只考慮的一個(gè)引腳，只將23接到單片機(jī)上，而24腳就一直懸空著在，在后面聯(lián)機(jī)調(diào)試的過程中有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)亂放音的問題

36、結(jié)果發(fā)現(xiàn)是24引腳懸空空氣中的不定電平使24引腳有時(shí)候會(huì)觸發(fā)放音，解決辦法是將24腳接到電源上問題解決。 雙音頻信號(hào)解碼在聯(lián)機(jī)在線調(diào)試的時(shí)候也沒有發(fā)生太大的問題。最大的問題發(fā)生在密碼檢測(cè)這一部分，8870的STD端信號(hào)檢測(cè)不到，由于其10端是鎖存端，10腳輸出為高電平，而15腳STD端輸出為脈沖，將兩腳接在一起會(huì)出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤。剛開始查了好多資料，看到它是接在一起的，就照著接了，在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)這種接法行不通，所以，將10腳接在5V上，解碼正常，STD端輸出正常。除此之外在連接單片機(jī)和MT8870的Q1-Q4的時(shí)候經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)接反的情況這樣的結(jié)果就是會(huì)使解出的四位二進(jìn)制碼與程序設(shè)置的不符致使語音電路會(huì)

37、亂放音。第五章 總結(jié)5.1 本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)本系統(tǒng)由單片機(jī)構(gòu)成主控部分，進(jìn)行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號(hào)，并完成對(duì)家用電器的控制；接口電路提供單片機(jī)與電話外線的接口。其中包括鈴流檢測(cè)、摘掛機(jī)控制、忙音檢測(cè)、雙音頻DTMF識(shí)別，及語音提示電路。并且具有密碼檢測(cè)、密碼修改、狀態(tài)查詢等功能。語音提示電路受單片機(jī)的控制產(chǎn)生相應(yīng)的提示音提示，并通過反饋電路反饋至電話外線。從而使操作者對(duì)電器的操作達(dá)到交互式，并能及時(shí)了解有關(guān)的信息；顯示電路用于狀態(tài)設(shè)置時(shí)的顯示；控制部分即受控的終端，如前所述，可通過接駁不同的終端并對(duì)電話進(jìn)行必要的改動(dòng)從而達(dá)到功能的擴(kuò)展。 本系統(tǒng)的每一個(gè)接口電路（振鈴檢測(cè)、模擬摘掛機(jī)、語音反饋、雙音頻解碼等）都已經(jīng)經(jīng)過實(shí)際的交換機(jī)在線實(shí)驗(yàn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。本系統(tǒng)使用最簡(jiǎn)單的電路、最便宜的電路芯片實(shí)現(xiàn)了完善的功能。 5.2 本次設(shè)計(jì)的不足之處 本系統(tǒng)由于時(shí)間的限制，在畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束之前只能作到現(xiàn)有的程度。但本系統(tǒng)仍然有很多可以改進(jìn)之處，下面就幾方面的改進(jìn)做下敘述：1、單片機(jī)控制電器數(shù)量的增加以及控制方式的改變，此次設(shè)計(jì)