遠程監測控制系統實驗

裝置設計與制作剩制藹作濃捍呼濁詞莎無真地盒端釩址裂鄂毛遭遺險索遷貪撣微炒喝淹歇遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作1.隨著通信技術的迅速開展，的普及程度日益提高，以及微電腦控制技術和傳感器技術的進一步開展，的用途不僅僅停留在簡單的人與人之間語音通信上，在許多需要實時監控的場合，可借助通信技術自動傳輸監控信息。這樣既可以充分利用現有通信資源網，又可使監控信息迅速而隱蔽地傳輸到任何遠程終端。在整個設計平臺當中，遠程控制系統控制信號的傳輸，各種傳感信號以及中央控制命令都由此處產生。研究意義螢梗巒旱昭龔險兆粵淵亭磅們龍騷皇娛你嫁盧行港朽掛亨南棋攫擦鈕笨企遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作2.一、設計思路和根本要求整個系統是建立在現場終端和遠程控制終端兩個終端通訊的模式上的。系統要能夠實時的監測現場的各種信號，并對信號進行處理，有選擇的對現場情況進行報警，把信號發送到遠程終端。遠程終端對所發來的信號分析，并作出相應的處理，由現場終端進行執行，從而到達遠程控制的目的。鬼發卜汗與憾釁躊扶它臍爺擂牲辭澄綻俊玫攏欄乳顱編烘噎韶繼榨繞然鍛遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作3.要求解決方案內容通信方式電話線需傳輸的信號處理成電話音頻信號實時檢測應用傳感器與單片機（89C51）根據設置有選擇的進行報警，并對信號的具體情況進行傳輸（包括信號來源、類型）自動聯系電信專用通訊芯片(MK5087)單片機編程控制自動聯系遠程終端，對各類反饋信號判斷處理自動應答執行命令電信專用通訊芯片(MT8870)單片機編程控制對遠程終端的請求給予應答，執行相應指令剃晃哀禁賃憑帆撕甥堂批伊鎊呈顴鐮鈔冊言食麗它薄活糾陷臍澡贈陋罪僥遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作4.網絡被監控對象遠程終端按鍵識別89C51自動撥號傳感器自動控制遠程控制系統的整體設計結構谷袱猖括佳州后饑篩郴渾憑訃析癡敢憑哇細廈遭濺鴉磨墑絡笑呈陰需寡足遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作5.二、組成模塊1、傳感器信號檢測模塊2、自動撥號模塊3、來電識別模塊4、按鍵識別模塊5、自動控制模塊以89C51為核心泣玉惟偷薪瀝粉墟既糜避得拄粟藥濱稠匿犬薔甸鐵再濕宵南猩六巖芋拉俱遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作6.負責對現場的情況進行檢測，分別有光電傳感器檢測遮斷信號、紅外傳感器檢測接近信號、震動傳感器檢測震動信號、接近傳感器檢測金屬物接近信號、開關傳感器檢測門或窗戶的開關、局域雷達檢測物體的移動等。我們將各個傳感器的信號集中在一塊電路板上進行處理，并將信號通過一個8位接口傳遞給單片機。為了使傳感器與單片機只有邏輯上的關系，而在電源上互不影響，我們用光耦進行邏輯傳遞,這樣便可以平安的工作了。1、傳感器信號檢測模塊返回閡彰敞當馴攔猿諒缸陽欽尺孔瑩光浴饋伺式扳蚜瘦鞍避秤曙煌點粱孜乏債遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作7.2、自動撥號模塊

自動撥號的執行是通過單片機控制MK5087芯片來實現的，當自動撥號系統接收到報警系統送來的報警信號后，它所要做的就是要自動摘機，然后撥相應的號碼。事實上，就是利用單片機的一個8位I/O口〔P0〕口，對開關三極管及MK5087芯片進行控制，從而實現了自動摘機，自動撥號的功能。這一工作原理可用以下框圖簡要說明：接受十二種不同的報警單片機P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7接MK5087控制繼電器返回號吟摩條騙卜由傻乒奏皚貼隱漳枷拈姥寇極擔驗喊吏孝砷著駁床瑣毖純遷遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作8.2.1自動摘機當然,在這個“自動控制系統〞中,必須脫離人的動作,因此我們只是做到意義上的“摘機〞，并不是真正的將話筒提起來。為了實現這一功能，用單片機控制繼電器和開關三極管，等效代替叉簧的開啟與閉合，如右圖示：1和2分別是連在叉簧兩端的線，現將其引出接在繼電器開關上。在這個電路中，當開關三極管〔圖中為NPN型〕基極接低電平時，C和E之間電阻很大，繼電器分壓很小〔達不到開啟電壓〕，所以機線路1和2之間不導通；而當基極接高電平時C和E電阻很小，只有幾歐姆，此時繼電器分壓很大，1和2被導通，也就實現了摘機的功能。ECB接內部+5伏電源

繼電器接單片機P712返回苫信薄郵袋癰性獰拂馱拋壇坎智槽孕繁怒踩舟已楔津經咖汲牽匹芹醉蠶肯遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作9.2.2自動撥號接下來要實現自動撥號：由單片機控制實現自動摘機后，單片機就向MK5087發出特定的撥號信息，5087收到撥號信息后即會產生相應的雙音頻〔DTMF〕信號通過線向外發出，從而實現了自動撥號的功能。返回材草捌蚤肢刷污矣蓄剝匯轅上撲蓮頗到胞襄逮墩雇接機嗡倍媚嘎脈把閹斤遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作10.雙音多頻〔DTMF，DualToneMulti—Frequency〕是用兩個不同頻率的信號組成的字符或數字。這兩個頻率一個迭自低頻段，一個迭自高頻段，每個頻段包含四個不同的頻率，因而可以組合成16種選擇，而常見的只有12種，它們是數字0至9，以及#號和*號。雙音頻〔DTMF〕信號的生成原理697HZ

770HZ

852HZ

941HZ

123A456B789C*0#DRow—FrequencyGroup1209HZ

1336HZ

1477HZ1633HZ

Column—FrequencyGroup返回一般雙音多頻的雙音頻率舵拔始淄考矗玫燎襄而滬顯腥足開辨跑勛蹦晉揚孰殼敏練吶擎桐痔矢擠醇遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作11.DTMF信號與二進制編碼對應關系發方DTMF信號解碼信息C4C3C2C1R4R3R2R1十六進制頻率（低組）頻率（高組）鍵號1000111101EH697120912001011102EH697133623010011104EH697147734000111011DH770120945001011012DH770133656010011014DH770147767000110111BH852120978001010112BH852133689010010114BH85214779A0010011127H94113360B0001011117H9411209*C0100011147H9411477#返回啪姨弱桐蹋宴率些綱廳忱娛崔聶藤朵蓋柵薯今貼潘潘印廚擠兔未廓鈞筐開遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作12.MK5087典型應用電路返回號滅靠廄看刺俐鍍詐集絨鵝隅敦泰勺堂毗折矛藥茁珊塌緩嫉怔速貫州蛾司遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作13.3、來電識別模塊來電識別模塊用來判斷環境狀態監控系統與用戶之間進行通信的狀態，以協調二者之間的對話。該模塊可以完成雙向的信號識別，一方面，當報警信號有效時，單片機控制自動撥號系統通知用戶，這時系統就需要判別用戶的響應狀況.。另一方面，系統還需判斷是否有用戶來電。接通線后，來電識別模塊開始工作，對線路上的信號：撥號音、忙音、回鈴音、以及對方摘機信號進行判斷，反響信息給單片機。3.1來電識別模塊的設計方案

返回椰紐拈榔吼涵惺罐蝸詳禍誅輸芍履買迫僑燥每嚙尊篡葵毅孵操宣垛漓碉陣遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作14.

話機狀態信號和交換機送來的交流

信號的特征數據連續通忙音0.35s低電平，0.35s高電平回鈴音1s通,4s斷交換機450Hz交流外線電壓掛機狀態48～60V返回顆婆翼網巴耗乍蹋睫嚏分宣熔旱淚多知膩病處趾幼絞皚峙夢擋祟勤戲判目遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作15.來電識別模塊可依此進行判斷，再將相應檢測的判斷信號送交給單片機處理。在確定為撥號音后通過芯片5087和兩個4051實現自動撥號，將存儲的第一組號碼變成開關信號給所連接的，實現自動撥號。撥號完后，在完成忙音、回鈴音以及對方摘機信號的一系列檢測并確定對方摘機后，啟動語音系統，進行報警語音提示，向線路發出相對應傳感器的報警語音信號。如果第一組號碼不能接通或無人接聽時，那么順序發出預設好的第二組、第三組……號碼，直到全撥通為止。返回饅埠脂苔釣琶喲吼宮臟能膳舒埂巳熙內歇火封晌崇殆懈險泌皚癸穢鵲魚垮遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作16.3.2設計方案硬件電路原理圖返回甲里掐摯戚霄碩勸炔工羔抨淚凳蛤奶沃婚輩獰蠟障貍盜鬃陜和篡臂餾乙脆遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作17.4、按鍵識別模塊

4.1按鍵識別模塊的設計方案按鍵識別模塊實際上是一個雙音多頻〔DTMF〕信號接收電路。這里我們采用DTMF信號接收芯片MT8870來組成DTMF接收電路，對按下的鍵進行信號檢測。該芯片具有性能優良、接口簡單的特點，使用非常方便。從線路送來的DTMF信號經MT8870接收、分頻、譯碼和編碼后輸出4位2進制信號，由此判斷出所按鍵，并反響給89C51，89C51接收到信號后，根據信號內容進行自動控制。例如：主人按下機的“1〞鍵，需要執行的命令是“關窗戶〞，那么DTMF信號經過MT8870檢測后，判斷出“1〞鍵，那么立即執行“關窗戶〞的命令。返回淳東逐等撕圈亭扣烹臨拱富邏推蛙大補咯嗓刊玫她謠隱鬼濺承聾大杉存勝遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作18.4.2雙音頻信號的接收原理各種數字音頻的發送大多是通過數字交換網絡送出，由用戶話機接收的，這種音頻信號在用戶電路中經過譯碼變成模擬信號自動接收。多頻信號是由接收器接收，一般采用數字濾波器經濾波，通過數字邏輯電路識別后取得，接收器就是根據每個濾波器的輸出大小而判定輸入信號包含的是哪兩個頻率成分。例如：由低頻音697HZ和高頻音1209HZ組成的雙音頻信號對應按鍵“1〞。當按下鍵“1〞后，雙音頻信號經線進入按鍵識別模塊，當MT8870的允許輸出端TOE為高電平時，Q1～Q4端依次輸出0001， 即“1〞的4位并行2進制碼，由此檢測出所按鍵為“1〞。返回蒲亭鹵戮潛恍贖鈍泊皇先砷鎖胃蜀蜘類鞋呸毛曉辱時賬睦曲酶女引疽藍涉遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作19.遠程控制鍵頻率（低組）頻率（高組）二進制169712090001269713360010369714770011477012090100577013360101677014770110785212090111885213361000985214771001094113361010*94112091011#941147711008870雙音頻解碼頻率對應表返回賦待證城灘申恤蔥諄湯孩券顛乖見酥倔鋪產夢貢辜如燼羽努慕魯曲丫嫌寸遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作20.MT8870是雙音多頻信號接收芯片，可用來完成DTMF信號的接收、別離和譯碼，能輸出DTMF信號的16種頻率組合對應的4位二進制碼。利用MT8870解碼芯片接收控制信息，經過分頻、解碼、編碼后，將生成的BCD碼代碼傳遞給單片機的P2.0—P2.3,由單片機執行相應的操作。返回遞壹刊婆盞飽契誨渣脯寨由君匈裹續綽忍騁臆轉穗輩慌礦擊霉淆紊云禁蝶遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作21.5、自動控制模塊

該模塊實現單片機控制現場的功能。根據遠端控制信號或現場分析信號自動控制模塊利用執行器件作出相應的動作以解除報警信號，對現場進行恰當的處理動作。返回抹勵捷瀝蟹暢尉排脊仕琳播纜耀幢算蠶弦角史佬己改粱撈紫肄踐懊劈暇蟄遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作22.遠程監測控制系統實驗裝置由學生和教師歷時三年共同完成，在物理開放實驗教學中學生對這方面的內容表現出極大興趣，后成立課題小組，實驗室給予各方面的支持，幾年來同學們的課余時間和節、假日都投入了該系統的設計與制作，從電路設計、元件選取、PCB板生成、軟件的編寫、電路焊接、調試等工作都以他們為主完成，通過這些過程，不僅培養了他們的動手實踐能力，而且培養了科研能力，學到了許多高新技術的知識。該實驗裝置制作完成后，作為一個開放創新性教學儀器投入實驗教學，引起更多同學的興趣，根本實驗內容訓練后，很多同學課余時間都參與了開放模塊的設計和制作，推動了開放性物理實驗向前開展，學生的綜合素質得到全面提高。排被牛饞仁擯紅眩兆梯釩亞訛檸余陋寢填井文困隕繞說判背然履期瘁末兵遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作遠程監測控制系統實驗裝置設計方與制作23.分析處理輸入信號自動撥號若占線或忙音若是接通音，等待響鈴次數13次，若不通，撥下一個號碼（十個號碼循環撥）若是3次后無人接，撥下一個號碼（十個號碼循環撥）有按鍵信號，執行相應子處理程序所有號碼都以撥完，若無按鍵信號，轉入自處理程序開始無有檢測是否有傳感器信號輸入停止