家庭远程智能控制系统作者：power 来源：网络点击：803 日期：2007-09-02前言遥控技术是通过一种手对被物体实施一定距离控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线遥控和超声波遥控等。

无线电遥控须占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染。

有线遥控要专门布线，投入大、遥控距离短。

而遥控距离也制约了红外线和超声波在远程控制上的发展。

随着我国信息产业的迅速发展，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，这为电话远程控制提供良好的基础。

基于电话网的远程控制，不需要占用无线电频率资料，不需要专门布线，具有较好的实时性和可靠性；可以充分各地联网的电话线路，实现跨省市，甚至跨国远程控制。

本文结合双音频解码技术、单片机的硬件和软件和语音技术等来实现远程智能控制。

第一章：系统设计要求及设计方案1.1总体设计分析电话远程家庭智能控制系统（以下简称控制系统）的功能以确定设计具体要求如下：（1）控制系统能通过电话终端通信设备对异地电器实现智能控制。

（2）控制系统可以实现自动模拟摘机，以实现双方通信。

（3）控制系统主人的身份校验、在线密码修改及存储。

（4）控制系统有语音提示，以方便主人操作。

1.2总体方案为实现控制系统的功能，完成设计要求，采用模块化结构，设计电话远程家庭智能控制系统主要由单片机主控部分、双音频解码部分、电话接口电路和语音提示部分组成。

单片机主控部分主要完成信息处理和记录、控制调度其它部分正常工作、如电器的控制、密码校对和修改等工作。

双音多频解码部分对用户从远端发送来的DTMF（双音多频）信号进行解码，解码后的信号送给单片机进行处理。

电话接口电路主要完成振铃信号检测、模拟摘挂机、语音发送等。

语音提示部分发出语音提示信号，以实现人机互交式操作界面。

电话远程家庭智能控制系统构成方框图如图1-1所示图1-1 电话远程家庭智能控制系统组成方框图本装置并联于电话机的两端，不会影响到电话机的正常使用。

用户通过异地的电话机拨通本装置所连接外线的电话号码，通过市局交换机向电话机发出振铃信号。

本装置如果检测到振铃五次，即五次响铃后无人接，自动摘机，进入密码检测，输入正确后选择被控制电器，然后输入开或关进行遥控电器，完成后返回。

第二章系统设计可行性分析2.1 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：⑴通过电话网对异地的电器实现控制（开/关）；⑵控制器可以实现自动模拟摘挂机；⑶控制器设置密码校验；我设计此系统必须具有以下单元功能模块：⑴铃音检测、计数；⑵自动摘挂机；⑶密码校验；⑷在线修改密码；⑸双音频信号解码；⑹输入信息分析；⑺控制电器开关；⑻电器状态查询；⑼忙音检测；根据电话机和交换机发出的不同信号音以及电话线各种状态的不同要求，我结合实际情况对具体的单元功能模块作出软件或硬件上的不同分工，具体如下。

理论上交换机所发出的各种信号音都可以通过软件编程而识别，即通过单片机发出的脉冲信号来检测信号音单位时间内的脉冲个数计算出其频率，从而完成信号音识别。

但是从系统的可靠性和程序的结构设计上分析，我选择了硬件来解决振铃音检测、忙音检测、双音频信号解码等功能模块。

自动摘挂机和电器的控制必须使用具体硬件电路来实现。

振铃音计数、忙音计数、密码校验、在线修改密码、输入信息分析、电器状态查询等功能模块使用软件编程方式要比硬件电路简单的多，实现也很容易。

综上所述，我设计信号音检测、自动摘挂机、控制电器、双音频解码、语音录放等功能模块使用硬件电路实现。

而信号音计数、密码校验、在线修改密码、信息分析、电器状态查询等功能模块使用软件编程完成。

下面就硬件以及软件实现的单元电路分别进行具体分析。

2.2 硬件模块本作品使用了大量的硬件电路完成部分功能模块，其目的就是充分利用硬件电路的可靠性、稳定性，使整体电路达到比较高的稳定性。

2.2.1自动摘挂机因为程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大为约30mA的电流，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。

自动摘挂机电路可以通过单片机控制一个继电器的开关，继电器的控制端连接一个大约300Ω的电阻接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。

2.2.2振铃音的检测当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。

振铃为25±3伏的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值90±15V。

振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。

根据振铃信号电压比较高的特点，可以先使用高压稳压二极管进行降压，然后输入至光电耦合器。

经过光耦的隔离转换，从光电耦合器输出的波形是时通时断的正弦波，经过RC回路进行滤波输出很标准的方波。

方波信号就可以直接输出至单片机的中断计数器输入口，完成整个振铃音检测和计数的过程。

2.2.3控制电器此部分比较简单，通过单片机控制多路继电器的开关即可，常用的电路已经很成熟，在此就不累述了。

2.2.4双音频解码此部分是整个系统的关键，它的工作情况直接决定了系统的可靠性。

经过翻阅大量的文献资料，我发现使用电话专用的双音频编解码芯片进行输入双音频信号的解码，是比较常用的一种方法。

使用集成电路不但外围电路简单，而且可靠性强。

经过专用集成电路的解码，信号转换成为不同的码制信号，可以直接被单片机读取。

一般常用的电话双音频编解码集成电路有8870、8880、8888、9170等，经过反复论证比较，我决定使用双音频解码集成片HT9170来完成此功能模块。

有关HT9170的详细介绍请参阅本报告的附录一部分。

经过比较，我决定使用A T89S51作为控制的芯片，具体有关A T89S51的介绍不在这里累述，其详细资料请参阅本报告的附录部分。

2.3.1信号音计数本单元可以使用A T89S51的两个计数器的外部中断方式来实现对不同信号音的计数。

2.3.2密码检测本单元可以在系统初始化的时候，在单片机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。

这样就可以实现密码检测的功能。

2.3.3 信号分析处理本单元可以利用查表方式，也可以用简单的语句，通过子程序调用来实现。

经过翻阅大量的技术资料，对具体要求实现的功能进行完整的系统分析，我认为我的电话遥控系统设计基本符合实际情况，可以完成设计任务所要求实现的基本功能。

第三章硬件单元电路设计3.1 主控部分电路设计控制系统的主控部分的主要单片机A T89S51配合软件来完成信息处理和记录、控制调度其它部分正常工作、电器的控制、密码校对和修改等工作。

设计主控部分的硬件电路如下图（图3-1）所示图3-1 主控部分电路原理图3.1.1复位电路图（一）中电容C6和电阻R7组成上电复位电路，在单片机上电时，产生一个大于两个机器周期的复位信号，为单片机的RESET（9脚）提供一个高电平复位号，使单片机上电复位。

电容C6取2.2uF/16V的电解电容。

电阻R7取1K/1/4W的电阻3.1.2时钟电路图（一）中电容C4、C5和石英晶体振荡器Y2组成时钟电路。

为单片机提供一个频率为12M的稳定时钟频率。

电容C4、C5取33pF的陶瓷电容。

石英晶体振荡器Y2取12M的金属外壳石英晶体振荡器。

3.1.3单片机的选型从系统功能的需要和性价比方面考虑，选用A TMEL公司的AT89S51单片机。

3.2 双音频电路设计目前电话线传输的信号有两种，一种是快淘汰的脉冲信号，一种是目前普遍应用的双音多频信号。

双音多频信号是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号。

CCITT和我国国家标准规定了电话键盘按键与双音多频的对应关系如表3-1所示。

电话拨号数字与高低频信号对应关系表（表3-1）数字键盘高频组/Hz1209133614771633低频组/Hz669123A770456B852789C941＃D双音多频信号解码是控制系统的主要组成部分，正确的解码出交换机通过电话线发送来的双音多频信号是控制系统的关键。

目前很多电子公司都生产双音多频频信号解码集成电路，便于与单片机并行通信的有MITEL公司的MT8870和HOLTEK公司生产的HT9170等。

Motorola公司生产的DTMF（双音多频）MC145436解码器可与单片机串行通信。

（MT8870与HT9170可以直接代换）。

双音多频DTMF信号解码电路由HT9170（简介详见附录）主要承担。

HT9170的连线如图三所示，它的2、3脚接收来自电话机的双音多频脉冲信号该双音多频信号先经其内部的拨号音滤波器，滤除拨号音信号，然后经前置放大后送入双音频滤波器，将双音频信号按高，低音频信号分开，再经高，低群滤波器，幅度检测器送入输出译码电路，经过数字运算后，在其数据输出端（11~14脚）输出相对应的8421码。

HT9170的数据输出端Q4 ~ Q1连到A T89S51的P1口的P1.4 ~ P1.7，CPU经P1口识别4位代码。

电话按键与相应译码（Q4~Q1）输出见附录。

其中，A，B，C，D 4个按键常被当作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。

注意，需要特别指出的是，对于“0”号码，HT9170输出的8421码并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“#”字号码，HT9170输出的8421码分别为“1011”和“1100”。

有些技术资料会出现错误，包括比较权威的手册，所以我是在实验中，记录下测量的每一组数据后，才把这些数据应用于程序当中。

为了使单片机AT89S51获取有效数据，HT9170的STD有效端经反相后接CPU的/INT0引脚。

当HT9170获取有效双音多频信号后，STD电平由低变高，再反相为低，CPU检测后，指示P1口接收有效二进制代码。

而无效的双音频信号（电话线路杂音、人们的语音信号等）是不会引起HT9170的STD端变化的。

DTMF接收器的外围电路如图三所示。

其中，接在电源处的电容对抗干扰有一定的作用。

在实际应用中，存在这样一个问题：HT9170的使能控制端不允许中断时，将使HT9170的STD端中断关闭。

其解决办法是，将STD端接与非门的一输入，与非门的另一输入端接一不定电平端P。

当STD有效（即中断开放）时，P = 1则/INT0中断关闭；P = 0时则/INT0中断允许。

双音多频信号解码电路原理图（图3-2）3.3 振铃检测与模拟摘挂机电路设计当用户被呼叫时，电话交换机发来幅度为25±3V的正弦波振铃信号，振铃信号失真少于10%，电压有效值为90±15V，振铃信号的周期为5S，即1S送。

4S断。

根据振铃信号的特点，使用稳压二极管将大幅度的正弦波信号削波成小幅度的矩形波，经光电耦合器放大耦合，RC滤波后，送到单片机的T0引脚与单片机的程序配合完成振铃检测。