基于PIC單片機(jī)的家用電器電話遙控裝置

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的家用電器進(jìn)入了人們的生活，這些家用電器給人們的生活帶來了很多的方便和享受，同時(shí)隨著電話在家庭中的普及，利用電話實(shí)現(xiàn)家用電器遙控是家用電器未來的發(fā)展方向［1］。本文介紹一種基于單片機(jī)的電話遙控裝置。利用該裝置，用戶可以通過任意一部雙音頻電話（包括手機(jī)和固定電話）遙控家中的電器。當(dāng)用戶要下班時(shí)，可以通過電話，提前打開空調(diào)、電飯鍋，用戶回到家里時(shí)，飯煮好了，房子里溫度剛剛好。用戶也可以通過電話隨時(shí)開關(guān)、檢查家里電器的使用情況等等。總之，電話通到哪里，用戶就可以從哪里遙控家中的電器。

1 遙控裝置的工作原理

基于PIC單片機(jī)控制家用電器電話遙控裝置的工作原理是：當(dāng)有電話打入時(shí)，振鈴電路檢測(cè)到電話振鈴信號(hào)，等待系統(tǒng)默認(rèn)的振鈴次數(shù)后，啟動(dòng)自動(dòng)摘機(jī)電路實(shí)現(xiàn)摘機(jī)，并送出提示音信號(hào)，用戶輸入預(yù)先設(shè)定的密碼，控制裝置通過雙音多頻解碼電路讀取輸入密碼，與預(yù)設(shè)在控制裝置中的密碼進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，如果密碼錯(cuò)誤，系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)；密碼正確，則進(jìn)入遙控狀態(tài)。該裝置通過雙音多頻解碼電路獲得用戶發(fā)出的命令，并根據(jù)用戶的命令執(zhí)行開機(jī)、關(guān)機(jī)、定時(shí)等操作；用戶還可以進(jìn)行工作狀態(tài)查詢、密碼修改操作。系統(tǒng)還具有定時(shí)時(shí)間的倒記時(shí)顯示及手動(dòng)操作等功能。當(dāng)人在默認(rèn)的振鈴次數(shù)之前接聽電話，不進(jìn)入電話遙控狀態(tài)，因此不影響電話的正常通話使用。

2 遙控裝置的硬件組成

家用電器電話遙控裝置的硬件組成如圖1所示。主要由電話振鈴檢測(cè)電路、電話自動(dòng)摘機(jī)電路、雙音多頻解碼電路、顯示電路、輸出控制電路、電源電路和PIC單片機(jī)組成。

單片機(jī)是整個(gè)電話遙控系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)所有電路都是在他的控制下工作，本裝置采用的單片機(jī)是Microchip公司的PIC16F84［2］，他是RISC結(jié)構(gòu)的CPU，采用精簡(jiǎn)指令集；內(nèi)含1k×14 b E2PROM型程序存儲(chǔ)器和64個(gè)8 b E2PROM 型數(shù)據(jù)寄存器；擦寫次數(shù)可達(dá)100萬(wàn)次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間大于40年；有13個(gè)可獨(dú)立編程的雙向I／O口，每個(gè)I／O口最大拉電流25 mA，最大灌電流20 mA；一個(gè)可帶8位預(yù)分頻器的8位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器；具有自振式看門狗和程序保密位；PIC16F84采用CMOS工藝，功耗低，在5 V／4 MHz工作條件下，耗電小于2 mA，可以在2．0～6．0 V電壓下工作。由于他內(nèi)部含有64 b的E2PROM型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所以可以用于在掉電狀態(tài)下保存系統(tǒng)密碼和原工作狀態(tài)。

下面具體的介紹遙控裝置中的各部分電路的原理和功能。

2．1　電話振鈴檢測(cè)電路

振鈴檢測(cè)電路如圖2所示。二極管V1～V4有2種作用：

（1）將不確定的線路供電正負(fù)變?yōu)楣潭ǖ恼?fù)輸出；

（2）將交流的振鈴信號(hào)變換為脈動(dòng)直流以供檢測(cè)。

當(dāng)沒有振鈴信號(hào)時(shí)，線路上的供電電壓為48 V（老式交換機(jī)為60 V），經(jīng)二極管V1～V4整流后不足以使穩(wěn)壓管V5導(dǎo)通，振鈴信號(hào)輸出端電壓接近0 V，當(dāng)振鈴信號(hào)到來時(shí)，線路上的90 V交流振鈴信號(hào)經(jīng)過二極管V1～V4整流變換成為峰值90 V的脈動(dòng)直流電，其峰值足以擊穿穩(wěn)壓管V5，經(jīng)R1對(duì)C1充電，振鈴輸出端電壓升高，CPU可以根據(jù)振鈴信號(hào)的高低檢測(cè)有無振鈴。電路中穩(wěn)壓管V6限制振鈴信號(hào)的幅度不超過CPU端口的允許電壓，保護(hù)CPU。

2．2　電話自動(dòng)摘機(jī)電路

自動(dòng)摘機(jī)電路如圖3所示。當(dāng)CPU檢測(cè)到系統(tǒng)設(shè)定的振鈴次數(shù)之后，送出摘機(jī)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)三極管V7導(dǎo)通，電阻R2接入電路，實(shí)現(xiàn)摘機(jī)。當(dāng)CPU檢測(cè)到正確的密碼，并按照用戶設(shè)定要求工作后；或者檢測(cè)到密碼錯(cuò)誤，CPU取消摘機(jī)信號(hào)，三極管截止，系統(tǒng)掛機(jī)。

2．3　雙音多頻解碼電路

解碼電路是將用戶所按電話的密碼信號(hào)解碼后送入單片機(jī)，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的控制。雙音多頻解碼電路如圖4所示。系統(tǒng)采用常用的雙音多頻解碼芯片MT8870［3］，該芯片外圍電路簡(jiǎn)單、功耗小、抗干擾能力強(qiáng)。由電話線送進(jìn)來的雙音多頻（DTMF）信號(hào)經(jīng)電容隔直后送到入MT8870，由MT8870內(nèi)部放大后送入兩級(jí)濾波器，第一級(jí)為撥號(hào)音濾波器，濾除350 Hz和440 Hz的信號(hào)，防止撥號(hào)音干擾電路正確解碼，然后將信號(hào)送入高頻群和低頻群信號(hào)濾波器，取出高頻音和低頻音，送入數(shù)字計(jì)數(shù)電路解調(diào)出高頻音和低頻音的頻率，當(dāng)檢測(cè)到正確的高頻音和低頻音信號(hào)后，解調(diào)出對(duì)應(yīng)按鍵并將解調(diào)值鎖存，置STD信號(hào)為高，輸入到單片機(jī)中，單片機(jī)將TOE置高并通過Q1～Q4引腳讀入指令代碼。收到代表?yè)芴?hào)值的4位數(shù)值后對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。