基于電話網(wǎng)的嵌入式遠(yuǎn)程控制器的設(shè)計

1 引言
隨著工業(yè)自動化水平的提高，遠(yuǎn)程控制成了應(yīng)用越來越多的控制手段，常用的遠(yuǎn)程控制方式有基于以太網(wǎng)、GPRS、GSM短消息、電話網(wǎng)等。電話網(wǎng)絡(luò)是覆蓋面最廣的網(wǎng)絡(luò)，且電話通信的費用低廉，這就為利用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制提供了可能。本控制器采用性價比較高的單片機(jī)AT89C51作為中控CPU控制MT8870對電話按鍵的雙音多頻信號進(jìn)行解碼，來實現(xiàn)通過對電話按鍵的操作來控制遠(yuǎn)端的被控對象，通過可錄放語音芯片ISD1110來播放提示語音。設(shè)計實現(xiàn)了操作簡單、安裝方便，低成本的嵌入式遠(yuǎn)程控制器。該控制器能夠檢測電話振鈴信號，自動模擬摘機(jī)，操作者根據(jù)語音提示就可以很方便的查詢被控對象的運(yùn)行狀態(tài)，操作電話按鍵就可以改變被控對象的運(yùn)行狀態(tài)。
2 系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)主要解決的問題是如何利用電話線傳遞控制信息。電話線上所傳輸?shù)氖请p音多頻信號（DTMF信號），這里直接利用電話線傳遞的DTMF信號來傳遞控制信息實現(xiàn)對遠(yuǎn)端控制對象的控制操作。系統(tǒng)主要完成的功能是對DTMF信號的解碼，通過單片機(jī)對解碼結(jié)果進(jìn)行譯碼，根據(jù)譯碼結(jié)果發(fā)出相應(yīng)的控制信號，驅(qū)動控制電路進(jìn)行指定的控制操作。系統(tǒng)還必須能夠識別電話振鈴信號，在指定的時間內(nèi)檢測到規(guī)定的振鈴次數(shù)（5次）則接通電話，播放提示語音。通過對電話按鍵的操作來遠(yuǎn)程控制被控對象。本系統(tǒng)主要設(shè)置了振鈴檢測、模擬摘機(jī)、模擬掛機(jī)、DTMF解碼、語音、繼電器驅(qū)動等電路。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1：

系統(tǒng)工作過程：
振鈴檢測電路用于檢測振鈴信號，當(dāng)檢測到有振鈴信號時，對振鈴進(jìn)行記數(shù)如果振鈴次數(shù)小于5次該控制器不動作，若振鈴次數(shù)大于5次表示要進(jìn)行控制，單片機(jī)輸出信號給模擬摘/掛機(jī)電路模擬摘機(jī)，此時控制器就和控制中心的電話接通。該控制器為防止誤操作設(shè)置了密碼保護(hù)功能，當(dāng)控制中心通過撥打電話與控制器接通后，單片機(jī)輸出信號給語音電路播放密碼提示語音，控制者可以通過電話按鍵輸入密碼，控制系統(tǒng)接收由電話線傳送來的DTMF信號，由MT8870對電話按鍵的DTMF信號進(jìn)行解碼，如果密碼正確操作者就可以根據(jù)語音提示完成狀態(tài)查詢或是控制動作。
3．硬件電路組成
系統(tǒng)硬件主要由振鈴檢測電路、模擬摘掛機(jī)電路、DTMF信號解碼電路、語音電路和輸出驅(qū)動電路等幾部分組成。
3．1振鈴檢測、模擬摘機(jī)電路
振鈴檢測、模擬摘機(jī)電路如圖2，振鈴檢測電路是由光耦TLP521-1和74LS123構(gòu)成。當(dāng)有電話呼入時，電話線上傳輸?shù)?5HZ、90V的交流振鈴信號由C1、C2隔離直流后由整流橋整流，整流后的直流電壓值較高，經(jīng)光電隔離器U1后輸出TTL脈沖信號，該脈沖經(jīng)74LS123整形成大方波信號，該方波信號送至單片機(jī)的P3.5引腳進(jìn)行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)值時，單片機(jī)P1.0引腳輸出高電平，三極管Q1導(dǎo)通則繼電器K1動作，將負(fù)載電阻R5（330Ω）接入電路實現(xiàn)模擬摘機(jī)。這里所說的模擬摘機(jī)是指將R5接入電路后，電話線上就會出現(xiàn)大于10mA的電流，交換中心檢測到這一電流后就不再輸出振鈴信號而是轉(zhuǎn)為接通電話。人們手動摘機(jī)接通電話時的工作過程與此一致，因此稱為模擬摘機(jī)。如果振鈴信號沒有達(dá)到預(yù)設(shè)值就消失，則單片機(jī)的計數(shù)值清零，控制器不動作。

3．2 DTMF信號解碼電路