智能家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) —電路圖天天讀（80）

　　智能家電是將計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)字技術(shù)，以簡(jiǎn)單精巧的形式融入到傳統(tǒng)家電中，使家電具備智能化和信息網(wǎng)絡(luò)功能。智能家電的產(chǎn)生和發(fā)展將對(duì)傳統(tǒng)家電、計(jì)算機(jī)和通信業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。目前智能家電的實(shí)現(xiàn)方案眾多，采用專用集成電路是方案 。文中介紹的電話遠(yuǎn)程智能家電控制系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)程控交換信令作為系統(tǒng)控制命令，以公用電話交換網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，用戶可以在遠(yuǎn)端發(fā)送DTMF 雙音多頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。本系統(tǒng)拋棄了一些復(fù)雜的，兼容性差的芯片，取而代之的是得到廣泛應(yīng)用并且控制簡(jiǎn)單的DTMF 雙音頻解碼芯片和單片機(jī)，識(shí)別率高，并且技術(shù)成熟，使得本系統(tǒng)可以在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定工作。

　　智能家電應(yīng)具有很多功能，文中僅討論遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。圖1 為系統(tǒng)功能框圖，由單片機(jī)，DTMF 雙音頻解碼模塊、家電控制驅(qū)動(dòng)接口、振鈴檢測(cè)與上線P離線開關(guān)等幾個(gè)部分組成。系統(tǒng)檢測(cè)到遠(yuǎn)程電話線傳輸過來的信號(hào)后，由雙音頻解碼器對(duì)遠(yuǎn)程電話的DTMF（Dual Tone Multi Frequency） 進(jìn)行解碼識(shí)別，并對(duì)相應(yīng)的受控電器發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令。

　　雙音多頻信號(hào)解碼電路

　　DTMF 雙音多頻信號(hào)解碼電路是目前在按鍵電話（固定電話、移動(dòng)電話） 、程控交換機(jī)及無線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的集成電路。雙音多頻信號(hào)是一組由高頻信號(hào)與低頻信號(hào)疊加而成的組合信號(hào)，我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電話鍵盤按鍵與雙音多頻信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本系統(tǒng)采用HT9170作為DTMF 信號(hào)的解碼核心器件，如圖2 所示。

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　　振鈴檢測(cè)與上線P離線開關(guān)

　　電話被呼叫時(shí)，交換機(jī)發(fā)來振鈴信號(hào)。振鈴為連續(xù)的正弦波，電壓有效值50V ±12 V ，振鈴周期約為5 秒。為避免用戶呼叫系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的高壓振鈴信號(hào)對(duì)DTMF 信號(hào)解碼電路產(chǎn)生危害，在系統(tǒng)待機(jī)及振鈴時(shí)，DTMF 信號(hào)解碼電路應(yīng)處于離線狀態(tài)（與用戶電話線斷開） 。只有在系統(tǒng)檢測(cè)到振鈴并自動(dòng)摘機(jī)后，DTMF 信號(hào)解碼電路才處于上線狀態(tài)（與用戶電話線接通） 。根據(jù)振鈴信號(hào)電壓的特點(diǎn)，可以先使用二極管和濾波電路對(duì)振鈴進(jìn)行整流濾波，所得信號(hào)經(jīng)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓至5V 后加在開關(guān)三極管的基極，使對(duì)應(yīng)有振鈴信號(hào)的時(shí)間內(nèi)輸出高電平，如圖3 所示。再將此信號(hào)輸出至單片機(jī)的中斷計(jì)數(shù)器輸入口，當(dāng)計(jì)數(shù)至7 次后（一般電話來電振鈴為8 次） 由單片機(jī)控制接通繼電器完成自動(dòng)摘機(jī)，并閉合系統(tǒng)上線P離線開關(guān)電路，開啟DTMF 信號(hào)解碼電路與電話用戶線的連接。

　　驅(qū)動(dòng)電路

　　家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過對(duì)繼電器的閉合實(shí)現(xiàn)對(duì)受控電器的控制。因此，在單片機(jī)與受控電器之間必須設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)接口電路。本系統(tǒng)采用美國TexasInstruments 和Sprague 公司開發(fā)的ULN2003A 芯片，來關(guān)閉與開啟繼電器開關(guān)，如圖4 所示。ULN2003A 采用七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列，是專門用來驅(qū)動(dòng)繼電器的芯片，每一路為集電極開路的反相器（相當(dāng)于OC門） ，每個(gè)內(nèi)部反相器的輸出端還接有續(xù)流二極管，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。一片ULN2003A 可同時(shí)對(duì)七個(gè)受控電器進(jìn)行開關(guān)控制。ULN2003A 亦可用國產(chǎn)5G1413 代替。

電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評(píng)分析：

　　本文提出了通過遠(yuǎn)程電話實(shí)現(xiàn)智能家電控制系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)方案。介紹了家電和電話之間的控制接口電路， 討論了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計(jì)。利用本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)固定電話對(duì)空調(diào)器、電燈、電飯鍋等家用電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。另外，本系統(tǒng)也可應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人值守崗位的遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)拋棄了一些復(fù)雜的，兼容性差的芯片，取而代之的是得到廣泛應(yīng)用并且控制簡(jiǎn)單的DTMF 雙音頻解碼芯片和單片機(jī)，識(shí)別率高，并且技術(shù)成熟，使得系統(tǒng)可以在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定工作。此外，可以通過進(jìn)一步的高級(jí)菜單設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)來完善控制單元，增加控制家電的運(yùn)作時(shí)間、風(fēng)速等級(jí)等復(fù)雜操作，使遠(yuǎn)程家電控制方式更加智能化。
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