智能家用遠(yuǎn)程控制儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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隨著我國(guó)信息事業(yè)的快速發(fā)展，通信基礎(chǔ)設(shè)施日益完善，利用現(xiàn)有的個(gè)人通信終端，可以實(shí)現(xiàn)基于PLMN (陸基移動(dòng)通信網(wǎng))和PSTN (公共電話交換網(wǎng))的智能家用遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)，既可以節(jié)約投資，又對(duì)方便人們生活、防災(zāi)減災(zāi)具有積極意義。智能家用遠(yuǎn)程測(cè)控儀基于電話網(wǎng)絡(luò)工作，以中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)程控交換信令(DTMF雙音多頻信號(hào)、振鈴信號(hào)、回鈴音信號(hào)等)作為系統(tǒng)控制命令，以PLMN與PSTN通信網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，使用戶可以在遠(yuǎn)端利用固定電話或移動(dòng)電話發(fā)送DTMF雙音多頻信號(hào)對(duì)家用電器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；同時(shí)系統(tǒng)可對(duì)家居環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，自動(dòng)語(yǔ)音撥號(hào)報(bào)警。
1 智能家用遠(yuǎn)程控制儀的構(gòu)成與工作原理
系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)個(gè)人用戶通過(guò)手機(jī)或固定電話等信息終端，對(duì)家用電器、可燃性氣體濃度參數(shù)、火情、盜情等進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制，可同普通家用電話并線工作。其中硬件部分的SPCE061A單片機(jī)是控制器的核心部分，它可以接收用戶撥號(hào)指令，對(duì)家用電器進(jìn)行控制；也可根據(jù)紅外傳感器及煙霧傳感器的檢測(cè)電路的采樣值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)語(yǔ)音撥號(hào)報(bào)警功能。原理圖如圖1所示，系統(tǒng)由振鈴檢測(cè)、摘掛機(jī)控制、MT8880芯片、語(yǔ)音播放、家用電器控制、紅外傳感器和煙霧傳感器等電路構(gòu)成；采用220V交流供電，蓄電池作為后備電源，并預(yù)留了功能擴(kuò)展接口。
圖1 智能家用遠(yuǎn)程控制儀結(jié)構(gòu)原理圖
當(dāng)需要遙控家用電器時(shí)，用戶進(jìn)行撥號(hào)，此時(shí)交換機(jī)向電話線路發(fā)出鈴流信號(hào)，振鈴檢測(cè)電路開(kāi)始進(jìn)行振鈴檢測(cè)，系統(tǒng)設(shè)置對(duì)電話的正常使用不造成任何影響，如果振鈴次數(shù)超過(guò)設(shè)定值，單片機(jī)則實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模擬摘機(jī)，然后啟動(dòng)語(yǔ)音提示模塊，允許用戶輸入控制密碼，MT8880對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行解碼，將解碼輸出比特碼送給單片機(jī)與設(shè)定密碼比較，如果密碼校驗(yàn)無(wú)誤(密碼由用戶設(shè)定)，單片機(jī)播放提示音，由用戶進(jìn)行家用電器控制鍵的選擇，在輸入控制鍵之后，單片機(jī)根據(jù)控制鍵的解碼輸出來(lái)選擇家用電器進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控的目的。
單片機(jī)實(shí)時(shí)掃描紅外傳感器和煙霧傳感器的采樣信號(hào)，不斷的與預(yù)設(shè)報(bào)警值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)報(bào)警值時(shí)，設(shè)置MT8880為發(fā)送模式，將TONE信號(hào)耦合至電話線路，并播放預(yù)定的語(yǔ)音資源文件，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警功能。
2 DTMF編解碼的實(shí)現(xiàn)
MT8880DTMF收發(fā)專用芯片。利用SPCE061A單片機(jī)發(fā)送控制時(shí)序可方便地對(duì)MT8880進(jìn)行操作。
MT8880作為DTMF接收器時(shí)，將電話線傳送來(lái)的信號(hào)經(jīng)MT8880 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),由MCU檢測(cè)到后,進(jìn)行讀入。DTMF信號(hào)經(jīng)由IN+和IN-輸入，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大濾除信號(hào)中的撥號(hào)音頻率，然后發(fā)送到雙音頻濾波器，分離出低頻組和高頻組信號(hào)，通過(guò)數(shù)字計(jì)數(shù)的方式檢出DTMF信號(hào)的頻率，通過(guò)譯碼器譯成4位二進(jìn)制碼。4位二進(jìn)制編碼被鎖存在接收數(shù)據(jù)寄存器RDR中，此時(shí)狀態(tài)寄存器中的延時(shí)控制識(shí)別位復(fù)位，狀態(tài)寄存器中的接收數(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)識(shí)位置位。用IRQ／CP作為單片機(jī)的中斷信號(hào)，當(dāng)IRQ由高電平變?yōu)榈碗娖?，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，當(dāng)MCU響應(yīng)中斷，讀出寄存器中的數(shù)據(jù)后，IRQ返回高電平。
MT8880作為DTMF發(fā)送器時(shí)， MT8880工作在突發(fā)模式下，MCU將需發(fā)送電話碼,送到MT8880數(shù)據(jù)寄存器, 利用TONE輸出雙音頻信號(hào)并通過(guò)電話線送出。并對(duì)回鈴信號(hào)進(jìn)行判斷，以確定何時(shí)發(fā)送語(yǔ)音提示。收發(fā)數(shù)據(jù)的電路如圖2所示：
2 DTMF-MT8880數(shù)據(jù)收發(fā)電路圖
3 SPCE061A單片機(jī)的資源配置
凌陽(yáng)SPCE061A是片上型16位單片機(jī)，具有較高的處理速度，內(nèi)置的語(yǔ)音錄放功能 ，非常適合智能家用遠(yuǎn)程控制儀，代替了傳統(tǒng)的MCU+語(yǔ)音芯片的方案，提高了可靠性。SPCE061A單片機(jī)作為具有32位可編程I/O口，資源豐富。利用SPCE061A的DAC1或DAC2兩個(gè)音頻輸出通道，外加音頻放大電路即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)語(yǔ)音播放。表1是智能家居控制儀的資源配置。
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