基于電話接口的溫濕度記錄儀設(shè)計
2.4 忙音檢測
本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/280697.htm通話過程中一方掛機后,交換機會向另一方發(fā)送忙音信號。這就要求在后端查詢者掛機后,記錄儀能檢測出忙音并自動掛機。忙音信號頻率為450±25Hz,電平為-10±3dBm,它是0.7s斷續(xù)的信號音,即0.35s送,0.35s斷。本文采用ML7005檢測忙音信號,電話線上的忙音信號經(jīng)變壓器耦合輸出RXD進(jìn)入芯片后,CP端輸出高低電平信號,利用單片機I/O口的中斷功能,即可實現(xiàn)對忙音的檢測。在軟件部分進(jìn)行忙音次數(shù)的檢測,達(dá)到一定次數(shù)的忙音后再掛機,避免誤檢測,從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2.5 隔離電路
電話線上的信號是一種懸浮信號,電話使用的是懸浮地,因此電話信號一旦與其它的地連接,由于其地端參考點不同,信號會被迅速衰減,就無法得到正確的信號,系統(tǒng)就不能正常工作。本文采用兩種隔離方法實現(xiàn)電話接口電路與其它電路的隔離,一是采用變壓器隔離,將信號音檢測發(fā)送、語音模塊電路與電話線進(jìn)行隔離。另一種是用光電耦合器4N35進(jìn)行隔離,在振鈴信號檢測時,實現(xiàn)電話線與單片機電路的隔離。
2.6 語音播放電路
記錄儀發(fā)送的電話語音提示和溫濕度的語音播報由語音模塊實現(xiàn),選用PM66128智能語音模塊,它是一個整合了錄放音電路、快閃存儲、ADPCM編解碼器、功率放大器、穩(wěn)壓器等電路的全功能錄放系統(tǒng)。使用PM66編程軟件能夠?qū)av格式音頻文件加載到語音模塊,音頻采樣率為8K時可錄制40分鐘的語音。PM66128與單片機的通信通過3根信號線實現(xiàn),分別是DATA數(shù)據(jù)、CLK時鐘、BUSY忙信號輸出,放音時單片機直接送入要放音的段地址即可播放,結(jié)束時忙信號輸出拉低,單片機可以再發(fā)送下一段語音地址進(jìn)行播放。
2.7 溫度、濕度采集電路
溫度采集選用NXP公司的數(shù)字溫度傳感器芯片LM75A,它是一個高速I2C接口的溫度傳感器,可以在-55℃到 + 125℃的溫度范圍內(nèi)將溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,內(nèi)部的11位ADC提供溫度分辨率達(dá)0.125℃,該芯片采用小型SOP8封裝,供電電壓是2.8V~5.5V,具有過熱關(guān)斷功能,關(guān)斷溫度在內(nèi)部寄存器中設(shè)置。MCU可以通過I2C總線直接讀取其內(nèi)部寄存器中的數(shù)據(jù),并可通過I2C對4個數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行操作,以設(shè)置成不同的工作模式。由于單片機MSP430F149沒有I2C接口,本設(shè)計使用兩個普通I/O口模擬I2C總線方式。
溫度采集選用Humirel公司的濕敏電容傳感器HS1101,相對濕度在0%~100%RH范圍內(nèi),電容量由162pF變到200pF,其誤差不大于±2%RH;響應(yīng)時間小于5s;溫度系數(shù)為0.04pF/℃,精度滿足使用需求。圖4為HS1101的濕度-電容響應(yīng)曲線。HS1101在電路中相當(dāng)于一個電容器件,它的電容量隨著空氣濕度的增大而增大,本文利用振蕩電路將其電容的變化量轉(zhuǎn)化為頻率可變的方波,再經(jīng)過整流電路、積分電路和放大電路將脈沖量轉(zhuǎn)換為0V~3V直流信號,然后利用單片機MSP430F149片內(nèi)的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12將直流電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,從而實現(xiàn)濕度采集。采集電路將0V~3V直流信號輸入到單片機的ADC12模擬信號采樣輸入端口P60,并在程序中配置控制寄存器ADC12CTL0和ADC12CTL1,設(shè)置成使用內(nèi)部參考電平,轉(zhuǎn)換模式為單通道單次轉(zhuǎn)換,在定時器控制下周期性地進(jìn)行AD采樣,轉(zhuǎn)換完成后讀取轉(zhuǎn)換存儲寄存器ADC12MEN0中12位轉(zhuǎn)換結(jié)果,從而實現(xiàn)對濕度信號的采集。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
軟件設(shè)計流程如圖5所示。記錄儀上電初始化完成后周期性地進(jìn)行環(huán)境溫濕度采集,采集數(shù)據(jù)存儲在AT24C256中,同時監(jiān)測電話線路有無來電呼叫,在三次振鈴后電話接口電路模擬摘機,對于異常情況,如振鈴只響過一次對方就已經(jīng)掛機,則不響應(yīng)。摘機后播放密碼提示音等待用戶輸入密碼,密碼驗證通過記錄儀等待接收查詢命令,解析命令并語音播報溫濕度值及記錄儀工作狀態(tài),同時檢測電話線路上是否有忙音信號或者DTMF掛機命令,若檢測到忙音,則表示對方已掛機則記錄儀也掛機,若檢測到DTMF掛機命令,則表示對方強制記錄儀掛機,掛機后記錄儀返回初始狀態(tài)。如果用戶三次密碼輸入錯誤,則認(rèn)為非法操作并掛機返回初始狀態(tài);在接通電話并輸入密碼正確后超過60s沒有輸入DTMF查詢命令,記錄儀也主動掛機。
記錄儀在進(jìn)行溫濕度采集時,同時判斷當(dāng)前值是否超過所設(shè)置的報警范圍,若超標(biāo)則單片機讀取Flash中的報警電話號碼,并摘機撥打該電話,對方接通后記錄儀語音播報當(dāng)前溫濕度值及報警語音提示,同時檢測電話線路上是否有忙音信號或者DTMF掛機命令,若檢測到忙音或者掛機命令,則記錄儀掛機并返回初始狀態(tài)。
4 結(jié)束語
基于電話接口的溫濕度記錄儀只需一根電話線,安裝方便,電路性能穩(wěn)定,溫濕度測量精度高,能夠通過電話撥號方式實現(xiàn)遠(yuǎn)程溫濕度報警和查詢,使用方便,具有良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn):
[1]鄧鵬.基于單片機的家用電話遠(yuǎn)程遙控裝置設(shè)計[J].電子科技, 2011,24(12):75-77
[2]李學(xué)斌.基于XTR105和C8051F020的溫濕度測量系統(tǒng)[J].自動化與儀表, 2006(6):53-56
[3]林敏,于忠得,等.HS1100/HS1101電容式濕度傳感器及其應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器, 2001(10):44-45
[4]孫青華,張榮坤,等.現(xiàn)代通信技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2005.
[5]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社,2004
[6]胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗16位單片機[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001
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