智能远程遥控系统设计.docx

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智能远程遥控系统设计

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摘要

介绍了以单片机AT89C51、双音多频解码集成电路MT8870、语音录放集成电路ISD4003和个人计算机为核心，通过现有的电信网络终端或互联网网络终端来进行远程遥控的多网络智能远程控制系统的设计思路，并给出了其系统原理和软件设计方法。

多网络智能远程控制系统遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离控制的一种技术，常用的方式有无线电遥控、有线遥控等。

同时，由于电信线路各地联网，互联网遍布世界各地，因此，可以充分利用现有的网络资源跨省市，甚至跨越国家无限长度地进行智能遥控。

该方法采用单片机进行智能控制，并利用不同的语音提示及计算机软件来达到对于不同操作的提示及对受控方状态信息的反馈，从而实现友好的人机交互界面，使操作者能够实时了解受控方信息，并最终使产品达到交互式与智能化的水平。

关键词：

DTMF，MT8870，AT89C51，计算机控制

IntelligentRemoteControlSystemDesign

Abstract

Introducedsingle-chipmicrocomputerAT89C51,DTMFdecoderICMT8870,ICISD4003voicerecordersandpersonalcomputersasthecore,throughtheexistingtelecommunicationsnetworkortheInternetnetworkterminalsforremotecontrolterminalofthemulti-networkremotecontrolsystemforintelligentdesignideas,andgiventheprincipleofitssystemandsoftwaredesignmethods.Multi-networkremotecontrolsystemofintelligentremotecontroltechnologyisadoptedbymeansofachargedobjectacertaindistancefromthecontroloftheimplementationofatechniquecommonlyusedwayradioremotecontrol,wiredremotecontrolandsoon.Atthesametime,aroundthenetworkasaresultoftelecommunicationslines,theInternetallovertheworld,therefore,cantakefulladvantageofexistingnetworkresources,inter-provincialcity,orevenacrossthecountryforanunlimitedlengthofintelligentremotecontrol.Themethodiscarriedoutusingsingle-chipmicrocomputerintelligentcontrol,andtheuseofdifferentvoicepromptsandcomputersoftwaretoachieveoperationofthedifferenttipsandinformationonthecontrolledsideofthestatefeedback,inordertoachieveafriendlyinteractiveinterfacetotheoperatorinrealtimeunderstandingofthecontrolledsideinformation,andultimatelytomakeourproductsreachthelevelofinteractiveandintelligent.

Keywords:

DTMF，MT8870，AT89C51，ComputerControl

1绪论1

2设计要求1

3系统的结构2

3.1硬件设计…………2

3.1.1整体设计的工作原理2

3.1.2自动模拟摘机电路2

3.1.3双音多频解调电路2

3.1.4语音控制与语音录放电路3

3.1.5其它电路3

3.1.6主要芯片介绍……3

3.2软件设计9

3.2.1密码检测部分9

3.2.2密码修改部分10

3.2.3控制电路部分12

4系统使用说明14

5结束语14

致谢15

参考文献15

附录1电路总图……16

附录2输出控制电路图……17

1绪论

随着工业自动化水平的进一步提高，在许多无人看守的工业现场，希望能够对设备进行远程的控制和监测，以及对远程数据终端进行设置和数据采集。

手机的逐渐普及使得在工业现场安装手机成为可能。

根据这种情况，我们设计并制作了一种基于DTMF（DualToneMultipleFrequency）的多路电话控制器，只要将手机控制器并接在工业现场上，就可以通过它随着时随地用手机对设备进行开关控制、远程设置等。

另外，社会经济水平的不断提高已经开始促使家庭自动化，人们希望能够随时随地对家庭安全实行远程监控以及对家电实行远程控制。

手机遥控距离可以跨省市。

该控制器采用单片机和语音芯片，可利用语音对于不同操作进行提示并可反馈受控方状态的信息。

2设计要求

系统的具体设计要求：

（1）通过手机对异地的电器实现控制（开/关）。

（2）被控手机可以实现自动模拟摘机。

（3）控制器设置密码校验。

我设计此系统必须具有以下单元功能模块：

双音频信号解码单元、密码校验单元、在线修改密码单元、控制电器开关单元、语音录放单元。

3系统结构

本系统所设计的电路主要包括一个双音频译码电路，CPU电路，一个语音录放电路，串行通讯电路和继电器控制电路。

该控制器采用单片机和语音芯片，可利用语音对于不同操作进行提示并可反馈受控方状态的信息。

3.1硬件设计

3.1.1工作原理

原理框图如图1所示，包括：

模拟摘机电路，由MT8870等组成的解码电路，八路开关量输入和八路开关量输出控制电路，语音控制和录放电路，RS232串行通信电路。

该控制器的工作原理：

当需要远程控制时，拨打相应的电话号码。

设计的手机内部电路自动摘机，并启动语音电路发出提示输入密码。

密码经接收电路接收并输入到单片机中进行核对，核对正确则提示输入控制命令键，单片机对命令进行分析判断，并根据命令要求完成相应的操作。

当远程遥控结束后，按要求按下关闭控制器电源的数字键，然后挂机。

该控制器还可以通过RS232串行通信电路实现远程信息采集，控制若干开关

图1原理框图

3.1.2自动模拟摘机电路

这部分电路在手机内部实现，本设计用的手机是诺基亚1200，将手机拆卸开后，发现手机从震动机上引来电信号很方便，且震动机上的信号电压是1.5V，用两根细屏蔽线，将其与接听键的上下俩部分相连，这就解决了自动接听的问题，经过试验，结果可行。

3.1.3双音多频解调电路

MT8870是DTMF信号接收处理的专用芯片，其功能是将接收到的DTMA信号解码为4位二制码，由Q1～Q4直接输出。

模拟摘机以后，双音多频信号经过耦合隔离变压器耦合入MT8870输入脚。

该双音频信号先经MT8870内部的拨号音滤波器滤除拨号音信号后，再经前置放大器送入双音频滤波器，将双音频信号按高、低频信号分开，又经高、低频滤波器、幅度检测器送入译码电路，最后从MT8870的数据输出端输出相应的编码。

为了获取有效的数据，MT8870的STD接AT89C51的INT0。

当STD电平由低变高，经AT89C51检测后通过P1口总线接收有效拨号键值码。

双音多频解调电路如图2所示。

3.1.4语音控制与语音录放电路

语音控制与语音录放电路如图3所示，采用ISD2590芯片作数字录音器件。

录放时间可达90s，可以连续录放也可以通过地址线A0～A9选择分段录放。

语音芯片ISD2590的片选输入端CE为低脉冲时启动放音周期。

放音不随CE电平的返高而结束。

CE信号的下降沿启动录音周期。

PD脚为高时进入低功耗状态。

P/R输入端为高电平时选定放音操作，低电平时选定录音操作。

相应语音段的播放由软件来实现。

ISD2590的SP+、SP-端的信号送至音频放大电路LM386进行放大，再经隔离变压器耦合至电话回路，用户可以从电话里听到系统控制语音芯片发出的提示，以进行相应的操作。

3.1.5其它电路

控制器还可通过RS485远程通信接口与上位计算机进行通信等，可用计算机对控制器发出命令实现远程控制和读取采集的信息。

以及继电器控制电路在附图里有。

3.1.6主要芯片介绍

1）MT8870功能介绍

MT8870音调译码器（ToneDecoder）是MITEL公司所开发生产为一颗常用复频译码IC，这个电路可以接收DTMF信号，是一个完整的DTMF接收器。

它接收了DTMF信号后，内部将信号分成高频带和低频带，并将此信号送至数字译码器，然后将讯号送至数字译码器以解出按键值，接着将解出的按键值以二进制的方式以四条线（Q1、Q2、Q3、Q4）输出到外部共享Bus上，其MT8870接脚说明如表1。

值得一提的是，当MT8870解出一个按键值且输出到外部时，其STD接脚会由低态升为高态，经一段时间后再降为低态，我们便可利用此特点侦测到此脚有讯号时便马上将Q1-Q4接脚所产生的值读入CPU，然后解出电话的按键值。

                                           图4MT8870引脚图

表1MT8870引脚功能：

PIN

脚位

说明

PIN

脚位

说明

1

IN+

OPA非反相输入端

18

VDD

电源正电压

2

IN-

OPA反相输入端

17

ST/GT

动作输入/监视时间

3

GS

增益选择

16

EST

提前动作输出

4

VREF

参考电压输出

15

STD

延迟动作输出

5

INH

禁制输入信号检出

14

Q4

三态译码数据输出

6

PWDN

电源下降输入

13

Q3

三态译码数据输出

7

OSC1

内部振荡电路输入端

12

Q2

三态译码数据输出

8

OSC2

内部振荡电路输出端

11

Q1

三态译码数据输出

9

VSS

电源地线

10

TOE

三态输出端

表2MT8870解码功能表

Digit

TOE

INH

ESt

Q4

Q3

Q2

Q1

ANY

L

X

H

Z

Z

Z

Z

1

H

X

H

0

0

0

1

2

H

X

H

0

0

1

0

3

H

X

H

0

0

1

1

4

H

X

H

0

1

0

0

5

H

X

H

0

1

0

1

6

H

X

H

0

1

1

0

7

H

X

H

0

1

1

1

8

H

X

H

1

0

0

0

9

H

X

H

1

0

0

1

2）ISD1420功能介绍

当来电者打电话进入时，因为电话会自动执行过滤的动作，所以我们需要将输入密码、密码正确和密码错误等，这些讯息告知给来电者，提示来电者接下来所需的下一步。

因此，我们必须设计一个语音系统来传递我们想告知来电者的讯息，所以我们采用ISD1420这片IC，其内部结构如图5及引脚如表3。

选择ISD1420这片IC的原因，是因为它是ISD14系列中可录制最长的IC（20秒）。

透过预先规划录制的对白内容，在电话接通时予以播放录制的对白内容告知给来电者，我们将ISD1420的位置分配列于表4。

如果我们想把声音输入单芯片微电脑中，并且将它储存成数据时，我们必须先将声音的大小频率以模拟电压的形式量化后，再经过A/DConverter的转换，才可以得到声音所代表的数字数据，微处理机才可以使用处理。

虽然用8951来设计语音电路有其先天上的困难，但我们却可以由语音IC的搭配，来帮助我们达到储存声音的需要，而ISD1420特性说明概要如下：

●可重复录放10万次。

●语音内容可保存100年之久。

●选址处理可多达160段。

●具有省电模式。

●几乎不耗电即可储存语音内容。

●录放音最长可达20秒。

●本身即可独立录音或放音，不需其它应用软件。

●断电后语音内容仍存在。

●具有专利技术的模拟处理储存。

●工作电压：

5V。

●状态电流：

0.5μA。

●采样频率：

6.4KHz。

●时间段长：

0.125ms~20ms。

●工作温度：

-40~+85℃

                   图5ISD1420引脚图

表3ISD1420引脚功能说明

PIN

脚位

说明

PIN

脚位

说明

1

A0

运作模式选择

28

VCCD

数字正电压

2

A1

运作模式选择

27

REC

准位触发录音

3

A2

运作模式选择

26

XCLK

外接频率输入

4

A3

运作模式选择

25

RECLED

录音LED

5

A4

运作模式选择

24

PLAYE

边缘触发放音

6

A5

运作模式选择

23

PLAYL

准位触发放音

7

NC

未使用

22

NC

未使用

8

NC

未使用

21

ANAOUT

模拟输出

9

A6

运作模式选择

20

ANAIN

模拟输入

10

A7

运作模式选择

19

AGC

自动增益控制

11

NC

未使用

18

MICREF

麦克风参考点

12

VSSD

数位接地

17

MIC

麦克风输入

13

VSSA

模拟接地

16

VCCA

模拟正电压

14

SP+

喇叭输出正端

15

SP-

喇叭输出负端

表4ISD1420地址分配

地址（2进位）

地址（10进位）

功能

00000000-10011111

0-159

用于分段录放音模式

10100000-10111111

160-191

未使用

11000000-11111111

192-255

用于特殊放音模式

表5ISD1420时间规则

脚位

A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

秒数

2秒

1

0

0

1

0

0

0

0

4秒

1

0

0

0

0

0

0

0

6秒

0

1

1

1

0

0

0

0

8秒

0

1

1

0

0

0

0

0

10秒

0

1

0

1

0

0

0

0

12秒

0

1

0

0

0

0

0

0

14秒

0

0

1

1

0

0

0

0

16秒

0

0

1

0

0

0

0

0

18秒

0

0

0

1

0

0

0

0

20秒

1

1

0

0

0

0

0

0

表6ISD1420声音规则

A7

A6

A5

A4

秒数

规划

一

1

1

0

0

6秒

你好！

请输入密码

二

0

0

1

1

6秒

密码错误!

请重新输入密码

三

0

1

0

1

2秒

无人接听!

四

1

0

0

0

2秒

请稍候!

五

1

0

0

1

2秒

掰掰!

3）LM386功能介绍

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，为使外围元件最少，电压增益内置为20。

但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。

输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。

4）74HC373功能介绍

74HC373三态缓冲输出的8D锁存器（3S,锁存允许输入有回环特性）,74HC37317ns120Mw,设计74HC373 的输出端O0~O7可直接与总线相连。

当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。

当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。

当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。

当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。

图674HC373引脚图

管脚引出端功能符号

D0～D7数据输入端

OE三态允许控制端（低电平有效）

LE锁存允许端

O0~O7输出端

真值表：

 L--低电平；

 H--高电平；

 X--不定态；

 Q0--建立稳态前Q的电平；

 G--输入端，与8031ALE连高电平：

畅通无阻低电平：

关门锁存。

图中OE--使能端，接地。

 当G=“1”时，74LS373输出端1Q-8Q与输入端1D-8D相同；

当G为下降沿时，将输入数据锁存。

4软件设计

本系统的软件设计主要分为系统初始化、控制摘挂机、双音频信号分析处理、控制电器、信号音提示等部分。

每个功能模块对于整体设计都是非常重要的，单片机T89C51通过软件程序才能很好的对外部的信息进行采集、分析和决策。

下面，就整体设计以及每个单元功能模块分别进行说明

4.1.1密码检测部分

本系统密码校验的基本原理是：

在系统初始化的时候把原始密码写入地址为30H开始的存储空间内，密码的位数“5”赋给R7。

当系统摘机时，要求输入密码，单片机把解码后的数据（使用者输入的密码）存储在38H开始的存储空间内。

然后单片机对进行两个存储地址的内容逐位进行比较，直到完全相等才能转到下一进程，有一位不同，程序就转到出错程序。

子程序代码：

ORG0150H

HOKE:

CLR7DH

SETBP3.1;opentelephone

CLRTR0;closeT0

MOVR2，#03H;passwordwrong3

LCALLRING10;inputpassword

IN:

CLR7EH;7EH=0

DTMF:

MOVR7，#5H;PASSWORD:

5R7

MOVR1，#38H;sign

SETBP1.4

SETBP1.5

SETBP1.6

SETBP1.7

WAIT:

JBC7EH，CC;waitINT0

LJMPWAIT

CC:

MOVR7，#5H;password5***

MOVR0，#30H;passwordtop

MOVR1，#38H;sign

CMP:

MOVA，@R1

MOVR4，A

CLRC

MOVA，@R1

SUBBA，@R0;test

INCR0

INCR1

JZAAA;OK，passone

LJMPQQ

AAA:

DJNZR7，CMP;R7-1!

=0

LJMPLL;pass

QQ:

DJNZR2，IN1;passwordwrong&R2!

=0

LCALLRING20

LJMPSTOP

IN1：

CALLRING20;passwordwrong，try!

LJMPIN

4.1.2密码修改部分

本系统是通过在线输入密码而改变特定存储器中的密码值的。

程序代码：

ORG1700H

KEYIN:

SETBRS1;当前工作寄存器第二工作区

CLRRS0

ANLA,#00H;清零A寄存器

MOVB,#05H

LCALLRING10;发提示音：

输入密码***

MOVR7,#5H

MOVR1,#38H

WPIN:

JBC7EH,READ;等待INT0中断

LJMPWPIN

READ:

MOVR1,#38H

MOVR0,#40H

MOVR7,#05H

READ1:

MOVA,@R1

MOV@R0,A

INCR0

INCR1

DJNZR7,READ1;判断输入密码是否为5位，否跳转READ1

LCALLRING10;满5位，发提示音：

再输入新密码

MOVR7,#5H

MOVR1,#38H

WRE:

JBC7EH,KEYCMP;等待中断INT1

LJMPWRE

KEYCMP:

MOVR6,#05H

MOVR0,#40H

MOVR1,#38H

KEYCP:

MOVA,@R0

CLRC

SUBBA,@R1;A减（（R1））

INCR1

INCR0

JZBBB;A的内容如果为0，则跳转BBB

LJMPLL

BBB:

DJNZR6,KEYCP;R6减1不为0，则跳转KEYCP，即循环比较密码的五位

MOVR1,#38H

MOVR0,#30H

MOVR6,#5H

KEYREIN:

MOVA,@R1

MOV@R0,A

INCR1

INCR0

DJNZR6,KEYREIN;R6减1不为0，则跳转，即循环比较密码的五位

LCALLRING50;发提示音：

新密码已经设置

LJMPSTOP

RET

4.1.3控制电器部分

本系统首先通过外围双音频解码电路解码的信息（选择电器）判断所选择的电器，然后跳转到每一个子程序，通过单片机向P1口的低