手机遥控电路设计毕业生论文设计.docx
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手机遥控电路设计毕业生论文设计
河南科技学院
本科毕业生论文（设计）
论文（设计）题目：
手机遥控电路设计
所在院系：
新科学院
所学专业：
电子信息工程
摘要
进入21实际以来，数字化技术取得了更加迅猛的发展并日渗透到各个领域。
随着intemet网向普通家庭生活不断扩展，通讯一体化趋势日益明显。
智能化信息家电产品已经开始步入社会和家庭。
家用电器手机遥控可以用手机远程控制整个智能住宅系统以及实现安防系统的自动电话报警系统。
无论你在哪里，只要一个电话就可以随时实现对住宅内所有家用电器的远程控制。
离家时忘记关掉电器，打个电话就可以实现关闭，回家前，打个电话可以先把热水器启动，空调打开。
若配置了安网系统，则当家庭发生入室抢劫等险情时，安防系统会自动拨打预设的电话，随时通知主人。
关键词：
自动控制技术，手机，遥控
Thefirstcontrolcircuitdesignhouseholdappliances
Abstract
Withthelevelofindustrialautomationinmanyindustriesleftunattendedatthescene.hopetobeabletocontrolremoteequipmentandmeasurement.aswellassetupremotedataterminalsanddatacollection.thegradualpopularizationofmobilephonemakescellphoneuseintheindustrialsceneasapossible.Inadditionwiththeimprovedqualityoflife.peoplewouldverymuchlikethesameasanywhereinthehomefortheremotecontrolofhomeappliances.Inthisway.theheatofsummer.theownercanworktheremotecontroltoopenhalfanhourbeforeair-conditioning.workintothehomehaveaverycoolfeeling.canremotelyopenthemicrowaveoven.ricecookerandothercookingutensils.ahomecanenjoydeliciousmeals.Inthehigh-techconveniencetothepeopleatthesametime.thefamilyhasbecomeincreasinglysecurityconsciousattention.ifthepolicefamilysituation（suchasfire.theftalarm.etc.）.theowneralsoinformedthepolicehopethatintimethesituationandtaketimelyeffectivemeasures.
Keywords:
Automaticcontroltechnology,Remotecontrol,Phone
1.前言…………………………………………………………………………………1
1.1课题研究背景及意义…………………………………………………………1
1.2国内外相关研究情况…………………………………………………………2
1.3设计思想………………………………………………………………………2
2.系统总体设计……………………………………………………………2
2.1系统硬件总框图………………………………………………………………2
3.芯片介绍…………………………………………………………………3
3．1MT8870芯片介绍………………………………………………………………3
3.2CD4028芯片介绍………………………………………………………………5
3.3CD4017芯片介绍………………………………………………………………6
3.4LM324芯片介绍………………………………………………………………7
3.5CC4043芯片介绍………………………………………………………………8
3.5.1用或非门组成的基本RS触发器………….…………………….……9
3.5.2特性表和特性方程……………………………………………..….…9
4.电路介绍………………………………………….……………………………10
4.1自动模拟摘机与自动挂机电路………………………………..…………10
4.2电源电路……………………………………………………………………11
4.3双音频解码电路……………………………………………………………12
4.4密码锁译码电路…………………………………………………………..14
5.结束语………………………………………………………………….……….14
6.致谢……………………………………………………………………………..15
参考文献……………………………………………………………………………15
附录1………………………………………………………………………………17
附录2……………………………………………………………………………18
1前言
1.1课题研究的背景及意义
随着我国社会经济的快速发展，各种远程控制的智能家居会逐渐被人们所接受，慢慢进入家庭当中，在我们生活当中起着非常重要的作用，让我们的生活变得丰富、轻松、方便而又更加有意义。
智能家居是未来生活中非常重要的部分，当前的发展也是非常热门的，通过对基于固定电话网络的远程控制器的研究，可以使我了解当前智能家居的发展状况，更多的掌握有用的知识，将自己所学的知识综合运用到实践当中，扩大了自己的知识面，能够提高自己的动手动脑能力。
智能家居使家具由原来被动静止的结构转变为具有能动智能的工具。
除了提供全方位的信息交换功能，还能帮助家庭与外部保持信息交流畅通。
随着工业自动化水平的提高，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测量，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使用手机成为可能。
近些年来,由于通讯网络的飞速发展,移动通信与实际应用的结合使得各种基于GSM网络的无线监控系统成为当前远距离无线监控领域最为广泛的应用。
另一方面,基于嵌入式概念的单片机和PC通过串行口构成的多微机监测系统己经广泛应用于工业控制、数据传输、水利系统、消防治安、智能楼宇、银行金融等方面,这些系统原来大多采用有线网络、短距离无线网络等通信方式,其固有的缺陷很大程度上限制了其使用的场合。
另外随着生活质量的提高，人们非常希望能像在家里一样随时随地对家电进行遥控。
这样，炎炎的夏日，主人可以在下班前半小时遥控打开空调，下班进家就有一种很凉爽的感觉；可以遥控开启微波炉、电饭锅等炊具，一回到家便可享受美味的饭菜。
1.2国内外相关研究情况
智能家居起源甚早，但一直没有具体的建筑案例出现，直到1984年才出现了首栋的“智能型建筑”从此也揭开了全世界争相建筑智能家居的序幕。
80年代中末期，形成了家用电器、通信设备和安全防范设备相结合的住宅的自动化。
九十年代初，随着通信与信息技术的发展，出现了通过总线技术对住宅中的各种通信、家电、安防设备进行监控和管理的商用系统，也就是现在智能家居的原型。
。
目前，美国有全球最大的智能住宅群，而欧洲、日本、新加坡和韩国等地智能家居的建设也日渐兴起。
中国的智能家居发展始于上世纪末，虽然刚刚起步，但经过近几年的发展，无论专业厂商还是代理商、工程商的数量都在大打增加。
智能家居产品正在成为一种家居潮流。
产品不断涌入市场，虽然形态各异，但其内容都离不开智能电器控制和安防管理。
现在中国的房地产业发展迅速，因此中国的智能家居市场潜力巨大。
1.3设计思想
远程遥控电路主要由计数器电路U1（CD4007）,运算放大器电路U2（LＭ324）三极管VT1等元件,作用是当电话机检测到振铃信号后,会自动摘机,当用户忘记关机,该电路会控制自动挂;解码电路主要由双音频解码电路U3（MＴ8870）,晶振J1等元件组成,其作用是当摘机后,将电话线路传过来的按键码（双音频信号）调解为二进制的8421BCD码;该方法具有操作方便、实用性强、能灵活等特点，尤其适合城乡家庭使用。
用手机进行远程遥控是一种崭新的技术。
可以充分利用现有的通讯器材和通讯资源，而不需进行专门的布线，同时离不受限制的发展空间。
不占用无线电频率资源，避免了电磁由于电话线路全国联网，因此遥控距可跨省市甚至跨洋过海，故它有充分此外，还可用来控制电动窗帘、电饭电器的工作。
2系统总体设计
系统硬件总框图
自动模拟摘机与自动挂机电路主要由计数器电路U1（CD4007）,运算放大器电路U2（LＭ324）三极管VT1等元件,作用是当电话机检测到振铃信号后,会自动摘机,当用户忘记关机,该电路会控制自动挂;解码电路主要由双音频解码电路U3（MＴ8870）,晶振J1等元件组成,其作用是当摘机后,将电话线路传过来的按键码（双音频信号）调解为二进制的8421BCD码;码锁电路主要由RS触发器Ｕ6（CD4043,译码器U7（CD4028）等元件组成，其作用是当输人的密码正确时可开锁，即可使输出控制电路工作；输出控制电路主要由译码器U4（CD4028）RS触发器U5（CD4043）,三极VT2-VT5,继电器K1-K4等元件组成,其作用是当密码锁打开后，其电源接通，电路能够控制相应的电器开或关，否则电路不能工作。
其原理方框图见下图
（1）
图1原理方框图
3芯片介绍
3.1MT8870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
3.2CD4028芯片介绍
图4芯片CD4028引脚图
CD4028是BCD十进制译码电路。
BCD码是一种有“权”码，即各位代表的数值不一样，又称它为8421码，它用4位二进制数表示十进制数0-9。
数字系统一般用二进制运算，而运算结果常以十进制码的形式出现。
CD4028可将BCD码译制十进制码，利用其中的3位二进制输入，可将到八进制的输出。
这种电路用以产生0-9的时序脉冲，输出也可驱动辉光数码管或白芷灯，显示出相应的十进制数。
CD4028的引脚功能如上图所示，它具有拒绝伪码功能，当输入代码超过1001时，输出全为底电平，当DCBA=0000时，Y0输出高电平，其余输出低电平；当DCBA=0001时，Y1输出高电平………，依次类推。
次真值表如下表
（2）所示。
表2CD4028真值表
3.3CD4017芯片介绍
图5CD4017引脚图
CD4017 是5位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。
时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。
INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。
CR 为高电平时，计数器清零。
Johnson 计数器，提供了快速操作、2 输入译码选通和无毛刺译码输出。
防锁选通，保证了正确的计数顺序。
译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。
在每10个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。
CD4017 提供了16 引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。
引出端功能符号
CO：
进位脉冲输渊
CP：
时钟输入端
CR：
清除端
INH：
禁止端
Q0-Q9:
计数脉冲输出端
VDD：
正电源
VSS：
地
3.4LM324芯片介绍
LM324为四运放集成电路，采用14脚双列直插塑料封装。
，内部有四个运算放大器，有相位补偿电路。
电路功耗很小，LM324工作电压范围宽，可用正电源3～30V，或正负双电源±1．5V～±15V工作。
它的输入电压可低到地电位，而输出电压范围为O～Vcc。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互单独。
每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
其引角图见下图6。
图（6）
由上图可知，LM324共有14个引脚，其中引脚1为输出1，引脚2为反向输入1，引脚3为正向输入1，引脚4为电源，引脚5为正向输入2，引脚6为反向输入2，引脚7为输出2，引脚8为输出3，引脚9为反向输入3，引脚10为正向输入3，引脚11为地线，引脚12为正向输入4，引脚13为反向输入4，引脚14为输出4，其功能具体见下表3，电压要求如下：
表（3）LM324芯片介绍
3.5CC4043芯片介绍
CC4043引出端的功能图如图2，CC4043是一个内含4个独立或非门的基本RS触发器，为四交叉耦合、三态CMOS或非锁存器。
具有独立的Q输出端和单独的置位S和复位R输入端。
Q的输出有三态功能，由公共的三态控制输入端EN控制,当EN=1时，Q端输出内部锁存器的状态；当EN=0时，RS触发器所有输出端悬空而处于高阻抗状态。
三态功能使CC4043可以直接连到系统总线上。
3.5.1用或非门组成的基本RS触发器
图（7）CC4043的引出端功能图
工作原理：
电路有两个稳定状态Q，由于交叉耦合的结果，当无输入信号即R=S=0时，无论是0状态Q=0，还是1状态，Q=1都是稳定的。
因为若Q=0，反馈送到或非门2的输入端，使Q=0，而Q=0和S=0一起又保证了Q=1，显然0状态是稳定的；同理，当Q=1,反馈送到或非门G2的输入端，使Q=1，一起与S保证了Q=1，所以1状态也是稳定的。
图（8）波形图
或非门构成的基本RS触发器中，R、S两端同时加信号情况时的波形如图8所示。
图7所示波形图具体地说明了上述三种情况。
不能预先确定状态的情况用虚线表示。
3.5.2特性表和特性方程
根据工作原理分析,即可列出其特性表，如表4：
基本RS触发器的主要优点是：
（1）结构简单,只要把两个与非门或者或非门交叉连接起来即可，是触发器的基础结构形式。
（2）具有置0，置1和保持功能，其特性方程为：
Qn+1=S+/RQn
SR=0
表（4）特性表
R
S
Q
0
1
1
1
0
0
0
0
不变
1
1
不定
CC4043为高电平有效，违反约束条件即R=S=1时，Q=1
4电路介绍
4.1自动模拟摘机与自动挂机电路
自动模拟摘机与自动挂机电路主要由计数器电路U1（CD4017）、运算放大器电U2（LM324）和三极管VT1等元件组成，作用是当电话机检测到振铃信号后，会自动摘机，当用户忘记关机，该会控制自动挂机；解码电路主要由双音频解码电路U3（MT9170）、晶振J1等元件组成，其作用是当摘机后，将电话线路传过来的按键码（双音频信号）解调为二进制的8421BCD码；密码锁电路主要由RS触发器U6（CD4043）、译码器U7（CD4028）等元件组成，其作用是当输人的密码正确时可开锁，即可使输出控制电路工作；输出控制电路主要由译码器U4（CD4028）、RS触发器El5（CD4043）、三极管VT2一VT5、继电器K1一K4等元件组成，其作用是当密码锁打开后，其电源接通，电路能够控制相应的电器开或关，否则电路不能工作。
自动摘,挂电路如附录①所示,U1是十进制计数器,作电压比较器使用手机控制必须先摘机，交换机才能将线路接通从而进行控制。
用手机电话遥控时，先拨通对方的手记号码，换机向对方话机发送振铃信号，振铃信号是一串冲电压信。
振铃信号传送到自动摘机电路时，信号经Ｄ6、Ｄ8、C3、Ｄ3到Ｒ4，C1成的积分电路，积分电路控制ＵＡ２。
每振铃一次，从线路过来一串儿高电平脉冲，使ＵＡ１输出一个高电平，计数器Ｕ１计一个数，Ｕ１每计一个数其输出端的高电平后移一位。
在复位状态时，其输出端的高电平在Ｑ０端。
图１中电路连接，电路接收到第８声振铃声响后，Ｕ1出端的高电平由Ｑ0移到Ｑ8，此时Q8端的高电平经R6使VT1导通，VT1导通后经R７使线路电压下降，产生摸拟摘机作用，此时线路接通，可进行遥控操作。
自动挂机电路由Ｕ2B，C2，R5等元件组成，当忘记关机时，能自动模拟挂机。
当振铃信号传过来时，一路传到计数电路进行计数，另一路经Ｄ4进入C2，Ｒ5组成的长延时积分电路，其C2上的电压控制Ｕ2Ｂ的输出端输出低电平。
在通话（控制）时，Ｃ２缓慢放电，当C2放完电（通话已结束），ＵＢ输出高电平，高电平经D2进于Ｕ1的复1５脚，使Ｕ1复位，复位后Ｕ1输出端的高电平由Ｑ８回到了Ｑ0，此三极管Ｖ1由饱和变为截止，电话线路电压回升，产生模拟挂机作用。
其电路图见附录一
4.2电源电路
由于本系统电源电路要为单片机、语音模块ISD1820两个相对来说要对电源要求较高的模块供电，所以采用了变压器降压经整流滤波后由集成稳压器7805稳压后给整个系统提供+5V电圧的方式。
电路图如图8所示，其中IN-AC为9V交流变压器输入端，D1、D2、D3、D4构成桥式整流电路，经C6（3300uF）大滤波电容滤波后送入集成稳压器7805输入端，由输出端输出后再由C7（1000uF）滤波后整个系统供电。
在此电源电路中，C4、C5为交流高频耦合电容，防止交流高频信号经电源电路串入系统，对系统构成干扰。
R5和LED组成电源指示电路，显示电路是否工作。
图（9）电源电路
由于7805普遍采用TO-220封装，其Vi-Vo≥2V。
所以选用较为常见的交流9V变压器，7805上的圧降Vi-Vo=5V，在它的可承受范围之内。
其封装形式如下图10所示。
图（10）7805封装
4.3．双音频解码电路
双音频解码电路的作用就是将线路上远方发送过来的各种控制信号转换为4位二进制的数字信号。
由于手机按压按键时，每拨一个号码，发出去的都是由两个不同频率的音频信号组合起来的双音频成分，因此叫“双音频”。
比如拨0时，发出去的两个音频信号分别是941Hz和1336Hz，这就是说，远程控制指令在电话线路上传输的都是双音频信号。
由于单片机不能识别双音频信号，因此试验板在接到双音频信号后，必须首先将双音频转换为数字信号，才能被单片机识别和处理。
MT8870就是将双音频信号转换为数字信号的专用解码芯片，该芯片的典型应用如图11所示，它有18个引脚，外围电路非常简单。
电路有条不紊地工作等。
如图11所示，第18、19脚接12MHz石英晶体，在晶体两端各接一个30pF的电容到地。
第9脚为复位端，在该脚接一个10k的电阻R8到地，以确保该脚在正常工作时为低电平0。
同时，为了在加电时给该脚一个高电平复位脉冲，因此用一个10μF的电解电容C4连接到电源VCC，在电容C4两端还接有一个手动复位按钮SB1，R11的作用是避免按压按钮时大电流冲击按钮触点，避免接点氧化。
其他引脚只需按图示连接即可。
图11是解码电路，摘机后线路接通，解码电路将对方传过来的按键信号解调为8421BCD码，输送到各密码锁电路及输出控制电路。
解码电路主要由解码器u3、晶振J1、电阻R8～R10、电容c4～c5组成。
信号经c4输入，解码后的二进制码从其11、12、13、14脚输出，其输入与输出的关系如表3所示。
其中MT8870芯片是译码电路的关键芯片，其芯片介绍见图11，引脚功能介绍见表1，其内部结构见表5.解码电路是远程控制电路的关键电路。
图（11）双音频解码电路
表（5）输入与输出关系表
4.4密码锁译码电路
密码锁电路主要由译码器U7、触发器U6及相关元件组成。
Ｕ7的输入端为A，B，C，D，输出端为Ｑ0～Ｑ9。
能将解码器送来的二进制码译成十进制码输出；U6内含４个RS触发器。
每触发器有两个输入端Ｒ和S一个输出端Ｑ。
当Ｒ端输入一个高电平脉冲时，其输出端Ｑ变为低电平“0”态，保持“0”态不变；当其ｓ端输入一个高电平脉冲时，其输出端Ｑ为高电平“1”态，并能保持“1”状态不变。
按图12中
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