基于單片機的家用電話遠程遙控裝置設計

鄧 鵬

(荊楚理工學院電子信息工程學院，湖北荊門 448000)

文中設計的是基于單片機的家用電話遠程遙控［1］方案，采用ISD1420芯片進行語音處理，使操作有語音提示，操作界面友好。電話遙控與常規遙控方式相比，不需進行專門布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染，且由于電話線路各地聯網，可以充分利用現有的電話網［2］。

1 系統硬件設計

設計以高速單片機STC11F40XE為核心器件，STC11F40XE有40 kB的儲存空間，速度比STC89C51單片機快8～10倍，可充分利用單片機的片內外資源。系統主要有振鈴檢測電路、雙音多頻電路和ISD1420語音電路等組成。系統硬件組成框圖如圖1所示。

圖1 系統硬件組成

1.1 振鈴檢測電路

振鈴檢測電路如圖2所示，當用戶被呼叫時，電話交換機發來鈴流信號。振鈴為48±3 V的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值90±15 V。振鈴以5 s為周期，即1 s送，4 s斷。輸入至光電耦合器。經過光耦的隔離轉換，從光電耦合器輸出的波形是時通時斷的近似正弦波，經反向器及RC回路進行濾波輸出方波信號。方波信號輸入至單片機的T1計數器外部管腳，完成整個振鈴音檢測和計數的過程。

圖2 鈴流檢測電路

1.2 雙音多頻電路

MT8870是 Mitei公司生產的一種功能較強的DTMF發送與接收器，體積小、抗干擾性強，晶振頻率為3.58 MHz，輸出為二進制編碼信號，便于與計算機連接，是目前國際流行的DTMF解碼器件。MT8870電路連接如圖3所示。

雙音多頻信號［3］完成撥號的檢測解碼，解碼信號由MT8870的Q1～Q4輸出，送單片機識別和處理。例如撥動“1”號鍵，MT8870通過對電話網上的雙音多頻信號解碼，識別操作者的命令，從而實現對遠程的控制。當MT8870作為DTMF發送器時，數據總線Q1～Q4上4位二進制碼被鎖存在發送數據寄存器中，發送的DTMF信號頻率由3.58 MHz的晶振分頻產生［4］。

圖3 雙音多頻電路

1.3 ISD1420語音電路

ISD1420為美國ISD公司出品的單片語音錄放電路，由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個最小的錄放系統由一個麥克風、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源和少數電阻電容組成，電路如圖4所示。ISD1420是采用模擬存取技術集成的可反復錄放20 s的語音芯片，掉電語音不丟失，最大可分160段，最小每段語音長度為125 ms，每段語音都可由地址線控制輸出，每125 ms為一個地址，由A0～A78根地址線控制。用戶錄制的語音每段結束后芯片自動設有段結束標志(EOM)，芯片錄滿后設有溢出標志(OVF)。如果用單片機等控制電路按某一段的起始地址進行放音操作，遇到段結束標志(EOM)即自動停止放音，單片機收到段結束標志(EOM)就開始觸發下一段語音的起始地址，如此控制，即可以將很多不同段的語音組合成一句話放音出來，實現語音自動組合。

圖4 語音電路

語音芯片ISD1420可錄制20 s語音信號，本裝置中共錄制語音信號:“請輸入密碼”、“密碼正確，請輸入功能健，按*鍵結束”、“密碼錯誤，請重新輸入”、“電器已開”、“電器已關閉”。

2 系統軟件設計

系統軟件設計主要由鈴流檢測、MT8870解碼、語音錄放、讀寫EEPROM、看門狗設置、密碼修改、密碼驗證、電器開關控制等組成［5］。系統的工作流程如圖5所示。控制過程中，系統上電復位后，CPU根據外圍雙音頻譯碼電路的譯碼信息判斷出要選擇的電器，然后再得到要求進行的操作，并將單片機I/O的口相應位置0或置1，即可按要求實現對相應家用電器的控制。

圖5 主程序流程

(1)鈴流檢測模塊。由于整個電路無需中斷處理一些特殊的任務，所以軟件采用順序結構。鈴流檢測實質是單片機TIMER1對外部方波的計數。

(2)MT8870解碼模塊。DTMF發送與接收器MT8870未檢測到電話網上的雙音多頻信號時，將單片機的外部中斷口拉低，當檢測到雙音多頻信號并成功解碼輸出時會置高P3.2。因此程序可通過檢測P3.2口電平的高低來判斷是否有雙音多頻信號送往MT8870，一旦P3.2口電平置高，讀取P1口低4位數據并存儲。

(3)語音模塊。ISD1420語音芯片錄放音只需將相應的錄放音管腳拉低，送入相應的語音地址，即可完成錄放音功能。錄音時，先送P2口起始地址為0x90+Address，接著拉低錄音管腳。錄音完，再不斷播放錄音，尋找此段錄音結束時的地址，以確定下一段錄音的起始地址。

(4)EEPROM及看門狗功能模塊。單片機通過SPI串行總線向25045寫入指令、數據。25045在讀寫操作之前，需要先向它發出指令。25045芯片內包含有一個看門狗定時器，可通過軟件預置系統的監控時間。在看門狗定時器預置的時間內若沒有總線活動，則25045將從RESET輸出一個高電平信號使CPU復位。看門狗定時器的預置時間是通過25045的狀態寄存器的相應位來設定的。

(5)密碼修改和驗證模塊。密碼修改程序需注意按鍵的消抖動、密碼修改結束的確定、密碼的存儲。程序中使用第8個按鍵作為密碼修改結束的結束符。一旦第8個按鍵按下就結束密碼修改，將最終的密碼存儲到EEPROM中。密碼驗證比較容易，就是電話中輸入的密碼和EEPROM中的密碼進行逐個比較，如有一個不同就認為輸入的密碼有誤，返回一個“0”。程序中對EEPROM進行了兩次讀操作，以防第一次讀出數據有誤。

(6)電器開關控制模塊。電器開關控制模塊通過MT8870解碼數據對8路電器進行控制。該模塊程序一定程度上是MT8870模塊和放音模塊程序的疊加，另外加上簡單的P3口輸出操作。

3 結束語

系統借助家庭固定電話網絡傳送控制命令信號，由單片機系統進行命令分析，由繼電器控制家用電器，無需對固定電話或家電做太大改動，安裝方便、性能穩定、工作可靠，而且不影響電話的正常使用。

［1］嚴麗平，袁可風.基于PSTN的電話遠程控制器的研究［J］.華東交通大學學報，2005(1):118 －121.

［2］劉維新，李宇成，陽素權，等.基于多功能語音編解碼芯片的智能電話轉接控制器設計［J］.北方工業大學學報，2005，17(3):20 －24.

［3］卞佳麗.現代交換原理與通信網技術［M］.北京:北京郵電大學出版社，2005.

［4］曾剛，賀蓉，徐成，等.DTMF遠程通信的軟硬件實現技術［J］.通訊與電視，2000(5):44 －45，46.

［5］梁子旭.PIC單片機在電話遠程控制器中的低功耗設計［J］.單片機與嵌入式系統應用，2003(5):57－60.