智能家居控制系統(tǒng)

引言...........................................................3

1緒論.......................................................3

1.1課題背景................................................................4

1.2智能家居操縱系統(tǒng)的概述.................................................5

1.3課題研究的目的及意義...................................................5

1.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)要緊任務(wù)........................................................5

2方案設(shè)計(jì)....................................................6

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與分析......................................................6

2.1.1單片機(jī)操縱部分........................................................6

2.1.2系統(tǒng)工作流程部分......................................................7

2.2遠(yuǎn)程操縱設(shè)計(jì)與分析......................................................7

2.2.1操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析......................................................7

2.2.2操縱要求..............................................................7

2.2.3單元功能模塊..........................................................8

2.3傳感器信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析................................................8

2.3.1防火災(zāi)發(fā)生傳感器......................................................8

2.3.2可燃?xì)怏w泄漏傳感器....................................................8

2.3.3防盜傳感器............................................................9

2.3.4信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析....................................................9

2.4GSM模塊的接口與設(shè)計(jì)....................................................9

2.4.1TC35模塊構(gòu)成.........................................................9

2.4.2TC35模塊通信電路....................................................9

2.4.3TC35模塊與MCU連接方式..............................................9

2.5紅外學(xué)習(xí)遙控設(shè)計(jì).......................................................10

2.5.1紅外學(xué)習(xí)遙控的設(shè)想..................................................10

2.5.2紅外學(xué)習(xí)遙控的實(shí)現(xiàn)...................................................10

3硬件電路設(shè)計(jì)...............................................11

3.1有關(guān)芯片及模塊簡介.....................................................11

3.1.1MCUSM8952AC25P簡介.................................................11

3.1.2雙音多頻收發(fā)器MT8870簡介............................................11

3.1.3ISD2500系列單片語音錄放簡介.........................................11

3.1.4固態(tài)繼電器（SSR）簡介.................................................12

3.2遠(yuǎn)程操縱電路設(shè)計(jì).......................................................12

3.2.1振鈴檢測(cè)電路.........................................................12

3.2.3雙音頻解碼電路.......................................................14

3.2.4語言提示電路.........................................................15

3.3電源電路設(shè)計(jì)................................................................15

3.3.15V開關(guān)電源穩(wěn)壓器電路....................................................15

3.3.2其他電源穩(wěn)壓器電路.......................................................16

3.4TC35短消息模塊電路設(shè)計(jì)....................................................16

3.4.1TC35短消息模塊接口電路.................................................16

3.4.2TC35短消息模塊操縱設(shè)計(jì).................................................17

3.5紅外學(xué)習(xí)遙控電路設(shè)計(jì).......................................................17

3.5.1紅外學(xué)習(xí)遙控接收電路設(shè)計(jì)................................................17

3.5.2紅外學(xué)習(xí)遙檸發(fā)送電路設(shè)計(jì)................................................18

4軟件部分...................................................18

4.1下位機(jī)編程..................................................................18

4.1.1主控單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)..................................................18

4.1.2遠(yuǎn)程操縱程序設(shè)計(jì).........................................................19

4.1.3短信息發(fā)送程序設(shè)計(jì).......................................................19

4.1.4紅外學(xué)習(xí)遙控程序設(shè)計(jì).....................................................21

4.2上位機(jī)（PC機(jī)）編程........................................................21

4.2.1用戶界面的設(shè)計(jì)...........................................................21

4.2.2串行通信的實(shí)現(xiàn)...........................................................22

4.2.3控件MSComm使用方法.....................................................22

5系統(tǒng)制作及調(diào)試.............................................24

5.1使用的儀器儀表及工具.......................................................24

5.2硬件制作與調(diào)試.............................................................25

5.2.1系統(tǒng)PCB板的設(shè)計(jì)........................................................25

5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試..............................................................25

5.3軟件及聯(lián)機(jī)調(diào)試.............................................................26

5.3.1主控程序調(diào)試.............................................................26

5.3.2短消息發(fā)送調(diào)試...........................................................26

6結(jié)論.......................................................26

謝辭........................................................27

附錄1....................................................................................................................28

附錄2....................................................................................................................48

附錄3....................................................................................................................54

附錄4....................................................................................................................55

引言

21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各類電信與互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的巨大進(jìn)步。本

文介紹的數(shù)字化家居操縱系統(tǒng)能夠使得人們能夠通過手機(jī)或者電話在任何時(shí)候、任意地

點(diǎn)對(duì)家中的任意電器(空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機(jī))進(jìn)行遠(yuǎn)程操

縱；也能夠在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提早燒好熱水、電飯煲煮好

香噴噴的米飯……：而這一切的實(shí)現(xiàn)都僅僅是打一個(gè)簡單的電話。此外，該系統(tǒng)還可使

家庭具有多途徑報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)捽等多種功能，假如不幸出現(xiàn)某種險(xiǎn)情，您與110能夠在

第一時(shí)間獲得通知以便進(jìn)一步采取行動(dòng)。舒適、時(shí)尚的家居生活是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志，智

能家居操縱系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情況下，對(duì)家里的電器、燈光、電源、家

庭環(huán)境進(jìn)行方便地操縱，使人們盡享高科技帶來的簡便而時(shí)尚的現(xiàn)代生活。

實(shí)現(xiàn)智能化離不開運(yùn)算與操縱單元，本系統(tǒng)使用MCU(SM8952AC25P)作為主控器件，

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件與軟件構(gòu)成。硬件由單片機(jī)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入/出設(shè)備與各類

實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)操縱要求的接口電路與有關(guān)的外圍電路芯片或者部件構(gòu)成；軟件由單片

機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定操縱功能的各類工作程序與管理程序構(gòu)成。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開

發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進(jìn)行軟、硬件設(shè)計(jì)，以提高工作效率，當(dāng)系

統(tǒng)硬件與軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，就能夠構(gòu)成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本課題完成

了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)其開發(fā)過程的系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試，根

據(jù)開發(fā)的實(shí)際需要，相互協(xié)調(diào)、交叉，有機(jī)的進(jìn)行。本設(shè)計(jì)的MCU與各個(gè)芯片與模塊的

接口、各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的基礎(chǔ),

本系統(tǒng)的電話遠(yuǎn)程操縱是基于電話交換網(wǎng)絡(luò)的國際雙音頻通信標(biāo)準(zhǔn)DTMF通信方式,

程控交換信令作為系統(tǒng)操縱命令，使用MT8870雙音頻編解碼電路實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)通過

MT8870識(shí)別來自電話程控交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的操縱信號(hào),用戶只需撥通家中的電話能夠根據(jù)

系統(tǒng)的語音提示進(jìn)行按鍵選擇以實(shí)現(xiàn)用戶身份的識(shí)別、遠(yuǎn)程操縱與安防操作；各類傳感

器的檢測(cè)是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測(cè)量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處

理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控；短消息發(fā)送部分使用基于SIEMENSTC35GSM模塊TC35modem與

TI公司的電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3238等器件構(gòu)成的移動(dòng)終端的硬件電路能夠完成短消息收

發(fā)等功能。

在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，面對(duì)各類檢測(cè)對(duì)象與大量操縱單元，需要利用各類接口標(biāo)準(zhǔn)與MCU

進(jìn)行連接，再通過MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控。而如今使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)智能家

居操縱系統(tǒng)不僅具有采集操縱方便、簡單、靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠大幅度提高采各模塊

與芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)正是把MT887O、TC35

modem與SM8952AC25P單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來，順利的完成了本設(shè)計(jì)的要求。同時(shí)實(shí)現(xiàn)

了學(xué)習(xí)型遠(yuǎn)程紅外遙控功能，為操縱紅外家電與設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)也可應(yīng)

用于工農(nóng)業(yè)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人值守崗位的遠(yuǎn)程監(jiān)控等。

1緒論

1.1課題背景

21世紀(jì)是信息時(shí)代，各類電信新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。自從1876年，

AlexanderGrahamBell(貝爾)發(fā)明電話以來，世界各國的電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展非常迅速，

近十年來，中國的固定電話業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長。1997年8月局用電話交換

機(jī)總?cè)萘客黄?億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，2006年初固定電話用戶總數(shù)達(dá)到

35539.2萬戶，移動(dòng)電話用戶達(dá)到40407.2萬戶，現(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)是由程控交換機(jī)進(jìn)行交

換傳輸，移動(dòng)通信也從模擬時(shí)代走向了高度數(shù)字化時(shí)代，它們的性能已經(jīng)有了很大的進(jìn)

展，而且可靠性非常高。

正是由于通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、操縱技術(shù)的迅猛進(jìn)展與提高，促使了

家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的

方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢(shì)

下應(yīng)運(yùn)而生的。智能家居操縱系統(tǒng)的要緊功能包含通信、設(shè)備自動(dòng)操縱、安全防范三個(gè)

方面。

隨著新技術(shù)與自動(dòng)化的進(jìn)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也越來越強(qiáng)，各類

傳感器都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化這給智能家居操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供極大方便。

電話遠(yuǎn)程操縱作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不

需進(jìn)行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時(shí)，由于電話線路各

地聯(lián)網(wǎng)，能夠充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。另外電

話屬雙工通信手段。因此，這能夠大大表達(dá)出利用電話進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。操作者

能夠通過各類提示音即時(shí)熟悉受控對(duì)象的有關(guān)信息，從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。電話遙控

部分課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實(shí)驗(yàn)室階段，因而距離實(shí)際應(yīng)用，特別是

關(guān)于日常生活尚有一定的差距，并不能完全表達(dá)出電話遙控方式的雙工通信特點(diǎn)。本設(shè)

計(jì)正是針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)行了較大改進(jìn)，采取單片機(jī)智能操縱，利用不一致的提示音達(dá)到關(guān)

于不一致操作的提示及對(duì)受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時(shí)熟悉受控方信

息，使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化。而且本設(shè)計(jì)的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在電信、鐵通

的交換機(jī)實(shí)驗(yàn)同時(shí)能夠成功的使用移動(dòng)電話進(jìn)行操作。

短信息月艮務(wù)(ShortMessageService,SMS)是GSM(GlobalSystemforMobileComm

unication)系統(tǒng)中提供的一種GSM終端(手機(jī))之間，通過服務(wù)中心(servicecenter)

進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)中心完成信息的存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)功能。短信息服務(wù)

作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，己得到越來越多的系統(tǒng)運(yùn)營商與系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基

于這種業(yè)務(wù)的各類應(yīng)用也蓬勃進(jìn)展起來。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)與漫游，

具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時(shí)為客戶節(jié)

約了昂貴的建網(wǎng)費(fèi)用與保護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，他對(duì)用戶的數(shù)量也沒有限制，克服了傳統(tǒng)的專

網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大、保護(hù)費(fèi)用高、且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍與用戶數(shù)量有限的缺陷。

比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)住無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)，加上GSM的SMS本身具備的

數(shù)據(jù)傳送功能，都使得這些應(yīng)用得到迅速的普及。利用GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)行無線通信還

具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)固，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送與監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大

的支持平臺(tái)。在此以GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，它能夠應(yīng)用在銀行、儲(chǔ)蓄點(diǎn)機(jī)房

監(jiān)控、電信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控、通信行業(yè)遠(yuǎn)端無人值守站機(jī)房監(jiān)控與遠(yuǎn)程保護(hù)（如移動(dòng)

通信基站、微波站、光纖中繼站等）及其他無人值守點(diǎn)（如倉庫、辦公樓等）監(jiān)控及城

市公用事業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)像煤氣調(diào)壓站、自來水、污水管網(wǎng)與熱力系統(tǒng)、電力系

統(tǒng)城市中電網(wǎng)等情況中°在此本系統(tǒng)便用了Siemens公司新一代無線通信GSM模塊TC35

是，它設(shè)計(jì)小巧、功耗很低很大程度上方便了智能家居操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1.2智能家居操縱系統(tǒng)的概述

圖1.卜1智能家居操縱系統(tǒng)示意圖

智能家居操縱系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物

理平臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，構(gòu)成一個(gè)完整的集家

庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)操縱、家庭安全防范等功能的操縱系統(tǒng)。

智能家居操縱系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過使用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、操縱技術(shù)與集成

技術(shù)建立一個(gè)由家庭到小區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息服務(wù)與管理系統(tǒng)，以此來提高住宅

高新技術(shù)的含量與居民居住環(huán)境水平。

大型的智能家居操縱系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭操縱器（各類模塊）、各類路由器、

電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、操縱器、無線收發(fā)器、各類探測(cè)器、

各類傳感器、各類執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等要緊部分構(gòu)成。

1.3課題研究的目的及意義

智能家居操縱系統(tǒng)能夠定義為一個(gè)過程或者者一個(gè)系統(tǒng)“利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、

網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各類子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，

通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具

有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。還將原先的被動(dòng)靜

止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持

信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性,

甚至為各類能源費(fèi)用節(jié)約資金。

系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能能夠提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）操縱、照明操縱、室內(nèi)外遙

控、窗簾自控、防盜報(bào)警、電話遠(yuǎn)程操縱、可編程定時(shí)操縱及計(jì)算機(jī)操縱等多種功能與

手段。使生活更加舒適、便利與安全。因智能家居操縱系統(tǒng)布線簡單、功能靈活，擴(kuò)展

容易而被人們廣泛同意與應(yīng)用。

1.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)要緊任務(wù)

本文利用SM8952AC25P、MT8870、TC35modem與各類家居傳感器設(shè)計(jì)制作?款智能

家居操縱系統(tǒng)樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)包含：系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試與操縱軟件的編寫與

調(diào)試。

⑴硬件部分

智能家居操縱系統(tǒng)其便件部分要緊由五大部分構(gòu)成，即電話交換網(wǎng)程控交換信令部

分、操縱單元、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35modcm與接口與電源部分。電話交

換網(wǎng)程控交換信令部分要緊由MT8870與電壓檢測(cè)元件構(gòu)成，它是系統(tǒng)中操縱部分關(guān)鍵

的元件，它與操縱單元構(gòu)成操縱部分功能；傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35modem

與操縱單元完成報(bào)警等信號(hào)的處理與發(fā)送；電源部分則為各個(gè)部分提供工作電源。

(2)軟件部分

軟件設(shè)計(jì)部分要緊由五大部分構(gòu)成：即數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分、電話交換網(wǎng)程控

交換信令識(shí)別與分析部分、GSM模塊TC35modem接口程序部分、分析操縱部分。其中數(shù)

據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分與電話交換網(wǎng)程控交換信令識(shí)別需要作實(shí)時(shí)處理；GSM模塊TC35

modem接口程序部分與分析操縱部分則是根據(jù)采集與電話交換網(wǎng)交換信令進(jìn)行分時(shí)操作

有利于提高系統(tǒng)效率。

2方案設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與分析

本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。確定單片機(jī)操縱系統(tǒng)總體方案，是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重

要、最關(guān)鍵的一步?？傮w方案的好壞，直接影響整個(gè)操縱系統(tǒng)的性能及實(shí)施細(xì)則。總體

方案的設(shè)計(jì)要緊是根據(jù)被控對(duì)象的任務(wù)及工藝要求而確定的。設(shè)計(jì)方法大致如下：根據(jù)

系統(tǒng)的要求，首先確定出系統(tǒng)是使用開環(huán)系統(tǒng)還是比環(huán)系統(tǒng)，或者者是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

選擇檢測(cè)元件，在確定總體方案時(shí)，務(wù)必首先選擇好被測(cè)參數(shù)的測(cè)量元件，它是影響操

縱系統(tǒng)精度的重要因素之一。選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是微型機(jī)操縱系統(tǒng)的重要構(gòu)成部

件之一。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇一方面要與操縱算法匹配，另一方面要根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際情

況確定。選擇輸入/輸出通道及外圍設(shè)備。選擇時(shí)應(yīng)考慮下列幾個(gè)問題：被控對(duì)象參數(shù)

的數(shù)量；各輸入/輸出通道是串行操作還是并行操作；各通道數(shù)據(jù)的傳遞速率；各通道

數(shù)據(jù)的字長及選擇位數(shù)；對(duì)顯示、打印有何要求；面出整個(gè)系統(tǒng)流程圖與原理圖。

2.1.1單片機(jī)操縱部分

本系統(tǒng)是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測(cè)與工程操縱方面的應(yīng)用，其特點(diǎn)是體積小，成本低，功

能強(qiáng)，功耗低，是微機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機(jī)種之一，它已廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品智能化與工

業(yè)自動(dòng)化上。而把單片機(jī)面向工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到工控?yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用

的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常分為四種：工控

機(jī)，通用CPU模塊，嵌入式微機(jī)處理.，單片機(jī)。嵌入式系統(tǒng)具有下列特點(diǎn)：

(1)面對(duì)操縱對(duì)象。如傳感信號(hào)輸入、人機(jī)交互操作，伺服驅(qū)動(dòng)等。

(2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。

(3)能在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中可靠運(yùn)行的品質(zhì)。

(4)突出操縱功能。如對(duì)外部信息的捕捉、對(duì)操縱對(duì)象實(shí)時(shí)操縱與有突出操縱功能

的指令系統(tǒng)(I/O操縱、位操作與轉(zhuǎn)移指令等)。

單片機(jī)有惟一的專門為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入

式應(yīng)用要求。單片機(jī)是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的單芯片形態(tài)應(yīng)用系統(tǒng)，能滿足面對(duì)

操縱對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行及非凡的操縱品質(zhì)等要求，是進(jìn)展最快、

品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。

2.1.2系統(tǒng)工作流程部分

2.2遠(yuǎn)程操縱設(shè)計(jì)與分析

2.2.1操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

系統(tǒng)操縱器由MT8870接收遠(yuǎn)端發(fā)送來的DTMF信號(hào)、并對(duì)其進(jìn)行解碼，解碼后的信

號(hào)由中央處理單元采集處理。為了方便用戶使用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了語音提示界面。電話遠(yuǎn)程

操縱系統(tǒng)通常工作在無人值守環(huán)境，因此應(yīng)具有自動(dòng)離線、上線、復(fù)位功能。為了符合

智能化要求，系統(tǒng)使用SM8952AC25P作為中央處理器。同時(shí)，電話遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)正常工

作還需電源供電電路、驅(qū)動(dòng)電路等輔助電路。系統(tǒng)構(gòu)成框圖如圖2.2-1示。由圖可知，

系統(tǒng)要緊由振鈴檢測(cè)電路、模擬摘掛機(jī)電路、DTMF音頻解碼電路、語音提示電路、中央

處理單元(SM8952AC25P)、操縱電路、電源電路等構(gòu)成。

(1)通過電話網(wǎng)對(duì)異地的電器實(shí)現(xiàn)操縱(開/關(guān))。

(2)操縱器能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)模擬摘掛機(jī)。

(3)操縱器設(shè)置密碼校驗(yàn)。

2.2.3單元功能模塊

本設(shè)計(jì)此系統(tǒng)務(wù)必具有下列單元功能模塊：

(1)鈴音檢測(cè)、計(jì)數(shù)；

(2)自動(dòng)摘掛機(jī)；

(3)密碼校驗(yàn)；

(4)在線修改密碼；

(5)雙音頻信號(hào)解碼；

(6)輸入信息分析；

(7)操縱電器開關(guān)；

(8)電器狀態(tài)查詢；

2.2.4軟硬件方案確定

根據(jù)電話機(jī)與交換機(jī)發(fā)出的不一致信號(hào)音與電話線各類狀態(tài)的不一致要求，木設(shè)計(jì)

方案結(jié)合實(shí)際情況對(duì)具體的單元功能模塊作出軟件或者硬件上作了下列分工：

交換機(jī)所發(fā)出的各類信號(hào)音都大多數(shù)能夠通過軟件編程來識(shí)別，即通過單片機(jī)發(fā)出的脈

沖信號(hào)來檢測(cè)信號(hào)音單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算出其頻率，從而完成信號(hào)音的識(shí)別。但

從系統(tǒng)的可靠性與程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分析，用硬件來解決振鈴音檢測(cè)、雙音頻信號(hào)解碼

等功能相對(duì)穩(wěn)固可靠。設(shè)計(jì)中自動(dòng)摘掛機(jī)與電器的操縱務(wù)必使用具體硬件電路來實(shí)現(xiàn)。

而振鈴音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、在線修改密碼、輸入信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使

用軟件編程方式要比硬件電路簡單的多，易于實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，本設(shè)計(jì)信號(hào)音檢測(cè)、自動(dòng)摘掛機(jī)、操縱電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬

件電路實(shí)現(xiàn)。而信號(hào)音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、在線修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢等功

能模塊使用軟件編程完成「

2.3傳感器信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析

2.3.1防火災(zāi)發(fā)生傳感器

火災(zāi)煙霧傳感器是一種在消防管理、安全防范系統(tǒng)中常用的報(bào)警器材，它工作可靠、

體積小巧，火災(zāi)煙霧傳感器是把煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電路設(shè)計(jì)時(shí)能夠在背后設(shè)計(jì)專

用的卡口以便地固定在墻體或者者天花板上，使用時(shí)通過設(shè)置在廚房的感溫探測(cè)器與設(shè)

置在客廳、臥室等的感煙探測(cè)器，監(jiān)視各個(gè)房間內(nèi)有無火災(zāi)的發(fā)生。如有火災(zāi)發(fā)生操縱

器發(fā)出聲光與短信報(bào)警信號(hào)，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭操縱器還能夠根據(jù)有

人在家或者無人在家的情況，調(diào)節(jié)感溫探測(cè)器與感煙探測(cè)器的靈敏度。本系統(tǒng)使用

NIS-09c型煙霧傳感器。

2.3.2可燃?xì)怏w泄漏傳感器

通過設(shè)置在廚房的可燃?xì)怏w探測(cè)器，監(jiān)視燃?xì)夤艿?、灶具有無燃?xì)庑孤?。如有燃?xì)?/p>

泄漏家庭操縱器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并聯(lián)動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y，同時(shí)短信通知家

人及小區(qū)物業(yè)管理部門。這里使用TP-2高溫型一氧化碳傳感器報(bào)警器需在一氧化碳濃

度達(dá)到設(shè)定制值時(shí)系統(tǒng)應(yīng)啟動(dòng)報(bào)警。

2.3.3防盜傳感器

防盜報(bào)警的防護(hù)區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護(hù)與住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)。住宅周界防

護(hù)是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對(duì)外的玻璃窗、門鄰近安裝玻璃破碎探測(cè)器;

住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)是指在要緊通道、重要的房間內(nèi)安裝被動(dòng)紅外探測(cè)器或者被動(dòng)紅外/微

波雙技術(shù)探測(cè)器°當(dāng)家中有人時(shí),住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備（門磁開關(guān)、玻璃破碎

探測(cè)器）設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備（紅外探測(cè)器或者被動(dòng)紅外/微波雙技術(shù)

探測(cè)器）撤防。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備（門磁開關(guān)、玻璃破碎探測(cè)

器）與住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備（被動(dòng)紅外探測(cè)器或者被動(dòng)紅外/微波雙技術(shù)探

測(cè)器）均設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時(shí)，家庭操縱器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并短信通知家人及小

區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設(shè)定報(bào)警裝置的等級(jí)與報(bào)警器的靈敏度。

2.3.4信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析

傳感器是將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置，其中的電信號(hào)包含數(shù)字信號(hào)與模擬信

號(hào)，數(shù)字信號(hào)能夠通過電氣隔離直接送給單片機(jī)或者微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，模擬信號(hào)則

利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測(cè)量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再通過單片機(jī)或者微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)

據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控。

2.4GSM模塊的接口與設(shè)計(jì)

2.4.1TC35模塊構(gòu)成

Siemens公司的TC35模塊要緊由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、

閃存、ZIF連接器、天線接口六部分構(gòu)成。作為TC35的核心，基帶處理器要緊處理GSM

終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬與數(shù)字功能。在不需

要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR與EFR語音信道編碼。

2.4.2TC35模塊通信電路

數(shù)據(jù)通信電路要緊完成短消息收發(fā)、與微機(jī)機(jī)通信、軟件流操縱等功能。TC35的數(shù)

據(jù)接口使用串行異步收發(fā)，符合ITU-TRS-232接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在CMOS電平（2.65V）o

數(shù)據(jù)接口配置為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗(yàn)位，能夠在300bps?115kbps的波特

率下運(yùn)行,支持的自動(dòng)波特率為4.8kbps—115kbps（14.4kbps與28.8kbps除外）。TC35

模塊還支持RTSO/CTSO的便件握手與XON/XOFF的軟件流操縱。

2.4.3TC35模塊與MCU連接方式

單片機(jī)與TC35通常使用串行異步通信接口，具有紅外與通信電纜兩種連接方式其

中電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能以TI公司的MAX3238芯片為核心，通信速度可設(shè)定，通常

為19200bps。使用紅外接口的優(yōu)點(diǎn)是單片機(jī)系統(tǒng)與手機(jī)電氣隔離，相互不干擾，接口各

自獨(dú)立，使用方便；缺點(diǎn)是通信距離較短，紅外傳播的方向性對(duì)接口相對(duì)位置有要求。

使用電纜連接時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目闪列暂^好；其要緊缺點(diǎn)是接口的電氣參數(shù)不兼容，設(shè)計(jì)

不當(dāng)時(shí)就會(huì)對(duì)手機(jī)的通信質(zhì)量產(chǎn)生影響。這個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)事實(shí)上就是一個(gè)具有GPRS功

能的GSM手機(jī)模塊加上單片機(jī)操縱系統(tǒng)，GSM手機(jī)模塊要緊是用來建立無線信道，接收

與發(fā)出短消息。單片機(jī)系統(tǒng)用來操縱手機(jī)模塊，同時(shí)對(duì)收到的短消息信息進(jìn)行解釋并執(zhí)

行，目前全國共有8種短消息格式包含從互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)出的短消息。本系統(tǒng)使用通信電

纜的連接方式。

2.5紅外學(xué)習(xí)遙控設(shè)計(jì)

2.5.1紅外學(xué)習(xí)遙控的設(shè)殂

關(guān)于空調(diào)、電視等需要紅外遙控器才可操縱的紅外操縱類家電僅靠接通交流電源是

無法使其進(jìn)入工作狀態(tài)的C因此本人提出使用紅外遙控進(jìn)行對(duì)空調(diào)與其他紅外電氣的操

縱方案，使系統(tǒng)具有的紅外學(xué)習(xí)功能可實(shí)現(xiàn)對(duì)這類家電的有效操縱。又如紅外插座、紅

外開關(guān)等，盡管紅外遙控在家電產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用，但各產(chǎn)品的遙控器不能相互兼容，

目前市面上常見的萬能遙控器只能對(duì)某幾種產(chǎn)品進(jìn)行操縱，不是真正的“萬能”。本系

統(tǒng)能夠?qū)W習(xí)并經(jīng)歷各類紅外操縱類家電的遙控指令，利用單片機(jī)對(duì)遙控器的發(fā)射信號(hào)的

波形進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量的數(shù)據(jù)回放，由于只關(guān)心發(fā)射信號(hào)波形中的高低電平的寬度，

不管其如何編碼，因此做到了真正的“萬能”。也為整個(gè)操縱器的實(shí)現(xiàn)提供了良好的基

礎(chǔ)。當(dāng)用戶能夠通過任意操作方式對(duì)這類家電進(jìn)行操縱時(shí)，紅外插座或者開關(guān)會(huì)向受控

電器發(fā)送相應(yīng)的紅外遙控指令，從而操縱電器的運(yùn)行狀態(tài)。

2.5.2紅外學(xué)習(xí)遙控的實(shí)現(xiàn)

通過充分的論證與研討，本系統(tǒng)使用各設(shè)備集中操縱的方式實(shí)現(xiàn)。集中各設(shè)備的方

法是首先對(duì)各設(shè)備的紅外遙控信號(hào)進(jìn)行識(shí)別并存儲(chǔ)，然后在需要時(shí)進(jìn)行還原，以操縱對(duì)

應(yīng)設(shè)備動(dòng)作。由單片機(jī)構(gòu)成集中操縱器，它是自學(xué)習(xí)與還原的核心部分，紅外接收部分

由CX20106解調(diào)電路或者一體化紅外接收頭構(gòu)成，發(fā)射部分有紅外發(fā)光管極其驅(qū)動(dòng)部分

構(gòu)成。

通常，紅外遙控器將遙控信號(hào)調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光

二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是PWM

碼（脈沖寬度調(diào)制碼）與PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼）oPWM碼以寬脈沖表示1,窄脈沖表示Oo

PPM碼脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表1,碼位窄的代表0。

遙控編碼脈沖信號(hào)（以PPM碼為例）通常由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、

功能反碼等信號(hào)構(gòu)成。引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為9ms的高電平與寬度為4.5ms的低

電平構(gòu)成（不一致的遙控系統(tǒng)在高低電平上有一定的區(qū)別），用來標(biāo)志遙控編碼脈沖的

開始。系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各

類遙控系統(tǒng)的誤操作。功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的操縱功能，接收機(jī)中的微操

縱器可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各類功能操作。系統(tǒng)反碼與功能反碼是系統(tǒng)碼與功能碼的

反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對(duì)傳輸過程中是否產(chǎn)生差錯(cuò)。為了提高抗干擾性

能與降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對(duì)頻率為38K11Z（周期為26.3ms）的載波信

號(hào)進(jìn)行脈幅調(diào)制(PAM),再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號(hào)發(fā)射出去。

由于遙控器的二進(jìn)制編碼脈沖有一定的寬度，而且它的高低電平均不斷的交替變

化，因此容易讓我們想到一種容易且方便的方法，脈寬測(cè)量。盡管它的二進(jìn)制脈沖的高

低電平的寬度是完全不一致的，但它們大都是亳秒級(jí)的，因而，使用單片機(jī)的定時(shí)器來

測(cè)量它的脈沖寬度，然后存儲(chǔ)，還原是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。實(shí)際證明這種思路是可行的，

而且電路簡單，容易實(shí)現(xiàn).

3硬件電路設(shè)計(jì)

3.1有關(guān)芯片及模塊簡介

3.1.1MCUSM8952AC25P簡介

SM8952c25的最高主頻為25MHz,內(nèi)帶8KB閃存的MCU,SM8951/8952系列產(chǎn)品是內(nèi)嵌

4/8K字節(jié)閃存的8位單片微操縱器它具有多達(dá)32個(gè)1/0口其4K/8K的閃存既可作程序存

儲(chǔ)空間也能夠作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間或者程序數(shù)據(jù)混合空間這些硬件特征與其強(qiáng)大的指令系

統(tǒng)與其自帶可編程看門狗使它能應(yīng)用于不一致的場(chǎng)合，因此是一種通用的與性能價(jià)格比

高的操縱器，SM8951/8952同意用戶還能夠通過置位SC0NF寄存器的位O(ALE1)來降低

EMI,其中的看門狗定時(shí)器(WDT)是1個(gè)16位自運(yùn)行計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)器溢出時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信

號(hào)。WDT對(duì)那些易受噪聲干擾電壓波動(dòng)或者放電現(xiàn)象影響的系統(tǒng)很有用在程序跑飛或者

死機(jī)的情況下，WDT能夠使用戶程序脫離不正常狀態(tài)°WDT不一致于8052系統(tǒng)的定時(shí)器0

定時(shí)器1與定時(shí)器2。通過軟件周期性的清除WDT計(jì)數(shù)器的值能夠防止WDT產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。

片上閃存能夠使用商用編程器進(jìn)行編程。

3.1.2雙音多頻收發(fā)器MT3870簡介

MT8870是一種帶呼叫進(jìn)展過濾器的單片雙音多頻收發(fā)器。它包含一個(gè)帶增益可調(diào)放

大器的DTMF接收器與一個(gè)DTMF發(fā)送器。其中濾波電路使用高頻群與低頻群兩個(gè)六階開

關(guān)電容帶通濾波器，解碼使用數(shù)字計(jì)數(shù)器技術(shù)來確定輸入的DTMF音調(diào)的頻率，并將其

譯成標(biāo)準(zhǔn)的四位二進(jìn)制碼c發(fā)送器使用開關(guān)電容D/A變換器。片內(nèi)使用了一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)

器，能合成精確的音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖準(zhǔn)確的定時(shí)發(fā)送。MT8870提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的

微處理器總線接口，能夠宜接與MCS-51系列MCU與微機(jī)接口。它還能夠選用呼叫進(jìn)展

方式工作，通過呼叫進(jìn)展濾波相來檢測(cè)特定通帶內(nèi)的信號(hào)頻率，供微處理機(jī)或者計(jì)數(shù)器

電路分析，以確定檢測(cè)到的呼叫進(jìn)展音的性質(zhì)。它從接收端接收來自電話機(jī)的雙音多頻

脈沖信號(hào)該雙音多頻信號(hào)先經(jīng)其內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器，濾除撥號(hào)音信號(hào)，然后經(jīng)前置放

大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號(hào)按高，低音頻信號(hào)分開，再經(jīng)高，低群濾波器，

幅度檢測(cè)器送入輸出譯碼電路，通過數(shù)字運(yùn)算后，在其數(shù)據(jù)輸出端輸出相對(duì)應(yīng)的8421

碼。

3.1.3ISD2500系列單片語音錄放簡介

美國ISD公司的2500芯片，按錄放時(shí)間60秒、75秒、90秒與120秒分成ISD2560、2575、

2590與25120四個(gè)品種。ISD2500系列與1400系列語音電路一樣,具有抗斷電、音質(zhì)好，

使用方便等優(yōu)點(diǎn)。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi)E2PROM容量為480K（1400系列為128K）,因此錄

放時(shí)間長；有10個(gè)地址輸入端（1400系列僅為8個(gè)），尋址能力可達(dá)1024位；2500系列最

多可分為600段，只要在分段錄/放音操作前（很多于300納秒），給地址A0~A9賦值，錄音

及放音功能均從設(shè)定的起始地址開始，錄音結(jié)束由停止鍵操作決定，芯片內(nèi)部自動(dòng)在該

段的結(jié)束位置插入結(jié)束標(biāo)志（E0M）；而放音時(shí)芯片遇到E0M標(biāo)志即自動(dòng)停止放音，設(shè)有

OVF（溢出）端，便于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)。

3.1.4固態(tài)繼電器（SSR）簡介

繼電器是本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本系統(tǒng)選用D4810型固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器（SSR）.與

機(jī)電繼電器相比，是一種沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不含運(yùn)動(dòng)零件的繼電器，但它具有與機(jī)電繼電

器本質(zhì)上相同的功能。SSR是一種全部由固態(tài)電子元件構(gòu)成的無觸點(diǎn)開關(guān)元件，他利用

電子元器件的點(diǎn)，磁與光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率

場(chǎng)效應(yīng)管，單項(xiàng)可控硅與雙向可控硅等錯(cuò)件的開關(guān)特性，來達(dá)到無觸點(diǎn)，無火花地接通

與斷開被控電路。固態(tài)繼電器有三部分構(gòu)成:輸入電路，隔離（耦合）與輸出電路.安輸

入電壓的不一致類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路與交直流輸入電路

三種。有些輸入操縱電路還具有與TTL/CM0S兼容，正負(fù)邏輯操縱與反相等功能。固態(tài)繼

電器的輸入與輸出電路的隔離與耦合方式有光電耦合與變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的

輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路與交直流輸出電路等形式。交流輸出時(shí),

通常使用兩個(gè)可控硅或者一個(gè)雙向可控硅，直流輸出時(shí)可使用雙極性器件或者功率場(chǎng)效

應(yīng)管。固態(tài)繼電器有壽命長、可靠性高、靈敏度高、操縱功率小、電磁兼容性好、快

速轉(zhuǎn)換、出磁干擾小的優(yōu)點(diǎn)。D4810型繼電器輸入電流為5TomA,電壓3—30V,額定輸

出電流10A,輸出電壓范圍寬為20-220V,滿足項(xiàng)目的要求。

3.2遠(yuǎn)程操縱電路設(shè)計(jì)

3.2.1振鈴檢測(cè)電路

振鈴檢測(cè)電路如圖3.2-1所示，圖中二極管有2種作用：

（1）將不確定的線路供電正負(fù)變?yōu)楣潭ǖ恼?fù)輸出；

（2）將交流的振鈴信號(hào)變?yōu)槊}動(dòng)直流以供檢測(cè)，

當(dāng)沒有振鈴信號(hào)時(shí)，線路上的供電電壓為48V（部分交換機(jī)為60V）,經(jīng)四個(gè)二極

管構(gòu)成的全橋整流后，不足以使62V穩(wěn)壓管導(dǎo)通，振鈴信號(hào)輸出端電壓接近0V,當(dāng)振鈴

信號(hào)到來時(shí)，線路上的90y交流振鈴信號(hào)經(jīng)全橋整流變換后90V的脈動(dòng)直流電，其峰值

足以擊穿耐壓值為62V穩(wěn)壓管，經(jīng)電阻R1給U1提供電壓，從光電耦合器輸出的波形是

時(shí)通時(shí)斷的方波方波信號(hào)，能夠直接輸出至單片機(jī)的中斷輸入口，CPU能夠根據(jù)振鈴信

號(hào)光電轉(zhuǎn)換后的高低電平檢測(cè)有無振鈴。其中通過光電耦合一次側(cè)的輸入及的電流為：

U鼻一Un一”;

max(3-1)

90x7^—62—0.7

inax5100,

,max=0.013A

即RI取5.1K滿足設(shè)計(jì)要求。

電路中光電耦合U1隔離了振鈴信號(hào)與單片機(jī)的直接連接，光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換

原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣

的，從而對(duì)地電位差干擾有很強(qiáng)的抑制能力，而且有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力。保護(hù)單

片機(jī)也提高了穩(wěn)固性。

圖3.2T振鈴檢測(cè)電路

3.2.2模擬摘掛機(jī)電路

設(shè)計(jì)要緊思路：

根據(jù)ITU及國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不論任何電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)（300Q,有

“R”鍵的電子電話機(jī)的推機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)W350Q。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流W5uA。

當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí)，電話機(jī)通過叉簧接上約250Q的負(fù)戮，使整個(gè)電話線回路流過約30mA

的電流。交換機(jī)檢測(cè)到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷?，?/p>

成接續(xù)。

模擬摘掛機(jī)電路如圖3.2-2所示。平常電話掛機(jī)時(shí)，兩條電話線處于開路狀態(tài)，兩

電話線的電壓為48V（部分電話為60V）,加到電話機(jī)的振鈴電路兩端，當(dāng)摘機(jī)時(shí)振鈴

電路斷開，兩電話線接通，阻值大約250。。當(dāng)撥打電話號(hào)碼時(shí)，來自電話線的高壓振

鈴信號(hào)經(jīng)鈴流檢測(cè)電路，通過光電耦合器在其二次側(cè)形成方波脈沖信號(hào)送到單片機(jī)進(jìn)行

振鈴脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)振鈴次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)，由單片機(jī)內(nèi)部軟件程序操縱，操縱摘

掛機(jī)口輸出一個(gè)低電平，然后電平送到三極管PNP1的基極，使三極管飽與如今，+5V

電源經(jīng)三極管，再通過繼電器線圈接地，繼電器線隆得電，使繼電器的常開觸電閉合，

250。的電阻接入電路當(dāng)中，電話接通。當(dāng)用戶輸入密碼錯(cuò)誤，或者者是操作結(jié)束后，

系統(tǒng)由軟件操縱PNP1截止，繼電器線圈失電，常開觸點(diǎn)斷開，電話線乂處于開路狀態(tài),

從而實(shí)現(xiàn)模擬掛機(jī)。

圖3.2-2模擬摘掛機(jī)電路

3.2.3雙音頻解碼電路

DTMF（DualToneMultiFrequency）雙音多頻信號(hào)解碼電路是目前在按鍵電話（固

定電話、移動(dòng)電話）、程控交換機(jī)及無線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的集成電路。它包含DTMF

發(fā)送器與DTMF同意器，前者要緊應(yīng)用于按鍵電話作雙音頻信號(hào)發(fā)送器，發(fā)送一組雙音

多頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)音頻撥號(hào).雙音多頻信號(hào)是一組由高頻信號(hào)與低頻信號(hào)疊加而成的

組合信號(hào)，CCITT與我國國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與雙音多頻信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系如

表1所示：電話遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)使用MITEL公司生產(chǎn)的MT8870DTMF同意器作為DTMF信

號(hào)的解碼核心器件。MT8870要緊用于程控交換機(jī)、遙控、無線通信及廣播系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)

DTMF信號(hào)的分離濾波與譯碼功能，輸出相應(yīng)16種頻率組合的四位并行二進(jìn)制碼。MT8870

具有撥號(hào)音抑制與模擬信號(hào)輸入可調(diào)功能，因此在設(shè)計(jì)MT8870DTMF解碼電路時(shí)，只需

外加一些阻容元件即可。

表1電話鍵盤與DTMF頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系表

本系統(tǒng)頻的雙音

多頻低1209Hz1336Hz1477Hz1633HzDTMF信

號(hào)解碼電路由

697Hz123A

MT8870-要緊承

擔(dān)。770Hz456BMT8870

的連線852Hz789C如圖

3.2-3所941Hz*0#D示，其的

2、3腳接收來自

電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號(hào)該雙音多頻信號(hào)先經(jīng)其內(nèi)部的撥號(hào)音濾波器，濾除撥號(hào)音信

號(hào)，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號(hào)

按高，低音頻信號(hào)分開，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測(cè)器送入輸出譯碼電路，通過數(shù)

字運(yùn)算后，在其數(shù)據(jù)輸出端（1T14腳）輸出相對(duì)應(yīng)的8421碼。MT8870的數(shù)據(jù)輸出端

Q4~Q1連到單片機(jī)，單片機(jī)識(shí)別4位代碼。電話按鍵與相應(yīng)譯碼（Q4~Q1）輸出。其中，

A,B,C,D4個(gè)按鍵常被當(dāng)作R/P,REDIAL,HOLD,HANDSFREE等功能使用。為了使單

片機(jī)及時(shí)獲取有效數(shù)據(jù)，MT8870的CLD有效端經(jīng)反和后接CPL?的INTO引腳。當(dāng)MT8870

獲取有效雙音多頻信號(hào)后，CLD電平由低變高，再反相為低，CPU檢測(cè)后，指示輸入口

接收有效二進(jìn)制代碼。而無效的雙音頻信號(hào)(電話線路雜音、人們的語音信號(hào)等)是不

可能引起MT8870的CLD端變化的。DTMF接收器的外圍電路如圖3.2-3所示。

3.2.4語言提示電路

1SD2560芯片使用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單

個(gè)E2PROM單元中，不需另加A/D或者D/A變換來存儲(chǔ)與重放，能夠非常自然、真實(shí)地

再現(xiàn)語音，音樂，音調(diào)與效果聲，避免了通常固體錄音電路因量化與壓縮造成的量化噪

聲與〃金屬聲〃，因此，作為目前國內(nèi)外較為理想的語音芯片，在許多領(lǐng)域得到了廣泛地

應(yīng)用。語音芯片音質(zhì)的優(yōu)劣、功能的強(qiáng)弱決定了報(bào)站器的語音效果與性能。如圖3.2-4

所示，語音操縱電路由單片機(jī)完成。其中，系統(tǒng)中單片機(jī)P0端口為單片機(jī)與語音芯片

的通訊口。ISD2560中，模擬電源(VCCA)與數(shù)字電源(VCCD)使用不一致的電源總線，分

別引到外封裝上；模擬地(VSSA)與數(shù)字地(VSSD)也使用不一致的地線。

圖3.2-4語言錄放電路

3.3電源電路設(shè)計(jì)

3.3.15V開關(guān)電源穩(wěn)壓器電路

由于本操縱系統(tǒng)單元電路較多對(duì)且對(duì)bV電源的要求比較高，其中TC3b模塊的突發(fā)

耗電電流峰值可達(dá)2.5A,故外加的穩(wěn)壓器件務(wù)必達(dá)到足以提供TC35與其他電路額定電

流的條件。在本系統(tǒng)中，使用了開關(guān)電源芯片LM2576完成從12V到5V的轉(zhuǎn)換，作為對(duì)

TC35終端與其他5V單元的供電。務(wù)必特別注意的是，如圖3.3-1由LM2576芯片完成開

關(guān)電源轉(zhuǎn)換需要大功率的電感(lOOuH)與電容，以提高儲(chǔ)能的能力,達(dá)到單元電路的耗電

需求。LM2576為5.0V3A開關(guān)電源穩(wěn)壓器。

圖3.3-1

5V開關(guān)

電源穩(wěn)

壓器電

路

3.3.2其他電源穩(wěn)壓器電路

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還涉及到傳感器信號(hào)采集與信號(hào)放大，其中放大落等部分需要用到

±12V電源，因此根據(jù)設(shè)計(jì)要求增加了7812/7912三端穩(wěn)壓TC提供的±12V電源，如圖

3.3-2由220V的交流電經(jīng)交流變壓器T降壓，變成12V交流電，低壓交流電再通過全橋

整流變成脈動(dòng)直流17V左右為三端穩(wěn)壓提供電源,脈動(dòng)直流電經(jīng)4700u電解電容與0.lu

瓷片電容濾波，送到穩(wěn)壓塊輸入端，進(jìn)行穩(wěn)壓，然后由三端穩(wěn)壓輸出端輸出±12V直流

電壓，±12V直流電再由2200u與0.lu電容進(jìn)行濾波，輸出比較穩(wěn)固的±12V直流電壓,

給模塊供電源。

圖3.3-2±12V電源穩(wěn)壓器電路

3.4TC35短消息模塊電路設(shè)計(jì)

3.4.1TC35短消息模塊接口電路

TC35短消息模塊是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議)的全稱是EIA-RS-232C

標(biāo)準(zhǔn)，其中E1A(ElectronicIndustryAssociation)代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS

(recommedcdstandard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表RS232的最新一次修改

(1969),在這之前，有RS232B、RS232A。它規(guī)定連接電纜與機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功

能及傳送過程。目前在PC機(jī)上的C0MLC0M2接口就是RS-232c接口。TI公司的MAX3238

芯片如圖3.4-1供電電壓為3?5.5V,符合TIA/EIA-232-F與ITUv.28標(biāo)準(zhǔn)。具有特

殊的±lbKV人體靜電保護(hù)措施，兼容5V邏輯輸入，內(nèi)含3路接收、5路發(fā)送串行通信

接口，最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)250kbps。該芯片的最大特點(diǎn)是，在串行口無數(shù)據(jù)輸入的

情況下，能夠靈活的進(jìn)行電源管理，即當(dāng)FORCEON（13腳）為低電平、/F0RCE0FF（14腳）

為高電平常，Auto-PowerdownPlus功能有效。在正常運(yùn)行模式下，約30秒事件內(nèi)若芯

片在接收與發(fā)送引腳沒有檢測(cè)到有效信號(hào)，將自動(dòng)進(jìn)入Powerdown模式，如今耗電luA。

假如FORCEON與/FORCEOFF引腳均為高電平，那么Auto-PowerdownPlus功能失效。在

Auto-PowerdownPlus功能有效的時(shí)，假如檢測(cè)到接收或者發(fā)送引腳有信號(hào)輸入，該芯

片自動(dòng)被激活，轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài).假如仟一接收通道的輸入電壓高干2.7V或者小干

-2.7V,或者者位于-0.3V?0.3V的時(shí)間小于30uS,則/INVALID（15腳）引腳為高電平（數(shù)

據(jù)有效）。假如所有接收通道的輸入電壓位于-0.3V?0.3V的時(shí)間大于30uS,則

/INVALID（15腳）引腳為低電平（數(shù)據(jù)無效）。該芯片的以上特性，滿足了TC35作為移動(dòng)

終端的接收與發(fā)送電路連接要求。

圖341RS232接口電路

3.4.2TC35短消息模塊操縱設(shè)計(jì)

SM8952AC25P與TC35之間通過異步串行接口進(jìn)行通信，通信速率為9600b/s,具有

1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位，無奇偶校驗(yàn)。由于TC35的數(shù)據(jù)接口工作在CMOS

電平，接口電平為3.3V?5.5V,而SM8952AC25P單片機(jī)串口工作在TTL電平，工作電壓

范圍通常比TC35寬，故應(yīng)在SM8952AC25P與TC35之間加電平轉(zhuǎn)換電路與電平限制電路。

若無電平轉(zhuǎn)換，則有可能使智能模塊的性能不太穩(wěn)固。ZIF連接器給SIM卡接口提供6

個(gè)引腳，其中CCIN用來檢測(cè)SIM卡是否插好，其他5個(gè)引腳分別為ccvcc（電源，2.9v）、

CCGND（地）、CCRST（復(fù)位）、CCCLK（時(shí)鐘）與CCI0（數(shù)據(jù)）°ZIF連接器的SYNC腳操縱燈的

狀態(tài)，以此推斷TC35的工作狀態(tài)。系統(tǒng)加電后，為使TC35進(jìn)入工作狀態(tài)，務(wù)必給1GT

加一延時(shí)大于100ms的低脈沖，電平下降持續(xù)時(shí)間不可超過1ms；啟動(dòng)后，IGT應(yīng)保持

高電平（3.3V）：驅(qū)動(dòng)IGT時(shí)，TC35的供電電壓不能低于3.3V.否則TC35不能被激活。

3.5紅外學(xué)習(xí)遙控電路設(shè)計(jì)

3.5.1紅外學(xué)習(xí)遙控接收電路設(shè)計(jì)

所有紅外遙控器的輸出都是用編碼后的串行數(shù)據(jù)對(duì)38kHz-40kllz的方波進(jìn)行脈沖

幅度調(diào)制而產(chǎn)生的。假如直接對(duì)已調(diào)波進(jìn)行測(cè)量，而其脈寬只有20多微秒，由于單片

機(jī)的指令周期是微秒級(jí)，會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。因此，先要對(duì)已調(diào)波進(jìn)行解調(diào)，對(duì)解調(diào)后

的波形進(jìn)行測(cè)量。將CX20106或者一體化紅外接收頭解調(diào)出的遙控編碼脈沖直接連入

SM8952AC25P單片機(jī)的INTO與TO腳，定時(shí)器T0與T1都初始化為定時(shí)工作方式1,T0

的GATE位置位。每次外部中斷首先停止定時(shí)，記錄TO、T1的計(jì)數(shù)值，然后將TO、T1

的計(jì)數(shù)值清零，并重新啟動(dòng)定時(shí)。T0的值即為高電平脈寬，口?T0的值為低電平脈寬。

T0.T1與紅外編碼信號(hào)脈寬的對(duì)應(yīng)關(guān)系同時(shí)存儲(chǔ)到外部儲(chǔ)蓄器24c256中等待發(fā)送調(diào)用°

圖3.5-1紅外學(xué)習(xí)

遙控接收電路設(shè)計(jì)

3.5.2紅外學(xué)習(xí)遙控發(fā)送電路設(shè)計(jì)

遙控信號(hào)的還原是通過SM8952AC25P的

T2特殊輸出口進(jìn)行二進(jìn)制脈沖碼的高電平與

低電平的調(diào)制輸出，其中調(diào)制為利用單片機(jī)

特殊功能進(jìn)行內(nèi)部調(diào)制這也是本設(shè)計(jì)的一個(gè)創(chuàng)