电子论文-基于单片机的远程控制开关的设计.pdf

第 2 2 卷第 2 期 2 0 O 5年 o 4 月 华东交通大学学报 J o u r n a l o f E a s t Ch i n a J i a o t o n g U n i v e r s i t y V0 1 2 2 N o 2 Ap r 2 0 0 5 文章编号 1 0 0 5 0 5 2 3 2 0 0 5 0 2 0 0 6 7 0 4 基 于单片机的远程控制开关的设计 赵福 甘岚 祖建樱2 1 华东交通大学 信息工程学院 江西 南昌 3 3 0 0 1 3 2 南昌大学 软件学院 江西 南昌 3 3 0 0 2 9 摘要 设计了一种基于 A T 8 9 C 5 1 单片机和 C M8 8 8 8双音频收发集成电路的远程控制开关 该 系统通过接受电话线上的 U r MF双 音频信号对开关进行控制 文中介绍了该系统的硬件组成 软件设计 工作原理及技术性能 关键词 A T 8 9 C 5 1 C M 8 8 8 8 D T M F 单片机 远程控制开关 中图分类号 T P 2 7 3 5 文献标识码 A 0 引 言 随着社会的发展和人民生活水平的提高 越来 越多的科技产品进入了人们的 日常生活 为人们的 生活带来 了极大的便利 特别是各种远程控制系 统 更是极大的方便了人们的日常生活 我们设计 了一种通过电话线对家用电器和各 种开关进行远程控制的系统 它通过接收电话线上 的 D T M F 信号 对多路开关进行远程控制 通过它 人们可以随时随地使用电话来控制各种家电或开 关的状态 该系统同时具有用户设置信息存储和密 码保护等功能 具有很强的适应性和安全性 1 工作原理 当需要通过本系统远程控制开关时 拨打连接 系统的电话号码 震铃检测电路将接收到震铃信号 转换成电平跳变信号传送给主控制器 当震铃次数 达到预设次数时 主控制器控制摘挂机电路产生摘 机的动作 并发出提示音 等待用户输入密码 用户 输入的密码通过 D T M F解码电路转换成对应二进制 数的 8 4 2 1 码 传送给主控制器 主控制器对用户密 收稿 日期 2 O O 4 1 0 1 3 作者简介 赵福 1 9 7 8 一 男 辽宁锦州人 在读硕士 码进行校验 如果密码正确 则根据用户的输入对 不同开关的状态进行控制 从而达到远程控制开关 的目的 如果用户连续输入三次错误密码 或者在 设定时间内没有任何输入 系统将 自动挂机 本系 统还能将用户设置的密码 自动摘机次数 自动挂 机时间等信息存储到信息存储电路中 供以后操作 中使用 系统原理框图如图 1 所示 线 二 j 零 铃 检 测 电 斟 一 主控制器电 1 摘 挂 机 电 路 路A T 8 9C 5 1 单片机 D I 解 码 电 瘁 二 2 硬件设计 图 I 系统原理框图 系统主要 由四个部分组成 电话接 口电路 主 控制器电路 开关驱动电路和存储电路 2 1 电话接口电路的硬件组成 电话接口电路由 D T M F编码解码电路 震铃检 测电路和摘挂机电路组成 维普资讯 华东交通大学学报 2 0 0 5矩 C M 8 8 8 8 是双音频收发专用芯片 其功能是从 D T M F I N端接收双音频信号 并将接收到的信号转 换成对应二进制数的 8 4 2 1 码 再通过 4 位数据总线 D o D 3 传送给主控制器 A T 8 9 C 5 1 例如用户在远端 输入 5 则 C M 8 8 8 8 将 0 1 0 1 通过 D 3 一D o 传送给 A T 8 9 C 5 1 此外 该电路还能将主控制器传来的 8 4 2 1 码编码成 D T M F信号 通过 D T M F O U T端发送到电 D 瑚 F D I MF 话线上 用来产生提示音 由于 C M 8 8 8 8 工作在查询方式下 因此 I R Q端 接地 数据线直接与 A T 8 9 C 5 1 的外部数据总线 P o 口连接 这样就 可 以方便 的使 用 M O V X指 令对 C M 8 8 8 8 进行操作 R D R S C S WR用来对 C M 8 8 8 8 的内部控制寄存器和数据寄存器进行控制和访问 D T M F 编码解码电路如图2 所示 1 I R D l 2 R D V D B 2 0 J n 1 F RS 0 1 1 R S 0 V RE F 4 VR EF R rs 1 n WR 9 C S 1 9 l O 0 K E s 1 监 V R EF l I N 1 4 DO 3 7 4 K 2 I N DC 1 0 0 K 3 G S Dl 1 5 n1 OUT 一 R 4 8 T DN E D2 1 6 D2 1v m Y 2 D 3 l 7 D 3 口 卜 0 S C 2 O S C 1 IR Q C P 3 5 7 9 5 M VS S 图 2 D T M F编码解码 电路 电话线上的震铃信号通过电容 C 9隔直 D 2 整 流后经过 Z D 3 稳压 再进入光 电耦合器 4 N 2 5的输 入端 最后在 4 N 2 5的输出端产生频率为 2 5 H Z的方 波信号 该信号被送到 A T 8 9 C 5 1 的外部 中断输入 I N T 0 A T 8 9 C 5 1 通过对该方波信号进行计数来判断 震铃次数 当震铃次数达到预设值就控制摘挂机电 路完成摘机动作 震铃检测电路电路图如图 3 所示 VCC 图 3震铃检测电路 2 2 主控制器电路的硬件组成 主控 制 器 使 用 A T M E L公 司 的 高 性 能 的 A T 9 8 C 5 1 单片机 它内部具有可重复编程的程序存 储器 引脚和指令系统与 8 0 5 1 系列单片机完全兼 容 A T 9 8 C 5 1 可以直接与 C M 8 8 8 8的数据总线和控 制总线相连接 A T 8 9 C 5 1 具有 4个并行 口 6 个 2 级 中断源 2 个 l 6 位定时 计数器 它的最大特点是内 部集成了4 K的可编程的 F L A S H存储器 可重复擦 写 1 0 0 0 0 次以上 完全可以满足本设计的需要 2 3 设置信息存储电路的硬件组成 该电路使用了 A T M E L公司的 I Z C总线接 口的 E E P R 0 M 电可擦除只读存储器 A T 2 4 C 0 1 容量为 1 K字节 它的特点是连接简单 体积小 容量大 性 能稳定 非易失 掉电后数据不丢失 A C 0 l 使用 先进的 i z c总线与主控制器连接 I Z C总线接口只使 用 S C L S D A两条总线 与 A T 8 9 C 5 1 的 R X D T X D相 连接 就可实现数据的读取 写入和擦除功能 信息存储电路如图4 所示 图 4 信息存储电路 2 4 开关控制电路的硬件组成 控制电路部分使用分立式元件构成 包括一组 继电器和保护二极管 A T 8 9 C 5 1 通过将 P l口的相应 位置 1 或清 0 实现对继电器的开关状态的控制 从 而实现控制开关的功能 维普资讯 第 2 期 赵福 等 基于单片机的远程控制开关的设计 6 9 3 软件设计 系统的监控程序可以使用 c语言或单片机汇 编语言编写 为了将监控程序编译后的代码长度控 制在 4 K以内 并且程序具有较高的执行效率 主控 制器的监控程序采用单片机汇编语言编写 监控程序的程序流程如下 1 等待电话铃 铃响 n次后 n可以由用户设 置 则自动摘机 等待用户输入密码 转到 2 2 如果密码 密码可以由用户设置 输入正确 等待输入命令 转到 3 如果密码输入 3次都错误 自动挂机 转到 1 3 如果输入 3次都是无效的命令 则 自动挂 机 转到 1 如果等待输入的时间超时 等待时问可 由用户设置 则 自动挂机 转到 1 如果输入命令格 式正确 且命令为控制命令 则执行控制命令 转到 3 如果命令 为改变用户设置命令 则执行设置命 令 转到4 4 如果输入的设置信息正确 即用户两次输入 的密码相同且密码长度在 6 位以内 或用户设置的 电话摘机时震铃次数在 l 0次以内 则保存设置 并 自动挂机 转到 1 如果用户输入的设置信息错误 则不保存设置 并自动挂机 转到 1 监控程序的程序流程图如图5 所示 主程序流程图 图 5 软件的程序流程图 为了保证系统 的可靠运行 在主程序之外还增 加了定时中断程序 如果用户在设定的时问内没有 任何操作 就 自动挂机 防止系统陷入死等 由于定 时中断程序的挂机操作是从 中断处理程序中直接 跳转到主程序中 没有清除 中断标志位 这使得主 程序不能正常执行 因此 监控程序使用了 项技 术 将需要跳转 的程序地址压人堆栈 并重新调用 R E T I 从一个不存在的中断程序中退出 使单片机清 除中断标志位 并从刚压人堆栈的地址开始执行 定时中断程序流程图 程序代码如下所示 M N S T R I 定时中断程序跳转后的地址 M O V S P 4 F H 初始化堆栈 M O V D P T R M N S T A R T 将需要跳转的程 序地址存放到 D P T R寄存器 P U S H D P L 将该地址低位压人堆栈 P U S H D P H 将该地址高位压入堆栈 R E T I 执行中断程序返回指令 使得中断标志 位清零 并新的地址开始执行 维普资讯 7 0 华东交通大学学报 2 0 0 6年 M N S T 需要跳转的程序地址 M O V S P 4 F H 重新初始化堆栈指针 供后续 程序使用 4 结束语 经过测试 本 系统具有很强的适应性和安全 性 本系统即可以作为独立的设备 实现对远程控 制开关的功能 也可集成在其它电器设备中 作为 一 个功能模块 使设备具有远程控制的功能 此外 本系统操作简单 用户只需通过电话机 固定电话 或移动电话 就可以通过输入简单的命令实现对 开关 的远程控制功能 还可以根据提示音进行操 作 因此本系统具有较高的实用价值和广阔的市场 前景 参考文献 1 张友德 等 单片微型机原理应用与实验 M 上海 复旦 大学出版社 1 9 9 5 2 何立民 M C S 一 5 1 单片机应用系统设计 M 北京 北京 航空航天大学出版社 1 9 9 5 3 李朝青 单片机外围数字 I c 技术手册 M 北京 北京航 空航天大学出版社 2 0 0 3 Th e De s i g n o f t h e Re mo t e Co n t r o l S wi t c h Ba s e d o n M CU Z HA O F u GA N L a n Z U J i a n y i n 1 S c h o o l o f I n f o r m a ti o n a n dE n g i n e e ri n g E a s t C h i n a J i a o t o ng U n i v e r s i t y N anc h a n g 3 3 0 0 1 3 2 S o f t w a r eC o l l e g e N anc h sU n i v N anc h s 3 3 0 0 2 9 C h i Ab s t r a c t T h i s p a p e r ma i n l y i n t r o d u c e s th e R e mo t e C o n t r o l S w i t c h S y s t e m b a s e d o n AT 8 9 C5 1 MC U a n d C M8 8 8 8 D T M F t r a n s c e i v e r I C i n c l u d i n g the h a r d w a r e c o n fi g u r a t i o n s o f t w a r e d e s i g n a t i o n w o r k i ng p ri n c i