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基于电话网络的远程温度控制装置设计,毕业设计论文
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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 基于电话网络的远程温度控制装置 学生姓名： 罗富英 学生学号： BDXGC02004 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业： 2002 级电子信息工程 指导教师： 刘兴华 讲师 二六年六月 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要 I 摘 要 本论文 设计了一种 利用现有的个人通信终端 ,实现基于 PLMN(陆基移动通信网 )和 PSTN(公用电话交换网 )，由 DTMF（双音多频信号）、 RS485、 单片机及一线总线温度传感器组 成的 远程 智能温度控制 系统 。 以 CCITT(国际电报电话咨询委员会 )及我国标准共同规定的部分标准程控交换信令 (DTMF、 振铃信号 、 回铃音信号等 )作为系统控制命令 ,以 PLMN 与 PSTN 通信网作为传输介质 ,使用户可以在远端利用固定电话或移动电话发送 DTMF 双音多频信号 ,实现对近端电器设备的远程控制。 本文 对该控制 系统 的组成、硬件配置、软件设计、工作原理、功能以及技术性能进行了详细论述。 文中 介绍了此 系统 的结构与原理、各部分电路对应的软件设计的框图及程序。提出了利用电信网络实现远程控制智能装置的方法 ,它 通过 振铃检测 和模拟摘机、DTMF 信号解调、红外遥控编码自举学习和发射多路红外遥控信号，来达到远程控制温度的目的 。 关键词 传感器，远程控制，单片机，温度控制，电话网络 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACT II ABSTRACT There is a kind of personal communication terminal which has existed in my article. It realizes an intelligence system that control the temperature in the distance .The system is based on PLMN(Public Land Mobile Network) and PSTN (Public Switched Telephone Network).It is composed of DTMF (Dual Tone Multi- Frequency) signal、 RS485、 the Single Chip Microcomputer and a main line temperature sensor. A portion of the standard program controlled switching command that are prescribed in CCITT(Consultative Committee International Telephone and Telegraph) and the standard of our country ,such as DTMF、 vibrating bell signal、 redux bell signal.These commands as the control commands in this system.While PLMN and PSTN as the transmission medium.The users can transmit DTMF signal by the fixed telephone or mobile phone in the distance,for the long-distance control about electrical appliance in the near end. The components of the system、 hardware configuration、 software design、 the principle、 function and technical performance has beenminutely expounded. There is an introduction about the structure and the principle of the system、 some diagrams and programmes of the software designing that corresponding to each part of the circuit.I use a way to realize that control the equipment intelligently in the distance by telecommunication network.It have the functions of detect the vibrating bell signal、the off-hook simulation、 the DTMF signal demodulation.、 the infrared remote control code from lifts the study and the launch multichannel infrared remote control signal function. Keywords Sensors, Remote Control, Single Chip Microcomputer, Temperature Control, Telephone Network nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 1 绪论 1 1.1 课题背景 1 1.2 本文概述 1 2 系统总体结构 2 2.1 系统总体结构 2 2.1.1 系统结构图 2 2.1.2 系统总体结构描述 2 2.2 系统总体结构分析 2 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 3 3.1 中央控制电路 3 3.2 单片机系统 1 3 3.2.1 电话号码输入电路 3 3.2.2 振铃检测和摘机电路的整体电路 6 3.2.3 语音电路 11 3.2.4 系统上线 /离线 /复位电路 14 3.3 单片机系统 2 16 3.3.1 单片机系统的基本概念 16 3.3.2 单片机间的串行通信 24 4 基于电话网络的温度控制装置软件设计 28 4.1 系统流程图 28 4.2 语音设计 29 4.2.1 语音程序流程图 29 4.2.2 语音播放程序 29 4.3 红外通信 30 4.3.1 变量说明 30 4.3.2 红外通信程序 31 4.4 使用 DS1820 进行温度补偿和测量 33 4.4.1 DS1820 的流程图 33 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 4.4.2 DS1820 的温度读取程序 33 4.5 串行通信 36 4.5.1 89C51 发送端程序 36 4.5.2 89C51 接收端程序 38 结论 40 附录 A：单片机系统的总电路图 41 参考文献 42 致谢 43 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论 1 1 绪论 1.1课题背景 单片机技术在现代智能控制装置中得到了广泛的应用，同时装置又具有很强的扩展能力。随着技术的进步，人们对智能装置有了越来越高的要求，如自动测量、计算结果自动分析、自动显示各种状态等等。随着计算机的发展， PC 机与单片机间的远程通讯及远程程序升级已成为可能。这为提高各企业单位产品的高智能化与更好的售后服务提供了保障。本文提出一种单片机及一总线温度传感器组成的智能温度控制系统，并利用电信网络实现远程监测、控制智能装置的方法 。 1.2本文概述 本文设计的是一种基 于 PLMN(陆基移动通信网 )和 PSTN(公用电话交换网 )，DTMF（双音多频）信号和 RS485的远程智能控制器。它具有振铃检测和模拟摘机、DTMF 信号解调、红外遥控编码自举学习和发射多路红外遥控信号的功能 ,从而使得用户能远程控制温度。 本文对该控制器的组成、硬件配置、软件设计、工作原理、功能以及技术性能进行了详细论述。 PLMN： 公众陆地移动电话网。它是一个无线通讯系统，趋向于面向陆地上的例如交通工具或步行中的移动用户。这样的系统可以是独立的，但常常和固定电话系统如公用交换电话网络（ PSTN）连接起来。 PLMN 系统中最熟悉的用户例子是一个使用手机的人。一个理 想的 PLMN 系统 提供给移动、 便携用户 和固定网络相当的服务。 PSTN： 电话网络 (PSTN)是目前普及程度最高、成本最低的公用通讯网络，它在网络互连中也有广泛的应用。电话网络的应用一般可分为两种类型，一种是同等级别机构之间以按需拨号 (DDR)的方式实现互连，一种是 ISP 为拨号上网为用户提供的远程访问服务的功能。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 系统总体结构 2 2 系统总体结构 2.1系统总体结构 2.1.1 系统结构图 电话线路振铃检测电路 整形电路语音发生器 放大器2放大器1 滤波器 DTM F解码器温度传感器单片机(MCU)温度控制电路液晶显示器键盘 单片机辅助电路室内温度图 2.1系统总体结构图 2.1.2 系统总体结构描述 本设计是一种由单片机及总线温度传感器组成的温度控制 系统 ,并利用电信网络实现远程监测、控制装置的方法 .当外线有电话打来 ,振铃 7声无人接听时 ,单片机控制继电器接通电话线路 ,振铃信号的检测与识别由振铃检测总路和整形电路两部分完成。线路接通后，单片机控制语音发生器生成语音提示信息，通知主叫方输入密码等内容，当主叫方根据提示内容输入数字后，经过放大器 1和滤波器的处理形成标准的双音多频码，在经过 DTMF 解码器的解码形成 BCD 码，作为单片机的输入信号。单片机接受到输入信号后，将对输入信号的格式和合法性进行识别，如无问题，存储到掉电非易失性存储器中；如有问题，通过控制语音 发生器提示主叫方重新输入。当输入信息全部输入后，单片机将根据温度传感器送来的温度值和时钟信号，通过温控电路自动控制温度。 2.2 系统总体结构分析 本设计由两个单片机系统构成。由电话线路、振铃检测电路、整形电路、 89C51单片机、语音发生器、放大器 2、放大器 1、滤波器、 DTMF解码器构成一个小的单片机系统 1；由单片机 89C52、键盘、液晶显示器、温度传感器及温度控制电路构成另一个小的单片机系统 2。 两个单片机之间采用串行通信方 式。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 3 3 基于电话网络的 远程 温度控制装置硬件 配置 3.1 中央控制电路 中 央控制电路 （包括两个单片机） 的主要功能是接受振铃检测电路经过整形电路的中断信号和温度传感器送来的温度值和时钟信号，发送对上线 /离线 /复位电路和受控设备的控制信号，对语音录放电路进行寻址操作 ，接收 DTMF 解码电路的四位二进制数据 。 3.2单片机系统 1 3.2.1 电话号码输入电路 图 3.1中 DTMF编码器为 CSC5087，它可根据不同的按键产生一组双音频信号，CCITT（国际电报电话咨询委员会）规定了按键与高、低频组的组合。例如，按下“ 8”键，发出 DTMF 信号频率为 fL =852HZ,fH =1336HZ。 DTMF 译码器为 SC8870，它将每一个 DTMF 信号译成一个 4 位二进制代码输出， 16 个 DTMF 信号分别对应0000 1111共 16个二进制代码。例如，对 CSC5087送出的 fL =852HZ,fH =1336HZ的 DTMF 信号， SC8870 译码后输出“ 1000”代码，对应按键“ 8”。 4 4D T M FD T M F( 编码器)D T M F( 译码器)送入 C P U发送器 接受器图 3.1电话号码输入电路原理图 4 4的键盘输入 在实际使用中，单片机的简单参数的输入是通过按键实现的。在需要输入参数较多、功能较复杂的情况下，需要采用行列键盘的形式对单片机进行输入了。 1） 行列式键盘 的定义 在键盘中按键数量较多时，为了减少 I/O 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，也就是常说的行列式键盘。行列式键盘中的键实际上就是一个机械开关，该开关位于行线和列线的交点处。使用 4 行 4 列的 16 键行列式键盘时，当键被按下时，其交点的行线和列线上的电平发生变化，从而确定被按下的功能键。 采用行列式键盘的优点在于：在行列 式 键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口就可以构成 4 4=16个按键，比直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显。比如再多加一条 线就可以构成 20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键。 2） 行列式键盘的输入原理 列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机 I/O 口作为输出端，而列线nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 4 则作为输入。当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平。 若 行线输出置为 低电平，一旦有键按下时，则输入线 （列线） 就会被拉低，这样，通过读入输入线（列线） 的状态就可得知是否有键按下了。常用的键识别方法有：行扫描法、线翻转法、和利用 8279 键盘接口的中断法 。前两种方法 相当于查询法，需要反复查询按键的状态，会占用大量的 CPU 时间；后一种方法在有键按下时向 CPU 申请中断 ，平时不需要占用 CPU时间。 关于 DTMF的简介 DTMF 信号 是将拨号盘上的 0 9、 A D 及 */E、 #/F共 16个字符，用音频范围的 8个频率来表示的一种编码方式。 8个频率分为高频群和低频群两组，分别作为列频和行频。每个字符的信号由来自列频和行频的两个频率的正弦信号叠加而成。频率组合方式如图 3.1所示。 表 3.1频率组合方式 Frequency 1209HZ 1336HZ 1477HZ 1633HZ 697HZ 1 2 3 A 770HZ 4 5 6 B 852HZ 7 8 9 C 941HZ */E 0 #/F D 根据 ITU-R Q.23 建议 1， DTMF 信号的技术指标是：传送 /接收率为每秒约10 个号码，或每个号码 120ms。每个号码传送过程中，信号存在时间至少 65ms，且不多于 75ms， 120ms 的其余时间是静音。在每个频率点上允许有不超过 1.8%的频率误差。任何超过给定频率 3.5%的信号，均被认为是无效的，拒绝承认接收。另外，在最坏的检测条件下，信噪比不得低于 15dB。 DTMF(Dual Tone Multi Frequency)双音多频信号解码电路是目前在按键电话(固定电话、移动电 话 )、程控交换机及无线通信设备中广泛应用的集成电路。它包括 DTMF发送器与 DTMF接受器，前者主要应用于按键电话作双音频信号发生器，发 送一组双音多频信号，从而实现音频拨号。 利用现有的个人通信终端实现基于 PLMN（陆基移动通信网）和 PSTN（公用电话交换网）的电话远程控制系统。电话远程控制系统（ ITRCS），以 CCITT 及我国标准共同规定的部分标准程控交换信令（ DTMF 双音多频信号、振铃信号、回铃信号等）作为系统控制命令，以 PLMN 与 PSTN 通信网作为传输介质，使用户可以在远端利用固定电话或移动电话发送 DTMF 双音多频信号，实现对近端电器设备的远程控制。 表 3.2为电话按键与码值的对应关系表， 表 3.3为 DTMF输入与解码输出表。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 5 表 3.2 电话按键与码值的对应关系表 Digit TOE INH Est Q4 Q3 Q2 Q1 ANY L H Z Z Z Z 1 H H 0 0 0 1 2 H H 0 0 1 0 3 H H 0 0 1 1 4 H H 0 1 0 0 5 H H 0 1 0 1 6 H H 0 1 1 0 7 H H 0 1 1 1 8 H H 1 0 0 0 9 H H 1 0 0 1 0 H H 1 0 1 0 * H H 1 0 1 1 # H H 1 1 0 0 A H L H 1 1 0 1 B H L H 1 1 1 0 C H L H 1 1 1 1 D H L H 0 0 0 0 A H H L undetected , the output code will remain the same as the previous detected code B H H L C H H L D H H L Functional Decode Table L=LOGIC LOW H=LOGIC HIGH Z=HIGH IMPE DANCE X=DONT CARE DTMF音频解码电路 当 MT8870检测到有 DTMF 信号输入并已解调锁存到输出寄存器后， STD 端输出高电平， CPU检测到该信号后便可使 MT8870的三态输出锁存器使能端 TOE有效，并将代表拨号值的四位二进制代码。 Q1 Q4 送往 CPU 处理。电路如图 3.2所示 。 IN+IN-GSVRefINHPWDNOSC1OSC2VSSVDDst/GTEstStDQ4Q3Q2Q1TOE12C1C3C2R3R4R6R2R5R1D2D1 123456789 101112131415161718GND图 3.2 DTMF 音频解码电路 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 6 表 3.3 DTMF 输入与解码输出表 电话远程控制系统采用 MITEL 公司生产的 MT8870DTMF 接受器作为 DTMF 信号的解码核心器件。 MT8870 主要用于程控交换机、遥控、无线通信及广播系统，实现 DTMF 信号的分离滤波和译码功能，输出相应 16 种频率组合的四位并行二进制代码。 MT8870 具有拨号音抑制和模拟信号输入可调功能。所以在设计 MT8870 DTM 解码电路时 ，只需加一些阻容元件即可。 MT8870 是 DTMF 信号接收处理的专用芯片，其功能是将接收到的由远端用户发送的 DTMF 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。输出的四位并行二进制数据直接与8051 单片机的 P0.0 P0.3 连接， MT8870 在 DTMF 信号码变换完成后，由 CID 端发送中断信号 INT1，通知 8051 单片机数据准备好。当 STD 电平由低变高，经 8051单片机检测后通过 P1 口总线接收有效拨号键值码。 3.2.2振铃检测和摘机电路的整体电路 电路 低频（ HZ） 高频（ HZ） 数 码 OE D3 D2 D1 D0 697 1209 1 H L L L H 697 1336 2 H L L H L 697 1477 3 H L L H H 770 1209 4 H L H L L 770 1336 5 H L H L H 770 1447 6 H L H H L 852 1209 7 H L H H H 852 1336 8 H H L L L 852 1447 9 H H L L H 941 1336 0 H H L H L 941 1209 * H H L H H 941 1447 # H H H L L 697 1633 A H H H L H 770 1633 B H H H H L 852 1633 C H H H H H 941 1633 D H L L L L ANY L Z Z Z Z nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 7 图 3.3 为振铃检测和摘机电路的整体电路图。 振铃检测电路是由光耦 T521-1和 74LS123构成的。当有电话呼入时， 25Hz、 90V 振铃信号由整流后光电隔离输出脉冲信号。该脉冲输入到 74LS123中， 74LS123 将小脉冲整形成大方波信号，送入单片机中计数。当计数达到设定次数时 ，单片机控制输出高电平，使三极管导通，从而继电器吸合，完成模拟摘机动作。由于语音信号和双音频信号电压远低于振铃信号电压，因此该电路不会引起误判。 ACAC+-RES234817 V C C1 2.RELAYD i od eD?V C CPNP8550P3.521GND3VCCBACLRRCextCextQQ174LS123IC2IC1151413V C C4图 3.3 振铃检测和摘机电路的整体电路 光耦在单片机机电控制中的应用 1） 光耦抗干扰的基本原理 光耦合器亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦（ Optical Coupler） .它是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发光器与受光器封装在管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接收后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电 光 电 ” 转换。普通光耦合器 只能传输数字信号，不适合传输模拟信号。近年来问世的线性光耦合器能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。 如图 3.4所示，对于数字量，当输入为低电平“ 0” 时，光敏三极管截止，输出为高电平“ 1”；当输入为高电平“ 1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。 若基极有引出线则可满足温度补偿、检测调制要求。这种光耦合器性能较好，价格便宜，因而应用广泛。 正极负极发光二极管集电极发射极光敏三极管图 3.4三极管型光电耦合器原理图 光电耦合器之所以在传输信号的同时能有效地抑制尖脉冲和各种噪声干扰，使通道上的信号噪声比大为提高，主 要有以下几方面的原因。 光电耦合器的输入阻抗很小，只有几百欧姆，而干扰源的阻抗较大，通常为105 106。 据分压原理可知，即使干扰电压的幅度较大，但馈送到光电耦合器输入端的噪声电压会很小，只能形成很微弱的电流，由于没有足够的能量而不能使nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 8 二极管发光，从而被抑制掉了。 光电耦合器的输入回路与输出回路之间没有电气联系，也没有共地。且分布电容极小，而绝缘电阻又很大，因此回路一边的各种干扰噪声都很难通过光电耦合器馈送到另一边去，避免了共阻抗耦合的干扰信号产生。 光电耦合器可起到很好的安全保障作用，即使当外部设备出现 故障，甚至输入信号线短接时，也不会损坏仪表。因为光电耦合器件的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏的高压。 光电耦合器的响应速度极快，其响应延迟时间只有 10S左右，适于对响应速度要求很高的场合。 光电耦合器的主要特点是单向传输信号，输入端与输出端完全实现了电气隔离，抗干扰能力强，使用寿命长，传输效率高。它广泛用于电平转换、信号隔离级间隔离、开关电路、远距离传输、脉冲放大、固态继电器（ SSR）、仪器仪表、通信设备及微机接口中。在单片开关电源中，利用线性光电耦合器可构成光耦反馈电路，通过调节控制端电流来改变占 空比，达到精密稳压目的。 光电耦合器的技术参数主要如下 : a.发光二极管正向压降 VF； b.正向电流 IF； c.电流传输比 CTR； d.集电极 -发射极反向击穿电压； e.集电极 -发射极饱和压降 VCE。 电流传输比是光电耦合器的重要参数，通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时，它等于直流输出电流 IC 与输入电流 IF 的百分比。输入级与输出级之间的绝缘电阻采用一只光敏三极管的光电耦合器， CTR 的范围大多为 20%300%（如 4N35），而 PC817 则为 80% 160%，达林顿型光电耦合器（如 4N30）可达100% 5000%。这表明欲获得同样的输出电流，后者只需较小的输入电流。此外，在传输数字信号时还需考虑上升时间、下降时间、延迟时间和存储时间等时间等参数。 2） 光耦器件的典型应用 光耦器件主要用于微机接口电路中的光电隔离、功率驱动电路的光电隔离和远距离的隔离传送等，以下分别介绍。 a.微机接口电路中的光电隔离 微机有多个输入端口，接收来自远处现场设备传来的状态信号，微机对这些信号处理后，输出各种控制信号去执行相应的操作。在现场环境恶劣时，会存在较大的噪声干扰，若这些干扰随输入信号一起进入微机系统，会使控制 准确性降nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 9 低，产生误动作。因而，可在微机的输入和输出端，用光耦作接口，对信号及噪声进行隔离。 光耦合电路主要应用在 A/D 转换器的数字信号输出，及由 CPU 发出的对前向通道的控制信号与模拟电路的接口处从而实现模拟电路和数字电路相互隔离，起到抑制交叉串扰的作用。 对于线性模拟电路通道，要求光电耦合器必须具有能够进行线性变换和传输的特性，或选择对管，采用互补电路以提高线性度，或用 V/F 变换后再用数字光耦进行隔离。 b.功率驱动电路中的光电隔离 在微机控制系统中，大量应用是对开关量的控制，这些开关量经过微机的 I/O输出 ，而 I/O 的驱动能力有限，一般不足以驱动一些点磁执行器件，需加接驱动接口电路，为避免微机受到干扰，须采取隔离措施。如晶闸管所在的主电路一般是交流强电回路，电压较高，电流较大，不易于与微机直接相连，可应用光耦合器将微机控制信号与晶闸管触发电路进行隔离。电路实例如图 3.5所示。 51515106.8KR驱动光耦M+12V图 3.5光耦在驱动中的应用 在马达控制电路中，也可采用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。马达靠 MOSFET 或 IGBT 功率管提供驱动电流，功率管的开关控制信号和大功率管之间需隔离放大级。在光耦隔离级 放大器级 大功率管的连接形式中 ，要求光耦具有高输出电压、高速和高共模抑制。 c.远距离的隔离传送 在计算机应用系统中，测控系统与被测和被控设备之间不可避免地要进行长线传输，信号在传输过程中很易受到干扰，导致传输信号发生畸变或失真。在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间，常因设备间的地线电位差，导致地环路电流，对电路形成差模干扰电压。为确保长线传输的可靠性，可采用光电耦合隔离措施，将两个电路的电气连接隔开，切断可能形成的环路，使它们相互独立，提高电路系统的抗干扰性能。若传输线较长，现场干扰严重，可通过两级光电耦合器将长线完全“浮置”起来。 如图 3.6所示。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 10 主机 I/O接口光耦1光耦3 受控设备光耦4光耦2图 3.6光耦在远距离传输中的应用 长线的“浮置”去掉了长线两端间的公共地线，不但有效消除了各电路的电流经公共地线时所产生噪声电压形成相互串扰，而且也有效地解决了长线驱动和阻抗匹配问题。同时，受控设备短路时，还能保护系统不受损害。 3） 光耦器件的选择 在设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数，选取原则如下 : a.光耦合器的电流传输比（ CTR）的允许范围是 50% 200%。这是因为当 CTR 50%时，光耦中的 LED 就需要较大的工作电流（ IF 5.0mA），才能正常控制 单片开关电源 IC 的占空比，这会增大光耦的功耗，若 CTR 200%，在启动电路或者当负载发生突变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。 b.推荐采用线性光耦合器，其特点是 CTR 值能够在一定范围内做线性调整。 c.由英国埃索柯姆（ Isocom） 公司、美国摩托罗拉公司生产的 4N系列（如 4N25、4N26、 4N35）光耦合器，目前在国内应用十分普遍。鉴于此类光耦合器呈现开关特性，其线性度差，适宜传输数字信号，因此不推荐用在开关电源中。 表 3.4常用的光耦器件 型号 品牌 描述 4N25 QTC 晶体管 输出 4N30 QTC 达林顿管输出 4N33 QTC 达林顿管输出 4N35 QTC 晶体管输出 6N135 FSC 高速光耦晶体管输出 6N136 FSC 高速光耦晶体管输出 6N137 FSC 高速光耦晶体管输出 T1L113 FSC 达林顿管输出 T1L117 FSC 达林顿管输出 MOC3041 FSC 过零 触发 可控制输出 注意：光耦在单片机系统中起到抗干扰作用，在电路上实现了对电机信号和nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 11 单片机输出控制信号的隔离。但光耦的使用对具体的程序并无影响。 振铃检测电路 图 3.7为振铃检测电路， 是由光耦 TLP521-1 构成的。 RI0 和 C9 构成 RC 滤波电路，当外线送来 25HZ、 75V 的振铃信号时 ， 光耦 TLP521-1 工作，其内部的光敏三极管导通，再经过电阻 R5 和电容 C5 的滤波形成单片机可以识别的脉冲信号，稳压管 V7 和 V6 用以钳定光耦的输入电压。 V1 用以作反向保护。若无振铃时，单片机控制输出低电平。 CPU 就以此来判断有无振铃及振铃次数。 CapC9100pFI03C515VV715VV6LN4007V13.3K R547K RI0TLP521-1IC5 V C C振铃输出ZL图 3.7振铃检测电路 电话自动摘机和挂机电路 电话打入并等待默认的振铃次数后，从 CPU 的 P1.7送出的摘机信号驱动光耦导通使假负载接入，进入摘机 状态。当整个设定过程完成后或输入密码错误时，CPU 使摘机信号恢复为高电平以断开假负载，进入挂机状态，如图 3.8 所示。 100pFC a pC?100pFC a pC?100pFC a pC?B r i dg e 1D?1KR e s 2R?1KR e s 2R?1KR e s 2R?D Z e ne rD?P ho t o N P NQ?P ho t o N P NQ?O pt oi s ol a t or 1U?V C C图 3.8电话自动摘机、挂机电路 3.2.3语音电路 语音电路 电话远程控制系统利用语音提示电路实现用户和系统的交流。语音提示电路预先存储若干段系统提示音 ,8051中央处理单元电路判断用户发送的 DTMF信号后 ,对语音提示电路进行寻址 ,播放相应的提示音 ,从而向用户反馈信息提示下一步该如何操作。 当有电话打入并且电话远程控制器摘机后，控制者便会在语音电路的提示下输入密码、选择通道、设定各种数值 ，执行开机、挂机等操作。 nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 12 语音控制与语音录放电路如图 3.9 所示， 本系统选用美国 ISD 公司的 ISD2590语 音芯 片 作数字录音器件，此 录放集成电路作为语音提示电路的核心部分。 ISD2590采用 E2PROM 存储器 ,信息可永久保存 ,零功能存储 ;它还采用了 DA 盯直接模拟量存储技术 ,因而能较好地保留语音信息中的有效成分 ,提高录放音的清晰度。ISD2590 可以存储长达 90s 的语音 （即录放时间可达 90s） ,能够实现 1 600段语音分段 , 可以连续录放也可以通过地址线 A0 A9 选择分段录放， 每段录放音均有一个起始端 ,该起始端 地址选择由 A0 A9 确定。 ISD2590 的外围电路也非常简单 ,只需少许阻容元件即可 ,并且它易与单片机接口 ,实现分段寻址功能。 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。 TEL1R5R8R9R10R2R3R1C6C5C4C1C7C13C2C3TEL21 2R4A23647185IC7V C CC8A00A01A02A03A04A05A06A07347813141718X4 11VCC 1D1D2D3D4D5D6D7D8CLKCLRQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q874LS223LM386256912151619VCC12345678910242327GND142613121628A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9PDCEP/RVDDVCCAVSSDVSSAXCLKSP+AOUTAINOVFAUXINACCMICREFMICSP-EOMISD2590212022111817152519C9C10C11C12R7R6V C CINT1IC8图 3.9语音控制与语音录放电路 语音芯片 语音芯片就是在人工或者是控制器的控制下可以录音和放音的芯片。比较典型的器件有美国 ISD 公司生产的 ISD 系列语音芯片。 ISD 系列语音芯片采用模拟数据在半导体存储器直接存储的专利技术，即将模拟语音数据直接写入单个存储单元，不需经过 A/D 或 D/A 转换，因此能够较好地真实再现语音的自然效果，避免了一般固体语音电路因为量化和压缩所造成的量化噪声和失真现象。另外芯片功能强大：即录即放、语音可掉电保存、 10 万次的nts攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 基于电话网络的远程温度控制装置硬件配置 13 擦写寿命、手动操作和 CPU 控制兼容、可 多片级联、无须开发系统等，确实给欲实现语音功能的单片机应用设计人员提供了单片的解决方案。 ISD2590 的基本功能该芯片的引脚如图 3.10 所示，其基本特点和引脚的功能说明如下： 1） ISD2500 系列具有抗断电、音质好、使用方便、无需专用的语音开发系统的特点。 2） 片内 EEPROM 容量 480KB，所以录放时间长，录放时间为 90s。 3） 有 10个地址输入端。寻址能力可达 1024 位。 4） 语音最多能分 600 段，设有 OVF 溢出端，便于多个器件级联。 地址线： A0 A9。共有 1024种组合状态。最前面的 600个状态作内部寄存器的寻 址用，最后 256
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