网络智能远程遥控系统设计 附电路图.doc

装订线长 春 大 学 毕业设计（论文）纸引 言20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，开始出现了住宅电子化的概念；80年代中期，将家用电器、通讯设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体，形成了家居自动化概念。80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为智慧星，在欧洲称为时髦星。当时日本正处于房产市场低迷时期，日本建设省在推进智能建筑概念时，抓住用于住宅的总线技术的契机，提出了家居总线系统概念。而随着技术的继续发展和生物识别技术的实用性普及，智能化家居的概念才真正体现了其本意，在好莱坞科幻大片中看到的那种高度智能化的家居系统正在走进我们的生活。 2011年，国家电网公司坚强智能电网进入全面建设阶段，智能电网建设将实现由试点建设向全面建设的跨越，网络智能远程遥控系统也会在此基础上得到进一步的发展。当前，在南方一些城市实行的是“峰谷”电价，在不同时段施行不同的电价，而网络智能远程遥控系统这种系统则可以与水表、电表和煤气表实行联动，连接完毕后，主人可以在控制器上设定一些电器何时开启和关闭，制定合理的用电计划，从而节约能源，节省家庭开支。本作品利用简单的设计，在主人不在家的情况下可以远程监控家用电器，达到家庭无人情况下的基本安全保障。所使用的集成电路和其它元器件都尽量廉价，且功能简单，在该作品的基础上可以方便的进行了功能扩展。第一章 系统组成与原理分析1.1 系统组成本系统需要一片8031，一片27128ROM芯片，一片地址锁存器74HC373，一片外部RAM62256，两片缓冲器74LC244，一片译码器74HC138，四片双音双频收发器MT8888等芯片组成（见图2）。1.2 原理分析1.2.1 单片机简介单片机8031是一个8位的微处理器，内有数据存储RAM128个字节来存储可以读写的数据，还有ROM，4个8位并行I/O输出/输入口P0P3，一个全双工的串行口，2个16位定时/计数器，5个中断源的中断结构。8031是MCS-51系列单片机的典型产品，包含中央处理器、程序存储器（RAM）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：中央处理器（CPU）：中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器（RAM）：8031内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。程序存储器（ROM）：8031共有4096个8位掩模ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。定时/计数器：8031有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出（I/O）：8031共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。全双工串行口：8031内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：8031具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。时钟电路：8031内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8031单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛（Harvard）结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿（Princeton）结构。图1是8031系列单片机的内部结构示意图。图1 8031系列单片机的内部结构示意图从图中可以看到，单片机的结构按逻辑功能可分为运算器、控制器、寄存器、存储器和I/O接口等几大部分。具体地讲，它内部大致包含运算器、控制器、片内存储器RAM/ROM、四个并行I/O接口、串行接口、定时/计数器、中断系统、振荡器等功能部件。图中SP是堆栈指针寄存器，栈区占用了片内RAM的部分单元，通用寄存器（工作寄存器），由于单片机访问片内存储器，与访问工作寄存器一样方便，所以就把工作寄存器区与片内RAM均看作内部寄存器，PSW是程序状态字寄存器，简称升序状态字，相当于其它计算机的标志寄存器F ；DPTR是数据指针寄存器，在访问片外ROM、片外RAM、片外扩展的I/O接口时特别有用；B寄存器又称乘法寄存器，它与累加器ACC协同工作，可进行乘、除法操作。由于单片机将计算机的几大主要部件都集成在一块芯片上，因此，它与外界的联系大为减少。为此，这些部件都挂靠在一组内部总线上，因而减少了片内连线的数量，从而提高了集成度。8031的引脚说明：8031采用40Pin封装的双列直接DIP结构，上图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：Pin20：接地脚。Pin40：正电源脚，正常工作或对片内EPROM烧写程序时，接+5V电源。Pin19：时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。Pin18：时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。8031的时钟有两种方式。一种是片内时钟震荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体（2-12MHz）和振荡电容，振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外部是种方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。输入输出（I/O）引脚：Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚，Pin1-Pin1为P1.0-P1.7输入输出脚，Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚，这些输入输出脚的功能说明 将在以下内容阐述。Pin9：RESET/Vpq复位信号复用脚，当8031通电，是种电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000海地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态。8031的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位。此外，RESET/Vpq还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。Pin30：ALE/当访问外部程序时，ALE（地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。如果单片机是EPRPOM，再编程其间，将用于输入编程脉冲。Pin29：当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。Pin31：EA/V pp程序存储器的内外部选通线，8031单片机，内置有4kB程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031，EA端必须接地。在编程时，EA/V pp脚还需加上21V的编程电压。本测试仪，使用4个中断源，外中断0接“测试”键；外中断1接键盘中断信号；内中断0使用定时器0的方式1作为定时中断，供求集数据使用；内中断1为定时器1在方式3下工作，作为串行通信的波特率发生器，使用固定的9600比特率传送数据。P1.4、P1.5和P1.6脚作为开关量输入脚，高电位分别表示脉冲试验、间放试验、连放试验等3种工作模式，“复原”接RESET脚。1.2.2 地址锁存器与扩展ROM地址锁存器74LS373主要解决P0口的低8位地址线与数据总线分时复用的问题。由于程序较长，8031无法满足要求，故采用扩展ROM的方式存放程序。本测试仪采用16K的27128EPROM芯片。27128是一种16K8的可编程只读存储器，存取时间为250ns，最快可达到取存时间为200ns。在CE输入端加上一个TTL高电平就可使器件处于静止等待模式，最大正常工作电流为150mA，而静止工作电流为45mA,27128采用双列直插式28脚封。27128仅仅是在2764的基础上将26脚用作A13，而别的输入端完全同2764一样，14位地址线作A13A0用于片内地址选择，8位数据线D7D0用于数据读出和用专门设备进行数据写入，CE为片选信号线，OE为读允许信号线，PGM为编程脉冲输入线。当CE为低电平，且VDD为21V时，在PGM上加入一个50ms的TTL低电平脉冲，则可对27128进行编程，编程电压VDD不能大于22V，否则将烧坏片子。根据16K的容量计算，将P2.0P2.5分别接到27128芯片的A8A13脚，P0口的P0.0P0.7通过74LS373连接到27128芯片的A0A7脚，27128的片选信号由P2.6送出，低电平选通，数据线D0D7由P0.0P0.7直接送出。8051的EA脚接地，保证程序从扩展的ROM中执行，显然27128的地址范围为0000H3FFFH。地址译码器74HC138用地址线的最高位进行译码，它的输出分别作为四路MT8888、铃流检测电路、摘挂机检测电路的片选信号。表1 74HC138真值表INPUTOutputEnablSetectQ1 Q2C A BY0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7X HL XH LH LH LH LH LH LH LH LX X XX X XL L LL L HL H LL H HH L LH L HH H LH H HH H H H H H H HH H H H H H H HL H H H H H H HH L H H H H H HH H L H H H H HH H H L H H H HH H H H L H H HH H H H H L H HH H H H H H L HH H H H H H H L1.2.3 与PC机通讯本测试仪除可根据设置完成数据采集和控制任务外，还配有RS-232C接口，通过采用单电源电平转换芯片，使TTL电平转换成RS232标准电平，与上级计算机进行通讯联系，完成分散控制、集中监控和管理，适应现代化科学实验的需要。RS-232串行接口标准中信道重要信号含义：TXD：串行口数据发送引脚，输出。RXD：串行口数据接受引脚，输入。DXR：数据设备（DCE）准备就绪信号，输入。主要用于接收联络。当DSR信号有效时，表明本地的数据设备处于就绪状态。DTR：数据终端（DTE）就绪信号，输出。用于DTE向DCE发送联络，当DTR有效时，表示DTE可以接收来自DCE的数据。RTS：发送请求，输出。当DTE需要向DCE发送数据时，向接收方（DCE）输出RTS信号。CTS：发送允许或清除发送，输入。1.2.4 MT8888芯片简介此部分是整个系统的关键，它的工作情况直接决定了系统得可靠性。经过翻阅大量的文献资料，我发现使用电话专用的双音频编码芯片进行输入双音频信号的解码，是比较常用的一种方法。使用集成电路不但外围电路简单，而且可靠性强。经过专用集成电路的解码，信号转换成为不同的码制信号，可以直接被单片机读取。一般常用的电话双音频编解码集成电路有8870、8880、8888等，经过反复论证比较，我决定使用双音频解码集成片MT8888来完成此功能模块。MT8888芯片是MITESL公司采用CMOS工艺生产的一种低功耗、高集成度的DTMF信号收、发芯片，它可以方便地与微机接口。(1) 概述MT8888是采用CMOS工艺生产的DTMF信号收发一体集成电路，它的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号。接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。MT8888芯片集成度高、功耗低，可调整双音频模式的占空比，能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线，可与TTL电平兼容，并可方便地进行编程控制。(2) 引脚排列与功能MT8888芯片的引脚排列如图2所示；各引脚的功能如下：IN+：运放同相输入端; IN-：运放反相输入端；GS：运放输出端； VREF：基准电压输出端，电压值为VDD/2；Vss：接地端； OSC1：震荡器输入端；OSC2：震荡器输出端； TONE：DTMF信号输出端；：写控制端，低电平有效，与TTL兼容；：片选端，低电平有效； 图2 MT8888引脚图RS0：存储器选择输入端，与TTL兼容； ：读控制端，低电平有效，与TTL兼容；/CP：中断信号请求端； D0D3：数据总线，在=1或=1时，处于高阻状态，与TTL电平兼容。Est：初始控制输出端； St/GT：控制输入/时间检测输出；VDD：+5V电源端。(3) 内部结构MT8888内部由收发电路、震荡器和电源偏置电路组成。收码电路包括信号放大、拨号音抑制滤波、输入信号的高低频带同滤波、译码及锁存等功能；发码电路包括数据锁存、行列计数D/A转换和混频等功能，MT8888的内部结构如图3所示。图3 MT8888内部结构框图(4) 寄存器与控制MT8888内部有两个数据寄存器，一个是只执行读操作的接收数据集存器RDR；另一个是只执行写操作的发送数据寄存器TDR。另外，MT8888中还有两个4位的收、发控制寄存器CRA和CRB。对CRB的操作是通过CRA中的一个特定位来操作的，因此编程中应对其进行初始化；而MT8888中的4位状态寄存器SR则用来反映收、发信号的工作状态。寄存器选择与操作由RSO及WR和RD口线来控制，控制功能如表2所列。表2 寄存器控制功能表RSO功能001写发送数据寄存器010读接收数据寄存器101写控制寄存器110读状态寄存器MT8888在发送信号时可提供三种工作模式，即DTMF械、突发模式、CP模式。这三种工作模式均可通过寄存器进行设置，各寄存器的功能见表3和表4所列。表3 控制寄存器功能表控制寄存器控制位名称功能说明CRAb0Tout信号音输出控制逻辑“1”使能信号音输出b1CP/DTMF模式控制逻辑“1”为CP模式，逻辑“0”为DTMF模式b2中断使能逻辑“1”使能中断模式，当b0=1时，接收到DTMF信号或发送完一DTMF双音信号，DTMF/CP引脚电平由高变低b3RSEL寄存器选择逻辑“1”下一次访问寄存器CRB，访问结构转回寄存器CRACRBb0BURST双音突发模式逻辑“0”使能双音频突发模式b1TEST测试模式逻辑“1”使能测试模式，以在IRQ/CP引脚输出延迟控制信号b2S/D单双音产生逻辑“0”允许产生DTMF，否则输出单音频b3C/R列/行音选择b2=1时，逻辑“0”使能产生行单音信号逻辑，逻辑“1”使能产生列单音信号表4 状态寄存器功能表状态位名称状态标志置位状态标志清零B0IRQ发生中断；b1或b2=0读状态寄存器清零B1发送寄存器空（突发模式）暂停结束；准备发送表数据读状态寄存器清除B2接收寄存器满接收寄存器的数据有效读状态寄存器清除B3DTMF信号标志位检测不到DTMF信号时置位检测DTMF信号已清除(5) 应用电路MT8888的外围电路非常简单，与微机接口也很方便，通过改变R2可调节输入信号的增益。具体应用电路如图4所示。图4 MT8888的应用电路第二章 系统设计可行性分析2.1 总体设计分析 与微机接口电路 信号音检测模块 摘挂机控制模块 DTMF收发模块：实现拨号和通信数据的发送2.2 硬件模块本作品使用了大量的硬件电路完成部分功能模块，其目的就是充分利用硬件电路的可靠性、稳定性，使整体电路达到比较高的稳定性。2.2.1自动摘挂机因为程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大为约30mA的电流，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机控制一个继电器的开关，继电器的控制端连接一个大约300的电阻接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。2.2.2 振铃音的检测 当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。振铃为253伏的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值9015V。振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。根据振铃信号电压比较高的特点，可以先使用高压稳压二极管进行降压，然后输入至光电耦合器。经过光耦的隔离转换，从光电耦合器输出的波形是时通时断的正弦波，经过RC回路进行滤波输出很标准的方波。方波信号就可以直接输出至单片机的中断计数器输入口，完成整个振铃音检测和计数的过程。2.2.3 控制电器此部分比较简单，通过单片机控制多路继电器的开关即可，常用的电路已经很成熟，在此就不累述了。2.2.4 双音频解码此部分是整个系统的关键，它的工作情况直接决定了系统的可靠性。经过翻阅大量的文献资料，我发现使用电话专用的双音频编码芯片进行输入双音频信号的解码，是比较常用的一种方法。使用集成电路不但外围电路简单，而且可靠性强。经过专用集成电路的解码，信号转换成为不同的码制信号，可以直接被单片机读取。一般常用的电话双音频编解码集成电路有8870、8880、8888等，经过反复论证比较，我决定使用双音频解码集成片MT8888来完成此功能模块。经过翻阅大量的技术资料，对具体要求实现的功能进行完整的系统分析，我认为我的系统设计基本符合实际情况，可以完成设计任务所要求实现的基本功能。第三章 硬件单元电路设计3.1 振铃监测电路在电话线路未来铃流前，电话线路由电话交换机提供大约48V的直流电压。当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。振铃信号为253伏的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值9015V。振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。在本电路检测铃流信号时，以五次铃响为准，即五次振铃后无人摘机，便由单片机控制自动模拟摘机。原理说明：电话振铃信号通过电容C1隔直、D1稳压二极管、R1限流电阻输入至光电耦合器4N25的输入端1口，C1、D1和R1共同组成振铃信号变换电路，它们使输入电压和电流不会太大，对后面的光电耦合器起保护作用。光电耦合器4N25起的是隔离作用。光电耦合器是一种电信号的耦合器件，它一般是将发光二极管和光敏三极管的光路耦合在一起，输入和输出之间不可共地，输入电信号加于发光二极管上，输出信号由光敏三极管取出。光电耦合器以光电转换原理传输信息，它不仅使信息发出端（一次侧）与信息接收并输出端（二次侧）是绝缘的，从而对地电位差干扰有很强的抑制能力，而且有很强的抑制电磁干扰能力。速度高、价格低、接口简单。振铃信号通过光耦4N25的4脚输出振铃正弦波，R2和C2共同组成滤波电路，信号到了开关三极管T1的基极就变成了方波。经过三个反向器的整形输出到单片机8931的T0/T3.4口，中断方式采用外部中断，计数5产生T0中断，控制继电器模拟摘机，完成振铃音检测。原器件选取： 1、C1隔直电容，因为是过滤直流，滤出低频信号，而且振铃信号的电压还比较高，因此选取1F耐压100V的瓷片电容（由于条件限制，本人用两个2F耐压60V的电解电容负极相连代替之）；2、D1为稳压二极管，选取36V的稳压二极管；3、R1是4N25的限流电阻，取33K；4、IC1选取光电耦合器4N25；5、R2和C2共同组成振铃信号音滤波电路，根据电话振铃的技术指标：频率25Hz的正弦波，1秒通，4秒断，=RC可以推出0.024（S）。为了使振铃信号音输出很好的方波波形，计算后选取R2=10K，C2=100F，=1s；6、R3和D3共同组成振铃指示灯，R3=100，D3为黄色5mm发光二极管；7、T1和R4组成模拟开关电路，T1选取9013，根据分压原理和74LS04的低电平有效值，R4取2.9K；8、反向器由74LS04中的三组反向器组成，起整流作用；3.2 模拟摘挂机电路设计主要思路：根据国家有关标准规定：不论任何电话机，摘机状态的直流电阻应350。在挂机状态下，其漏电流5A。当用户摘机时，电话机通过叉簧接上约300的负载，使整个电话线回路流过约30mA的电流。交换机检测到该电流后便停止铃流发送，并将线路电压变为十几伏的直流，完成接续。模拟摘挂机电路主要由一个三极管开关电路控制继电器的开关，继电器控制接入电话线两端的200电阻。摘挂机信令由单片机通过使TXD/P3.1口变为高电平实现。经过两个反向器驱动发光二极管D1指示摘机，同时改变三极管T1的基极电压，使T1处于导通状态，从而开启继电器J1，J1使电阻R3接入电话线两端。因为R3的电阻为200，使回路电流变大，控制电路向交换机发出模拟摘机的信号，交换机响应摘机信号，完成电话线路接通。整个电路完成自动模拟摘机过程。根据设计原理，原器件选取如下： 1、反向器取74LS04中的两组反向器；2、R1是摘机指示灯限流保护电阻，取220；3、D1是摘机指示灯，取5mm绿色发光二极管；4、R2是三极管限流电阻，取2K；5、T1三极管是起模拟开关控制继电器的作用，取9013；6、D2二极管是起继电器反向保护的作用，取4001；7、J1是继电器控制开关，取IRC 4001F（DC5V）；8、R3是摘机电阻，取200；3.3 双音频解码原理简介：双音多频DTMF信号解码电路由MT8888主要承担。MT8888的连线如图4所示，它的2、3脚接收来自电话机的双音多频脉冲信号该双音多频信号先经其内部的拨号音滤波器，滤除拨号音信号，然后经前置放大后送入双音频滤波器，将双音频信号按高，低音频信号分开，再经高、低群滤波器，幅度检测器送入输出译码电路，经过数字运算后，在其数据输出端（1114脚）输出相对应的8421码。MT8888的数据输出端Q4Q1连到8031的P1口的P1.4P1.7，CPU经P1口识别4位代码。电话按键与相应译码（Q4Q1）输出见附录。其中，A，B，C，D，四个按键常被当作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。注意，需要特别指出的是，对于“0”号码，MT8888输出的8421码并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“#”字号码，MT8888输出的8421码分别为“1011”和“1100”。有些技术资料会出现错误，包括比较权威的手册，所以我是在实验中，记录下测量的每一组数据后，才把这些数据应用于程序当中。为了使单片机8031获取有效数据，MT8888的STD有效端经反相后接CPU的/INT0引脚。当MT8888获取有效双音多频信号后，STD电平由低变高，再反相为低，CPU检测后，指示P1口接收有效二进制代码。而无效的双音频信号（电话线路杂音、人们的语音信号等）是不会引起MT8888的STD端变化的。其中，接在电源处的电容对抗干扰有一定的作用。在实际应用中，存在这样一个问题：MT8888的使能控制端不允许中断时，将使MT8888的STD端中断关闭。其解决办法是，将STD端接与非门的一输入，与非门的另一输入端接一不定电平端P。当STD有效（即中断开放）时，P=1则/INT0中断关闭；P=0时则/INT0中断允许。本单元元器件列表： 1、D1、D2、D3、D4共同组成整流电路，选取4001；2、R1和R2是输入平衡电阻，取100K，C1隔直电容，取0.1F；3、芯片外部晶振选择3.579MHz；4、IC1是双音频解码芯片，选取MT8888；5、C2选取0.1F；6、R3是输出平衡电阻，选取100K；7、反向器选取74LS04的一组反向器；3.4 信号音提示电路原理说明：为了方便本系统的使用者，本人设计了信号音提示音电路。首先我规定了信号音的规范以及其对应含义：1、响一声，频率为500Hz：请输入密码；2、响两声，频率为500Hz：请输入需要控制的电器号；3、响三声，频率为500Hz：请输入控制开/关；4、响一声，频率为1000Hz：完成操作；5、响三声，频率为1000Hz：密码错误；信号音从单片机8031的RXD/P3.0口输出，先经过一组反向器进行整流、隔离，从反向器输出的是频率一定，时通时断的方波，提示信号经过隔直电容C1输入到音频放大集成电路LM386N-1的输入端。经过LM386N-1的放大，信号音经耦合电容C5至变压器T1，它是音频输出专用的耦合变压器，正好符合阻抗匹配的要求。本电路比较难点在于耦合变压器T1的选取。因为电话线中直流电压比较高，而且还有各种信号音，这些都会影响到语音信号加载到电话线上，因此本装置使用一个耦合变压器作为隔离器件。这个耦合变压器的阻抗匹配问题是设计的难点，设计初我查阅有关资料并没发现具体参数。后来看到可以邮购这种电话语音专用耦合变压器，其具体性能都很优秀，但是价格太高，不符合我的设计原则（元器件便宜），因此弃置不用。到了毕业设计的后期，本装置的基本功能已经完成，音反馈的问题又重新提到议事日程上来了。经过我不懈的努力，终于在电子市场上发现了体积很小的电话专用耦合变压器。这种耦合变压器分两种，一种是输入，一种是输出，经过实验表明输入用的耦合变压器反馈语音性能比较好，其体积大约是10mm10mm8mm。音频放大集成电路LM386的连接比较简单，本装置的使用是LM386 放大增益为50dB的连接方式。原器件的选取： 1、反向器选取74LS04中的一组反向器；2、C1的是对音频信号起隔直耦合的作用，所以取100F的电解电容，耐压性能无特殊要求；3、IC1、R1、R2、C2、C3、C4和C5共同组成音频放大电路，IC1选取LM386N-1，R1取1K,C2取10F的电解电容，C3取10F的电解电容，R2取1K，C4取10F的电解电容，C5取100F的电解电容；4、T1是音频输出专用变压器；3.5 电器控制电路原理说明：本单元电路主要是由译码扩展电路、反向电路、D触发器和继电器控制电路组成。首先，单片机8031从P1口的低四位输出四位控制信号。P1.0、P1.1、P1.2作为三位数据线，P1.3作为使能控制信号，一同加在3-8线译码器的输入端。当使能端有效时，三位数据线经过译码器数扩展为八位数据线。这八位数据连接八个反向器进行整流隔离，然后连接D触发器进行数据锁存。每个D触发器的输出端都控制一路继电器，而每一路继电器也控制一路电器的开关。二极管指示灯并联在开关三极管两段作为电器开关指示。这样就可以完成单片机对多路电器的控制。也可以把P1口的八位都用作控制电器，数据输入口改在P2口。元器件选取：1、3-8线译码器选取74LS138P；2、反向器选取两片74LS04（每一片内有六个反向器）中的九个反向器；3、触发器选取四片4013（每一片内有两个D触发器）；4、三极管选取八个9013；5、二极管起保护作用，选取八个4001；6、指示灯选取八个红色5mm发光二极管；7、指示灯限流电阻选取八个1K的电阻；8、三极管的限流电阻选取八个2K的电阻；9、继电器选取八个JRC-4100F DC5V继电器；第四章 软件设计 主线程包括四个功能模块：、摘挂机控制模块；、信号音检测模块：检测电话系统接通过程中的各种信号音，如拨号音、忙音、回铃音、无信号等；、DTMF发送模块：实现拨号和通信数据的发送；、DTMF接收模块。主线程接到振铃检测线程的消息后接收数据。本系统的软件设计主要分为系统初始化、振铃检测、控制摘挂机、双音频信号分析处理、与微机接口电路，看门狗电路等部分。每个功能模块对于整体设计都是非常重要的，单片机8031通过软件程序才能很好的对外部的信息进行采集、分析和决策。下面，就整体设计以及每个单元功能模块分别进行说明。初始化即对各相应存储区清零，以及设置中断优先级，IP中断控制IE。设置定时期是指设置TMOD、TCIN。设置串口控制SCON、THO、TH1。设置主程序时，本机设为主叫方，与上位机通信，获得时间、网络信息（如支局局号即被叫用户号码）。整体流程图如图所示。见附录一在许多场合，双机通信的接收方采用中断方式接收数据，以提高工作效率。设计中断程序时，本机为被叫。产生中断的原因包括摘机、发准备接收信号、接收告警信息、给上位机发出告警信息，20ms定时中断。在中断接收程序中，需设置三个标志位来判断所接收的信息是呼叫信号还是数据块长度，是数据还是校验和。本例约定：1、波特率设置：T1方式2工作，计数常数F3H，SMOD=1；2、串行口初始化：方式1，允许接收；3、寄存器设置；31H,30H-接收的数据将存放在以31H，30H为地址指针的外部RAM区中。32H-数据块长度寄存器。33H-累加校验和寄存器。Bit7FH，7EH，7DH-标志位。在主程序中，应安排定时器，串行口的初始化程序。通过中断所接收到的数据存放到何处，也必须在主程序中规定下来。本例规定，31H和32H为接收数据的地址指针，并假设数据存入以1000H为首地址的外部RAM区中。4.1双音频信号分析处理部分双机通信中断程序ORG 0000H LJMP FMT_T_SGRG 0023H LJMP SERVEORG 0050HFMT_T_S: MOV TMOD, #20H MOV TH1, #0F3H MOV TL1, #0F3H MOV SCON, #50H MOV PCON, #80H SETB TR1 SETB 7FH SETB 7EH SETB 7EH MOV 31H, #10H MOV 30H, #00H MOV 33H, #00H SETB EA SETB ES LJMPSERVE: CLR EA CLR RI PUSH DPH PUSH DPL PUSH A JB 7FH, RX_ACK JB 7EH, RX_BYTES JB 7DH, RX_DATARX_SUM: MOV A, #0FH MOV SBUF, AWAIT1: MOV TI, WAIT1 CLR TI SIMP AGAINTX_ERR: MOV A, #0F0H MOV SBUF, AWAIT2: MOV TI, WAIT2 CLR TI MOV 32H, A ADD A, 33H MOV 33H, A