基于单片机AT89C51实现电话远程控制设计

成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 成都电子机械高等专科学校成教院成都电子机械高等专科学校成教院 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 论文题目：论文题目： 基于单片机基于单片机 AT89C51AT89C51 实现电话远程控制设计实现电话远程控制设计 教教 学学 点：点： 重庆科创职业学院重庆科创职业学院 指导老师：指导老师： 职职 称：称： 讲师讲师 学生姓名：学生姓名： 学学 号号: : 专专 业：业： 应用电子技术应用电子技术 成都电子机械高等专科学校成教院制成都电子机械高等专科学校成教院制 20122012 年年 3 3 月月 5 5 日日 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 成都电子机械高等专科学校成教院成都电子机械高等专科学校成教院 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 题目：题目： 基于单片机基于单片机 AT89C51AT89C51 实现电话远程控制设计实现电话远程控制设计 任务与要求：任务与要求： 本设计系统要求实现电话远程控制具有单片机控制的家用电器的电话 遥控，用户可通过任意一部双音多频电话对自己家庭安装的各种电器 （如空调，微波炉，热水器等）进行开机，停机等操作。本设计中央处 理部分要求采用单片机 AT89C51，语音提示芯片为 ISD2590，TDMF 双音频解码芯片是 MT8870 等芯片。 时间：时间： 2011 年 12 月 15 日 至 2012 年 3 月 15 日 共 12 周 教教 学学 点：点： 重庆科创职业学院重庆科创职业学院 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专业：专业： 应用电子技术应用电子技术 指导单位或教研室：指导单位或教研室： 重庆科创职业学院重庆科创职业学院 指导教师：指导教师： 职职 称：称： 讲师讲师 成都电子机械高等专科学校成教院制 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 毕业设计毕业设计( (论文论文) )进度计划表进度计划表 日日 期期工工 作作 内内 容容执执 行行 情情 况况 指导教师指导教师 签签 字字 12 月 15 日 至 12 月 25 日 选题 12 月 26 日 至 1 月 2 日 论文提纲写作 1 月 3 日 至 2 月 15 日 初稿写作 2 月 15 日 至 2 月 29 日 二稿写作 3 月 1 日 至 3 月 10 日 定稿并上交论文的电子文稿 3 月 10 日 至 3 月 15 日 做好论文评阅准备 教师对进教师对进 度计划实度计划实 施情况总施情况总 评评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 摘 要 家电控制的智能化已成为社会需求的新趋势。此设计是一种基于 AT89C51 单片机的远程电话控制系统。该系统是以 AT89C51 为核心、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（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 双音多频信号,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 者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 器设备的实时远程控制。该电话远程控制系统不需进行专门的布线,不占用无线 电频率资源,从而可避免电磁污染；且通过嵌入式的智能语音提示,突出的语音提 示功能和密码控制系统,可使操作者根据各种提示音及时了解受控对象的有关信 息。还可通过发出语音命令用电话远程控制多个受控对象,用户可以查询其状态, 提供密码处理功能,只有输入正确的密码才能控制家电,从而提高了安全性。该系 统设计实用，功能灵活多样，可靠性高，操作方便，可以广泛地应用于家庭或 者其它场所的智能控制。 关键词： AT89C51、远程电话控制、DTMF、智能家电 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） Abstract Household appliances intelligent control has become the new trend of social demand. This design is based on AT89C51 telephone remote control system. The system is based on AT89C51, using the existing personal communication terminal, based on the PLMN ( land mobile communication network ) and PSTN ( public switched telephone network ) of the telephone remote control system. Telephone remote control system ( ITRCS ), CCITT ( International Telegraph and Telephone Consultative Committee ) and the standards of China common sets of standards of program-controlled exchange signaling ( DTMF DTMF signal, a ringing signal, the ring-back signal etc) as the system control command, PLMN and PSTN communication network as transmission medium, a user at the remote using the telephone or mobile phone to send DTMF DTMF signal, realizes to the proximal end of the remote control of electrical equipment. The telephone remote control system does not require special wiring, and doesnt occupy radio frequency resources, thus can avoid electromagnetic pollution; and through the embedded intelligent voice prompt, outstanding voice prompt function and password control system, enable the operators to prompt timely understanding of the relative information of the controlled objects. Can also send a voice command by telephone remote control a plurality of controlled object, the user can query the state, provide a password processing functions, only to enter the correct password to control home appliances, thereby improving the safety of. The system design is practical, flexible and diverse functions, high reliability, convenient operation, and can be widely applied to families or other places of the intelligent control. Key words: AT89C51、DTMF、telephone remote control、intelligent home appliances 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 目 录 第一章 绪论.1 第一节 本课题研究的背景 .1 第二节 远程控制的内容 .2 第二章 系统设计可行性分析.3 第一节 总体设计分析 .3 第二节 硬件模块 .4 第三节 软件模块 .5 第三章 硬件单元电路设计.7 第一节 振铃检测电路 .7 第二节 模拟摘挂机电路 .8 第三节 双音频解码电路 .9 第四节 信号音提示电路 .10 第五节 电器控制电路 .12 第四章 软件设计的流程.14 第五章 系统的应用.16 第一节 系统的应用前景 .16 第二节 系统的调试与使用 .16 结束语.18 谢 辞.19 参考文献.20 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 0 第一章 绪论 第一节 本课题研究的背景 二十一世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。自从 1876 年，Alexander Graham Bell（贝尔）发明电话以来，世界各国的电话网 络发展非常迅速。进十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。 1997 年 8 月局用电话交换机总容量突破 1 亿门，网络规模跃居世界第二位， 2004 年 7 月固定电话用户总数突破 2 亿户。随着通讯产业的发展，电话机已经 走进了千家万户；随着现代科学技术的发展，利用电话机进行远程控制的技术 也日益用于生活中。 本文介绍了一种电话远程控制技术。该系统用于具有单片机控制的家用电 器的电话遥控，用户可通过任意一部双音多频电话（包括手机，电话分机）对 自己家庭安装的各种电器（如空调，微波炉，热水器等）进行开机，停机等操 作。其控制示意图如图 1-1 所示。 图 1-1 控制示意图 作品为突出电话遥控的信息反馈功能，并使产品达到非常高性价比。故未 对电话装置的其他功能进行进一步的扩展，而且所有使用的集成电路和其它元 器件都尽量选择高性价比的。在该作品的基础上进行了功能扩展是很方便的。 譬如:使用语音芯片作为信号音反馈，提高本作品的实用性（此次为了保证整体 电路的经济性，所以并未使用昂贵的语音芯片） 。加上留言电路，主人不在家时 客人留言。利用遥控方式可使主人很方便地在异地提取留言信息；在各路终端 上接上传感器即可实现对环境声响的监听；接上自动拨码电路可定时将预定信 息转至主人传呼机或特定电话，从而达到定时提醒主人的目的。本作品还可以 应用于工厂业的自动化控制等领域。 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 1 第二节 远程控制的内容 2008 中国国际家电展上，海尔集团展出了自主研发的 U-home 智能家电系 统，包含家庭智能网关、网络空调、网络洗衣机、网络热水器等。下班回家的 路上，用手机给家中的电热水器发个短信，到家后就能洗上热水澡；给空调发 个短信，设定温度，到家就能享受舒适的室温；给洗衣机发个指令，它就自动 将衣物洗涤干净，到家后就能直接晾晒。这些过去只在幻想中出现的场景，如 今已经变成现实。然而当今大多数家庭仍然使用的是传统家用电器，本文主要 设计一种可以远程控制传统家电的电话控制系统。 电话属半双工通信手段。因此，这可以大大体现出利用电话进行遥控的更 大优越性。操作者可以通过各种提示音即时了解受控对象的有关信息，从而进 行进一步的操作。本作品采取单片机智能控制，利用不同的提示音达到对于不 同操作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解受控方 信息，使产品达到交互式与智能化。本作品的各种电器接口、各项标准都严格 遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。由此可以看出,系统主 要由流铃检测电路、自动摘挂机电路、由 DTMF 双音频解码电路、语音提示电路、 中央处理单元 AT89C51、电器控制驱动电路等组成。同时,电话远程控制系统正 常工作还需电源供电电路、驱动电路等辅助电路。 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 2 第二章 系统设计可行性分析 第一节 总体设计分析 电话智能遥控器由单片机构成主控部分，进行主要的信息处理，接收外部 操作指令形成各种控制信号，并完成对于各种信息的记录；接口电路提供单片 机与电话外线的接口。其中包括铃流检测、摘挂机控制、忙音检测、双音频 DTMF 识别，及语音提示电路。系统原理框图如图 2-1 所示。 图 2-1 系统组成框图 本系统的每一个接口电路（振铃检测、模拟摘挂机、语音反馈、电器开展、 双音频解码等）具有很强的实用性。使用最简单的电路、最可靠的电路芯片实 现了完善的功能。本系统还有许多可以添加的功能，具有很强的市场前景。 根据电话远程智能遥控系统的具体设计要求： 1、 通过电话网对异地的电器实现控制（开/关） ； 2、 控制器可以实现自动模拟摘挂机； 3、 控制器设置密码校验； 设计的此系统必须具有以下单元功能模块： 1、 铃音检测、计数； 2、 自动摘挂机； 3、 密码校验； 4、 在线修改密码 5、 双音频信号解码； 6、 输入信息分析； 7、 控制电器开关； 8、 电器状态查询； 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 3 9、 忙音检测； 根据电话机和交换机发出的不同信号音以及电话线各种状态的不同要求， 结合实际情况对具体的单元功能模块作出软件或硬件上的不同分工，具体如下： 1、理论上交换机所发出的各种信号音都可以通过软件编程而识别，即通过 单片机发出的脉冲信号来检测信号音单位时间内的脉冲个数计算出其频率，从 而完成信号音识别。但是从系统的可靠性和程序的结构设计上分析，选择了硬 件来解决振铃音检测、忙音检测、双音频信号解码等功能模块。 2、 自动摘挂机和电器的控制必须使用具体硬件电路来实现。 3、振铃音计数、忙音计数、密码校验、在线修改密码、输入信息分析、电 器状态查询等功能模块使用软件编程方式要比硬件电路简单的多，实现也很容 易。 综上所述，本设计的信号音检测、自动摘挂机、控制电器、双音频解码等 功能模块使用硬件电路实现。而信号音计数、密码校验、在线修改密码、信息 分析、电器状态查询等功能模块使用软件编程完成。 第二节 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，采用硬件电路实 现部分功能，而且使用了大量的抗干扰元器件，例如：光耦合器，去耦电容等， 提高系统的看干扰能力，从而是整个系统的性能更可靠。 一、模拟摘机电路 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。当用户摘机 时，电话机通过叉簧接上约 200 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。 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 200 的电阻接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。 二、振铃检测电路 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 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 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。经过光电耦合器的隔离转换，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。 三、控制部分电路 本单元电路主要是由反向电路、D 触发器和继电器等控制电路组成，电路 不是很复杂，只是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 成熟可以直接应用。 四、 双音解码电路 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，发现使用电话专用的双音频编解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。 五、语音提示电路 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，AT89C51 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。 第三节 软件模块 经过比较，决定使用 AT89C51 作为控制的单片机芯片。 系统软件主要功能如下： 1、系统身份认证：功能为了保证只有合法用户才能操作系统，电话远程控 制系统上线以后，用户必须输入密码，待系统确认后才具有对系统的操作权限。 2、用户信令解释功能：对收到的用户信号，系统按照软件设定加以解释， 并决定对语音提示电路寻址，播放相应的系统提示音，实现用户和电话远程控 制系统间的交互操作，或者对外部受控设备发出相应的驱动信号。 3、软件定时功能：系统软件设定系统自动复位的软件定时器，定时器的设 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 5 置值规定了系统一次上线工作的最大时间。若一次工作超时，系统自动离线， 进入待机状态。 一、信号音检测 本单元可以使用 AT89C51 的两个计数器的外部中断方式来实现对不同信号 音的计数。 二、密码检测 本单元可以在系统初始化的时候，在单片机内部的存储器的内部开辟一块 空间放置密码。当用户输入密码的时候，单片机把输入的密码写入另外的一块 空间，然后利用减法运算比较两者是否相等，这样就可以实现密码检测的功能。 三、信号分析处理 本单元可以利用查表方式，也可以用简单的语句，稍微长一点的语句实现， 例如 CASE 语句等。 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 6 第三章 硬件单元电路设计 第一节 振铃检测电路 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，振铃检测电路设计如图 3-1 所示。 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。 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。经过一个施密特反向器（可 用 74LS04 代替）的整形输出到单片机 AT89C51 的 T0/P3.4 口，中断方式采用外 部中断，计数 5 次产生 T0 中断，控制继电器模拟摘机，完成振铃音检测。 图 31 振铃检测电路设计 元器件选取： 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 10F 耐压 100V 的瓷片电容； 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 33 k； 4、IC1 选取光电耦合器 4N25； 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 7 5、R2 和 C2 共同组成振铃信号音滤波电路； 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 2.9 k； 8、反向器由 74LS04 中的二组反向器组成，起整流作用； 第二节 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300，有“R”键的电子电话机的摘机状态直流电阻应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 200 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。 根据有关技术指标，模拟摘挂机电路设计如图 3-2 所示，模拟摘挂机电路 主要由一个光电耦合器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。摘挂机信指令由单片机通过使 TXD/P3.1 口变为高电平实现。 经过一个反向器驱动发光二极管 D1 指示摘机，同时改变光敏三极管 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。 图 3-2 模拟摘挂机电路 根据设计原理，原器件选取如下： 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 8 1、IC1 是光控三极管，其中 T1 三极管是起对单片机控制信号的放大作用， D1 是摘机指示灯，取 5mm 绿色发光二极管； 2、R1 是摘机指示灯限流保护电阻，取 220； 3、L1 是变压器感应变压输出； 4、C1 起对电话线电压积累作用； 5、R2 是三极管限流电阻，取 2k； 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 JRC 4001F(DC5V)； 8、R3 是摘机电阻，取 200； 第三节 双音频解码电路 原理简介：双音多频 DTMF 信号解码电路采用 MT8870 芯片。MT8870 的连线 如图 3-3 所示，它的 IN+、IN-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。MT8870 的数据输出端 Q4Q1 连到 AT89C51 的 P1 口的 P1.0P1.3，单片机经 P1 口识别 4 位代码。MT8870 芯片简介和电话按键与相应 译码（Q4Q1）输出见附录 C。其中，A，B，C，D 4 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，MT8870 输出的 8421 码并非是“0000” ，而是“1010” ；另外， “*” ， “#”字号码，MT8870 输出的 8421 码分别为“1011”和“1100” 。为了使单片 机 AT89C51 获取有效数据，MT8870 的 CID 有效端经施密特反相器后接 AT89C51 的 INT0 引脚。当 MT8870 获取有效双音多频信号后，CID 电平由低变高，再反 相为低，单片机检测后，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 MT8870 的 CID 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：MT8870 的使能控制端不允许中断时，将使 MT8870 的 CID 端中断关闭。 其解决办法是，将 CID 端接与非门的一端输入，与非门的另一输入端接一不定 电平端 P。对 CID 的有效控制（即中断开放）为，EN=1 则 P3.2/INT0 中断允许； EN=0 时则 P3.2/INT0 中断关闭。 本单元元器件列表： 1、R1、R2、C1 和 C2 共同组成整流电路，其中 R1、R2 均取 17K,C1、C2 隔直电容，均取 0.1F； 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 9 2、R3、R4、R5 是输入平衡电阻，取 100K, 3、芯片外部晶振 Y1 选择 3.579MHz； 4、IC1 是双音频解码芯片，选取 MT8870； 5、C3 选取 0.1F； 6、R6 是输出平衡电阻，选取 470K； 7、反向器选取 74LS04 的一组反向器； 图 3-3 DTMF 解码电路 第四节 信号音提示电路 原理说明：为了方便本系统的使用，设计了信号音提示音电路如图 3-4， 首先规定了信号音的规范以及其对应含义： 1.响 1 声，频率为 500Hz：请输入密码； 2.响 2 声，频率为 500Hz：请输入需要控制的电器号； 3.响 3 声，频率为 500Hz：请输入控制开/关； 4.响 1 声，频率为 1000Hz：完成操作； 5.响 3 声，频率为 1000Hz：密码错误； 语音提示芯片 ISD2590 的最高地址位 PLAYL(脚 9)，PLAYE(脚 10)置为高电 平时，芯片即进入操作模式状态。操作模式根据引脚 A0A7 的高低电平不同组 合总共分为 256 种不同的模式，实现不同的功能。为尽量节省 I/O 口线，采用 了 M1 和 M6 相结合的方法实现对 ISD2590 操作，将所需的语音通过开始/暂停按 钮一段一段从话筒录入芯片，只需记住各段的序号即可。 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 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 10 益为 50dB 的连接方式。利用 LM386 低压音频功率放大器，LM386 是为低压用户 设计的功率放大器，内部增益为 20 倍，在 1 脚和 8 脚接电阻和电容时，可使增 益增加到 200 倍，用途广泛，使用方便，外接元件数目较少，本系统的音频放 大电路如图 3-5 所示。 图 3-4 信号音提示音电路 元器件选取： 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、R3、R4、C2、C3 和 C4 共同组成音频放大电路，IC1 选取 LM386N-1，R1 取 1k，R2 取 1k，R3 取 20K，R4 取 10K,C2 取 10F 的 电解电容，C3 取 10F 的电解电容，C4 取 100F 的电解电容； 4.T1 是音频输出专用变压器(参看模拟摘挂机电路)； 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 11 图 3-5 音频放大电路 第五节 电器控制电路 原理说明：本单元电路主要是由反向电路、D 触发器和继电器等控制电路 组成。电路图如图 3-6 所示。 首先，单片机 AT89C51 从 P0 口的八位都用作输出控制信号。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 指示灯串联在开关三极管基极作为电器开关指示。这样就可以完成单片机对多 路电器的控制。设计采用控制带有继电器的电源插座来实现对家电的最终控制， 诸如电饭煲、热水器、空调之类的电器只需插上插头，主控单片机即可通过控 制插座中各继电器来控制电器电源的通断。该方式简单且易于实现。 图 36 电器控制电路 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 12 元器件选取： 1.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； 2.继电器开关 K1-8 选取八个 JRC-4100F DC5V 继电器； 3.D 触发器 IC1_8 选取四片 4013（每一片内有两个 D 触发器） ； 4.三极管 T1_8 选取八个 9013； 5.二极管 D1_8 起保护作用，选取八个 4001； 6.指示灯 LCD1_8 选取八个红色 5mm 发光二极管； 7.指示灯限流电阻 R11_R18 选取八个 1k 的电阻； 8.三极管的限流电阻 R21_R28 选取八个 2k 的电阻； 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 13 第四章 软件设计的流程 本系统的软件设计主要分为系统初始化、振铃检测计数、控制摘挂机、双 音频信号分析处理、语音提示、密码处理、控制电器等部分组成。每个功能模 块对于整体设计都是非常重要的，单片机 AT89C51 通过软件程序才能很好的对 外部的信息进行采集、分析、决策和执行。下面就整体设计以及每个单元功能 模块分别进行说明。整体流程图如 4-1 图所示： 图 4-1 整体流程图 一、单片机初始化 单片机的存储系统的分配利用在其工作过程中起非常大的作用，所以就必 须对其进行必要的初始化。 二、振铃计数模块 本单元是通过计数器 T0 的外部中断方式来计数的。 三、语音提示模块 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 14 本功能模块主要是产生信号提示音，方便不同的使用者。根据普通人耳的 反应频率为 20Hz 至 20KHz 的范围，而 CCITT 规定的电话话音信号的频率范围是 300Hz 至 3400Hz，所以在本功能单元的发声频率定为 500Hz 和 1000Hz 两种。 主要分为五种提示音： 1、一声低音，表示装置已经摘机，请输入密码，其参数：频率 f=500Hz， 延时 t=0.5 秒/声； 2、两声低音，表示密码已经通过，请选择电器，其参数：频率 f=500Hz， 延时 t=0.5 秒/声； 3、三声低音，表示电器已经选定，请控制（开/关） ，其参数：频率 f=500Hz，延时 t=0.5 秒/声； 4、三声高音，表示密码输入错误，其参数：频率 f=1000Hz，延时 t=0.3 秒/声； 5、一声高音，表示控制已经完成，其参数：频率 f=1000Hz，延时 t=0.3 秒/声； 提示音发生是使用有限循环，反复使单片机的 RXD 口的电平反转，从而形 成方波信号 。 四、密码修改模块 本系统是通过在线输入密码而改变特定存储器中的密码值的。 五、控制电器模块 本系统首先通过外围双音频解码电路解码的信息（选择电器）判断所选择 的电器，然后跳转到对应的子程序，通过单片机向 P1 口的八位发送控制命令， 这些控制信息表示对不同的电器进行控制的控制字。为了简单表示，在这里只 写出了控制一路电器的控制子程序，其它子程序都相似，不再累述。 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 15 第五章 系统的应用 第一节 系统的应用前景 随着我国信息事业的持续、快速发展,通信基础设施日臻完善,固定电话、 移动电话用户日益增多。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,既可以节约投资,又便于 推广。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的可能性。 本文介绍的基于单片机的家用电器电话遥控装置性能稳定、工作可靠，当 有电话打人时，振铃检测电路检测到电话振铃信号，等待系统默认的振铃次数 后，启动自动摘机电路实现摘机，并送出提示音信号，用户输入预先设定的密 码，控制装置通过双音多频解码电路读取输入密码，与预设在控制装置中的密 码进行对比验证，如果密码错误，系统自动挂机；密码正确，则进入遥控状态。 通过双音多频解码电路获得用户发出的按键命令，并根据用户的命令执行开机、 关机等操作。如果有人在默认的振铃次数之前接听电话，则不进入电话遥控状 态，因此不影响电话的正常通话使用。将本装置嵌入在家用电器的控制器中， 成为家用电器的一个功能，也能够实现对电器各项设定的完全控制，但这种方 式需要与家用电器的生产厂家合作来实现，这也是将来的发展方向。该系统用 于具有单片机控制的家用电器的电话遥控，用户可通过任意一部双音多频电话 （包括手机，电话分机）对自己家庭安装的各种电器（如空调，微波炉，热水 器等）进行开机，停机等操作，能够实现家居生活的舒适、安全、方便、节能， 因此具有广阔的应用前景。 第二节 系统的调试与使用 本系统使用起来非常方便，下面就系统使用流程图做一下简单的使用方法 介绍： 首先用户把本装置的信号线并联在电话线的两端，插上电源线，打开电源 开关，本装置自动复位，就能正常工作了。 当用户从异地打来电话，本装置接收到电话振铃音，开始计数。当电话铃 声计到五次，装置自动摘机，回送提示音提示输入密码。 当用户在三次之内输入正确的密码后，用户就可以对装置所连的电器进行 选择，然后根据需要对其进行开关控制。 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） （基于单片机 AT89C51 实现电话远程控制设计） 16 用户可以在一次“通话”中同时控制几个电器。如果用户控制完毕，可以 按#键让装置自动挂机，结束“通话” 。而已经开启的电器将保持其开启的 状态，直到下一次的“通话”控制使其关闭。 本装置使用起来简单易学，而且接口可扩展，功能强大。 为增加系统抗电磁干扰能力应该采取以下措施： 1、选用时钟频率低的微控制器。只要控制器性能能够满足要求，时钟频率 越低越好低的时钟可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。 2、减小信号传输中的畸变。当高速信号(信号频率高、上升沿和下降沿快 的信号)在铜膜线上传输由于铜膜线电感和电容的影响会使信号发生畸变，当畸 变过大时，就会使系统工作不可靠。一般要求，信号在电路板上传输的铜膜线 越短越好，过孔数目越少越好。典型值：长度不超过 25cm，过孔数不超过 2 个。 3、减小来自电源的噪声。电源向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所 供电的系统中，系统中的复位、中断以及其它一些控制信号最易受外界噪声的 干扰所以应该适当增加滤波电容来滤掉这些来自电源的噪声。 4、元件布置要合理分区元件在电路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰 问题。原则之一就是各个元器件之间的铜膜线要尽量的短，在布局上，要把模 拟电路、数字电路和产生大噪声的电路(继电器、大电流开关等)合理分开，使 它们相互间的信号耦合最小。 5、处理好地线。将模拟地、数字