《高频课程设计报告》

1、通讯设备安装与调试实习报告专业： 电子信息工程 班级： 电子0802 姓名： 吴 浪 学号： 0308102228 指导老师： 郑文斌、蔡志明 设计时间：2010/2011(2)学期第1周福建工程学院电子信息与电气工程系通信教研室2010.1217摘要随着社会的发展和科技的进步，越来越多的家用电器进入了人们的生活，这些家用电器给人们的生活带来了很多的方便和享受，同时随着电话在家庭的普及，电话机的功能将进一步得到开发和利用。利用电话实现家用电器遥控是家电未来的发展方向之一。本文介绍了一种由单片机AT89C51、DTMF解码芯片MT8870组成的家电远程控制系统。本作品是针对电话遥控方式的双工通信

2、特点进行了较大改进，采取单片机智能控制，利用电话系统完成远程遥控。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。该系统能够接收电话线上的DTMF信号，用户可通过拨打固定电话或移动电话，实现对家电的远程控制。关键词：电话网 远程控制 单片机 MT8870 DTMF信号A REMOTE CONTROL SYSTEM OF HOUSEHOLD APPLIANCES BASED AT89C51Abstract: This paper proposes a remote control system

3、 of household appliances, which contains AT89C51 MCU and the DTMF decoder MT8870. This article designs the multi-channel hospital bed call communications system use special-purpose chip transmission, uses the monolithic integrated circuit multiple address code technology, each extension telephone es

4、tablishment use different address code, when call the error rate is low, calls the main engine time does not disturb mutually. This ringing system is one kind uses the address to arrange the decoding transmission mode, uses the monolithic integrated circuit to make the controller, the automatic stor

5、age newest call hospital bed number, and circulates the demonstration, the historical number use elimination key eliminates, has made the very big improvement on the traditional ringing system, is the advanced medical multi-channel hospital bed correspondence ringing system. The system receives DTMF

6、 signal through a phone line and remote-controls the electric switches, the fixed telephone or mobile telephone. Thus it remote controls the household appliance or other equipments. Keywords: Telephone Network Remote Control Single-Chip Microcontroller MT8870一、前言近十年来，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

7、话交换机总容量突破1亿门，网络规模跃居世界第二位，1999年7月固定电话用户总数突破1亿户。现代电话网络是由交换机和电话传输线共同组成，它的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高。电话属于双工通信手段。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及时了解受控对象的有关信息，从而进行进一步的操作。电话遥控这一课题目前已有涉足者，但是只是还限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其是对于日常生活尚有一定的差距，并不能完全体现出电话遥控方式的双工通信特点。本作品正是针对这一点进行了较大改进，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授控方状态的信息反

8、馈，从而使操作者能够及时了解控方信息，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。遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。无线电遥控既是利用无线电信号对被控物体实施远距离控制。无线电遥控不可避免的须占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染；常规的有线遥控需进行专门的布线，增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离所限。现有的遥控方式中，还有载波通信控制手段和基于无线寻呼的遥控方式。载波方式即通过电力线传递信息，该方式只能局限于同一变电所、同一变压器所辖范围内。因

9、此也存在距离问题，应用范围有限。基于无线寻呼的遥控方式利用了现有的寻呼频率资源，不需占用额外的频谱。而且，随着寻呼网的全国联网，其遥控的距离基本不受限制。但该方式的受控方动作滞后于控制方的操作，不具备实时性，而且不具备很高的可靠性。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廉价的。在该作品的基础上进行了功能扩展是很方便的。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

10、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企业的自动化控制等领域。二、课题名称：通讯设备安装与调试三、实践目的：1、了解通信系统的构成； 2、学习用所学的理论知识分析和设计简易的通讯设备；3、学习系统方案分析，培养学生的设备调试和故障检测能力；4、掌握系统设计开发流程，学会自己独立分析问题、解决问题，具有一定的创新能力。四、总体方案设计（一）系统原理通信是传递信息的手段，即将信息从发送器传送到接收器。通讯设备作为通信不可或缺的部件贯穿于通信的整个链路。对于模拟通信来说，通讯设备主要有信号变换器、调制解调器、传输设备等。对于数字系统来说，通讯设备还涉及到编解码器、加解密

11、器等。本实践要求设计一种简易通讯设备，能够实现收发双方信息的传递。其中信息传输方式可以采用有线、无线，也可以基于现有的通信媒介进行通信。图1 模拟通信系统图2 数字通信系统基于电话的远程遥控系统主要是要通过电话交换网络实现对远程电器设备的遥控。主体部分是以单片机为中心，它负责对电话线中音频信号的分离，并对采集的音频信号进行接收分析，进而输出各种控制信号。图3 系统总体框架如图3所示，处于不同地点的两部固定电话机，操作者利用电话机A拨打并联本系统的电话机B，在拨通后，操作者根据电话机键盘上的按键09和*、#即可实现对远处电器的控制。在实际操作中，固定电话机A也可用移动电话代替，移动电话拨打固定电

12、话B接入到电信的固定电话网络中，因此操作者对于电器的控制不受时间和地点的限制。（二）系统方案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、双音频DTMF识别。系统原理框图如图4、图5所示。图4 系统功能模块电话接口振铃检测自动摘机DTMF解码CPU1# 被2# 控 对象N# 图5 系统原理框图（三）系统功能本课题的设计目的：当用户不在家时，通过随身携带的移动电话、身边的固定电话，或者其他通信设备依照事先规定的一些规则，进行不同的操作来完成对不同家电的控制和监听

13、家里的情况，达到用户的预期目的，统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。系统主要有以下几个功能需求：实现异地远程遥控，即操作者与受控对象的距离不受限制，二者通过电话建立联系；系统能对异地的电器实现开关控制，主要是通过接通和断开电器的电源来实现；系统要能够模拟电话的摘机和挂机；为了防止恶意操作，系统要有一个密码检测。系统主要功能模块如下：铃音检测、计数进行铃声检测，并进行振铃计数。自动摘挂机能够模拟摘机。密码校验防止非法用户恶意操纵电器双音频信号解码输入信息分析用软件编程实现；控制电器开关驱动触发器或者继电器；无线发送控制（发挥部分）；无线接收译码锁存（发挥部分）；语音提示（发挥部分）。五、单

14、元模块设计（一）各单元模块功能介绍及电路设计1振铃检测电路模块振铃电路的核心是振铃检测电路。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。当用户呼叫时，电话交换机发来铃流信号。振铃信号频率为25±3HZ的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值90±15V。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，可以先使用高压电容和整流桥进行降压，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

15、过程。在本电路检测铃流信号时，以5次铃响为准，即5次振铃后无人摘机，便由单片机控制自动模拟摘机。振铃信号判别及振铃呼叫信号的产生由CPU软件实现。外线的25HZ/90V的振铃信号，经光耦合器耦合整形后，产生25HZ/5V的脉冲信号供CPU检测。图6振铃检测电路电话振铃信号通过电容C1隔直、D1稳压二极管、R2限流电阻输入至光电耦合器4N25的输入端1口，C1、D2和R2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

16、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。2. 模拟摘挂机电路拟图7模拟摘挂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CPU检测到系统设定的振铃次数之后，送出摘机信号，驱动三极管Q6导通，电阻R9接入电路，Q4导通，实现摘机。当CPU检测到正确的密码，并按照用户设定要求工作后；或者检测到密码错误，CPU取消摘机信号，三极管Q6截止，系统挂机,如图7所示。3. DTMF解码电路双音多频DTMF信号解码电路由MT8870负责。MT8870的连线如图8所示，它的2、3脚接收来自电话机的双音多频

17、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Q1Q4连到AT89C51的P1口的P1.0 P1.3，CPU经P1口识别4位代码，为了使单片机AT89C51获取有效数据，MT8870的STD有效端经反相后接CPU的/INT0引脚。当MT8870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

18、杂音）是不会引起MT8870的STD端变化的。DTMF接收器的外围电路如图8所示。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。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。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。图8 DTMF解

19、码电路（二）特殊器件的介绍DTMF双音多频解码芯片 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送器，发送一组双音多频信号从而实现音频拨号。双音多频信号是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号 。CCITT和我国国家标准都规定了电话键盘按键与双音多频信号的对应关系如表所示 表1 电话拨号数字对应的高低频率组合关系数字键盘高频组/Hz1209133614771633低频组/Hz697123A770

20、456 B852789C941D电话远程控制系统采用MITEL公司生产的MT8870 DTMF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、无线通信及通播系统 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 DTMF解码电路时只需外加一些阻容元件即可。MT8880是我们应用电话拨号应用中常用的一款芯片，它集发送、接收于一体。如果设计得法还是一款相当稳定的IC，优点是：通过少量的几个元件就可以组成拨号及接收的电路。外部的电话线和MT8880不以直接相连，要通过隔离

21、才能间接连接，一般隔离可以通过隔离线圈或整流桥来解决。MT8880是一款双音频的语音拨号芯片。通用二个音频信号形成一位的它数据信号发出去，一组为低频的、一是高频的信号。接收的对方把二个音频信号分别接收下来一查表就知道收到的是哪个数据了。远端用户发送的DTMF信号经耦合电容的隔直流作用后，由MT8870接收并进行译码输出的四位并行二进制数据直接与51单片机的P1.0P1.3连接 MT8870在DTMF信号码变换完成后 由STD端发送中断信号INT1 通知51数据准备好。六、软件设计从系统框图可以看出，电话前端电路完成的功能比较单一，主要完成一些信号的识别和转换，而MCU部分承担了系统大部分的工作

22、，是本设计的重点。设计要实现的功能是能够准确识别用户身份和用户指令，在振铃到来时，如到编程振铃次数仍无人摘机，则本系统启动，同时提示用户输入密码，准备接受数据，进行身份识别，只有通过身份识别后系统才接受用户指令，通过MCU分析处理后执行相关的操作。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、控制电器、信号音提示等部分。每个功能模块对于整体设计都是非常重要的，单片机AT89C51通过软件程序才能很好的对外部的信息进行采集、分析和判断。程序的基本流程如图9所示。 开始5次正常振铃振铃检测模拟摘机NY密码正确否Y N功能操作操作完成否N 挂机Y 结束 图9系统软件

23、流程图七、实习总结经过这次实习，觉得自己学到了不少东西。归纳起来，主要有以下几点：(1)大学三年多的时间大多都是在学习理论基础知识，并未真正地去应用和实践。但是经过这次毕业设计，给了我一次理论与实践想结合的机会，在进行硬件电路设计的同时也要从理论上分析一下电路元件的参数值，从而也使我了解了一些电子元器件的使用方法，为我以后从事电子设计方面工作打下了基础。(2)了解进行一项相对比较大型的科技设计所必不可少的几个阶段。这次实习能够从理论设计和工程实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合等方面全面的培养学生的全面素质。经过这次系统的毕业设计，使我对单片机软件编程、Protel工具软件制作电路板等

24、软件有了很大的了解。(3)学会了怎样查阅资料和利用工具书。一个人不可能什么都学过，什么都懂，因此，当你在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时，就要去有针对性地查找资料，然后加以吸收利用，以提高自己的应用能力，而且还能增长自己见识，补充最新的专业知识。上网查资料我觉得是最有效的方法，网上的资料新，而且比较全面。本系统由于时间的限制，在实习结束之前只能做到现有的程度。作品在功能扩展方面也可以做些修改。例如：添加电话语音模块，单片机控制电器数量的增加，可用串入并出8位寄存器74LS164扩展多个控制端，无线发射模块等。八、参考文献1 何立民.MCS51系列单片机应用系统设计M.北京：北京航空航天大学

25、出版社,2001.2 2 赖麒文.8051单片机C语言彻底应用M.武汉：科学出版社,2002.33 李朝青.单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社 2001.114李华.MCS-51 系列单片机实用接口技术M. 北京:北京航空航天大学出版社 1993附录系统源代码/*/#include<reg52.h>#include<stdio.h>#define uchar unsigned char /头文件和宏定义 #define uint unsigned int /*/sbit P2_0=P20;sbit P2_1=P21;sbit P2_2=P22;sbit

26、 P2_3=P23;/四路家用电器/*/sbit P2_4=P24;/密码错误指示灯sbit P2_5=P25;/密码正确指示灯sbit P2_6=P26;/摘机指示灯sbit P2_7=P27;/振铃检测指示灯sbit zaiji=P14;/*/void delay(uint n)/延时1msuint i,j;for(i=0;i<n;i+) for(j=150;j>0;j-);void delayNs(uchar n) /延时1suchar i=0,j=0,k=0;for (;n>0;n-) for(i=10;i>0;i-) for(j=200;j>0;j-)

27、for(k=250;k>0;k-); /延时函数*/*/void initialtime0() IE=0x82; TMOD=0x05; TH0=0xFF; TL0=0xFF;void initialint0()IE=0x81;/允许外部中断0IT0=1;/外部中断0下降沿触发void MT8870();void MIMA(uchar *s);void xiugai();void control(uchar key1,uchar key2);/函数声明/*/uchar ser7=1,2,3,4,5,6,12,temp7;uchar flag1,flag2,flag3,keys1,keys2

28、,count,count1,count2;/定义全局变量/*/void main()count=0;P2=0xFF;/设置家用电器的初始状态zaiji=0;while(1)loop:count1=0; flag1=flag2=flag3=0;initialtime0();TR0=1;if (count=5)count=0;ET0=0;/禁止定时器0中断TR0=0;/ 关闭定时器0P2_7=1;/熄灭振铃检测指示灯zaiji=1;/摘机P2_6=0;/点亮摘机指示灯delay(100);flag1=1;while(!flag2)MT8870(); /接收密码MIMA(temp);/密码检验 if(zaiji=0) goto loop;while(zaiji) flag2=count2=1; MT8870();/读入操作指令 control(keys1,keys2);/控制电器 /*/void counter0() interrupt 1/定时器0中断服务程序count+;TH0=0xFF;TL0=0xFF;TF0=0;P2_7=0;/点亮振铃检测指示灯/*/void MT8870()uchar i=0,p=1,j;initialint0();while(p)if(IE0=1)&&(flag1=1)IE0=0;tempi=P1&0