隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的家用電器進人了百姓的生活，給大家?guī)�來了很多的方便和享受，同時隨著電話在家庭中的普及，利用電話實現(xiàn)家用電器遙控是未來的發(fā)展方向。電話遙控和常規(guī)的遙控方式相比，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染，而且由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)。

本文介紹了一種基于電話和單片機的家用電器遙控裝置。利用該裝置，用戶可以通過任意一部雙音頻電話隨時開關、檢查家里電器的使用情況，而且當用戶要下班時，還可以通過電話，提前打開空調(diào)、電飯鍋等。

1 系統(tǒng)總體設計

電話智能遙控裝置由單片機作為主控部分，附加相關的接口電路，主要完成信息處理、接收外部操作指令形成各種控制信號，以及對于各種信息的記錄。接口電路提供單片機與電話外線及家用電器的接口，其中包括振鈴檢測、摘掛機控制、雙音頻DTMF識別以及家電的控制電路，該系統(tǒng)使用時需連入電話網(wǎng)。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

當有電話打人時，振鈴檢測電路檢測到電話振鈴信號，等待系統(tǒng)默認的振鈴次數(shù)后，啟動自動摘機電路實現(xiàn)摘機，并送出提示音信號，用戶輸入預先設定的密碼，控制裝置通過雙音多頻解碼電路讀取輸入密碼，與預設在控制裝置中的密碼進行對比驗證，如果密碼錯誤，系統(tǒng)自動掛機；密碼正確，則進入遙控狀態(tài)。通過雙音多頻解碼電路獲得用戶發(fā)出的按鍵命令，并根據(jù)用戶的命令執(zhí)行開機、關機等操作。如果有人在默認的振鈴次數(shù)之前接聽電話，則不進入電話遙控狀態(tài)，因此不影響電話的正常通話使用。

2 硬件電路設計

2.1 主控芯片的選擇

根據(jù)系統(tǒng)的特點，選擇AT89C51作為整個控制系統(tǒng)的核心單元。AT89C51是一種低功耗、高性能、CMOS工藝的8位微處理器，片內(nèi)有4 kB的程序存儲器。其工作電壓(2.7～6 V)和工作頻率(0～24 MHz)范圍都很寬。

2.2 外圍電路設計

2.2.1 振鈴檢測電路

在沒有振鈴前，電話線路由電活交換機提供大約48 V的直流電壓。當用戶被呼叫時，電話交換機發(fā)來振鈴信號。振鈴信號為25±3 V的正弦波，電壓有效值為90±15 V。振鈴以5 s為周期，即1 s送，4 s斷。根據(jù)振鈴信號的特征，設計振鈴檢測電路如圖2所示。

當沒有振鈴信號時，線路上的供電電壓為48 V(老式交換機為60 V)，經(jīng)二極管D1～D4整流后不足以使穩(wěn)壓管D5導通，振鈴信號輸出端電壓接近0 V；當振鈴信號到來時，線路上的交流振鈴信號經(jīng)過二極管D1～D4整流變換成為峰值90 V的脈動直流電，其峰值足以擊穿穩(wěn)壓管D5，經(jīng)R對C充電，振鈴輸出端電壓升高。

因此，振鈴檢測電路輸出一定周期的脈沖信號，把該信號接在單片機的P3.4口(定時器0計數(shù)脈沖輸入端)，如果單片機檢測到該口連續(xù)有5個脈沖輸人信號，即P3.4口計數(shù)值為5時，仍無人摘機，便由單片機控制自動模擬摘機。

2.2.2 摘掛機的控制

根據(jù)國家有關標準規(guī)定：不論任何電話機，摘機狀態(tài)的直流電阻應≤300 Ω，在掛機狀態(tài)下，其漏電流≤5μA。

當用戶摘機時，電話機通過叉簧接上約300 Ω的負載，使整個電話線回路流過約30 mA的電流。交換機檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追�的直流，完成接通�?/P>

當單片機檢測到系統(tǒng)設定的振鈴次數(shù)后，送出摘機信號：P3.1輸出高電平，驅(qū)動三極管T1導通，電阻接人電路，實現(xiàn)摘機。當單片機檢測到正確的密碼，并按照用戶設定要求工作后，或者檢測到連續(xù)密碼錯誤次數(shù)達3次，則單片機取消摘機信號(P3.1輸出低電平)，三極管截止，系統(tǒng)掛機。

2.2.3 DTMF信號譯碼電路

(1)DTMF信號特性

DTMF雙音多頻信號是目前在按鍵電話(固定電話、移動電話)、程控交換機及無線通信設備中廣泛應用的一種信號。他是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號，電話鍵盤上的任何一個鍵都由兩個都互不為諧波關系的頻率組成，如表1所示。

MITEL公司的MT8870信號接收器可把DTMF信號變?yōu)閱纹瑱C可以識別的二進制數(shù)字信號，來識別每一個按鍵。MT8870和AT89C51的接口電路如圖3所示。

輸入的DTMF信號經(jīng)MT8870解調(diào)后，在STD端產(chǎn)生一個控制輸出信號，該信號與單片機AT89C51的外部中斷輸入端INT1相連。當該信號發(fā)生由1到0的跳變時，引發(fā)中斷，單片機響應中斷后，使MT8870的TOE端產(chǎn)生一個高電平脈沖信號，該信號使MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q0～Q3由原來的高阻狀態(tài)變?yōu)榕c當前輸入的雙音頻信號相對應的二進制編碼，單片機通過P1口將該二進制數(shù)讀入并識別出鍵值保存在RAM中。

2.2.4 信號音提示電路

為了方便系統(tǒng)的使用，降低成本，設計了如圖4所示的信號音提示電路。

因為人耳的反應頻率范圍為20 Hz～20 kHz，而CCITT規(guī)定的電話話音信號的頻率范圍是300～3 400 Hz，本功能單元的發(fā)聲頻率選定為500 Hz和1 000 Hz兩種。信號音從單片機P3.0口輸出，經(jīng)音頻放大集成電路LM386后輸出到電話線上。

主要分為5種提示音：

(1)低音，表示裝置已經(jīng)摘機，請輸入密碼，其參數(shù)：頻率，f=500 Hz，延時t=0.5 s／聲；

(2)兩聲低音，表示密碼已經(jīng)通過，清選擇電器，其參數(shù)：頻率f=500 Hz，延時t=0.5 s／聲；

(3)三聲低音，表示電器已選定，請控制(開／關)，其參數(shù)：頻率f=500 Hz，延時t=0.5 s／聲；

(4)三聲高音，表示密碼輸入錯誤，其參數(shù)：頻率f=1 000 Hz，延時t=0.3 s／聲；

(5)一聲高音，表示控制已經(jīng)完成，其參數(shù)：頻率f=1 000 Hz，延時t=0.3 s／聲。

提示音發(fā)生是使用有限循環(huán)，反復使單片機的RXD／P3.0口的電平反轉，通過高低電平的持續(xù)時間控制脈沖頻率。

2.2.5 電器控制電路

該系統(tǒng)的目的是通過電話遙控，控制不同電器的電源通斷。圖5所示為一路電器控制電路圖，在本裝置中一共有8路電器可以控制，其他電器控制電路相同。

當P0.0輸出高電平時，二極管Q1導通，繼電器K1得電，常開觸點閉合，220 V電壓加在電器兩端，電器打開，反之電器被關斷。

3 系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)的軟件設計主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計數(shù)、控制摘掛機、雙音頻信號分析處理、控制電器、信號音提示部分。系統(tǒng)程序流程如圖6所示。

在控制過程中，本系統(tǒng)首先根據(jù)外圍雙音頻譯碼電路譯碼的信息(選擇電器)判斷出要選擇的電器，然后再得到要求進行的操作，據(jù)此將單片機P0口的相應位置0或置1，即可按要求實現(xiàn)對相應家電的控制。

4 結 語

本文介紹的基于單片機的家用電器電話遙控裝置性能穩(wěn)定、工作可靠，而且不影響電話的正常使用。將本裝置嵌入在家用電器的控制器中，成為家用電器的一個功能，也能夠?qū)崿F(xiàn)對電器各項設定的完全控制，但這種方式需要與家用電器的生產(chǎn)廠家合作來實現(xiàn)，這也是將來的發(fā)展方向。該系統(tǒng)實現(xiàn)了家居生活的舒適、安全、方便、節(jié)能，因此具有廣闊的應用前景。