單片機(jī)家居智能控制系統(tǒng)方案

1、基于單片機(jī)的智能家居控制系統(tǒng)目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc137837524 簡介 PAGEREF _Toc137837524 h 3 HYPERLINK l _Toc137837525 1簡介 PAGEREF _Toc137837525 h 4 HYPERLINK l _Toc137837526 1.1 學(xué)科背景 PAGEREF _Toc137837526 h 4 HYPERLINK l _Toc137837527 1.2 PAGEREF _Toc137837527 h 智能家居控制系統(tǒng)概述5 HYPERLINK l _Toc137837529 1.3

2、 研究項(xiàng)目的目的和意義 PAGEREF _Toc137837529 h 6 HYPERLINK l _Toc137837530 1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù) PAGEREF _Toc137837530 h 6 HYPERLINK l _Toc137837531 2方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837531 h 7 HYPERLINK l _Toc137837532 2.1整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc137837532 h 7 HYPERLINK l _Toc137837533 2.1.1 MCU控制部分 PAGEREF _Toc137837533 h 7 HYPERLI

3、NK l _Toc137837534 2.1.2 系統(tǒng)工作流程 PAGEREF _Toc137837534 h 第八部分 HYPERLINK l _Toc137837535 2.2遙控器設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc137837535 h 8 HYPERLINK l _Toc137837536 2.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析 PAGEREF _Toc137837536 h 8 HYPERLINK l _Toc137837537 2.2.2 控制要求 PAGEREF _Toc137837537 h 9 HYPERLINK l _Toc137837538 2.2.3 單元功能模塊 PAGERE

4、F _Toc137837538 h 9 HYPERLINK l _Toc137837539 2.3傳感器信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc137837539 h 9 HYPERLINK l _Toc137837540 2.3.1 防火傳感器 PAGEREF _Toc137837540 h 9 HYPERLINK l _Toc137837541 2.3.2可燃?xì)怏w泄漏傳感器 PAGEREF _Toc137837541 h 10 HYPERLINK l _Toc137837542 2.3.3防盜傳感器 PAGEREF _Toc137837542 h 10 HYPERLINK l _Toc

5、137837543 2.3.4信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析 PAGEREF _Toc137837543 h 10 HYPERLINK l _Toc137837544 GSM Module 10接口與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837544 h HYPERLINK l _Toc137837545 2.4.1 TC35模塊組成 PAGEREF _Toc137837545 h 10 HYPERLINK l _Toc137837546 2.4.2 TC35模塊通訊電路 PAGEREF _Toc137837546 h 10 HYPERLINK l _Toc137837547 2.4.3 TC35模塊與MC

6、U連接方法 PAGEREF _Toc137837547 h 10 HYPERLINK l _Toc137837548 2.5紅外學(xué)習(xí)遙控器設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837548 h 11 HYPERLINK l _Toc137837549 2.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控器的思路 PAGEREF _Toc137837549 h 11 HYPERLINK l _Toc137837550 2.5.2 紅外學(xué)習(xí)遙控器的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc137837550 h 11 HYPERLINK l _Toc137837551 3硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837551 h 12

7、HYPERLINK l _Toc137837552 3.1相關(guān)芯片和模塊介紹 PAGEREF _Toc137837552 h 12 HYPERLINK l _Toc137837553 3.1.1單片機(jī)SM8952AC25P簡介 PAGEREF _Toc137837553 h 12 HYPERLINK l _Toc137837554 3.1.2 MT8870雙音多頻收發(fā)器簡介 PAGEREF _Toc137837554 h 12 HYPERLINK l _Toc137837555 3.1.3 ISD2500系列單片機(jī)語音錄放簡介 PAGEREF _Toc137837555 h 13 HYPERL

8、INK l _Toc137837556 3.1.4 固態(tài)繼電器（SSR）簡介 PAGEREF _Toc137837556 h 13 HYPERLINK l _Toc137837557 3.2遙控電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837557 h 13 HYPERLINK l _Toc137837558 3.2.1 振鈴檢測電路 PAGEREF _Toc137837558 h 13 HYPERLINK l _Toc137837559 3.2.3 雙音頻解碼電路 PAGEREF _Toc137837559 h 15 HYPERLINK l _Toc137837560 3.2.4 語言提示電路

9、 PAGEREF _Toc137837560 h 16 HYPERLINK l _Toc137837561 3.3電源電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837561 h 17 HYPERLINK l _Toc137837562 3.3.1 5V開關(guān)電源穩(wěn)壓電路 PAGEREF _Toc137837562 h 17 HYPERLINK l _Toc137837563 3.3.2 其他功率調(diào)節(jié)器電路 PAGEREF _Toc137837563 h 17 HYPERLINK l _Toc137837564 3.4 TC35短信模塊電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837564 h 17

10、HYPERLINK l _Toc137837565 3.4.1 TC35短信模塊接口電路 PAGEREF _Toc137837565 h 17 HYPERLINK l _Toc137837566 3.4.2 TC35短信模塊控制設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837566 h 18 HYPERLINK l _Toc137837567 3.5紅外學(xué)習(xí)遙控電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837567 h 19 HYPERLINK l _Toc137837568 3.5.1 紅外學(xué)習(xí)遙控接收電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837568 h 19 HYPERLINK l _Toc1

11、37837569 3.5.2 紅外學(xué)習(xí)遙控傳輸電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837569 h 19 HYPERLINK l _Toc137837570 4軟件第 PAGEREF _Toc137837570 h 19部分 HYPERLINK l _Toc137837571 4.1下位機(jī)編程 PAGEREF _Toc137837571 h 19 HYPERLINK l _Toc137837572 4.1.1 主控單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837572 h 19 HYPERLINK l _Toc137837573 4.1.2 遙控編程 PAGEREF _Toc137

12、837573 h 21 HYPERLINK l _Toc137837574 4.1.3 短信發(fā)送程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837574 h 22 HYPERLINK l _Toc137837575 4.1.4 紅外學(xué)習(xí)遙控器編程 PAGEREF _Toc137837575 h 23 HYPERLINK l _Toc137837576 4.2上位機(jī)（ PC ）編程 PAGEREF _Toc137837576 h 24 HYPERLINK l _Toc137837577 4.2.1 用戶界面設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837577 h 24 HYPERLINK l _Toc1

13、37837578 4.2.2 串行通信的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc137837578 h 24 HYPERLINK l _Toc137837579 4.2.3 如何使用控件 MSComm PAGEREF _Toc137837579 h 25 HYPERLINK l _Toc137837580 5系統(tǒng)制作與調(diào)試 PAGEREF _Toc137837580 h 26 HYPERLINK l _Toc137837581 5.1 使用的儀器和工具 PAGEREF _Toc137837581 h 27 HYPERLINK l _Toc137837582 5.2 硬件制造和調(diào)試 PAGEREF _To

14、c137837582 h 27 HYPERLINK l _Toc137837583 5.2.1 系統(tǒng)PCB設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc137837583 h 27 HYPERLINK l _Toc137837584 5.2.2 系統(tǒng)硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc137837584 h 27 HYPERLINK l _Toc137837585 5.3 軟件及在線調(diào)試 PAGEREF _Toc137837585 h 28 HYPERLINK l _Toc137837586 5.3.1 主控程序調(diào)試 PAGEREF _Toc137837586 h 28 HYPERLINK l _Toc1378

15、37587 5.3.2 短信發(fā)送調(diào)試 PAGEREF _Toc137837587 h 28 HYPERLINK l _Toc137837588 6結(jié)論 PAGEREF _Toc137837588 h 29 HYPERLINK l _Toc137837589 字 PAGEREF _Toc137837589 h 30 HYPERLINK l _Toc137837590 附錄1 PAGEREF _Toc137837590 h 32 HYPERLINK l _Toc137837591 附錄2 PAGEREF _Toc137837591 h 54 HYPERLINK l _Toc137837592 附錄

16、3 PAGEREF _Toc137837592 h 62 HYPERLINK l _Toc137837593 附錄 4 PAGEREF _Toc137837593 h 63介紹21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)。電信和互聯(lián)網(wǎng)的各種新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的偉大進(jìn)步。本文介紹的數(shù)字家庭控制系統(tǒng)可以使人們通過手機(jī)或隨時(shí)隨地遠(yuǎn)程控制家中的任何電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈、音響、DVD刻錄機(jī)）；打開家里的空調(diào)，讓熱水器提前燒開熱水，在電飯煲里煮出香噴噴的米飯；而這一切只是一件簡單的事情。此外，該系統(tǒng)還可以讓家人擁有多通道報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種功能，如果不幸發(fā)生某種危險(xiǎn)，可以第一時(shí)間通知您和110，以便進(jìn)一步處理。舒適

17、時(shí)尚的家居生活是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志。智能家居控制系統(tǒng)可以在不改變?nèi)魏渭译姷那闆r下，方便地控制家電、照明、電源和家居環(huán)境，讓人們享受高科技帶。簡約時(shí)尚的現(xiàn)代生活。智能化的實(shí)現(xiàn)離不開運(yùn)控單元。本系統(tǒng)采用單片機(jī)（SM8952AC25P）作為主控器件，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件由單片機(jī)的擴(kuò)展存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備、實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)控制要求的各種接口電路及相關(guān)外圍電路芯片或元器件組成；該軟件由單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。程序組成。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程中，要不斷調(diào)整軟硬件，協(xié)調(diào)軟硬件設(shè)計(jì)，提高工作效率。當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合和協(xié)調(diào)時(shí)，就可以形成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本課題完成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程的

18、整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試。根據(jù)發(fā)展的實(shí)際需要，協(xié)調(diào)、交叉、有機(jī)地開展。本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的MCU接口及各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)以及各個(gè)芯片和模塊均嚴(yán)格遵循相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，為未來產(chǎn)品化提供了良好編制依據(jù)。本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制是基于國際雙音通信標(biāo)準(zhǔn)DTMF基于交換網(wǎng)絡(luò)的通信方式。程控交換信令作為系統(tǒng)控制指令，由MT8870雙音頻編解碼電路實(shí)現(xiàn)。用戶只需撥打家中電話，即可根據(jù)系統(tǒng)語音提示選擇按鍵，實(shí)現(xiàn)用戶身份識(shí)別、遠(yuǎn)程控制和安全操作；各種傳感器的檢測是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)單片機(jī)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測控；短信發(fā)送部分采用基于SIEMENS TC35 GSM模塊TC35調(diào)制解調(diào)器和TI公司電平

19、轉(zhuǎn)換芯片MAX3238等器件的移動(dòng)終端硬件電路，完成短信收發(fā)功能。在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，面對各種檢測對象和大量控制單元，需要使用各種接口標(biāo)準(zhǔn)與MCU連接，再通過MCU處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測控。這時(shí)，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)，不僅具有采集控制方便、簡單、靈活的優(yōu)點(diǎn)，而且可以大大提高采集模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高可用性。系統(tǒng)的。系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)是MT8870、TC35調(diào)制解調(diào)器和SM8952AC25P單片機(jī)的有機(jī)結(jié)合，成功地完成了本設(shè)計(jì)的要求。并實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)型遠(yuǎn)程紅外遙控功能，為控制紅外家電設(shè)備提供了良好編制依據(jù)。該系統(tǒng)還可用于工農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)無人值守崗位的遠(yuǎn)程監(jiān)控。介紹主題背景21世紀(jì)是信息時(shí)代，各種

20、新的電信技術(shù)推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。自1876年亞歷山大格雷厄姆貝爾（Bell）發(fā)明以來，世界各國的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。過去十年，中國固定業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的高速增長態(tài)勢。 1997年8月，辦公交換機(jī)總?cè)萘客黄?億臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居全球第二位。 2006年初，固定用戶總數(shù)達(dá)到35539.2萬，移動(dòng)用戶達(dá)到40407.2萬?，F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通過程控交換機(jī)進(jìn)行交換和傳輸。 ，移動(dòng)通信也從模擬時(shí)代走向高度數(shù)字化時(shí)代，它們的性能有了很大的進(jìn)步，可靠性非常高。正是由于通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展和提高，家庭實(shí)現(xiàn)了生活的現(xiàn)代化，生活環(huán)境變得舒適安全。這些高新技術(shù)影響了人們生活的方方面面，改變了人們

21、的生活習(xí)慣，提高了人們的生活質(zhì)量。家庭智能正是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動(dòng)控制、安全三個(gè)方面。隨著新技術(shù)和自動(dòng)化的發(fā)展，使用的傳感器數(shù)量越來越多，其功能也越來越強(qiáng)大。各種傳感器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，為智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了極大的便利。與傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制方法相比，控制顯示出一定的優(yōu)勢。無需特殊布線，不占用射頻資源，避免電磁污染。同時(shí)，由于線路在各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，遙控距離可以跨省市，甚至跨國家。此外，它是一種雙工通信方式。因此，這可以極大地體現(xiàn)使用遙控器的更大優(yōu)勢。操作者可以通過各種提示音即時(shí)了解被控對象的相關(guān)信息，從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。目前已

22、經(jīng)涉及到遠(yuǎn)程控制的一些課題，但僅限于實(shí)驗(yàn)室階段，離實(shí)際應(yīng)用還有一定的差距，特別是在日常生活中，不能充分體現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的雙工通信特性。這個(gè)設(shè)計(jì)在這一點(diǎn)上做了很大的改進(jìn)。采用單片機(jī)智能控制，采用不同的提示音，實(shí)現(xiàn)不同操作的提示和被控方狀態(tài)的信息反饋，使操作人員及時(shí)了解被控方。信息化，使產(chǎn)品具有交互性和智能化。而且本設(shè)計(jì)的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在中國電信和中國鐵通的交換機(jī)上進(jìn)行了測試，可以在手機(jī)上成功運(yùn)行。短消息服務(wù)（Short Message Service，SMS）是GSM（Global System for Mobile Communication）系統(tǒng)中提供的一種應(yīng)用服務(wù)，用于通過服務(wù)中心在G

23、SM終端（手機(jī)）之間收發(fā)短信。服務(wù)中心完成信息的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能。短信業(yè)務(wù)作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，越來越受到系統(tǒng)運(yùn)營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于該業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也得到了蓬勃發(fā)展。由于GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了全國聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有組網(wǎng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用戶無需再組網(wǎng)，大大提高了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)成本和維護(hù)成本。同時(shí)，他還沒有用戶數(shù)量限制，克服了傳統(tǒng)專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本高、維護(hù)成本高、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和用戶覆蓋范圍有限等缺陷。與傳統(tǒng)集群系統(tǒng)相比，它在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋方面具有無可比擬的優(yōu)勢，而GSM短信本身的數(shù)據(jù)傳輸功能，讓這些應(yīng)用迅速普及。采用GSM短消息系統(tǒng)的無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，

24、為監(jiān)控設(shè)備的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和通信提供了強(qiáng)大的支撐平臺(tái)。這里采用GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可用于銀行、儲(chǔ)蓄點(diǎn)機(jī)房監(jiān)控、電信機(jī)房電力環(huán)境監(jiān)控、遠(yuǎn)程無人值守站機(jī)房監(jiān)控和通信行業(yè)（如移動(dòng)通信基站、微波站、光纖中繼站等）等無人值守點(diǎn)（如倉庫、辦公樓等）監(jiān)控及燃?xì)庹{(diào)壓站等城市公用事業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)，自來水、污水管網(wǎng)及熱力系統(tǒng)、城市電網(wǎng)中的電力系統(tǒng)等。本系統(tǒng)采用西門子新一代無線通信GSM模塊TC35。其緊湊的設(shè)計(jì)和低功耗極大地方便了智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。智能家居控制系統(tǒng)概述圖1.1-1 智能家居控制系統(tǒng)示意圖隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的加快，人們的工作、生活、交流和信息的聯(lián)系越來越緊密。信息社會(huì)在改變?nèi)藗兊?/p>

25、生活方式和工作習(xí)慣的同時(shí)，也對傳統(tǒng)住宅提出了挑戰(zhàn)。社會(huì)、科技和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步使人們的觀念發(fā)生了巨大的變化。人們對 HYPERLINK :/gz.house.sina .cn/decor/ t _blank 家的要求不僅是物理空間，更需要一個(gè)安全、方便、舒適的家居環(huán)境。家庭智能技術(shù)起源于美國，是以家庭為平臺(tái)設(shè)計(jì)的。智能家居控制系統(tǒng)以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、公共網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺(tái)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，以現(xiàn)場總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，形成一整套家庭通信、家用設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)的自動(dòng)控制、家庭安防等功能。智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)，建立從家庭到

26、社區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，從而提高內(nèi)容住宅高科技和住宅生活。環(huán)保水平。大型智能家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器（各種模塊）、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器前端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通信器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種主要部分組成例如傳感器、各種執(zhí)行器和打印機(jī)。1.3研究目的和意義智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過程或一個(gè)系統(tǒng)。采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)，將與家居生活相關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，通過整體管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具備傳統(tǒng)的居住功能，還提供了舒適、安全、優(yōu)質(zhì)、愉悅的家庭生活空間。還將原本被動(dòng)的靜態(tài)

27、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兄鲃?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交流功能，幫助家庭與外界保持順暢的信息交流，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家庭生活的安全。 ，甚至為各種能源賬單省錢。的網(wǎng)絡(luò)功能可提供遙控、家電（空調(diào)、熱水器等）控制、燈光控制、戶外遙控、窗簾自動(dòng)控制、防盜報(bào)警器、遙控、可編程時(shí)序控制和計(jì)算機(jī)控制。讓生活更舒適、方便、安全。智能家居控制系統(tǒng)以其布線簡單、功能靈活、易于擴(kuò)展等特點(diǎn)而被廣泛接受和使用。1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)本文采用SM8952AC25P、MT8870、TC35調(diào)制解調(diào)器和各種家居傳感器設(shè)計(jì)制作了智能家居控制系統(tǒng)原型。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)包括：系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試和控制軟件的

28、編寫與調(diào)試。(1) 硬件部分智能家居控制系統(tǒng)主要由五大部分組成，即交換網(wǎng)絡(luò)程控交換信令部分、控制單元、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35調(diào)制解調(diào)器及接口和電源部分。交換網(wǎng)絡(luò)的程控交換信令部分主要由MT8870和電壓檢測元件組成。它是系統(tǒng)中控制部分的關(guān)鍵部件。與控制單元形成控制部分的功能；傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、GSM模塊TC35調(diào)制解調(diào)器和控制單元完成報(bào)警等信號(hào)處理和傳輸；電源部分為各部分提供工作電源。(2) 軟件部分軟件設(shè)計(jì)部分主要由五部分組成：數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分、交換網(wǎng)程控交換信令識(shí)別與分析部分、GSM模塊TC35調(diào)制解調(diào)器接口程序部分、分析與控制部分。其中，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析部分和交

29、換網(wǎng)程控交換信令識(shí)別需要實(shí)時(shí)處理； GSM模塊TC35調(diào)制解調(diào)器接口程序部分和分析控制部分根據(jù)采集交換網(wǎng)絡(luò)交換信令進(jìn)行分時(shí)操作，有利于提高系統(tǒng)效率。 .2方案設(shè)計(jì)2.1整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析本設(shè)計(jì)屬于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。確定單片機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最重要、最關(guān)鍵的一步?？傮w規(guī)劃的好壞直接影響到整個(gè)控制系統(tǒng)的性能和實(shí)施細(xì)節(jié)?？傮w方案的設(shè)計(jì)主要根據(jù)被控對象的任務(wù)和過程要求來確定。設(shè)計(jì)方法大致如下：根據(jù)系統(tǒng)的要求，首先確定系統(tǒng)是采用開環(huán)系統(tǒng)還是閉環(huán)系統(tǒng)，還是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在選擇檢測元件時(shí)，在確定總體方案時(shí)，首先要選擇被測參數(shù)的測量元件，這是影響控制系統(tǒng)精度的重要因素之一。選擇執(zhí)行器，執(zhí)行器是微機(jī)

30、控制系統(tǒng)的重要組成部分之一。執(zhí)行器的選擇一方面要與控制算法相匹配，另一方面要根據(jù)被控對象的實(shí)際情況來確定。選擇輸入/輸出通道和外圍設(shè)備。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下問題：被控對象的參數(shù)個(gè)數(shù)；每個(gè)輸入/輸出通道是串行還是并行操作；每個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸率；印刷有什么要求；畫出整個(gè)系統(tǒng)的流程圖和示意圖。2.1.1 MCU控制部分本系統(tǒng)是單片機(jī)在系統(tǒng)檢測和工程控制中的應(yīng)用。具有體積小、成本低、功能強(qiáng)、功耗低的特點(diǎn)。是微機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機(jī)型之一。已廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品智能化和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。單片機(jī)面向工業(yè)控制領(lǐng)域的對象，嵌入在工業(yè)控制應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，或簡稱嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)一般

31、分為工控機(jī)、通用CPU模塊、嵌入式微機(jī)處理、單片機(jī)四種。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)面向控制對象。如傳感器信號(hào)輸入、人機(jī)交互、伺服驅(qū)動(dòng)等。(2)嵌入工業(yè)控制應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。(3) 在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運(yùn)行的質(zhì)量。(4)突出控制功能。如外部信息的捕捉、控制對象的實(shí)時(shí)控制和具有突出控制功能（I/O控制、位操作和傳輸指令等）的指令系統(tǒng)。單片機(jī)具有專為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的獨(dú)特架構(gòu)和指令系統(tǒng)，最能滿足嵌入式應(yīng)用需求。單片機(jī)是完全按照嵌入式系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)?？蓾M足控制對象面對、應(yīng)用系統(tǒng)嵌入、現(xiàn)場可靠運(yùn)行和卓越控制質(zhì)量的要求。它是生長最快、品種最多、數(shù)量最多的。嵌入式系統(tǒng)。2.1.2 系

32、統(tǒng)工作流程部分PC機(jī)RS232單片機(jī)信號(hào)分析處理門窗磁信號(hào)電壓轉(zhuǎn) 換放大、整形火災(zāi)煙霧傳感器程控交換信令功率器件紅外學(xué)習(xí)可燃?xì)怏w傳感器放大、整形擴(kuò)展信號(hào)光電隔離A/D轉(zhuǎn)換短信息發(fā)送LCD顯示執(zhí)行器件圖 2.1-1 系統(tǒng)工作流程2.2 遙控設(shè)計(jì)與分析2.2.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)控制器接收MT8870從遠(yuǎn)端發(fā)送的DTMF信號(hào)，并進(jìn)行解碼。解碼后的信號(hào)由中央處理單元收集和處理。為方便用戶，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了語音提示界面。遙控系統(tǒng)一般在無人值守的環(huán)境下工作，因此應(yīng)具備自動(dòng)脫機(jī)、聯(lián)機(jī)和復(fù)位功能。為了遵守智能化要求，系統(tǒng)采用SM8952AC25P作為中央處理器。同時(shí)，遙控系統(tǒng)的正常運(yùn)行還需要電源電路、驅(qū)動(dòng)電路

33、等輔助電路。系統(tǒng)框圖如圖2.2-1所示。從圖中可以看出，該系統(tǒng)主要由振鈴檢測電路、模擬掛機(jī)摘機(jī)電路、DTMF音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理器（SM8952AC25P） 、控制電路、電源電路、等等電源電路語音提示控制電路SM8952AC25P單片機(jī) 振鈴檢測模擬摘機(jī)DTMF解碼圖 2.2-1 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)控制器并聯(lián)在機(jī)器的兩端，不會(huì)影響機(jī)器的正常使用。如果用戶通過異地?fù)艽蚺c控制器相連的外線，則振鈴信號(hào)通過過程控制開關(guān)發(fā)送到機(jī)器?？刂破鳈z測到響鈴六次后，即響鈴六次無人接聽時(shí)自動(dòng)摘機(jī)，進(jìn)入密碼檢測階段。輸入正確密碼后，選擇被控電器，然后輸入開機(jī)或關(guān)機(jī)密碼即可遠(yuǎn)程控制被控電器。晚點(diǎn)回來。2.2.

34、2 控制要求必須滿足以下要求才能完成遠(yuǎn)程控制部分：(1)通過網(wǎng)絡(luò)控制(開/關(guān))異地電器。(2)控制器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模擬摘掛機(jī)。(3)控制器設(shè)置密碼驗(yàn)證。2.2.3單元功能模塊在本設(shè)計(jì)中，本系統(tǒng)必須具備以下單元功能模塊：(1)鈴聲檢測和計(jì)數(shù)；(2)自動(dòng)摘掛機(jī)；(3)密碼驗(yàn)證；（4）在線修改密碼；(5)雙音頻信號(hào)解碼；（六）輸入信息分析；(7)控制電器開關(guān)；(8)電氣狀態(tài)查詢；2.2.4 軟硬件方案的確定根據(jù)機(jī)器和開關(guān)發(fā)出的不同信號(hào)音以及線路各種狀態(tài)的不同要求，結(jié)合實(shí)際情況，針對具體的單元功能模塊在軟件或硬件上進(jìn)行如下分工：開關(guān)發(fā)出的各種信號(hào)音大部分都可以通過軟件編程來識(shí)別，即通過單片機(jī)發(fā)送的脈沖信號(hào)

35、檢測信號(hào)音單位時(shí)間的脈沖數(shù)并計(jì)算其頻率，從而完成信號(hào)音的識(shí)別。但從系統(tǒng)的可靠性分析和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來看，用硬件解決振鈴音檢測、雙音頻信號(hào)解碼等功能還是比較穩(wěn)定可靠的。在設(shè)計(jì)中，必須使用特定的硬件電路來實(shí)現(xiàn)對自動(dòng)摘機(jī)和電器的控制。振鈴計(jì)數(shù)、密碼驗(yàn)證、在線修改密碼、輸入信息分析、電氣狀態(tài)查詢等功能模塊比硬件電路更簡單、更容易實(shí)現(xiàn)。綜上所述，采用硬件電路實(shí)現(xiàn)了信號(hào)音檢測、自動(dòng)摘機(jī)、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊的設(shè)計(jì)。信號(hào)音計(jì)數(shù)、密碼驗(yàn)證、在線修改密碼、信息分析、電氣狀態(tài)查詢等功能模塊通過軟件編程完成。2.3 傳感器信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析2.3.1防火傳感器火災(zāi)煙霧傳感器是火災(zāi)管理和安防系統(tǒng)中常用的一種

36、報(bào)警設(shè)備。它工作可靠，體積小?；馂?zāi)煙霧傳感器將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在電路設(shè)計(jì)上，可以在背面設(shè)計(jì)一個(gè)特殊的卡口，方便固定在墻壁或天花板上，使用時(shí)，安裝在廚房的溫度探測器和安裝在客廳、臥室等處的煙霧探測器。用于監(jiān)控每個(gè)房間是否發(fā)生火災(zāi)。如果發(fā)生火災(zāi)，控制器會(huì)發(fā)出聲、光和短信報(bào)警信號(hào)，通知家屬和小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)是否有人在家或無人在家來調(diào)整熱感和煙霧探測器的靈敏度。本系統(tǒng)采用NIS-09C型煙霧傳感器。2.3.2可燃?xì)怏w泄漏傳感器通過安裝在廚房的可燃?xì)怏w檢測儀，監(jiān)測燃?xì)夤艿篮驮罹邿o燃?xì)庑孤?。如果發(fā)生燃?xì)庑孤?，家庭控制器?huì)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y，并以短信方式

37、通知家庭和小區(qū)物業(yè)管理部門同時(shí)發(fā)消息。此處使用TP-2高溫一氧化碳傳感器報(bào)警器，當(dāng)一氧化碳濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)系統(tǒng)應(yīng)啟動(dòng)報(bào)警器。2.3.3防盜傳感器防盜報(bào)警器的保護(hù)區(qū)域分為住宅周邊保護(hù)和住宅小區(qū)保護(hù)兩部分。住宅周界防護(hù)是指在住宅門窗上安裝磁性開關(guān)，在外玻璃門窗附近安裝玻璃破碎探測器；小區(qū)防護(hù)是指在主要通道和重要房間安裝被動(dòng)紅外探測器或被動(dòng)紅外探測器。被動(dòng)紅外/微波雙技術(shù)探測器。家中有人時(shí)，加強(qiáng)住宅周界保護(hù)防盜報(bào)警設(shè)備（門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器），加強(qiáng)住宅小區(qū)保護(hù)防盜報(bào)警設(shè)備（紅外探測器或被動(dòng)紅外/微波雙技術(shù)探測器）解除武裝。家庭外出時(shí)，住宅周界保護(hù)防盜報(bào)警設(shè)備（門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器）和住宅小區(qū)

38、保護(hù)防盜報(bào)警設(shè)備（被動(dòng)紅外探測器或被動(dòng)紅外/微波雙技術(shù)探測器）強(qiáng)化。當(dāng)有非法闖入時(shí)，家庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并通過短信通知家庭和小區(qū)物業(yè)管理部門。此外，還可以通過程序設(shè)置報(bào)警裝置的等級(jí)和報(bào)警的靈敏度。2.3.4信號(hào)采集設(shè)計(jì)與分析傳感器是將外部信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。電信號(hào)包括數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)可以通過電氣隔離直接送到單片機(jī)或微機(jī)處理。將測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)單片機(jī)或微機(jī)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測量和控制。GSM模塊接口與設(shè)計(jì)2.4.1 TC35模塊組成西門子的TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、電源模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口組成?；鶐幚砥髯鳛門C35

39、的核心，主要處理GSM終端的語音和數(shù)據(jù)信號(hào)，涵蓋了蜂窩無線電設(shè)備中的所有模擬和數(shù)字功能。它可以支持FR、HR和EFR語音信道編碼，無需額外的硬件電路。2.4.2 TC35模塊通訊電路數(shù)據(jù)通信電路主要完成短信收發(fā)、與微機(jī)通信、軟件流控等功能。 TC35的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)器，符合ITU-T RS-232接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在CMOS電平（2.65V）。數(shù)據(jù)接口配置有 8 個(gè)數(shù)據(jù)位、1 個(gè)停止位和無奇偶校驗(yàn)位。它可以運(yùn)行在 300bps 到 115kbps 的波特率，并支持 4.8kbps 到 115kbps 的自動(dòng)波特率（14.4kbps 和 28.8kbps 除外）。 . TC35 模塊還

40、支持 RTS0/CTS0 的硬件握手和 XON/XOFF 的軟件流控制。2.4.3 TC35模塊與MCU的連接單片機(jī)和TC35一般采用串行異步通訊接口，有紅外線和通訊電纜兩種連接方式。電平轉(zhuǎn)換和串口通信功能基于TI的MAX3238芯片，通信速度可設(shè)置，一般為19200bps 。使用紅外接口的優(yōu)點(diǎn)是單片機(jī)系統(tǒng)與手機(jī)電隔離，互不干擾，接口獨(dú)立，使用方便；缺點(diǎn)是通信距離短，紅外傳播的方向性要求接口的相對位置。使用電纜連接時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃愿?；它的主要缺點(diǎn)是接口的電參數(shù)不兼容，設(shè)計(jì)不好會(huì)影響手機(jī)的通訊質(zhì)量。這個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)其實(shí)就是一個(gè)帶有GPRS功能的GSM手機(jī)模塊加上一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 GSM手

41、機(jī)模塊主要用于建立無線信道，收發(fā)短信。單片機(jī)系統(tǒng)用于控制手機(jī)模塊，對接收到的短信信息進(jìn)行解讀和執(zhí)行。目前，包括互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)送的短信在內(nèi)，全國共有8種短信格式。系統(tǒng)采用通訊電纜的連接方式。2.5 紅外學(xué)習(xí)遙控器設(shè)計(jì)2.5.1紅外學(xué)習(xí)遙控器的假設(shè)對于空調(diào)、電視等只能通過紅外遙控器控制的紅外控制家用電器，僅連接交流電源是無法使其工作的。因此，我建議使用紅外遙控器來控制空調(diào)等紅外電器，讓系統(tǒng)的紅外學(xué)習(xí)功能實(shí)現(xiàn)對此類家用電器的有效控制。又如紅外線插座、紅外線開關(guān)等。雖然紅外線遙控器廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品，但各種產(chǎn)品的遙控器互不兼容。目前市面上常見的萬能遙控器只能控制特定類型的產(chǎn)品，不能真正實(shí)現(xiàn)。 “普遍”。

42、本系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)和記憶各種紅外控制家電的遙控指令，利用單片機(jī)測量遙控器發(fā)射信號(hào)的波形，然后回放測量數(shù)據(jù)。不管怎么編碼，都是真正的“萬能”。也為整個(gè)控制器的實(shí)現(xiàn)提供了良好編制依據(jù)。當(dāng)用戶可以通過任何操作方式控制此類家電時(shí)，紅外插座或開關(guān)會(huì)向被控電器發(fā)送相應(yīng)的紅外遙控指令，從而控制電器的運(yùn)行狀態(tài)。2.5.2紅外學(xué)習(xí)遙控器的實(shí)現(xiàn)經(jīng)過充分論證和討論，該系統(tǒng)通過對各設(shè)備的集中控制實(shí)現(xiàn)。集中各個(gè)設(shè)備的方法是先識(shí)別并存儲(chǔ)各個(gè)設(shè)備的紅外遙控信號(hào)，然后在需要時(shí)恢復(fù)，控制相應(yīng)設(shè)備的動(dòng)作。集中控制器由單片機(jī)組成，是自學(xué)習(xí)和恢復(fù)的核心部分。紅外接收部分由CX20106解調(diào)電路或集成紅外接收頭組成，發(fā)射部分由紅外發(fā)光管和

43、驅(qū)動(dòng)部分組成。通常，紅外遙控器將遙控信號(hào)調(diào)制在38KHz載波上，經(jīng)緩沖放大后送入紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)換成紅外信號(hào)發(fā)射出去。二進(jìn)制脈沖碼有多種形式，其中最常用的是PWM碼（脈沖寬度調(diào)制碼）和PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼）。 PWM碼用寬脈沖表示1，用窄脈沖表示0。PPM碼的脈沖寬度相同，但碼位的寬度不同。寬碼位代表1，窄碼位代表0。遙控編碼脈沖信號(hào)（以PPM碼為例）通常由開機(jī)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號(hào)組成。開機(jī)碼也叫啟動(dòng)碼，由一個(gè)寬度為9ms的高電平和一個(gè)寬度為4.5ms的低電平組成（不同遙控系統(tǒng)的高低電平有一定的差異），用于標(biāo)記遙控器編碼脈沖的開始。系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，用來表示遙控系

44、統(tǒng)的類型，以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)誤操作。功能碼也稱為指令碼，代表相應(yīng)的控制功能。接收器中的單片機(jī)可以根據(jù)功能碼的值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼和功能反碼是系統(tǒng)碼和功能碼的反碼。添加反碼是為了檢查接收端的傳輸過程是否有錯(cuò)誤。為了提高抗干擾性能，降低功耗，采用上述遙控碼脈沖對頻率為38KHz（周期為26.3ms）的載波信號(hào)進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制（PAM），然后經(jīng)緩沖放大后送入紅外發(fā)光管。信號(hào)發(fā)出。由于遙控器的二進(jìn)制碼脈沖有一定的寬度，而且它的高低電平不斷交替變化，所以我們很容易想到一個(gè)簡單方便的方法，脈寬測量。雖然其二進(jìn)制脈沖的高低電平寬度不同，但大多在毫秒級(jí)。因此，使用單片機(jī)的定時(shí)器測量其

45、脈寬，然后存儲(chǔ)和恢復(fù)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。實(shí)踐證明，這種思路是可行的，電路簡單易實(shí)現(xiàn)。硬件電路設(shè)計(jì)3.1 相關(guān)芯片及模塊介紹3.1.1單片機(jī)SM8952AC25P簡介最高頻率25MHz，單片機(jī)8KB閃存， SM8951/8952系列產(chǎn)品為8位單片機(jī)，內(nèi)嵌4/8K字節(jié)閃存。它具有多達(dá)32 個(gè) I/O端口，其 4K /8K Flash 存儲(chǔ)器可用于程序存儲(chǔ)空間、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間或程序數(shù)據(jù)混合空間。這些硬件特性、強(qiáng)大的指令系統(tǒng)和自帶的可編程看門狗使其適用于不同的場合，因此它是一款通用的最具性價(jià)比和性價(jià)比的控制器， SM8951 /8952允許用戶通過設(shè)置位0來降低EMI (ALE1) 的 SCONF 寄存器

46、，其中看門狗定時(shí)器(WDT)是一個(gè)16 位自運(yùn)行計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。 WDT對于易受噪聲干擾、電壓波動(dòng)或放電現(xiàn)象影響的系統(tǒng)非常有用。在程序失控或崩潰的情況下， WDT可以使用戶程序脫離異常狀態(tài)。 WDT不同于8052系統(tǒng)的定時(shí)器0、定時(shí)器1和定時(shí)器2。通過軟件定期清除WDT計(jì)數(shù)器的值，可以防止 WDT產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。片上閃存可以使用市售的編程器進(jìn)行編程。3.1.2 MT8870雙音多頻收發(fā)器簡介MT8870是一款單芯片雙音多頻收發(fā)器，帶有通話進(jìn)度過濾器。它由一個(gè)帶可調(diào)增益放大器的 DTMF 接收器和一個(gè) DTMF 發(fā)射器組成。濾波電路采用高頻組和低頻組兩個(gè)六階開關(guān)電容帶通濾波器，解

47、碼采用數(shù)字計(jì)數(shù)器技術(shù)確定輸入DTMF音的頻率，并將其翻譯成標(biāo)準(zhǔn)的四位二進(jìn)制代碼。發(fā)射器使用開關(guān)電容 D/A 轉(zhuǎn)換器。該芯片采用脈沖計(jì)數(shù)器，可以合成精確的音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。 MT8870提供標(biāo)準(zhǔn)微處理器總線接口，可直接與MCS-51系列單片機(jī)和微機(jī)接口。它還可以工作在可選的呼叫進(jìn)程模式下，該模式通過呼叫進(jìn)程濾波器檢測特定通帶的信號(hào)頻率，供微處理器或計(jì)數(shù)器電路分析以確定檢測到的呼叫進(jìn)程音的性質(zhì)。它從接收端接收來自機(jī)器的雙音多頻脈沖信號(hào)。雙音多頻信號(hào)先經(jīng)過其所在部分的撥號(hào)音濾波器，濾除撥號(hào)音信號(hào)，再經(jīng)過前置放大后送入雙音濾波器。雙音頻信號(hào)通過高低音頻信號(hào)分離，然后通過高低組濾波器和幅

48、度檢測器發(fā)送到輸出解碼電路。數(shù)字運(yùn)算后，在數(shù)據(jù)輸出端輸出相應(yīng)的8421碼。3.1.3 SD2500系列單片機(jī)錄音放音介紹美國ISD公司2500芯片按錄放時(shí)間60秒、 75秒、 90秒、 120秒分為ISD2560、2575、2590、25120四個(gè)品種。 ISD2500系列與1400系列語音電路相同，具有抗斷電、音質(zhì)好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。它最大的特點(diǎn)是芯片E2PROM容量為480K（ 1400系列為128K），所以錄放時(shí)間長； 10個(gè)地址輸入端子（ 1400系列只有8個(gè)） ，尋址能力可達(dá)1024位； 2500系列可分為600段，只要在段錄放操作前（不少于300納秒）給地址A0A9賦值，錄放功能都

49、從設(shè)定的起始地址開始，按停止鍵結(jié)束錄音 操作確定芯片會(huì)在段尾自動(dòng)插入結(jié)束標(biāo)志（EOM）；芯片在播放過程中遇到EOM標(biāo)志會(huì)自動(dòng)停止播放。有OVF （溢出）端，方便多臺(tái)設(shè)備級(jí)聯(lián)。3.1.4固態(tài)繼電器（SSR）簡介繼電器是該系統(tǒng)的執(zhí)行器。本系統(tǒng)采用D4810固態(tài)繼電器。與機(jī)電繼電器相比，固態(tài)繼電器（SSR）是一種沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)、沒有運(yùn)動(dòng)部件的繼電器，但其本質(zhì)與機(jī)電繼電器相同。功能。 SSR是由固態(tài)電子元件組成的非接觸式開關(guān)元件。它利用電子元件的點(diǎn)、磁、光特性，完成輸入輸出的可靠隔離。它采用大功率三極管、功率場效應(yīng)管、單相可控。利用硅、三端雙向可控硅等器件的開關(guān)特性，實(shí)現(xiàn)受控電路的非接觸、無火花連接和斷

50、開。固態(tài)繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）和輸出電路。根據(jù)輸入電壓類型的不同，輸入電路可分為直流輸入電路、交流輸入電路和交直流輸入電路三種。部分輸入控制電路還兼容TTL/CMOS、正負(fù)邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器輸入輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合。固態(tài)繼電器的輸出電路又可分為直流輸出電路、交流輸出電路和交直流輸出電路。對于交流輸出，通常使用兩個(gè)晶閘管或一個(gè)雙向晶閘管，對于直流輸出，可以使用雙極器件或功率場效應(yīng)管。固態(tài)繼電器具有壽命長、可靠性高、靈敏度高、控制功率小、電磁兼容性好、轉(zhuǎn)換速度快、電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)。 D4810繼電器輸入電流5-40mA，電壓3-30V，額

51、定輸出電流10A ，輸出電壓寬度20-220V，滿足工程要求。3.2 遙控電路設(shè)計(jì)3.2.1 振鈴檢測電路3.2-1所示。二極管有兩個(gè)作用：（1 ）將線路電源的不確定正負(fù)變?yōu)楣潭ǖ恼?fù)輸出；(2) 將交流振鈴信號(hào)變?yōu)槊}動(dòng)直流進(jìn)行檢測。沒有振鈴信號(hào)時(shí)，線路上的電源電壓為48V（有些開關(guān)為60V）。 4個(gè)二極管組成的全橋整流后，62V穩(wěn)壓器不夠?qū)?，振鈴信?hào)輸出電壓接近0V。 ，當(dāng)振鈴信號(hào)到來時(shí)，線路上的90V交流振鈴信號(hào)經(jīng)過全橋整流后變成90V脈動(dòng)直流，其峰值足以擊穿耐壓62V的穩(wěn)壓管，并提供電壓通過電阻R1加到U1上，從光耦輸出的波形是一個(gè)通斷的方波信號(hào)，可以直接輸出到單片機(jī)的中斷輸入端口。

52、CPU可以根據(jù)振鈴信號(hào)光電轉(zhuǎn)換的高低電平來檢測是否有振鈴。光電耦合器輸入端和初級(jí)端的電流為：(3-1)即R1需要5.1K才能滿足設(shè)計(jì)要求。電路中的光耦U1隔離振鈴信號(hào)與單片機(jī)的直接連接。光耦基于光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息。它不僅將信息發(fā)送端（原邊）與信息接收輸出端（副邊）隔離開來，使其具有很強(qiáng)的抑制地電位差干擾的能力，而且具有很強(qiáng)的電磁干擾抑制能力。保護(hù)微控制器還可以提高穩(wěn)定性。圖 3.2-1 振鈴檢測電路3.2.2 模擬掛機(jī)摘機(jī)電路設(shè)計(jì)的主要思想：根據(jù)國際電聯(lián)規(guī)定和國家標(biāo)準(zhǔn)：無論任何手機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)300，帶“R”鍵的電子機(jī)摘機(jī)狀態(tài)應(yīng)350 。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流小于等于5A。當(dāng)用戶摘

53、機(jī)時(shí)，手機(jī)通過叉簧連接到約250的負(fù)載，使整個(gè)線路回路流過約30mA的電流。開關(guān)檢測到電流后，停止發(fā)送振鈴電流，將線路電壓變?yōu)槭喾闹绷麟?，完成接通。模擬摘機(jī)電路如圖 3.2-2 所示。正常掛機(jī)時(shí)，兩條線處于開路狀態(tài)，兩條線的電壓為48V（部分為60V），加在電話振鈴電路的兩端。摘機(jī)時(shí)振鈴電路斷開，兩根線接通，阻值約250。撥號(hào)時(shí)，來自線路的高壓振鈴信號(hào)通過振鈴電流檢測電路，在光電耦合器二次側(cè)形成方波脈沖信號(hào)，送至單片機(jī)對振鈴脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)振鈴次數(shù)達(dá)到設(shè)定次數(shù)時(shí)，由單片機(jī)部門的軟件程序控制，控制掛機(jī)端口輸出低電平，然后將該電平送至三極管的基極PNP1 使晶體管飽和。通電，繼電器的常開觸電閉

54、合，250電阻接入電路并導(dǎo)通。當(dāng)用戶輸入錯(cuò)誤密碼，或操作結(jié)束后，系統(tǒng)由軟件控制關(guān)閉PNP1，繼電器線圈失電，常開觸點(diǎn)斷開，線路開路狀態(tài)，以模擬掛機(jī)。圖 3.2-2 模擬掛機(jī)摘機(jī)電路3.2.3 雙音頻解碼電路DTMF （ Dual Tone Multi Frequency ）雙音多頻信號(hào)解碼電路是一種廣泛應(yīng)用于按鍵（固定、移動(dòng)）、程控開關(guān)和無線通訊設(shè)備的集成電路。它包括一個(gè) DTMF 發(fā)射器和一個(gè) DTMF 接收器。前者主要用作按鍵的雙音信號(hào)發(fā)射器，發(fā)送一組雙音多頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)音頻撥號(hào)。雙音多頻信號(hào)是由高頻信號(hào)和低頻信號(hào)組成的一組組合信號(hào)。 CCITT和中國國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了鍵盤按鍵與雙音多頻信號(hào)的

55、對應(yīng)關(guān)系，如表1所示：遙控系統(tǒng) 采用MITEL公司生產(chǎn)的MT8870 DTMF接收機(jī)作為DTMF信號(hào)的解碼核心器件。 MT8870主要用于程控交換機(jī)、遙控、無線通信和廣播系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DTMF信號(hào)的分離、濾波和解碼功能，輸出對應(yīng)16種頻率組合的四位并行二進(jìn)制碼。 MT8870具有撥號(hào)音抑制和模擬信號(hào)輸入可調(diào)功能，因此在設(shè)計(jì)MT8870 DTMF解碼電路時(shí)，只需添加一些阻容元件即可。表1 鍵盤與DTMF頻率對應(yīng)表高頻低頻1209赫茲1336赫茲_1477赫茲_1633赫茲697赫茲_123一個(gè)770赫茲_456乙852Hz_ _789C941赫茲*0#D本系統(tǒng)的雙音多頻DTMF信號(hào)解碼電路主要由MT

56、8870承擔(dān)。 MT8870 的連接如圖 3.2-3 所示。其2、3腳接收機(jī)器發(fā)出的雙音多頻脈沖信號(hào)。雙音多頻信號(hào)首先通過其撥號(hào)音濾波器濾除撥號(hào)音信號(hào)。然后，經(jīng)過前置放大后，送入雙音頻濾波器，對雙音頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換高低音頻信號(hào)被分離，然后通過高低組濾波器和幅度檢測器發(fā)送到輸出解碼電路。 MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q4Q1接單片機(jī)，單片機(jī)識(shí)別4位碼。按鍵和對應(yīng)的解碼（Q4Q1）輸出。其中A、B、C、D 4個(gè)鍵常用作R/P、REDIAL、HOLD、HANDSFREE等功能。為了使單片機(jī)同時(shí)獲得有效數(shù)據(jù)，MT8870的CL D有效端反相后連接到CPU的INT 0引腳。當(dāng)MT8870獲得有效的雙音多頻信號(hào)

57、時(shí)， CLD電平由低變高，再反轉(zhuǎn)為低。 CPU 檢測到它后，它會(huì)指示輸入端口接收有效的二進(jìn)制代碼。并且無效的雙音頻信號(hào)（線路噪聲、人聲信號(hào)等）不會(huì)導(dǎo)致MT8870的CLD端發(fā)生變化。 DTMF 接收器的外圍電路如圖 3.2-3 所示。圖 3.2-3 雙音頻解碼電路3.2.4 語言提示電路ISD2560芯片采用專利的多級(jí)直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)。每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在芯片上的單個(gè) E2PROM 單元中。它不需要添加A / D或D / A轉(zhuǎn)換來存儲(chǔ)和播放。它可以非常自然和真實(shí)。再現(xiàn)人聲、音樂、音調(diào)和效果音，避免一般固態(tài)錄音電路量化、壓縮帶來的量化噪聲和“金屬聲”。因此，作為一種理想的國外語音芯片，它已被廣泛

58、應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。語音芯片的音質(zhì)和功能決定了播音員的語音效果和性能。如圖3.2-4所示，語音控制電路由單片機(jī)完成。其中，系統(tǒng)中單片機(jī)的P0口為單片機(jī)與語音芯片之間的通訊口。在ISD2560中，模擬電源（VCCA）和數(shù)字電源（VCCD）使用不同的電源總線，分別引至外封裝；模擬地（VSSA）和數(shù)字地（VSSD）也使用不同的地線。圖 3.2-4 語言錄放電路3.3 電源電路設(shè)計(jì)3.3.1 5V開關(guān)電源穩(wěn)壓電路由于控制系統(tǒng)電路較多，對5V供電的要求比較高， TC35模塊的突發(fā)功耗峰值可以達(dá)到2.5A ，所以外接穩(wěn)壓器必須足夠提供 TC35等 電路 的 額定 電流 .健康）狀況。本系統(tǒng)采用開關(guān)電源芯片LM

59、2576完成12V到5V的轉(zhuǎn)換，為TC35端等5V單元供電。需要注意的是，如圖3.3-1所示， LM2576芯片完成的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換需要大功率電感（100uH）和電容，以提高儲(chǔ)能能力，滿足單元電路的功耗要求. LM2576是一款5.0V3A開關(guān)電源穩(wěn)壓器。圖3.3-1 5V開關(guān)電源穩(wěn)壓電路3.3.2 其他功率調(diào)節(jié)器電路該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還涉及傳感器信號(hào)采集和信號(hào)放大。功放等部分需要使用12V供電。因此，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，增加了7812/7912三端穩(wěn)壓IC提供的12V電源，如圖3.3-2所示。220V交流電源經(jīng)交流變壓器T降壓成為12V 交流電源。然后將低壓交流電通過全橋整流轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)直流17V，為三端穩(wěn)

60、壓器供電。脈動(dòng)直流電源經(jīng)過4700u電解電容和0.1u陶瓷電容濾波后送到穩(wěn)壓塊輸入端進(jìn)行穩(wěn)壓，然后三端穩(wěn)壓輸出端輸出12V直流電壓， 12V直流電源經(jīng)2200u和0.1u電容濾波，輸出相對穩(wěn)定的12V直流電壓給模塊供電。圖 3.3-2 12V電源穩(wěn)壓電路3.4 TC35短信模塊電路設(shè)計(jì)3.4.1 TC35短信模塊接口電路TC35短信模塊為RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口。 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA（Electronic Industry Association）代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS（recommed standard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)編號(hào)，C