基于单片机的家用电器远程控制系统
基于单片机的家用电器远程控制系统
摘要：本文先容了一种由单片机AT89C51和DTMF解码芯片MT8870组成的家电远程控制系统。该系统能够接收电话线上的DTMF信号对电器开关进行控制，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
Abstract: This paper proposes a remote control system of household appliances, which contains AT89C51 MCU and the DTMF decoder MT8870.The system receives DTMF signal through a phone line and remote-controls the electric switches, f 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
随着经济、科技的发展和人们生活水平的不断进步，居住环境的智能化题目越来越受到人们关注。利用电话网实现对家用电器的远程控制，将会给人们的日常生活带来了极大的方便和享受，这也是小区、住宅智能化的重要标志之一。
本文就是先容了一种基于电话网和单片机的家用电器远程控制系统。利用该系统，用户可通过打电话方便地远控家中的电器。例如用户放工前，可通过电话将家中的电饭锅、空调器和热水器提前打开。放工到家时，饭已煮好，房间温度正好合适，热水器中水已加热，既舒适又方便。另外，用户还能随时改变家用电器的工作状态，达到节能和进步无人住宅安全性的目的。下面具体先容该系统的组成和控制原理。
1 系统组成与工作原理
系统组成框图如图1所示，ISD2560为语音存储芯片。
图1系统组成框图
当用户需要控制家中电器时，可用手机或固定电话拨打家中的电话号码，振铃信号通过电话网络传到家中的话机，此时振铃检测电路开始检测铃流信号，一次铃流信号产生一个脉冲，脉冲送到单片机AT89C51中计数。在有人接听或振铃次数不大于6次（可由软件设定）时，控制系统以为是电话呼唤信号或误操纵而不动作，以避免干扰正常电话业务。当振铃次数大于6次时，系统以为是对插座和电器的控制，单片机控制摘机并启动语音提示电路发出提示音，要求用户输进密码。DTMF解码芯片MT8870会将用户输进的按键信号转换成相应的数字信号，送到单片机中判定。假如密码不正确，则语音提示重新输进，当输进次数超过3次（可由软件设定）时，系统将自动挂机；假如输进密码经系统确认正确后，语音提示用户各项操纵所对应的数字键，确认操纵完成后，系统自动挂机。用户拨打话机按键的过程中，按键时间间隔不能超过一定时间（
一般设置为5～10秒），当超过设定时间时，系统同样会自动挂机。
2 系统硬件设计
2.1 中心控制电路
本系统的中心处理单元是AT89C51，所有的控制命令由它发出。当系统上电复位后，CPU不断地检测振铃信号状态。当检测到有效振铃信号后，启动计数程序。计数到设定振铃次数后，CPU送出摘机信号，控制电路自动摘机并送出摘机提示音，提示用户输进密码。同时单片机检测MT8870送来的STD信号，当STD信号有效时，从MT8870读进指令代码并与预设密码比较，不一致就自动挂机。假如一致，用户就可以根据系统的语音提示进行进一步的操纵，如检查插在插座上电器的工作状态，或者对其状态的设定等。
2.2 振铃检测电路
振铃检测电路如图2所示。当振铃信号经C21、C22输进时，电话线路上的75±15V、25Hz的交流电压经D4桥式整流、C8滤波、D5稳压后的直流电压使光电耦合器导通，+5V的电源电压经光电耦合器、R22和D3给电容C13充电，当电容上的电压充至74L08的开门电压时，74LS08导通，把模拟信号转化为数字脉冲信号，然后输进到AT89C51单片机的T0引脚进行计数。每一个铃流信号产生一个脉冲，单片机计数一次。当计数达到6次时，通过软件使AT89C51的P2.1引脚发出低电平，完成摘机动作。
图2 振铃检测电路
2.3 DTMF解码电路
解码电路如图3所示。DTMF解码电路的作用是接收从话机输进的双音多频信号并将其转换成二进制编码，然后输至单片机进行数据处理，进而实现控制功能。MT8870是完整的DTMF接收器，可用作界面分离滤波器和数字解码器。滤波部分用于转换电容的高低滤波群，解码器用于数字查询，并将检测到的16位DTMF信号转化成4位代码。外部计数的最小值由不同的输进放大器、时钟振荡器及锁存的三位状态值预先设定。电话线上的信号通过电容C23耦合、R13、R14衰减输进到MT8870的2脚和3脚进行解码，把电话拨号信号转化为对应的二进制编码。用户在电话机的键盘上操纵按键后，这些信息均采用双音频方式通过电话线发出。
2.4 语音提示及监听电路
ISD系列语音芯片避免一般固体语音电路的量化噪声和失真现象，能够较好地再现语音的自然效果。ISD2560支持用户对语音信息的直接地址操纵，使设计者在对语音信息段进行操纵和语音组合时无须知道其地址，仅需知道音段的相对序号即可。ISD2560的操纵模式根据引脚A1～A8的高低电平不同组合分为6种不同的模式，实现不同的功能。在启动监听功能时，只需改变相应口的电平就可以将现场的声音转换为电平信号送到电话线路中，电路简单，使用方
便。
图3 DTMF解码电路
2.5 摘/挂机电路
摘/挂机电路如图4所示。平时电话挂机时，两条电话线处于开路状态，线上电压加到话机的振铃电路两端。摘机时振铃电路断开，电话线接通。拨打电话时，来自电话线的高压振铃信号经铃流检测电路产生脉冲信号，送到单片机的P3.5口进行振铃脉冲计数。当振铃次数达到6次，单片机程序控制P2.1口输出一个低电平，然后P2.1口的高电平送往MC1413集成开关驱动电路的1脚进行放大，由16脚输出高电平送到三极管9013的基极，使三极管饱和导通。此时，+5V电源经继电器线圈和三极管接地，继电器线圈得电，使继电器的常开触电闭合，电话接通。当用户输进密码错误或者操纵结束后，系统软件控制P2.1口输出一个高电平，经MC1413驱动电路，16脚输出低电平，控制9013截止，继电器线圈失电，常开触点断开，电话线又处于开路状态，实现了挂机。
图4 摘/挂机电路
2.6 控制电路
设计采用控制带有继电器的电源插座来实现对家电的终极控制，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。电路如图5所示。
图5 控制电路
3 软件设计
控制系统完成摘机动作后，系统提示输进密码，如输进密码不正确，系统提示重新输进，最多输进三次，超过三次时系统自动挂机；如密码正确，系统将根据设定菜单给出操纵提示。为方便操纵，系统设置一个返回键，当按下此键时，返回上一级菜单。当所有设置完成后，按“#” 结束设置，系统自动挂机。系统流程如图6所示。
图6 程序流程图
4 结束语
本系统采用单片机作为主控单元，结合软件编程，实现了语音界面下的远程控制。系统增加密码认证功能，增强了个人财产的安全性，符合智能化住宅要求。另外，用户外出时，可随时通过本系统开关室内电灯、音响、电视等电器，产生有人在家的假象，能进步家居安全性。
参考文献
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[2] 余高翔．单片机系统中语音组合功能的简便实现．电子技术．2001，（9）：5-7
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[4] 李雪梅，李秋红．AT89C51单片机在电话远程控制器中的应用．现代电子技术．2006，235（20 ）：36-37
作者简介：
杜留锋 （1980－），男，河南新乡人，河南科技学院教师，主要从事自动控制
、通讯和信号处理技术工作。
邵 锋 （1981－），男，河南商丘人，河南科技学院教师，主要从事单片机应用、机电一体化技术工作。
通讯地址: 河南省新乡市华兰大道 河南科技学院机电学院信号教研室 杜留锋
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