随着社会的发展和人们生活水平的提高，越来越多的家用电器进人了百姓的生活，给大家带来了很多的方便和享受，同时随着电话在家庭中的普及，利用电话实现家用电器遥控是未来的发展方向。电话遥控和常规的遥控方式相比，不需进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免了电磁污染，而且由于电话线路各地联网，可以充分利用现有的电话网。
本文介绍了一种基于电话和单片机的家用电器遥控装置。利用该装置，用户可以通过任意一部双音频电话随时开关、检查家里电器的使用情况，而且当用户要下班时，还可以通过电话，提前打开空调、电饭锅等。
1 系统总体设计
电话智能遥控装置由单片机作为主控部分，附加相关的接口电路，主要完成信息处理、接收外部操作指令形成各种控制信号，以及对于各种信息的记录。接口电路提供单片机与电话外线及家用电器的接口，其中包括振铃检测、摘挂机控制、双音频DTMF识别以及家电的控制电路，该系统使用时需连入电话网。系统原理框图如图1所示。
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。
2 硬件电路设计
2.1 主控芯片的选择
根据系统的特点，选择AT89C51作为整个控制系统的核心单元。AT89C51是一种低功耗、高性能、CMOS工艺的8位微处理器，片内有4 kB的程序存储器。其工作电压(2.7～6 V)和工作频率(0～24 MHz)范围都很宽。
2.2 外围电路设计
2.2.1 振铃检测电路
在没有振铃前，电话线路由电活交换机提供大约48 V的直流电压。当用户被呼叫时，电话交换机发来振铃信号。振铃信号为25±3 V的正弦波，电压有效值为90±15 V。振铃以5 s为周期，即1 s送，4 s断。根据振铃信号的特征，设计振铃检测电路如图2所示。
当没有振铃信号时，线路上的供电电压为48 V(老式交换机为60 V)，经二极管D1～D4整流后不足以使稳压管D5导通，振铃信号输出端电压接近0 V；当振铃信号到来时，线路上的交流振铃信号经过二极管D1～D4整流变换成为峰值90 V的脉动直流电，其峰值足以击穿稳压管D5，经R对C充电，振铃输出端电压升高。
因此，振铃检测电路输出一定周期的脉冲信号，把该信号接在单片机的P3.4口(定时器0计数脉冲输入端)，如果单片机检测到该口连续有5个脉冲输人信号，即P3.4口计数值为5时，仍无人摘机，便由单片机控制自动模拟摘机。
2.2.2 摘挂机的控制
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 Ω，在挂机状态下，其漏电流≤5μA。
当用户摘机时，电话机通过叉簧接上约300 Ω的负载，使整个电话线回路流过约30 mA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，完成接通。
当单片机检测到系统设定的振铃次数后，送出摘机信号：P3.1输出高电平，驱动三极管T1导通，电阻接人电路，实现摘机。当单片机检测到正确的密码，并按照用户设定要求工作后，或者检测到连续密码错误次数达3次，则单片机取消摘机信号(P3.1输出低电平)，三极管截止，系统挂机。
2.2.3 DTMF信号译码电路
(1)DTMF信号特性
DTMF双音多频信号是目前在按键电话(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一种信号。他是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号，电话键盘上的任何一个键都由两个都互不为谐波关系的频率组成，如表1所示。
MITEL公司的MT8870信号接收器可把DTMF信号变为单片机可以识别的二进制数字信号，来识别每一个按键。MT8870和AT89C51的接口电路如图3所示。
输入的DTMF信号经MT8870解调后，在STD端产生一个控制输出信号，该信号与单片机AT89C51的外部中断输入端INT1相连。当该信号发生由1到0的跳变时，引发中断，单片机响应中断后，使MT8870的TOE端产生一个高电平脉冲信号，该信号使MT8870的数据输出端Q0～Q3由原来的高阻状态变为与当前输入的双音频信号相对应的二进制编码，单片机通过P1口将该二进制数读入并识别出键值保存在RAM中。
2.2.4 信号音提示电路
为了方便系统的使用，降低成本，设计了如图4所示的信号音提示电路。
因为人耳的反应频率范围为20 Hz～20 kHz，而CCITT规定的电话话音信号的频率范围是300～3 400 Hz，本功能单元的发声频率选定为500 Hz和1 000 Hz两种。信号音从单片机P3.0口输出，经音频放大集成电路LM386后输出到电话线上。
主要分为5种提示音：
(1)低音，表示装置已经摘机，请输入密码，其参数：频率，f=500 Hz，延时t=0.5 s／声；
(2)两声低音，表示密码已经通过，清选择电器，其参数：频率f=500 Hz，延时t=0.5 s／声；
(3)三声低音，表示电器已选定，请控制(开／关)，其参数：频率f=500 Hz，延时t=0.5 s／声；
(4)三声高音，表示密码输入错误，其参数：频率f=1 000 Hz，延时t=0.3 s／声；
(5)一声高音，表示控制已经完成，其参数：频率f=1 000 Hz，延时t=0.3 s／声。
提示音发生是使用有限循环，反复使单片机的RXD／P3.0口的电平反转，通过高低电平的持续时间控制脉冲频率。
2.2.5 电器控制电路
该系统的目的是通过电话遥控，控制不同电器的电源通断。图5所示为一路电器控制电路图，在本装置中一共有8路电器可以控制，其他电器控制电路相同。
当P0.0输出高电平时，二极管Q1导通，继电器K1得电，常开触点闭合，220 V电压加在电器两端，电器打开，反之电器被关断。
3 系统软件设计
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、控制电器、信号音提示部分。系统程序流程如图6所示。
在控制过程中，本系统首先根据外围双音频译码电路译码的信息(选择电器)判断出要选择的电器，然后再得到要求进行的操作，据此将单片机P0口的相应位置0或置1，即可按要求实现对相应家电的控制。
4 结 语
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，而且不影响电话的正常使用。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。该系统实现了家居生活的舒适、安全、方便、节能，因此具有广阔的应用前景。
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