基于單片機(jī)智能家居遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)

趙 群

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院，葫蘆島,125003）

0 引言

隨著人們生活水平提高和科技的發(fā)展，家庭中的用電設(shè)備越來(lái)越多，新型的智能家居也成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。近些年來(lái)中國(guó)的移動(dòng)通信的普及率越來(lái)越高，家庭中座機(jī)電話漸漸失去了語(yǔ)音通信的主導(dǎo)地位，但是在電傳、傳真和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)中起主要作用，我們可以利用現(xiàn)有的家庭座機(jī)電話實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控技術(shù)對(duì)家用電器設(shè)備進(jìn)行控制，組成真正意義上的智能家居生活。

1 設(shè)計(jì)思路

如圖1 所示為電話遠(yuǎn)程遙控網(wǎng)絡(luò)示意圖，普通家庭中的電話線上連接了一個(gè)控制盒，該控制盒一方面控制著家里的電器，如電燈、洗衣機(jī)和空調(diào)等，另一方面監(jiān)聽電話線上的信號(hào)。假如我們使用辦公室的電話或世界上任何一臺(tái)電話（包括手機(jī)）撥打家庭電話，當(dāng)控制盒接聽后會(huì)提示我們輸入密碼，確認(rèn)后只要按電話或手機(jī)的數(shù)字鍵即可控制相應(yīng)家用電器工作。

拿起聽筒并撥對(duì)方的電話號(hào)碼，每按一個(gè)數(shù)字鍵都會(huì)從聽筒中發(fā)出一個(gè)音調(diào)，這個(gè)過程司空見慣。如果細(xì)心的話就會(huì)發(fā)現(xiàn)電話鍵盤上的數(shù)字鍵0 ～9、“*”鍵和“#”鍵都有不同的音調(diào)，這些音調(diào)是貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們?cè)?940 年時(shí)為了直撥電話的需要，給每個(gè)電話按鍵賦予了兩個(gè)頻率，這兩個(gè)頻率一個(gè)是高頻，另一個(gè)是低頻。因此貝爾實(shí)驗(yàn)室給這種信號(hào)取了個(gè)名字，叫雙音多頻信號(hào)（DTMF 信號(hào)）。

如果要完成電話遠(yuǎn)程遙控器的設(shè)計(jì)，需要對(duì)DTMF 信號(hào)進(jìn)行分析。如圖2 所示的電路，與普通電話機(jī)的接線盒并聯(lián)后，從圖中可以看到電話線上的信號(hào)被芯片MT8870 或KT3170 的1、2 管腳監(jiān)視著，發(fā)光二極管LEDl～LED4 作為指示燈反映了電話線上出現(xiàn)的信號(hào)。

如果拿起本地話機(jī)的聽筒，隨便按下按鍵，就會(huì)看到發(fā)光二極管對(duì)應(yīng)指示被按下的按鍵。這4 個(gè)發(fā)光二極管的狀態(tài)按照表1 所示指示了電話按鍵。換句話說，電話機(jī)不同按鍵按下時(shí)，所產(chǎn)生的不同DTMF 信號(hào)被電路檢測(cè)并顯示了出來(lái)。由這個(gè)電路完成的實(shí)驗(yàn)說明電話機(jī)的確在向電話線上發(fā)送按鍵對(duì)應(yīng)的DTMF 信號(hào)。

圖1 電話遠(yuǎn)程遙控網(wǎng)絡(luò)

表1 發(fā)光二極管指示電話按鍵

2 電話遠(yuǎn)程遙控器設(shè)計(jì)

根據(jù)表1 中結(jié)果知道，主要控制DTMF 信號(hào)的控制方法就可以實(shí)現(xiàn)電話遙控家電設(shè)備。

首先，利用MT8870 芯片組成DTMF 編碼電路，主要負(fù)責(zé)監(jiān)視電話線和向單片機(jī)發(fā)送電話線上的狀態(tài)信號(hào)，單片機(jī)負(fù)責(zé)接收電話線上出現(xiàn)的按鍵信號(hào)以便做相應(yīng)的處理。當(dāng)有人撥打本地電話時(shí)，電話線上會(huì)出現(xiàn)來(lái)電信號(hào)，該信號(hào)通過光耦的隔離來(lái)電檢測(cè)電路后進(jìn)入單片機(jī)，于是單片機(jī)就能知道有沒有電話打進(jìn)來(lái)。

如果單片機(jī)控制電路發(fā)現(xiàn)有電話打進(jìn)來(lái)，可以控制摘機(jī)電路工作，通過閉合模塊中的繼電器，使電話線中接入一個(gè)220Ω 的電阻，這樣電話交換網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為用戶摘機(jī)。這個(gè)模擬摘機(jī)與我們聽到電話鈴響拿起電話時(shí)反映給電話交換網(wǎng)絡(luò)的信息一樣，模擬摘機(jī)成功后，主叫方與本地即可進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。

3 軟件設(shè)計(jì)

如果理解了以上這個(gè)過程和電路的實(shí)現(xiàn)原理，那就可以完成程序的編寫。如圖3 所示，系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化，做好程序運(yùn)行準(zhǔn)備。再進(jìn)行來(lái)電檢測(cè)端口掃描，判斷是否有來(lái)電接入，如果有來(lái)電則進(jìn)行摘機(jī)操作，并對(duì)密碼進(jìn)行判斷，如果密碼正確便可以進(jìn)行對(duì)特定電氣設(shè)備操作，操作后可以進(jìn)行其他電器設(shè)備控制或掛機(jī)。

圖3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

4 結(jié)論

通過整個(gè)設(shè)計(jì)可以完成家電設(shè)備遠(yuǎn)程遙控功能，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，由于使用單片機(jī)控制后期功能擴(kuò)展留有余地。以本系統(tǒng)為基礎(chǔ)可以衍生出如GSM 通信遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程無(wú)線控制等其他家居控制方式。稍加改動(dòng)，也可用于對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，應(yīng)用前景較好。

圖2 DTMF 信號(hào)的檢測(cè)

[1] 陳培料.智能家居控制系統(tǒng)[D].華東師范大學(xué),2010.

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