基于單片機(jī)的智能電話控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

趙 璐, 馮若愚

(漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 河南 漯河 462002)

基于單片機(jī)的智能電話控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

趙 璐, 馮若愚

(漯河職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 河南 漯河 462002)

本設(shè)計(jì)基于STC89C52單片機(jī)控制單元，通過通信、遙控方式，讓用戶只需通過電話機(jī)(固定電話或移動(dòng)電話)輸入簡單命令就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制，操作簡單便捷。

單片機(jī)；智能電話；控制系統(tǒng)；軟件設(shè)計(jì)

1 研究背景

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電信業(yè)的發(fā)展，通過電話線進(jìn)行的遠(yuǎn)程通信得到了越來越多的應(yīng)用。人們通常采用MODEM進(jìn)行通信，但只是應(yīng)用在通信數(shù)據(jù)量不大、對(duì)通信速率要求不高的場(chǎng)合，所以可以考慮采用DTMF通信方式，它具有接口簡單、成本低廉、可靠性高的特點(diǎn)。目前，在電話控制器和受控家用電器之間的通訊鏈路主要有兩種方式：一種是采用直觀方式，由電話控制器通過一對(duì)雙芯電纜直接與家用電器控制器相連進(jìn)行信號(hào)傳輸。這種方式成本較低，但家庭安裝比較麻煩，同時(shí)需要在墻上走明線，會(huì)破壞裝修的整體效果。另一種方法是采用電力載波通訊技術(shù)，用家庭內(nèi)現(xiàn)有的交流電源線作為通訊鏈路，安裝較為方便，只要插入墻上的電源插座即可達(dá)到通訊控制的要求。另外，社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高促使家庭自動(dòng)化的拓展，人們希望能夠隨時(shí)隨地對(duì)家庭安全實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)家電實(shí)行遠(yuǎn)程控制。由于電話線路是全國聯(lián)網(wǎng)的，可以跨省市實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控，因此該方法具有較高的實(shí)用價(jià)值。

筆者設(shè)計(jì)的電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，用于具有單片機(jī)控制的家用電器的電話遙控，用戶可通過任意一部雙音多頻電話(包括手機(jī)、電話分機(jī))對(duì)自己家庭所安裝的各種電器(如電飯鍋、微波爐、電視機(jī)等)進(jìn)行開機(jī)、停機(jī)等遙控操作。

2 系統(tǒng)控制流程

所設(shè)計(jì)的智能電話控制系統(tǒng)是以STC89C52單片機(jī)為控制中心，主要由鈴流檢測(cè)電路、摘掛機(jī)控制開關(guān)電路、DTMF信號(hào)譯碼電路、語音提示電路、電器設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路等部分組成。因此，軟件設(shè)計(jì)也分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測(cè)、模擬摘掛機(jī)、雙音頻信號(hào)分析處理、控制電器、語音提示等部分。采用匯編語言編程，采用HK-51系列仿真開發(fā)系統(tǒng)完成匯編語言的編譯，再通過STC-ISP-V3.5調(diào)試將程序傳送給單片機(jī)。系統(tǒng)的主程序流程如圖1所示。

系統(tǒng)軟件主要包括監(jiān)控管理主程序和中斷子程序，單片機(jī)響應(yīng)用戶操作和送出控制信號(hào)通過中斷子程序來完成。遙控裝置通電后，單片機(jī)主程序負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始化，設(shè)置中斷和計(jì)數(shù)器的值。當(dāng)有鈴流到來且連續(xù)振鈴達(dá)到一定次數(shù)時(shí)，在振鈴檢測(cè)子程序中送出模擬摘機(jī)控制信號(hào)，裝置實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)，并語音提示用戶輸入密碼，此時(shí)進(jìn)入密碼檢驗(yàn)程序。用戶在遠(yuǎn)端話機(jī)上輸入密碼，MT8870解碼雙音頻信號(hào)，將用戶按鍵的8421碼送入單片機(jī)，單片機(jī)將用戶輸入和內(nèi)置在AT24C02存儲(chǔ)器中的密碼作比較，如果用戶輸入的密碼正確，則可以操作電器或者修改密碼；如果用戶連續(xù)三次輸入的密碼錯(cuò)誤，系統(tǒng)則認(rèn)為此用戶無權(quán)對(duì)電器進(jìn)行操作，于是通過外圍電路實(shí)現(xiàn)掛機(jī)，并返回主程序重新初始化中斷和計(jì)數(shù)器。

圖1 系統(tǒng)主流程圖

用戶操作電器和修改密碼是在控制電器部分完成的。如果用戶操作電器，則單片機(jī)進(jìn)入電器操作子程序，首先接受MT8870解調(diào)的碼字，然后處理用戶的操作，再通過P1.4端口連接的電源控制電路實(shí)現(xiàn)開關(guān)電器。密碼修改與此程序相同，用戶可在遠(yuǎn)端話機(jī)修改AT24C02芯片存儲(chǔ)器中記錄的密碼。在用戶操作過程中，單片機(jī)根據(jù)用戶的操作不斷給出ISD1420的地址信息和控制信息，將系統(tǒng)的工作狀態(tài)反饋給用戶。

3 系統(tǒng)各模塊軟件設(shè)計(jì)

3.1 密碼檢測(cè)部分

在系統(tǒng)初始化時(shí)把原始密碼寫入AT24C02存儲(chǔ)芯片的存儲(chǔ)空間內(nèi)，密碼的位數(shù)“5”賦給R7。當(dāng)系統(tǒng)摘機(jī)時(shí)，語音提示輸入密碼，單片機(jī)把解碼后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在38H開始的存儲(chǔ)空間內(nèi)。然后單片機(jī)對(duì)兩個(gè)存儲(chǔ)地址的內(nèi)容逐位進(jìn)行比較，直到完全相等時(shí)才能轉(zhuǎn)到下一進(jìn)程，若有某一位碼不同，程序就轉(zhuǎn)到出錯(cuò)程序。密碼檢測(cè)子程序如圖2。

3.2 語音提示部分

本功能模塊主要是產(chǎn)生信號(hào)提示音，方便不同的使用者。本功能模塊主要是產(chǎn)生提示語音，給使用者以不同的操作提示。本設(shè)計(jì)分五段錄音，分別為“請(qǐng)輸入密碼”、“請(qǐng)選擇控制號(hào)”、“請(qǐng)輸入新密碼”、“請(qǐng)操作電器”、“操作成功”。根據(jù)語音芯片ISD1420的工作原理和本設(shè)計(jì)的功能要求，系統(tǒng)選擇地址模式，即A6、A7至少有一個(gè)為低電平，并將芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器分為五段：00H-20H、20H-40H、40H-60H、60H-80H，每段為32個(gè)存儲(chǔ)單元，為4s長時(shí)間的錄音。觀察地址，發(fā)現(xiàn)低三位始終為“0”，因此將低三位直接接地，高五位與P2口的低五位相連接。由硬件的接法可知，可以將地址依次轉(zhuǎn)化為0E0H、0E4H、0E2H、0E6H、0E1H。通過P2口將地址送給語音芯片，達(dá)到單片機(jī)控制語音芯片錄放音的效果。

在放音之前先將提示音錄制好，把所要提示的語音存放在每段地址里面，如果要放音的話，直接調(diào)用每一段語音子程序即可。錄音和語音子程序的流程分別如圖3和圖4。

3.3 密碼修改子程序

按下“*”鍵時(shí)，用戶進(jìn)入密碼修改子程序，用戶可以設(shè)定想要修改的密碼。密碼修改的基本原理如下：把第一次新輸入的5位密碼存到AT24C02芯片內(nèi)以43H地址開始的單元中，然后在第二次輸入新密碼時(shí)，每輸入一位與第一次輸入的新密碼校驗(yàn)一次，若5位都校驗(yàn)成功，則將43H開始的單元中的新密碼依次傳送給AT24C02芯片以30H開始的單元中，5位傳送完畢后，提示“操作成功”，密碼修改完畢。若第二次輸入的新密碼有其中一位和第一次輸入的不同，則修改密碼不成功，掛機(jī)返回。密碼修改子程序流程如圖5。

圖2 密碼檢測(cè)流程

圖3 錄音流程

圖4 語音流程

3.4 中斷子程序部分

在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，使用了中斷源INT1。INT1連接MT8870的STD端，當(dāng)MT8870獲取有效雙音多頻信號(hào)后，STD電平由低變高，再反相為低，CPU檢測(cè)后進(jìn)入INT1中斷，在中斷子程序中消除鍵抖，并指示P1口接收有效二進(jìn)制代碼。消除鍵抖采用延時(shí)的方法。中斷子程序的流程如圖6。

4 調(diào)試

在軟件初始化后，調(diào)用振鈴檢測(cè)子程序，判斷是否有外來電話打入。當(dāng)檢測(cè)到有鈴流時(shí)，在程序中設(shè)置T0工作方式為計(jì)數(shù)方式，累積次數(shù)達(dá)到6次時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)摘機(jī)。這一單元的調(diào)試基本沒什么問題，只要把T0的工作方式設(shè)置好就行了。密碼檢測(cè)單元調(diào)試比較艱難，先調(diào)試一位密碼，然后再調(diào)試五位密碼。先設(shè)定R5為一位，即先設(shè)定一位密碼作測(cè)試。首先單步執(zhí)行，到了等待INT1中斷時(shí)，按下“7”鍵的時(shí)間延長，直到程序執(zhí)行到寫入地址為38H的存儲(chǔ)空間后才松手。密碼修改是在選擇控制號(hào)階段進(jìn)行的，當(dāng)用戶按“*”鍵時(shí)就進(jìn)入密碼修改功能。

圖5 密碼修改流程

圖6 中斷子程序流程圖

5 結(jié)語

本系統(tǒng)可以通過電話隨時(shí)對(duì)異地的電器實(shí)現(xiàn)控制，用戶首先把本裝置的電話信號(hào)線并聯(lián)在電話線的兩端，插上電源線，打開電源開關(guān)，復(fù)位本裝置，使其正常工作。當(dāng)用戶從異地打來電話時(shí)，本裝置接收到電話振鈴音，開始計(jì)數(shù)；當(dāng)電話鈴聲計(jì)到六次時(shí)，裝置自動(dòng)摘機(jī)，回送提示音提示請(qǐng)輸入密碼；當(dāng)用戶輸入正確的密碼后，用戶就可以對(duì)裝置所連的電器進(jìn)行選擇，然后根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行開關(guān)控制。 用戶可以在一次“通話”中同時(shí)控制幾個(gè)電器，也可以按“*”鍵進(jìn)行密碼修改，如果用戶控制完畢，可以按“#”鍵讓裝置自動(dòng)掛機(jī)，結(jié)束“通話”。已經(jīng)開啟的電器將保持其開啟狀態(tài)，直到下一次的“通話”控制使其關(guān)閉。

[1] 張建斌.智能DTMF編解碼器[J].現(xiàn)代通信,1999(12):26-27.

[2] 劉沛.基于ISD1420的語言報(bào)警器設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2004(12):19-21.

[3] Alan Shalloway，James R Trott . Design Patterns Explained[M].Trans on Industry Applications,2002, 38(2):167-193.

[責(zé)任編輯 吳保奎]

2016-11-19

趙璐(1986-)，女，河南漯河人，助教，主要從事自動(dòng)化技術(shù)方面的教學(xué)及研究工作。

10.3969/j.issn.1671-7864.2017.02.006

TP311.52

A

1671-7864(2017)02-0020-04