基于單片機(jī)的智能電話控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

路染妮

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院陜西西安710089）

在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)及電信行業(yè)也在不斷的發(fā)展，使用電話線路實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信的技術(shù)也受到了廣泛的關(guān)注及使用。人們一般實(shí)用調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)通信，但是此種方式只能夠應(yīng)用到通信數(shù)據(jù)較小，并且通信率較低的場(chǎng)合中，所以就要考慮使用DTMF發(fā)送器實(shí)現(xiàn)通信，其接口較為簡(jiǎn)單，并且成本較低，具有較高的可靠性。現(xiàn)代電話控制器和被控制的電器相互連接的方式主要包括直觀方式及電力載波通信技術(shù)，直觀方式主要是通過電話控制器使用雙芯電纜和電器控制器相互連接，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸，此種方式的成本較低，但是安裝較為復(fù)雜；電力載波通信技術(shù)使用家庭內(nèi)部交流電源作為通信的鏈路，其安裝較為簡(jiǎn)單，只要在墻上插入插座就能夠?qū)崿F(xiàn)控制需求。并且現(xiàn)代我國(guó)家庭主要朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展，人們對(duì)于電器安裝的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求越來越迫切。因?yàn)殡娫捑€路屬于全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)跨省跨市的遠(yuǎn)程監(jiān)控，此技術(shù)具有較高的實(shí)用性[1-3]。

基于單片機(jī)的智能電話控制系統(tǒng)通過電話網(wǎng)絡(luò)，用戶能夠在語音提示中實(shí)現(xiàn)電器設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，并且具有較高的可靠性，隨時(shí)隨地都能夠?qū)崿F(xiàn)電器設(shè)備的控制，占據(jù)頻率資源較低，能夠滿足現(xiàn)代家庭、企業(yè)單位、工業(yè)場(chǎng)地及商場(chǎng)多地的需求，使用電話實(shí)現(xiàn)電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的查看及控制。

1 系統(tǒng)的構(gòu)成

基于單片的智能電話控制系統(tǒng)的構(gòu)成詳見圖1，其控制中心主要為89C25單片機(jī)，包括語音提示電路、鈴流檢測(cè)電路、DTMF信號(hào)譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路及控制開關(guān)電路和系統(tǒng)軟件部分[4]。

圖1 單片的智能電話控制系統(tǒng)的構(gòu)成

系統(tǒng)上電之后單片機(jī)復(fù)位，之后系統(tǒng)工作，在電路線路中含有振鈴信號(hào)的時(shí)候，鈴流檢測(cè)電路就會(huì)具有占據(jù)空比四分之一的方波，方波通過單片機(jī)外部技術(shù)端進(jìn)行輸入，系統(tǒng)就會(huì)在程序控制過程中開始技術(shù)，在振鈴的次數(shù)超過設(shè)定值（10）的時(shí)候，語音電路就會(huì)啟動(dòng)，發(fā)出請(qǐng)求輸入密碼語音；另外，還會(huì)發(fā)出摘機(jī)自動(dòng)控制信號(hào)，外線通過控制開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)和譯碼電路的連接，譯碼電路就會(huì)實(shí)現(xiàn)外線傳遞信號(hào)的譯碼，之后將譯碼信號(hào)通過二進(jìn)制進(jìn)行輸出[5]。

通過譯碼輸出的二進(jìn)制數(shù)通過單片機(jī)輸入/輸出接口進(jìn)行輸入，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)置的密碼及二進(jìn)制數(shù)的對(duì)比，如果兩者相同，那么就會(huì)發(fā)出輸入操作碼提示音，如果兩者不相同，那么就會(huì)發(fā)出重新輸入密碼的提示音。在系統(tǒng)能夠被操作之后，系統(tǒng)就會(huì)朝著操作人員發(fā)出設(shè)備號(hào)操作指令，在用戶操作之后，就會(huì)發(fā)出設(shè)備啟動(dòng)提示音[6]。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 鈴流電路

如果電話線路中沒有鈴流，那么電話線路電壓為直流信號(hào)，在用戶呼叫的時(shí)候電話交換機(jī)就會(huì)發(fā)出鈴流信號(hào)。因?yàn)榇诵盘?hào)電壓高于平時(shí)的外線電壓，所以圖2為鈴流音的檢測(cè)的設(shè)計(jì)電路。其中D1表示普通二極管，D2表示穩(wěn)壓二極管，值為80 V，其工作原理為如果線路沒有鈴流，那么D2就是截止?fàn)顟B(tài)，U1不工作，Q1為高電平，在線路具備振鈴信號(hào)的時(shí)候，D2被擊穿，U1能夠連通，在Q1中輸出低電平，振鈴信號(hào)通過單片機(jī)進(jìn)行輸入[7]。

2.3 信號(hào)譯碼電路設(shè)計(jì)

DTMF多飲多頻信號(hào)被廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代固定電話及移動(dòng)電話、無線通信設(shè)備中，其信號(hào)接收器為MT887，主要功能就是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樗奈欢M(jìn)制數(shù)，圖3為DTMF信號(hào)譯碼電路的設(shè)計(jì)。

圖2 鈴流音的檢測(cè)的設(shè)計(jì)電路

圖3 DTMF信號(hào)譯碼電路的設(shè)計(jì)

2.3 控制開關(guān)電路

控制開關(guān)電路的設(shè)計(jì)詳見圖4，在低電平中U1處于接通狀態(tài)，Q2和Q3為導(dǎo)通狀態(tài)，在外線通過極性變換之后，通過Q2集電極進(jìn)行輸出，輸出信號(hào)傳送到信號(hào)譯碼電路的輸入端。在高電平的時(shí)候，U2、Q2和Q3處于截止?fàn)顟B(tài)，這個(gè)時(shí)候電話就處于掛機(jī)狀態(tài)。系統(tǒng)在程序控制過程中接收到10個(gè)振鈴信號(hào)，摘機(jī)電路就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)[9]。

圖4 控制開關(guān)電路的設(shè)計(jì)

2.4 驅(qū)動(dòng)電路

基于單片機(jī)的智能電話控制系統(tǒng)是通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備繼電器的控制，圖5為驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，其中使用MC114實(shí)現(xiàn)繼電器開關(guān)的開啟和關(guān)閉。

圖5 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 密碼檢測(cè)

在系統(tǒng)初始化之后，將原始密碼讀入到存儲(chǔ)芯片空間中，之后將密碼賦予到R7中。在系統(tǒng)摘機(jī)的時(shí)候，語音就會(huì)提示用戶輸入正確的密碼，單片機(jī)將解碼之后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到原始的存儲(chǔ)空間中，之后單片機(jī)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)地址信號(hào)的對(duì)比，直到兩者相等，進(jìn)行下一個(gè)步驟，如果不相等，那么系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到出錯(cuò)程序中[10]。圖6為密碼檢測(cè)子系統(tǒng)的流程。

圖6 密碼檢測(cè)子系統(tǒng)的流程

3.2 語音提示

語音提示子系統(tǒng)的主要目的就是實(shí)現(xiàn)語音提示的信號(hào)，為不同使用人員提供操作提示。此系統(tǒng)主要包括五個(gè)錄音，分別為“輸入密碼”、“控制號(hào)選擇”、“新密碼輸入”、“操作電路”、“操作成功”。以語音芯片工作原理及本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的需求，使用地址模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是通過低電平將芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器分為五個(gè)階段，每個(gè)階段具有32個(gè)存儲(chǔ)單元，將錄音存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元中。通過觀察地址觀察低三位為0，所以使低三位接地，高五位連接低五位。將地址傳送到語音芯片中，從而使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)語音芯片錄音播放的控制[11]。

在錄音播放之前錄制提示音，將提示音放入到每個(gè)地址中，在錄音播放時(shí)候直接對(duì)錄音進(jìn)行調(diào)用。圖7為錄音的流程圖。

圖7 錄音流程圖

3.3 修改密碼

在用戶按下*鍵的時(shí)候，系統(tǒng)機(jī)會(huì)跳轉(zhuǎn)到修改密碼子程序中，用戶就能夠根據(jù)提示修改自己密碼。將全新的密碼存入到AT芯片中，之后第二次輸入新密碼的時(shí)候每輸入一位就會(huì)和第一次輸入的密碼進(jìn)行校對(duì)，如果全部校對(duì)成功之后就會(huì)將全新的密碼傳送到AT芯片單元中，在全部傳送完成之后提示操作成功，密碼修改完成。如果校對(duì)不成功，那么密碼沒有修改成功，就要掛機(jī)返回[12]。圖8為修改密碼的流程圖，以下為修改密碼的程序代碼：

圖8 修改密碼流程圖

3.4 中斷子程序

在進(jìn)行此系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程中，通過中斷源INT1實(shí)現(xiàn)控制開關(guān)電路的連接，在控制開關(guān)電路得到雙音頻信號(hào)的時(shí)候，其中STD電平就會(huì)逐漸升高，之后反相變低。在CPU檢測(cè)中斷之后，中斷子程序就會(huì)將鍵抖消除，并且提示接口將有效的二進(jìn)制代碼進(jìn)行接收，使用延時(shí)方法將鍵抖消除[13]。

4 系統(tǒng)的調(diào)試

在軟件初始化之后，實(shí)現(xiàn)振鈴檢測(cè)子程序的調(diào)用，從而對(duì)是否具有有外來電話進(jìn)行判斷。如果具有鈴流的時(shí)候，程序中的工作方式為計(jì)數(shù)方式，累計(jì)10次系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)摘機(jī)。此單元的調(diào)試一切正常，只要正確設(shè)置工作方式就行。密碼檢測(cè)單元調(diào)試較為復(fù)雜，首先對(duì)一位密碼進(jìn)行調(diào)試，之后實(shí)現(xiàn)其他密碼的調(diào)試，首先，設(shè)置R5為一位，也是就是設(shè)置一位密碼進(jìn)行調(diào)試。之后單個(gè)步驟進(jìn)行執(zhí)行，一直到INT1中斷，按鍵時(shí)間延長(zhǎng)，直到程序處于寫入地址存儲(chǔ)空間時(shí)松手。密碼修改在控制號(hào)選擇時(shí)進(jìn)行，在用戶按下*鍵的時(shí)候就能夠進(jìn)入到密碼修改階段[14-15]。圖9為系統(tǒng)的全部操作流程圖。

圖9 系統(tǒng)的全部操作流程

5 結(jié)束語

文中所設(shè)計(jì)的智能電話控制系統(tǒng)使用單片機(jī)作為控制單元，通過單元電路的調(diào)試實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，能夠?qū)崿F(xiàn)通過電話對(duì)電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。通過測(cè)試表示系統(tǒng)模塊的操作正確率為100%。此系統(tǒng)能夠通過電話實(shí)現(xiàn)電器的遠(yuǎn)程控制，用戶首先要將此裝置電話信號(hào)線進(jìn)行并聯(lián)，將電源線進(jìn)行安裝，將電源打開，實(shí)現(xiàn)裝置的復(fù)位，從而使系統(tǒng)能夠正常工作。在用戶從異地進(jìn)行電話的時(shí)候，裝置在接收到電話振鈴音就會(huì)計(jì)數(shù)，在響鈴音為10次的時(shí)候，裝置就會(huì)自動(dòng)摘機(jī)，提示用戶輸入密碼，密碼正確之后用戶能夠選擇電器，之后實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制。此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠有效滿足現(xiàn)代家庭、企業(yè)、商場(chǎng)等地的使用需求，從而使操作人員能夠使用電話實(shí)現(xiàn)電器設(shè)備的控制。