电话远程遥控装置的设计.doc

1、摘 要本设计介绍的是一种基于AT89C51单片机的远程电话控制系统。该系统是以AT89C51为核心、利用现有的个人通信终端,实现利用电话远程控制家用电器的目的。在论文里，首先介绍了本课题的研究背景与国内外现状。其次介绍了该装置的硬件电路结构与设计原理。该装置主要由单片机构成系统核心部分，此次设计选用了AT89C51，MT8870和ISD2590等芯片。在设计电路的原理图和PCB板时用到了Protel99SE这款软件，在文中对该软件的使用方法和设计步骤作了简单介绍。该系统设计实用，功能灵活多样，可靠性高，操作方便，可以广泛地应用于家庭或者其它场所的智能控制。关键词：AT89C51；电话远程控制；

2、DTMF；智能家电；Protel99SE AbstractAbstractThe design presented is based on AT89C51 single-chip remote telephone control system. The system is based on AT89C51 as the core, use the existing personal communications terminals to achieve the purpose of household appliances. In the paper, the first introduced

3、 the research background of this issue with the status quo at home and abroad. Introduced followed by the hardware circuit of the device structure and design principles. The device is constituted mainly by the single-chip system. The design was chosen AT89C51, MT8870 and ISD2590 chips, etc. In the d

4、esign of the circuit schematic and PCB boards used in the software Protel99SE.In the text of the use of the software design methodology and the steps made a brief introduction. This system is practical, and the function is flexible, and the operation is convenient with high reliability, which can be

5、 used extensive in various kinds of control equipment to home and others field.Key Words: AT89C51；Telephone remote control；DTMF；Household appliances;Protel99SE目录 目 录第1章 绪论 11.1 本课题研究的背景 11.1.1 国内现状21.1.2 国际现状 21.2 本设计的主要内容3第2章 系统设计分析52.1 总体设计52.1.1 系统总体设计分析6 2.1.2 单片机简介72.2 硬件模块102.2.1 模拟摘挂机电路102.2.

6、2 振铃检测电路102.2.3 控制部分电路102.2.4 双音解码电路102.2.5 语音提示电路112.3 本章小结12第3章 硬件单元电路设计133.1 振铃检测电路的设计133.2 模拟摘挂机电路的设计143.3 音频解码电路的设计153.4 语音提示电路的设计173.5 电器控制电路的设计19 3.6 本章小结20 第4章 PCB板的设计21 4.1 Protel99SE的系统组成214.2 电路板设计步骤214.2.1原理图的设计224.2.2 PCB板的设计254.3 本章小结28第5章 电话远程遥控系统的应用295.1 系统的应用前景295.2 系统的使用说明29 5.3 系统

7、应用的未来发展趋势30结论32致谢33参考文献34附录一 35附录二 36华东交通大学毕业设计第1章 绪论1.1课题背景自从1876年，Alexander Graham Bell（贝尔）发明电话以来，世界各国的电话网络发展非常迅速。进十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。1997年8月局用电话交换机总容量突破1亿门，网络规模跃居世界第二位，2004年7月固定电话用户总数突破2亿户。随着通讯产业的发展，电话机已经走进了千家万户；随着现代科学技术的发展，利用电话机进行远程控制的技术也日益用于生活中。现代电话网络是由交换机和电话传输线共同组成，它的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常

8、高。遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。无线电遥控既是利用无线电信号对被控物体实施远距离控制。无线电遥控不可避免的须占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染；常规的有线遥控需进行专门的布线，增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离所限。现有的遥控方式中，还有载波通信控制手段和基于无线寻呼的遥控方式。载波方式即通过电力线传递信息，该方式只能局限于同一变电所、同一变压器所辖范围内。因此也存在距离问题，应用范围有限。基于无线寻呼的遥控方式利用了现有的寻呼频率资源，不需占用额外的频谱。而且，随着寻呼网的全国联网，其遥控的距离基本不

9、受限制。但该方式的受控方动作滞后于控制方的操作，不具备实时性，而且不具备很高的可靠性。本文介绍了一种电话远程控制技术。该系统用于具有单片机控制的家用电器的电话遥控，用户可通过任意一部双音多频电话（包括手机，电话分机）对自己家庭安装的各种电器（如空调，微波炉，热水器等）进行开机，停机等操作。其控制示意图如图11所示。手机电话空调热水器图11 控制示意图作品为突出电话遥控的信息反馈功能，并使产品达到非常高性价比。故未对电话装置的其他功能进行进一步的扩展，而且所有使用的集成电路和其它元器件都尽量选择高性价比的。在该作品的基础上进行了功能扩展是很方便的。譬如:使用语音芯片作为信号音反馈，提高本作品的实

10、用性（此次为了保证整体电路的经济性，所以并未使用昂贵的语音芯片）。加上留言电路，主人不在家时客人留言。利用遥控方式可使主人很方便地在异地提取留言信息；在各路终端上接上传感器即可实现对环境声响的监听；接上自动拨码电路可定时将预定信息转至主人传呼机或特定电话，从而达到定时提醒主人的目的。本作品还可以应用于工厂企业的自动化控制等领域。1.1.1 国内现状 我国的智能家居相对于国外起步较晚，尚未形成一定的国家标准，主要采用国外的技术和产品，但也有一些企业推出了自己的产品，其中主要有: (1)清华同方的e-Home数字家园 清华同方智能家居控制系统是专门针对中国家庭设计的家庭自动化系统，遵循国际技术标准

11、，采用嵌入式软、硬件技术，提供网络、网络节点及末端设备等全系列家庭自动化产品。其智能家居控制系统主要有下面三类: A系列:遵循EIB协议的家庭控制产品，使用于中高档住宅; B系列:遵循X一10协议的家庭控制产品，无需布线，使用于中档住宅: 易家三代:配电箱集中安装式家庭控制产品。系统可以提供的功能有:智能调光、家电管理、远程控制、家政保安、环境设置和窗帘控制等功能。清华同方的e-Home数字家园主要是在智能大厦、智能小区的建设中，提供完整的系统解决方案，产品以功能模块开发为主，采用国外成熟的智能家居标准之上。 (2)海尔的“e家庭” 2000年9月海尔提出“e家庭”概念，并计划陆续推出以下的“

12、e家庭”产品:家庭无线网络、整体智能厨房、整体卫浴、智能上网设备、ebook、掌上智能设备、指纹/瞳孔识别系统、TabletPC等产品。海尔的，“e家庭”以海尔电脑作为控制中心，各种网络家电作为终端设备，还有以海尔移动电话作为移动数字控制中心。在技术方面，海尔与微软合作，利用微软的WindowSMe技术和海尔的网络家电技术，使“e家庭”己具雏形，海尔己推出了网络洗衣机、网络冰箱、网络空调、网络热水器、网络微波炉等一系列信息家电的产品。 在4月17日举行的2008中国国际家电展上，海尔集团展出了自主研发的U-home智能家电系统，包含家庭智能网关、网络空调、网络洗衣机、网络热水器等。下班回家的路

13、上，用手机给家中的电热水器发个短信，到家后就能洗上热水澡；给空调发个短信，设定温度，到家就能享受舒适的室温；给洗衣机发个指令，它就自动将衣物洗涤干净，到家后就能直接晾晒这些过去只在幻想中出现的场景，如今已经变成现实。1.1.2 国际现状智能家居的出现可以追溯到上世纪80年代初，当时出现了大量的采用电子嵌入式智能家居控制器的研究与实现技术的家用电器，逐渐实现了家居的电子化。到80年代中期，出现了模块化的功能单元，包括家用电器，通信设备与安防设备，住宅自动化的概念开始形成。 80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信设备、家电设备安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统

14、，这就是所谓的智能家居，在美国称为WiseHouse，而在欧洲称为SmartHouse。智能家居在许多国家和地区有着广泛的应用，如美国、日本、欧洲和新加坡等地区.目前，国外智能家居的标准和产品主要有以下几种:(1)美国X-10系统，X-10最初是PicoElectroni。SLtd.于1978年开发的一项计划名称，诣在于利用电源线来控制家中的灯饰及电子电器产品。1990年在美国成立了以X-10命名的新公司，其产品系列均以X一10命名。今日，X-10在美国不仅是一家公司，也是家庭自动化控制规格的一种名称。X-10是通过电力线作为网络平台，采取集中控制方式实现各种功能，以12OKHz的脉冲传送数字

15、信号，在家庭自动化如安全监控、电器控制等方面得到广泛应用。在我国X一10系统应用极少。主要有三个原因:首先，它是基于美国的电力线环境设计的，很难实现国内恶劣的电力线环境;其次，它的功能虽然强大，但是针对西方别墅型住宅和西方人的习惯设计的，难以满足国内消费者的要求;另外，它的价格难以为国内的房地商和普通消费者所接受。 (2)欧洲的EIB系统，欧设备安装总线协议EIB(EuropeanlnstallationBus)是一个在欧洲占主导地位的楼宇自动化和家庭自动化标准。EIB系统用双绞线把全部电子元件连接起来，采用分布式结构形成一个对等网络，具有开放性和设备间的互操作性阶6。目前在国内也极少。主要原

16、因是其工程要求较为复杂、严格;另外价格也难以为开发商所接受。 (3)新加坡等国的SX系统，该系统采用预埋总线和集中控制方式实现各种功能，采用RS一485家庭总线结构，通过电话线，实现双向监视和遥控功能，还可以通过IR对空调机、音响、电视机等采用红外控制方式的电器进行远程控制。同时，利用X一10的产品可以对系统进行扩展。SX家庭智能化产品在美国和新加坡等20个国家和地区得到广泛的应用。目前该系统在国内有少量应用。1.2 本设计的主要内容当今大多数家庭仍然使用的是传统家用电器，本文主要设计一种可以远程控制传统家电的电话控制系统。家庭智能控制系统的主要功能集中在家庭安全报警、电话远程控制、红外集中遥

17、控、自动抄表控制等方面。组网方式分为两大类：有线组网和无线组网。有线组网主要是利用家中的电话线、单独布置通信控制线路或电力线载波通信进行组网；无线组网的主要技术有家庭射频技术(HomeRF)、蓝牙技术(Bluetooth)及家庭电话线网络联盟技术(HomePAN)等。电话遥控作为一较新的课题与常规的遥控方式相比，显示出一定的优越性，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。同时，由于电话线路各地联网，可以充分利用现有的电话网，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。电话属半双工通信手段。因此，这可以大大体现出利用电话进行遥控的更大优越性。操作者可以通过各种提示音即时了解受控对象的有

18、关信息，从而进行进一步的操作。电话遥控这一课题目前已有涉足者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其是对于日常生活尚有一定的差距，并不能完全体现出电话遥控方式的半双工通信特点。本作品正是针对这一点进行了较大改进，采取单片机智能控制，利用不同的提示音达到对于不同操作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解受控方信息，使产品达到交互式与智能化。本作品的各种电器接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。电话远程控制系统接收远端发送来的DTMF信号,并对其进行解码,解码后的信号再由中央处理单元采集处理,为了方便用户使用,系统设计了语音提示界面,电

19、话远程控制系统一般工作在无人值守环境,所以应具有自动摘挂机功能、复位功能；为了符合智能化要求,系统采用AT89C51作为中央处理器。同时,电话远程控制系统正常工作还需电源供电电路、驱动电路等辅助电路。由此可以看出,系统主要由振铃检测电路、模拟摘挂机电路、DTMF解码电路、语音提示电路、中央处理单元AT89C51、电器控制驱动电路等组成。第2章 系统设计分析2.1 总体设计电话智能遥控器由单片机构成主控部分，进行主要的信息处理，接收外部操作指令形成各种控制信号，并完成对于各种信息的记录；接口电路提供单片机与电话外线的接口。其中包括铃流检测、摘挂机控制、忙音检测、双音频DTMF识别，及语音提示电路

20、。系统原理框图如图21所示。铃流检测电路CPUDTMF解码语音提示电路电源电路寻址电路家用电器电子开关图21系统组成框图语音提示电路是该作品重要组成部分。为了降低本装置的造价，作品的提示音使用程序产生。语音提示电路受单片机的控制产生相应的提示音提示，并通过反馈电路反馈至电话外线。从而使操作者对电器的操作达到交互式，并能即时了解有关的信息；显示电路用于状态设置时的显示；控制部分即受控的终端，如前所述，可通过接驳不同的终端并对电话进行必要的改动从而达到功能的扩展。这一点，可使产品达到系列化。本系统的每一个接口电路（振铃检测、模拟摘挂机、语音反馈、电器开展、双音频解码等）具有很强的实用性。本系统使用

21、最简单的电路、最可靠的电路芯片实现了完善的功能。本系统还有许多可以添加的功能，具有很强的市场前景。本装置并联于电话机的两端，不会影响到电话机的正常使用。用户通过异地的电话机拨通本装置所连接外线的电话号码，通过市局交换机向电话机发出振铃信号，振铃检测电路将检测到的振铃信号送至系统的中央控制单元，如果本装置检测到振铃五次，即五次响铃后无人接，自动摘机，进入密码检测，输入正确后选择被控制电器，然后输入开或关进行遥控电器，完成后返回，这是自动方式；第二种是手动方式。即当中央控制单元接收到振铃信号后，便发出摘机信号，通过模拟摘挂机电路实现模拟摘机。同时，中央控制单元发出控制信号使语音录放电路启动，发出事

22、先录制好的语音提示。用户听到语音提示后便会按键进行操作，用户按键产生的信号经双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）解码电路解码后，送入中央控制单元。中央控制单元将根据DTMF解码的结果通过驱动电路进行相应的动作（接通分机或开关家电）。2.1.1 系统总体设计分析根据电话远程遥控系统的设计要求，该装置总体应实现的功能如下：a、 通过电话网对异地的电器实现控制（开/关）；b、 控制器可以实现自动模拟摘挂机；c、 控制器设置密码校验；因此，此系统必须具有以下单元功能模块：1、 铃音检测、计数；2、 自动摘挂机；3、 密码校验；4、 在线修改密码5、 双音频信号解码；6

23、、 输入信息分析；7、 控制电器开关；8、 电器状态查询；9、 忙音检测；根据电话机和交换机发出的不同信号音以及电话线各种状态的不同要求，结合实际情况对具体的单元功能模块作出软件或硬件上的不同分工，具体如下：1、理论上交换机所发出的各种信号音都可以通过软件编程而识别，即通过单片机发出的脉冲信号来检测信号音单位时间内的脉冲个数计算出其频率，从而完成信号音识别。但是从系统的可靠性和程序的结构设计上分析，选择了硬件来解决振铃音检测、忙音检测、双音频信号解码等功能模块。2、自动摘挂机和电器的控制必须使用具体硬件电路来实现。3、振铃音计数、忙音计数、密码校验、在线修改密码、输入信息分析、电器状态查询等功

24、能模块使用软件编程方式要比硬件电路简单的多，实现也很容易。综上所述，本设计的信号音检测、自动摘挂机、控制电器、双音频解码等功能模块使用硬件电路实现。而信号音计数、密码校验、在线修改密码、信息分析、电器状态查询等功能模块使用软件编程完成。2.1.2 单片机简介本系统选用的核心控制单片机芯片的型号是AT89C51。它是由Atmel公司生产的能与MCS-51系列兼容的单片机，其引脚如图22所示。图22 AT89C51引脚图AT89C51单片机引脚功能介绍：AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read O

25、nly Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/

26、地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上

27、拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1

28、 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）p3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或

29、用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持

30、高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦

31、操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。AT89C51的内部结构：图23 AT89C51内部结构2.2 硬件模块本设计使用了大量的硬件电路来完成部分功能模块，其目的就是充分利用硬件电路的可靠性、稳定性，使整体电路达到比较高的稳定性，采用硬件电路实现部分功能，而且使用了大量的抗干扰元器件，例

32、如：光耦合器，去耦电容等，提高系统的看干扰能力，从而是整个系统的性能更可靠。2.2.1 模拟摘挂机电路因为程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大为约30mA的电流，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。当用户摘机时，电话机通过叉簧接上约200的负载，使整个电话线回路流过约30mA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，完成接续。自动摘挂机电路可以通过单片机控制一个继电器的开关，继电器的控制端连接一个大约200的电阻接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。2.2.2 振铃检测电路当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。振铃为（253）伏（45

33、025）HZ的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值（9015）V。振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。根据振铃信号电压比较高的特点，可以先使用高压稳压二极管进行降压，然后输入至光电耦合器。经过光电耦合器的隔离转换，从光电耦合器输出的波形是时通时断的正弦波，经过RC回路进行滤波输出很标准的方波。方波信号就可以直接输出至单片机的中断计数器输入口，完成整个振铃音检测和计数的过程。2.2.3 控制部分电路本单元电路主要是由反向电路、D触发器和继电器等控制电路组成，电路不是很复杂，只是通过单片机控制多路继电器的开关即可，常用的电路已经很成熟可以直接应用。2.2.4 双音解码电路此部分是整个系统的关键

34、，它的工作情况直接决定了系统的可靠性。经过翻阅大量的文献资料，发现使用电话专用的双音频编解码芯片进行输入双音频信号的解码，是比较常用的一种方法。使用集成电路不但外围电路简单，而且可靠性强。经过专用集成电路的解码，信号转换成为不同的码制信号，可以直接被单片机读取。一般常用的电话双音频编解码集成电路有MT8870、MT8880、MT8888等，MT8870主要用于程控交换机、遥控、无线通信以及广播系统，实现DTMF信号的分享滤波和译码功能，输出相应16种频率组合的四位并行二进制码。MT8870具有拨号音抑制和模拟信号输入可调功能，经过反复论证比较，决定采用双音频解码集成片MT8870来完成此功能模

35、块。远程用户通过电话按键发送的DTMF信号，经耦合电容的隔直、滤波后，由MT8870接收并进行硬件译码，输出的四位二进制数据直接与AT89C51单片机的P1.0P1.3口连接， MT8870接收到有效的DTMF信号并解出正确的BCD数据时，会使CID端置高电平，通知CPU取走数据。CPU从P1口读入数据，去掉高四位后将数据保存于内部R7寄存器单元，并对读入的数值进行判断，从而得到远程控制者的输入命令。2.2.5 语音提示电路电话远程控制系统利用语音提示电路实现用户和系统的交流。语音提示电路预先存储若干段系统提示音，AT89C51中央处理单元电路判断用户发送的DTMF信号后，对语音提示电路进行寻

36、址，播放相应的提示音，从而向用户反馈信息提示下一步该如何操作。 图24 ISD2590芯片图本系统语音存储采用了美国ISD公司的ISD2590芯片，该芯片具有抗断电、音质好，使用方便等优点。有10个地址输入端，寻址能力可达1024位；最多能分600段；设有OVF（溢出）端，便于多个器件级联。ISD2590芯片如图24所示。当有电话呼入并且电话远程控制器拾机后，操作人员便会在语音提示电路的提示下输入密码，选择通道，设定各种数值，执行开机、挂机等操作，语音电路采用语音录放芯片ISD2590。内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存储阵列。芯片设计是基于所有操作

37、必须由微控制器控制，操作指令可通过串行通信接口（SPI或Microwire）送入，芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪存中，因此能够非常真实，自然地再现语音、音乐、音调及效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为4.0，5.3，6.4，8.0KHz，频率越低，录放时间越长，而音质则有所下降，可以在断电情况下保存100年（典型值），反复录音10万次，将需要提示的语音信息按段录入到芯片后，在CPU的控制下将录入的信息顺序由音频输出端输出，然后经音频功率放大器放大后输送到电话线路上。2.3 本章小结本章主要是对系统的总体可行性设计进行了

38、分析和核心控制芯片单片机AT89C51进行了简要的介绍。系统的总体可行性设计包括：硬件电路和软件模块，硬件电路的分析主要是振铃检测电路、模拟摘机电路、双音解码电路、语音提示电路、控制部分电路等部分的分析；经过翻阅大量的技术资料，对具体要求实现的功能进行完整的系统分析，本设计电话遥控系统设计基本符合实际情况，可以完成设计任务所要求实现的基本功能。第3章 硬件单元电路设计 在第二章内容里，对主要硬件电路作了简单介绍，下面我将提出各部分电路的设计思路以及电路的原理说明。3.1 振铃检测电路在电话线路未来铃流前，电话线路由电话交换机提供大约48V的直流电压。当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。振铃

39、信号为253伏的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值9015V。振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。在本电路检测铃流信号时，以五次铃响为准，即五次振铃后无人摘机，便由单片机控制自动模拟摘机，振铃检测电路设计如图31所示。原理说明：电话振铃信号通过电容C11隔直、D11稳压二极管、R11限流电阻输入至光电耦合器4N25的输入端1口，C11、D11和R11共同组成振铃信号变换电路，它们使输入电压和电流不会太大，对后面的光电耦合器起保护作用。光电耦合器4N25起的是隔离作用，光电耦合器是一种电信号的耦合器件，它一般是将发光二极管和光敏三极管的光路耦合在一起，输入和输出之间不可共地，输入电信号加于

40、发光二极管上，输出信号由光敏三极管取出。光电耦合器以光电转换原理传输信息，它不仅使信息发出端（一次侧）与信息接收并输出端（二次侧）是绝缘的，从而对电位差干扰有很强的抑制，而且具有很强的抑制电磁干扰能力、速度高、价格低、接口简单的特点。振铃信号通过光耦4N25的4脚输出振铃正弦波，R12和C12共同组成滤波电路，信号到了开关三极管T11的基极就变成了方波。经过一个施密特反向器（可用74LS04代替）的整形输出到单片机AT89C51的T0/P3.4口，中断方式采用外部中断，计数5次产生T0中断，控制继电器模拟摘机，完成振铃音检测。图31振铃检测电路设计原器件选取：1、C11隔直电容，因为是过滤直流

41、，滤出低频信号，而且振铃信号的电压还比较高，因此选取10F耐压100V的瓷片电容；2、D11为稳压二极管，选取36V的稳压二极管；3、R11是4N25的限流电阻，取33 k；4、IC1选取光电耦合器4N25；5、R12和C12共同组成振铃信号音滤波电路，根据电话振铃的技术指标：频率25Hz的正弦波，1秒通，4秒断，=RC可以推出0.024（S）。为了使振铃信号音输出很好的方波波形，计算后选取R12=10k，C12=100F，=1s；6、R13和D12共同组成振铃指示灯，R13=100，D12为黄色5mm发光二极管；7、T11和R14组成模拟开关电路，T11选取9013，根据分压原理和74LS0

42、4的低电平有效值，R14取2.9 k；8、反向器由74LS04中的二组反向器组成，起整流作用；3.2 模拟摘挂机电路设计主要思路：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，有“R”键的电子电话机的摘机状态直流电阻应350。在挂机状态下，其漏电流5A。当用户摘机时，电话机通过叉簧接上约200的负载，使整个电话线回路流过约30mA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，完成接续。根据有关技术指标，模拟摘挂机电路设计如图33所示，模拟摘挂机电路主要由一个光电耦合器开关电路控制继电器的开关，继电器控制接入电话线两端的200电阻。摘挂机信指令由单

43、片机通过使TXD/P3.1口变为高电平实现。经过一个反向器驱动发光二极管D21指示摘机，同时改变光敏三极管T21的基极电压，使T21处于导通状态，从而开启继电器J21，J21使电阻R23接入电话线两端。因为R23的电阻为200，使回路电流变大，控制电路向交换机发出模拟摘机的信号，交换机响应摘机信号，完成电话线路接通。整个电路完成自动模拟摘机过程。图33模拟摘挂机电路根据设计原理，原器件选取如下：1、IC2是光控三极管，其中T1三极管是起对单片机控制信号的放大作用，D11是摘机指示灯，取5mm绿色发光二极管；2、R21是摘机指示灯限流保护电阻，取220；3、L21是变压器感应变压输出；4、C21

44、起对电话线电压积累作用；5、R22是三极管限流电阻，取2k；6、D21二极管是起继电器反向保护的作用，取4001；7、J21是继电器控制开关，取JRC 4001F(DC5V)；8、R23是摘机电阻，取200。3.3 音频解码电路原理简介：双音多频DTMF信号解码电路采用MT8870芯片。MT8870的连线如图34所示，它的IN+、IN-脚接收来自电话机的双音多频脉冲信号，该双音多频信号先经其内部的拨号音滤波器，滤除拨号音信号，然后经前置放大后送入双音频滤波器，将双音频信号按高，低音频信号分开，再经高低群滤波器，幅度检测器送入输出译码电路，经过数字运算后，在其数据输出端（1114脚）输出相对应的8421码。MT8870的数据输出端Q4Q1连到AT89C51的P1口的P1.0P1.3，单片机经P1口识别4位代码。MT8870芯片简介和电话按键与相应译码（Q4Q1）输出见附录C。其中，A，B，C，D 4个按键常被当作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功