基于電話網(wǎng)絡(luò)的智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以使用戶在遠(yuǎn)端利用固定電話或移動(dòng)手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)可以充分利用現(xiàn)有的公用電話網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，不需要專門的布線，不占用無(wú)線電頻率資源，既可以節(jié)約投資又便于推廣使用。同時(shí)，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。另外，電話屬雙工通信，操作者可以通過(guò)各種提示音即時(shí)了解受控對(duì)象的有關(guān)信息，從而進(jìn)行相關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的交互性與智能化。
本系統(tǒng)采取單片機(jī)智能控制，并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，不會(huì)影響到電話機(jī)的正常使用。當(dāng)需要遠(yuǎn)程控制時(shí)用戶撥通本裝置所連接的電話號(hào)碼，電話振鈴識(shí)別電路在檢測(cè)到振鈴五次(次數(shù)可以通過(guò)軟件更改)無(wú)人接聽的情況下，控制器自動(dòng)摘機(jī)，并在語(yǔ)音電路的提示下輸入密碼，若密碼有誤，系統(tǒng)自動(dòng)掛斷電話，當(dāng)密碼正確時(shí)，只需按語(yǔ)音提示選擇被控電器，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，完成操作后輸入“#”鍵，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電話掛機(jī)。
1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)由單片機(jī)構(gòu)成主控部分，進(jìn)行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號(hào)，并完成各種信息的記錄。本系統(tǒng)包括振鈴識(shí)別電路、摘掛機(jī)電路、DTMY雙音頻解碼電路、語(yǔ)音提示電路及電器控制電路等，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
各類信號(hào)線與控制線分別連接至主控芯片AT89S51，它將根據(jù)不同的輸入信號(hào)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。系統(tǒng)中使用CM8870信號(hào)對(duì)電話機(jī)雙音頻信號(hào)進(jìn)行解碼，選用語(yǔ)音識(shí)別芯片RSC4128進(jìn)行密碼檢測(cè)和語(yǔ)音提示，對(duì)控制對(duì)象則采用可控硅電路實(shí)現(xiàn)控制操作，保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定。
2 系統(tǒng)各單元電路的實(shí)現(xiàn)
2．1 振鈴識(shí)別電路
振鈴識(shí)別電路的作用是檢測(cè)電話線上的鈴流信號(hào)，以便于為單片機(jī)提供電話鈴響的次數(shù)。振鈴識(shí)別電路如圖2所示。
由于電容器C1不能通過(guò)直流電壓，因此在待機(jī)狀態(tài)下電路沒有電流通過(guò)。當(dāng)有振鈴時(shí)，鈴流電壓使G1內(nèi)部的光敏三極管導(dǎo)通，此時(shí)P3．5點(diǎn)(連接單片機(jī)P3．5口)電壓降為0 V；當(dāng)沒有鈴流信號(hào)時(shí)，P3．5點(diǎn)電壓為高電平VCC。由此可見，P3．5點(diǎn)的脈沖是隨著鈴流信號(hào)的出現(xiàn)而出現(xiàn)的，因此只要檢測(cè)到P3．5點(diǎn)有低電平脈沖出現(xiàn)，就說(shuō)明線路上有鈴流信號(hào)了，而且P3．5點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的脈沖個(gè)數(shù)就代表了振鈴時(shí)間的長(zhǎng)短，通過(guò)累加P3．5點(diǎn)的脈沖個(gè)數(shù)就可以判斷出振鈴時(shí)間的長(zhǎng)短和鈴響次數(shù)的多少。
2．2 模擬摘機(jī)掛機(jī)電路
摘機(jī)、掛機(jī)電路其實(shí)就是一個(gè)電子開關(guān)，控制電路板和電話線之間的連接。平時(shí)這個(gè)開關(guān)應(yīng)該處于斷開的狀態(tài)，以免造成電話線占線；當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制時(shí)，如果振鈴響五次而無(wú)人接聽，這時(shí)候就需要讓電路板和電話線路接通，即完成摘機(jī)動(dòng)作。模擬摘機(jī)掛機(jī)電路如圖3所示。V1就是一個(gè)電子開關(guān)，該開關(guān)的導(dǎo)通與否受到單片機(jī)P1．4口的控制。
摘機(jī)掛機(jī)電路如果用繼電器設(shè)計(jì)，電路要簡(jiǎn)單一些，但在實(shí)用中發(fā)現(xiàn)耗電大，5 V的繼電器吸合電流高達(dá)30μA，是AT89S51靜態(tài)電流的近3倍，體積和重量也比較大，另外繼電器也容易產(chǎn)生火花干擾。采用晶體管摘機(jī)掛機(jī)電路克服了這些問(wèn)題。
2．3 DTMF解碼電路
雙音多頻信號(hào)是一組由高頻信號(hào)與低頻信號(hào)疊加而成的組合信號(hào)。雙音多頻信號(hào)解碼是控制系統(tǒng)的主要組成部分，正確地解碼出交換機(jī)通過(guò)電話線發(fā)送來(lái)的雙音多頻信號(hào)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。本系統(tǒng)使用雙音頻解碼集成片CM8870完成此功能。CM8870集成了頻帶分離濾波器和數(shù)字解碼器，可以將接收到的DTMF信號(hào)轉(zhuǎn)換成8421碼。
雙音頻解碼電路如圖4所示。雙音頻信號(hào)輸入點(diǎn)與圖3中三極管V1集電極相連接，當(dāng)V1導(dǎo)通時(shí)，從電話線上送來(lái)的雙音頻信號(hào)進(jìn)入CM8870。如果CM8870接收到的是有效的DTMF信號(hào)，便解碼出對(duì)應(yīng)的8421碼從數(shù)據(jù)輸出端Q1～Q4輸出，該數(shù)據(jù)進(jìn)入單片機(jī)P1．0～P1．3口，完成數(shù)據(jù)采集、判斷和處理。另外，從CM8870的第15腳出來(lái)的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)的P1．5端口，通知單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)。
2．4 語(yǔ)音密碼檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用特定人語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)可靠的密碼檢測(cè)功能?；谡Z(yǔ)音信號(hào)處理芯片RSC4128是一個(gè)高度集成的語(yǔ)言和模擬輸入／輸出復(fù)合信號(hào)處理器，它具有說(shuō)話人確認(rèn)功能。當(dāng)發(fā)言人在片上訓(xùn)練一個(gè)特殊的字或詞組之后，芯片就能夠識(shí)別一個(gè)特定的單詞是否為最初的發(fā)言人所發(fā)出的。RSC4128可以儲(chǔ)存10個(gè)說(shuō)話人確認(rèn)(SV)模板在芯片內(nèi)，也可以使用外在的可編程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)10個(gè)以上。語(yǔ)音密碼作為用戶遙控應(yīng)答機(jī)的用戶密碼，具有較強(qiáng)的安全性，而且比一般的撥號(hào)密碼簡(jiǎn)便，保密性強(qiáng)，可靠性高。如果家里有多個(gè)主人，可以將每個(gè)人的語(yǔ)音記錄下來(lái)，作為訓(xùn)練模板，只有符合要求的發(fā)言者才能夠?qū)@個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)如圖5所示。
語(yǔ)音識(shí)別模塊通過(guò)SHS，DATA，MHS三線與主機(jī)相連，采用三線同步串行通訊方式。對(duì)于語(yǔ)音識(shí)別模塊而言，SHS是輸出、MHS是輸入、DATA是雙向輸入／輸出線。另外RSC4128還帶有語(yǔ)音錄放功能，在此模式下，系統(tǒng)可以現(xiàn)場(chǎng)錄放一段語(yǔ)音并回放所錄聲音。
2．5 電器控制電路
由于雙向可控硅可以實(shí)現(xiàn)小功率直流電控制大功率交流電的功能，因此本系統(tǒng)采用它控制家用電器的開關(guān)。電器控制電路如圖6所示。
3 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要單元功能模塊包括振鈴檢測(cè)計(jì)數(shù)、控制摘掛機(jī)、密碼校驗(yàn)、雙音頻信號(hào)分析處理、控制電器、信號(hào)音提示等。主程序流程圖如圖7所示。
4 結(jié) 語(yǔ)
基于電話網(wǎng)絡(luò)的智能遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)具有不占用無(wú)線電資源，網(wǎng)絡(luò)功能完善和覆蓋范圍廣，投資低等優(yōu)勢(shì)，可以充分滿足實(shí)際生活和生產(chǎn)需求。經(jīng)測(cè)試證明，本系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單實(shí)用，控制可靠，不影響電話機(jī)正常使用。在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上可以很方便地進(jìn)行功能擴(kuò)展，如留言電路，也可用于生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域。