摘 要: 給出一種使用公用電話網(wǎng)進行遠程控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電話機上的按鍵,作為控制命令按鍵,通過Motorola公司的MC145436雙音調(diào)多頻接收機作電話雙音多頻(DTMF)解碼核心,實現(xiàn)對遠程系統(tǒng)的控制功能。
關(guān)鍵詞: 雙音多頻(DTMF) DTMF解碼 電話遙控
利用公用電話網(wǎng)進行遠程控制,主要要解決的問題是如何利用電話線傳遞控制信息。使用Modem(調(diào)制解調(diào)器)與計算機的結(jié)合,可以實現(xiàn)控制信息的傳遞問題,而且控制信息可以非常復(fù)雜和豐富,但必須在控制方和被控制方各設(shè)置一臺計算機及Modem,費用較高。如果被控制方操作較簡單,只需要較少命令即可控制的情況下,直接使用電話機上的雙音多頻(DTMF)信號(*、#及十個數(shù)字鍵,共十二個鍵,一般作電話撥號用)或其組合,就足夠?qū)h程被控制方進行有效的控制。使用電話機作控制器不但費用低廉,而且方便可靠,不管使用者在任何地方,只要在手邊有一部電話機,就可以實現(xiàn)對被控制方的控制。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
電話遠程控制系統(tǒng)主要需要完成的功能是對電話雙音多頻信號進行解碼,并自動驅(qū)動被控制電器設(shè)備進行指定操作。由于電話遠程控制系統(tǒng)是利用電話進行控制的系統(tǒng),因此,系統(tǒng)必須能識別電話的振鈴信號,并能自動摘機和掛機。由于電話遠程控制系統(tǒng)一般在無人值守的情況下工作,因此,必須能自動開機和關(guān)機,并且在用戶出現(xiàn)誤操作時,必須能自動復(fù)位及關(guān)機。一般被控制的電器設(shè)備有可能是強電驅(qū)動的電器,因此,真正控制電器設(shè)備開關(guān)的電路由繼電器實現(xiàn)。另外,系統(tǒng)主要由集成電路和模擬電路組成,因此,必須設(shè)置直流電源電路,以提供系統(tǒng)正常運作所需的電力。
根據(jù)以上要求,電話遠程控制系統(tǒng)主要設(shè)置了電話雙音多頻(DTMF)信號解碼電路、系統(tǒng)控制電路,4/16譯碼器,驅(qū)動電路、繼電器開關(guān)電路、系統(tǒng)開啟電路、系統(tǒng)關(guān)閉電路、電話摘機控制電路、電話掛機控制電路、自動復(fù)位電路和電源電路等,如圖1所示。
2 電話雙音多頻(DTMF)信號解碼
電話機鍵盤上包括12個按鍵(*、#及十個數(shù)字鍵),在音頻設(shè)置條件下,每個按鍵對應(yīng)一個兩頻率的正弦波信號的組合,如表1所示。
本系統(tǒng)采用Motorola公司的MC145436雙音調(diào)多頻接收機作電話雙音多頻(DTMF)解碼核心(見圖2)。
MC145436是硅柵CMOS大規(guī)模集成電路,包括有濾波器和譯碼器用于檢測一對音調(diào)是否符合十六進制輸出雙音多頻(DTMF)標(biāo)準(zhǔn)。開關(guān)電容濾波器技術(shù)用于定時控制和輸出電路的數(shù)字化。MC145436具有優(yōu)良的電源線噪聲指標(biāo)和撥號音的抑制性能,很適合遠端控制設(shè)備的電話雙音多頻(DTMF)信號的解碼工作。
利用MC145436及電話耦合電路、DTMF信號放大電路,可構(gòu)成一個電話雙音多頻(DTMF)信號的解碼電路,如圖3所示。
由電話線上來的雙音多頻(DTMF)及電話直流供電混合信號,經(jīng)耦合器T,濾除電話線上的直流信號。然后送入放大器,將雙音多頻信號進行放大,之后,再經(jīng)過一個耦合電容,送入MC145436雙音多頻(DTMF)解碼芯片。經(jīng)MC145436芯片解碼后,DV信號變?yōu)橛行?高電平),同時輸出4位代碼(D8,D4,D2,D1)。4位代碼(D8,D4,D2,D1)與電話鍵盤上按鍵的關(guān)系如表2所示。
3 系統(tǒng)開啟和關(guān)閉電路
由于電話遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)一般都放置在無人值守的環(huán)境下,因此,在不使用的情況下,系統(tǒng)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài);另外,當(dāng)出現(xiàn)誤操作時,系統(tǒng)應(yīng)可以自動復(fù)位。因此,在電話遠程控制系統(tǒng)中,設(shè)置了系統(tǒng)開啟電路,系統(tǒng)關(guān)閉電路,自動復(fù)位開關(guān)電路。
3.1 系統(tǒng)開啟電路
電話遠程控制系統(tǒng)利用電話振鈴信號,作為系統(tǒng)開啟信號,其實現(xiàn)方法如圖4所示。
當(dāng)電話振鈴信號到來時,電話線路上的90V振鈴交變信號,經(jīng)耦合器T后,再經(jīng)過一個橋電路B及濾波電路后,變成一個直流信號,加在可控硅Q的G端上,打開可控硅Q。動力電(220V交流)經(jīng)可控硅Q后,驅(qū)動系統(tǒng)上的直流電源,為整個系統(tǒng)提供電源。此時,系統(tǒng)的電源又反過來保持可控硅Q一直處于開啟狀態(tài),從而保持整個系統(tǒng)處于開啟工作狀態(tài)。
3.2 系統(tǒng)關(guān)閉電路
當(dāng)用戶使用完控制系統(tǒng)后,需要關(guān)閉系統(tǒng)時,發(fā)送一個“關(guān)閉系統(tǒng)”命令,系統(tǒng)即自動關(guān)閉;另外,在出現(xiàn)誤操作,如用戶掛機時,未先發(fā)“關(guān)閉系統(tǒng)”命令,或一個非法用戶無意中打開了系統(tǒng),系統(tǒng)都可以利用自動復(fù)位開關(guān)送來的關(guān)機命令,關(guān)閉系統(tǒng)。關(guān)閉系統(tǒng)電路如圖5所示。
當(dāng)用戶“關(guān)閉系統(tǒng)”命令或系統(tǒng)自動復(fù)位關(guān)機命令到來時,通過與非門U1后,驅(qū)動繼電器KR接通,使可控硅Q的K、A兩端短路,當(dāng)用戶關(guān)閉系統(tǒng)命令或系統(tǒng)自動復(fù)位關(guān)機命令失效時,通過與非門U1輸出0電平,繼電器KR斷開,使可控硅Q的KA兩點開路,從而使可控硅Q進入關(guān)閉狀態(tài),切斷動力電,關(guān)閉整個系統(tǒng)。
3.3 自動復(fù)位開關(guān)電路
當(dāng)用戶掛機前,未關(guān)閉系統(tǒng)時,自動復(fù)位開關(guān)經(jīng)一設(shè)定延遲后,會自動發(fā)出關(guān)機命令,關(guān)閉整個系統(tǒng)。自動復(fù)位開關(guān)電路如圖6所示。
自動復(fù)位開關(guān)的延遲時間由R、C組成的電路控制。當(dāng)用戶正在進行操作時,每當(dāng)按下電話鍵盤上的一個按鍵,則MC145436的第12端(DV)變?yōu)楦唠娖剑撔盘栕鳛樽詣訌?fù)位開關(guān)電路的Sin信號,快速對電容C進行充電。當(dāng)用戶松開電話按鍵,則DV變?yōu)榈?,即Sin為低,此時,電容C通過電阻R進行放電。當(dāng)電容C上的電壓(即U-4)低于U-5上的電壓時,Sout輸出一個低電平,即自動復(fù)位信號變?yōu)橛行А?BR>4 控制命令處理電路
由MC145436電話雙音多頻芯片輸出的4位數(shù)字代碼,根據(jù)系統(tǒng)安排,分別送至系統(tǒng)控制電路和控制命令處理電路。
控制命令處理電路主要功能是將并行的數(shù)字控制信息(即4位數(shù)字代碼)處理成對應(yīng)的控制命令,并且實現(xiàn)弱電控制命令與強電控制命令之間的轉(zhuǎn)換功能??刂泼钐幚黼娐肪唧w包括三個部分,即4/16譯碼器,驅(qū)動電路和繼電器開關(guān)電路。
4.1 4/16譯碼器
4/16譯碼器主要實現(xiàn)4位并行數(shù)字代碼轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的16位控制功能,可以由一塊芯片,如74LS4514來實現(xiàn)。每當(dāng)4位并行數(shù)字代碼有效時,74LS4514的16個輸出端中即有1個唯一的輸出端輸出為1,其余皆為0。
4.2 驅(qū)動電路
驅(qū)動電路主要實現(xiàn)驅(qū)動繼電器,命令復(fù)用和命令鎖定三個功能。
· 驅(qū)動繼電器
當(dāng)一個4/16譯碼器被用作多個控制命令時,由一個74LS4514芯片驅(qū)動可能出現(xiàn)電力不足的情況,因此,設(shè)置驅(qū)動電路為繼電器電路提供電力。
· 多命令選擇
當(dāng)4/16譯碼器的某個輸出被用作多個控制命令時,可以將其接到不同的驅(qū)動門上,如74LS245等,選通某個驅(qū)動門,則該驅(qū)動門對應(yīng)的命令有效,其它驅(qū)動門對應(yīng)的命令無效。
· 命令鎖定
命令鎖定主要實現(xiàn)命令保持功能,即每接收到一次命令,即打開繼電器或關(guān)閉繼電器。命令鎖定功能可以用74LS74芯片實現(xiàn)。
4.3 繼電器開關(guān)電路
繼電器屬強電電路,直接用集成電路芯片不能驅(qū)動,為此,在集成電路芯片與繼電器之間必須設(shè)置一個驅(qū)動繼電器的電路。本系統(tǒng)利用分立三極管的截止和飽和兩個狀態(tài),來關(guān)閉繼電器或打開繼電器開關(guān),其電路如圖7所示。
本文介紹的電話遠程控制系統(tǒng),可以利用電話機方便地實現(xiàn)遠程電器設(shè)備的控制操作,例如作為家用電器的遠程控制器使用,使用者在任何地方,都可以使用電話機實現(xiàn)對居所的各種家用電器開關(guān)電源或其它的控制。系統(tǒng)實驗表明,采用電話機作控制器,采用電話雙音多頻(DTMF)信號作為控制信號,可以可靠地實現(xiàn)遠程系統(tǒng)的控制和操作。
參考文獻
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