摘 要：為了實(shí)現(xiàn)家庭生活現(xiàn)代化、家居智能化，設(shè)計(jì)了一種家電遠(yuǎn)程無線控制系統(tǒng)。主要以單片機(jī)AT89C52和雙音多頻解碼集成電路MT8870為核心，通過電話來實(shí)現(xiàn)對空調(diào)、電燈、電視、熱水器等8種家用電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。該系統(tǒng)性價(jià)比較高，具有良好可擴(kuò)展性和實(shí)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程控制；公用電話網(wǎng)；智能家居
傳統(tǒng)的電器都是以個(gè)體形式存在，不具備系統(tǒng)的管理與控制功能，而智能家電控制系統(tǒng)是對電器進(jìn)行智能控制與管理的系統(tǒng)，從而達(dá)到智能家電系統(tǒng)的節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的功能。目前市場上的類似功能產(chǎn)品大都使用Modem與計(jì)算機(jī)的結(jié)合[1]，以實(shí)現(xiàn)控制信息的傳送。此類產(chǎn)品必須在控制方和被控方之間設(shè)置一臺(tái)計(jì)算機(jī)和Modem，控制信息量大、內(nèi)容豐富、但費(fèi)用較高。本文設(shè)計(jì)的智能家電遠(yuǎn)程控制[2-3]系統(tǒng)節(jié)約了布線投資，利用電話網(wǎng)[4]作為信息傳輸網(wǎng)，即可完成對遠(yuǎn)程被控方進(jìn)行有效的控制。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示?！ ?/p>
電話控制由單片機(jī)AT89C52[5]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)，并完成對各種信息的記錄。接口電路提供單片機(jī)與電話外線的接口，其中包括鈴流檢測、摘掛機(jī)控制、忙音檢測、雙音頻DTMF識(shí)別以及語音提示電路。
系統(tǒng)中語音提示電路的提示音利用程序產(chǎn)生，并通過反饋電路反饋至電話外線，從而使操作者對電器的操作達(dá)到交互式，并能即時(shí)了解有關(guān)的信息；顯示電路用于狀態(tài)設(shè)置時(shí)的顯示；控制部分即受控的終端，可通過接撥不同的終端對電話進(jìn)行必要的改動(dòng)從而達(dá)到功能的擴(kuò)展。本設(shè)計(jì)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。用戶通過異地的電話機(jī)撥通本裝置所連接外線的電話號(hào)碼，通過市局交換機(jī)向電話機(jī)發(fā)出振鈴信號(hào)。如果檢測到振鈴2次，即2次響鈴后無人接，自動(dòng)摘機(jī)，進(jìn)入密碼檢測，輸入正確密碼后選擇被控電器，然后輸入開或關(guān)對電器進(jìn)行遙控，完成后返回。
在設(shè)計(jì)中，把信號(hào)音檢測、自動(dòng)摘掛機(jī)、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實(shí)現(xiàn)。而信號(hào)音計(jì)數(shù)、密碼校驗(yàn)、信息分析等功能模塊使用軟件編程完成。
1.1振鈴音的檢測
當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)來鈴流信號(hào)。振鈴為25 V±3 V的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值90 V±15 V。振鈴以5 s為周期，即1 s送，4 s斷。根據(jù)振鈴信號(hào)電壓比較高的特點(diǎn)，可以先使用高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光電耦合器。經(jīng)過光耦的隔離轉(zhuǎn)換，從光電耦合器輸出的波形是時(shí)通時(shí)斷的正弦波，經(jīng)過RC回路進(jìn)行濾波輸出很標(biāo)準(zhǔn)的方波。方波信號(hào)就可以直接輸出至單片機(jī)的中斷計(jì)數(shù)器輸入口，完成整個(gè)振鈴音檢測和計(jì)數(shù)的過程。該部分電路如圖2所示。
1.2 自動(dòng)摘掛機(jī)
因?yàn)槌炭仉娫捊粨Q機(jī)對電話摘機(jī)的響應(yīng)是電話線回路電流突然變大為約30 mA的電流，交換機(jī)檢測到回路電流變大就認(rèn)為電話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。自動(dòng)摘掛機(jī)電路可以通過單片機(jī)控制一個(gè)繼電器的開關(guān)，繼電器的控制端連接一個(gè)大約300 Ω的電阻接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機(jī)。該部分參考電路如圖3所示。
1.3 電器控制電路
本單元電路主要由譯碼擴(kuò)展電路、反向電路、D觸發(fā)器和繼電器控制電路組成。
首先，單片機(jī)AT89C52從P1口的低4位輸出4位控制信號(hào)。P1.0、P1.1、P1.2作為3位數(shù)據(jù)線，P1.3作為使能控制信號(hào)，一同加在3～8線譯碼器的輸入端。當(dāng)使能端有效時(shí)，2位數(shù)據(jù)線經(jīng)過譯碼器數(shù)擴(kuò)展為８位數(shù)據(jù)線。這8位數(shù)據(jù)連接8個(gè)反向器進(jìn)行整流隔離，然后連接D觸發(fā)器進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。每個(gè)D觸發(fā)器的輸出端都控制一路繼電器，而每一路繼電器也控制一路電器的開關(guān)。二極管指示燈并聯(lián)在開關(guān)三極管兩端作為電器開關(guān)指示。這樣就可以完成單片機(jī)對多路電器的控制。也可以把P1口的8位都用作控制電器，數(shù)據(jù)輸入口改在P2口。電路中一共有8路電器可以控制，其工作原理同上。
1.4 雙音頻解碼
本部分是整個(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。在這里可選用MT8870對輸入的雙音頻信號(hào)進(jìn)行解碼。解碼電路如圖4所示。
1.5 信號(hào)提示音檢測
本單元可以在系統(tǒng)初始化的時(shí)候，在單片機(jī)的內(nèi)存中開辟一塊空間放置密碼。當(dāng)用戶輸入密碼的時(shí)候，單片機(jī)把輸入的密碼寫入另外的一塊空間，然后利用減法運(yùn)算比較兩者是否相等。這樣就可以實(shí)現(xiàn)密碼檢測的功能。信號(hào)音的規(guī)范以及其對應(yīng)含義如表1所示。
2 軟件設(shè)計(jì)
軟件流程圖如圖5所示。
密碼檢測部分程序代碼如下：
…
LCALL RING10 ;input password
IN: CLR 7EH ;7EH=0
DTMF: MOV R7，#5H ;PASSWORD:5 R7
MOV R1，#38H ;sign
SETB P1.4
SETB P1.5
SETB P1.6
SETB P1.7
WAIT: JBC 7EH，CC ;wait INT0
LJMP WAIT
CC: MOV R7，#5H ;password 5***
MOV R0，#30H ;password top
MOV R1，#38H ;sign
CMP: MOV A，@R1
MOV R4，A
CLR C
MOV A，@R1
SUBB A，@R0 ;test
INC R0
INC R1
JZ AAA ;OK，pass one
LJMP QQ
AAA: DJNZ R7，CMP ;R7-1!=0
LJMP LL ;pass
QQ: DJNZ R2，IN1 ;password wrong&R2!=0
LCALL RING20
LJMP STOP
IN1:LCALL RING20 ;password wrong，try!
LJMP IN
經(jīng)過硬件安裝與軟件調(diào)試，測試結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)完全能夠利用電話實(shí)現(xiàn)對空調(diào)、電視、電燈等8種家用電器的遠(yuǎn)程智能控制。本文提出的設(shè)計(jì)方案充分利用了電話網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，為遠(yuǎn)程家電的控制提供了一種靈活、方便的方法，不但不會(huì)破壞家庭已有的裝修，且方案成本低、性能高，具有靈活可靠的特點(diǎn)，對家電的控制變得更容易、更快捷、更方便、更安全。
參考文獻(xiàn)
[1] 李勇軍，馬光思.基于MODEM的查詢式通信程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999,31(2):141-144.
[2] 胡葛軍.短距離無線通信技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2006.
[3] BUHSHBY S T．A standard conununicafion infrastructure for intelligent tmildins[J]．Automation in Conston,1997，6(5)：529-540.
[4] 蔣昊,李哲英,蔣大明.基于電話交換機(jī)的遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2007,23(8-2):267-269.
[5] 姜曉霞. 基于AT89C52單片機(jī)的智能客房控制系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2005,21(10):78-79.