毕业设计（论文）-手机遥控家用电器电路设计.doc

河南科技学院新科学院 2010 届本科毕业论文（设计） 论文题目：手机遥控家用电器电路设计 学生姓名：曹洁 所在院系：新科学院机电系 所学专业：电子信息工程专业 导师姓名：田泽正 完成时间：2010 年 5 月 8 日 摘 要 随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，手机已经在家庭普及, 利用 手机实现家用电器遥控是家电未来的发展方向。这样设计将人们的生活带来很 多的便利，简单的例子，炎炎的夏日，主人可以在下班前半小时遥控打开空调， 下班进家就有一种很凉爽的感觉；可以遥控开启微波炉、电饭锅等炊具，一回 到家便可享受美味的饭菜。在高科技给人们带来便利的同时，家庭安全防护意 识也越来越受到人们的重视，如果家中有警情(如火警、盗警等)时，主人还希 望能及时获知警情，采取及时有效的措施。本系统设计实用，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。电话 远程控制不需进行专门的布线,可避免电磁污染，是符合社会发展和时代要求的 一项自动控制技术。 关键词： 自动控制技术，设计，遥控，手机 Abstract With the development of our national economy, improvement of peoples living standard. Along with the widespread use of telephone in family, the remote control of household appliances by means of telephone is to be realized in the future. This design will bring a lot of peoples life convenient, for example, , the heat of summer, the owner can work the remote control to open half an hour before air-conditioning, work into the home have a very cool feeling; can remotely open the microwave oven, rice cooker and other cooking utensils, a home can enjoy delicious meals. In the high- tech convenience to the people at the same time, the family has become increasingly security conscious attention, if the police family situation (such as fire, theft alarm, etc.), the owner also informed the police hope that in time the situation and take timely effective measures. This system design and practical function, flexible, convenient operation, high reliability, and can be widely applied in the family or other places of intelligent control. Phone remote control to special cabling, can avoid electromagnetic pollution, conforms to the social development and the demands of the era of an automatic control technology. Keywords: Automatic control technology, Design, Femote control, Phone 目 录 1 前言.1 1.1 课题研究的背景及意义.1 1.2 国内外相关研究情况.1 1.3 设计思想.2 2 系统总体设计.2 3 芯片介绍.3 3.1 MT8870 介绍.3 3.2 PC817 介绍.5 3.3 ARP9600 介绍.5 3.4 LM386 介绍.6 3.5 74HC04 介绍 .7 3.6 LM7805 介绍.8 3.7 LM358 介绍.9 4 电路介绍.9 4.1 模拟摘机电路.9 4.2 来电检测电路.9 4.3 电源电路.11 4.4 双音频解码电路.11 4.5 语音提示电路.12 4.6 无线发射接收设备.17 4.6.1 无线发射电路.14 4.6.2 无线接收电路.18 4.7 总电路.15 5. 结束语.16 6. 致谢.16 参考文献.16 附录.18 附录 1 ARP9600 的管脚的功能表.18 附录 2 总电路图.19 1 前言 1.1 课题研究的背景及意义 随着我国社会经济的快速发展，各种远程控制的智能家居会逐渐被人们所 接受，慢慢进入家庭当中，在我们生活当中起着非常重要的作用，让我们的生 活变得丰富、轻松、方便而又更加有意义。智能家居是未来生活中非常重要的 部分，当前的发展也是非常热门的，通过对基于固定电话网络的远程控制器的 研究，可以使我了解当前智能家居的发展状况，更多的掌握有用的知识，将自 己所学的知识综合运用到实践当中，扩大了自己的知识面，能够提高自己的动 手动脑能力。通过毕业设计一方面能够提高我使用应用软件的能力和实践能力； 另一方面也能够提高我对本专业知识的理解，设计中要用到许多本专业的课程， 在设计过程中不仅是知识的温习与巩固，更重要的是通过设计能使我提高对已 有知识的应用能力，丰富自己的知识，提高我对未知知识的求知欲望。 随着工业自动化水平的提高，在许多无人看守的工业现场，希望能够对设 备进行远程的控制和测量，以及对远程数据终端进行设置和数据采集，手机的 逐渐普及使得在工业现场使用手机成为可能。近些年来,由于通讯网络的飞速发 展,移动通信与实际应用的结合使得各种基于 GSM 网络的无线监控系统成为当 前远距离无线监控领域最为广泛的应用。另一方面,基于嵌入式概念的单片机和 PC 通过串行口构成的多微机监测系统己经广泛应用于工业控制、数据传输、水 利系统、消防治安、智能楼宇、银行金融等方面,这些系统原来大多采用有线网 络、短距离无线网络等通信方式,其固有的缺陷很大程度上限制了其使用的场合。 另外随着生活质量的提高，人们非常希望能像在家里一样随时随地对家电进行 遥控。这样，炎炎的夏日，主人可以在下班前半小时遥控打开空调，下班进家 就有一种很凉爽的感觉；可以遥控开启微波炉、电饭锅等炊具，一回到家便可 享受美味的饭菜。 1.2 国内外相关研究情况 21 世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大 进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时 候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD 录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水 器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭；而这一切的实现都仅仅是轻轻的 点几下鼠标，或者打一个简单的手机。随着经济的发展,社会信息化的程度不断 提高,基于手机网络远程控制器的各种智能系统逐步走进了人们的生活，国外远 程控制的智能系统的发展情况自从世界上第 1 幢智能建筑 1984 年在美国出现后， 美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各 种智能家居系统的方案。智能系统在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛 的应用。国外的家庭智能化系统包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲 功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、住户信息留言功能、家 庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和系统软件配置等。 1.3 设计思想 整个设计是有五个单元电路组成：来电检测电路，模拟摘机电路，双音频 检测电路，语音提示电路以及无线接收发射电路。所要完成的功能主要是当电 话机检测到振铃信号，如果这个振铃信号达到预设的值后，系统认为是控制信 号，模拟摘机电路自动接通，系统接收电路传过来的按键信号（双音频信号） ， 将其转化为二进制的 8421BCD 码送到外部的单片机的控制及输出电路，使其 完成所设功能。如果用户长时间不发送指令或者忘记关机时，到达预置时间后， 系统将自动挂机。该设计结构简单，元件数量少，操作简单，适合城乡家庭安 装使用。手机远程遥控不需要专门的布线，不占用无线电视频资源，避免了电 磁污染，利用现有的电话网，遥控距离可以跨省市，甚至跨越国家，打破了区 域的局限性。 2 系统总体设计 此设计主要由来电检测电路，模拟摘机电路，双音频检测电路，语音提示 电路以及无线接收发射电路五部分构成。振铃检测电路以光耦817为主构成，当 有振铃信号时，铃流进入817输入端脚1和脚2，脚4输出脉冲方波信号，送至 89C51的INT1端，由于语音信号和双音频信号电压远低于振铃信号电压，该电 路不会引起误判。模拟摘机电路由两个高压三极管组成。89C51的口输出高低 电平，使三极管导通或截止，从而改变挂接在电话线上的阻抗来模拟摘机和挂 机。远程控制系统利用电话按键信号作为数据和命令，即将按键双音频信号进 行编码与解码，为了实现双音频信号的解码，本设计采用MT8870芯片作为双音 频解码的主要芯片，从而得到远程控制端对智能控制系统传送的数据和命令。 语音提示电路的控制主要采用APR9600语音录放芯片作为反馈信号源，从而使 该系统能良好地实现人机对话，即对远程控制端进行操作时，系统给出相关的 提示语音信号作为反馈信号。无线收发电路主要采用315 MHz无线数据收发模 块（有名DF数据模块） ，DF数据模块具有较宽的工作电压范围312 V ,当电压 变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地 接收。其原理方框图见下图（1） 手 机 信 号 89C51 双音频检测电路 来电检测电路 无线发射电路 电源 模拟摘机电路语音提示电路 无线接收电路 图 1 原理方框图 3 芯片介绍 3.1 MT8870 介绍 IN +V dd IN - ST/G T G SEST V RefSTD IN HQ 4 PWD NQ 3 O SC1Q 2 O SC2Q 1 V ssTOE MT8870 H EA D ER 9X 2_1 图 2 芯片 MT8870 引脚图 MT8870 音调译码器(Tone Decoder）是 MITEL 公司所开发生产为一颗常用 复频译码 IC，这个电路可以接收 DTMF 信号，是一个完整的 DTMF 接收器。 它接收了 DTMF 信号后，内部将信号分成高频带和低频带，并将此信号送至数 字译码器，然后将讯号送至数字译码器以解出按键值，接着将解出的按键值以 二进制的方式以四条线(Q1、Q2、Q3、Q4)输出到外部共享 Bus 上，其 MT8870 引脚说明如表 1 及内部结构如图 3。值得一提的是，当 MT8870 解出一个按键 值且输出到外部时，其 STD 接脚会由低态升为高态，经一段时间后再降为低 态，我们便可利用此特点侦测到此脚有讯号时便马上将 Q1-Q4 接脚所产生的值 读入 CPU，然后解出电话的按键值。 表 1 MT8870 引脚功能介绍 PIN脚位说明 1IN+OPA 非反相输入端 2IN-OPA 反相输入端 3GS增益选择 4VREP参考电压选择 5INH禁制输入信号检出 6PWDN电源下降输入 7OSC1内部振荡电路输入端 8OSC2内部振荡电路输出端 9Vss电源地线 10TOE三态输出端 11Q1三态译码数据输出端 12Q2三态译码数据输出端 13Q3三态译码数据输出端 14Q4三态译码数据输出端 15STD延迟动作输出 16EST提前动作输出 17ST/GT动作输入/监视时间 18Vdd电源正电源 由上表可知，MT8870 共有 18 个拐角，其中 Q0-Q3 为三态译码数输出， IN+为 OPA 非反向输入端，IN-为 OPC 反向输入端，GS 为增益选择，VREF 为 参考电压输出，INH 为禁制输入信号检出，PWDN 为电源下降输入，OSC1 为内 部振荡电路输入端，OSC2 为内部振荡电路输出端，VSS 为电源地线，VDD 为 电源正电压，ST/GT 为动作输入/监视时间，EST 为提前动作输出，STD 为延 迟动作输出。该芯片的内部结构见图 3 图 3 MT8870 芯片内服结构 3.2 PC817 介绍 pc817 是常用的线性光藕，在各种要求比较精密的功能电路中常常被当作 耦合器件，具有上下级电路完全隔离的作用，相互不产生影响。 1 2 3 4 PC817 1 阳极 2 阴极 3 发射极 4 集电极 图 4 PC817 内部结构 当输入端加电信号时，发光器发出光线，照射在受光器上，受光器接受光 线后导通，产生光电流从输出端输出，从而实现了“电-光-电”的转换。 普通光 电耦合器只能传输数字信号（开关信号） ，不适合传输模拟信号。线性光电耦合 器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这 样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程 度也不同，输出的电压或电流也随之不同。 PC817 光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用。 3.3 ARP9600 介绍 /M 1 1 /M 2 2 /M 3 3 /M 4 4 /M 5 5 /M 6 6 OSCR 7 /M 7 8 /M 8 9 /Busy 10 BE 11 VSSD 12 VSSA 13 SP+ 14 SP- 15 VCCA 16 MICIN 17 MICEF 18 AGC 19 ANA-in 20 ANA-out 21 /Strobe 22 /CE 23 MSEL1 24 MSEL2 25 Extclk 26 /RE 27 VCCD 28 图 5 ARP9600 芯片管脚图 管脚的具体功能介绍见附录中的表 1 为了使该系统能良好地实现人机对话，即对远程控制端进行操作时，将系 统给出相关的提示语音信号作为反馈信号。本文选用台湾公司最新推出的 APR9600 语音录放芯片作为反馈信号源。 APR9600 语音录放芯片采用模拟存储技术，具有音质好、噪音低、不怕断 电、可反复录放、同时又具备多种控制方式，外围电路设计简单，价格也十分 低廉，单片电路可录放 3260 秒的特性。 该语音芯片可以设置为串行工作模式或并行工作模式，串行控制时可以将 播放时间分为 256 段以上，并行控制时最大可分 8 段。有关该芯片的工作模式 设置如表 2 所示。 APR9600为28脚双列直插式标准封装DIP芯片， APR9600工作电压 4565V，静态电流1 ，工作电流25mA，驱动功率12mW (外接扬声器 16n)。 语音芯片被预先设置为并行控制模式，相应语音段的播放由软件来触发。 此语音经芯片SP+、SP一端，进至音频放大电路LM386进行放大，再经T1耦合 至电话回路，用户可从电话里听到系统控制语音芯片发出的提示进行相应的操 作。 表 2 APR9600 语音录放芯片工作模式设置 MSEL1 （24 脚） MSEL2 （25 脚） /M8 (9 脚) 有效键/M1-8 为段控制键， /CE 多为停止复位键 功能 （以 60 秒计） 010/1/M1,/M2,CE 并行控制，分二段，每段最大 30 秒 100/1/M1,/M2,/M3, /M4,CE 并行控制，分四段，每段最大 15 秒 111/M1/M8,CE 并行控制，分八段，每段最大 7.5 秒 110CE 单键控制，每段 7.5 秒循环，CE 为启动、停止键 001/M1,CE 串行顺序控制，可分一至任意多 段 000/M1,/M2,CE 串行选段控制，/M2 系选段快进 键。 （录音时/M8=1 时可录一至 任意多段，/M8=0 时只能录两 端） 注 1、RE=O(置低电平)为录音状态：RE=l(置高电平)为放音状态 注 2、 /M1-/M8 键在有效段放音时，按一下键即开始放音一段，放音期问再按一下即停止；如按键，不 放即循环放音 注 3、 /M1/M8 键在有效段控录音时，按住不放为录音，松键即停止 3.4 LM386 介绍 LM386 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压 消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为 20。但在 1 脚和 8 脚之间增 加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参 考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在 6V 电源电压下,它的静态功耗仅 为 24mW,使得 LM386 特别适用于电池供电的场合。 LM386 的封装形式有塑封 8 引线双列直插式和贴片式。 芯片特性：静态功耗低,约为 4mA,可用于电池供电。工作电压范围宽,4- 12V or 5-18V。外围元件少。电压增益可调,20-200。低失真度。 LM386 电源电压 4-12V，音频功率 0.5w。LM386 音响功放是由 NSC 制 造的，它的电源电压范围非常宽，最高可使用到 15V，消耗静态电流为 4mA， 当电源电压为 12V 时，在 8 欧姆的负载情况下，可提供几百 mw 的功率。它的 典型输入阻抗为 50K。 个个 个个个个 个个个个 个个Vdd个个 个个Vss 个个 个个 JP? LM386 1 2 3 4 5 6 7 8 图 6 LM386 芯片管脚图 3.5 74HC04 介绍 描述该 74HC04 是高速的硅栅 CMOS 器件并兼容低功耗肖特基的 TTL 。 74HC04 1A 1 2Y 2 2A 3 2Y 4 3A 5 3Y 69 10 5Y 4A 11 5A 12 6Y 13 6A 14 Vcc GND 78 4Y 04 图 7 74HC04 管脚图 74HC04 是内含 6 组相同的反向器。即 1A 输入高电平， 1Y 输出高电 平，六组反向器。对称的传输延迟和转换时间，相对于LSTTL 逻辑 IC 功 耗低，工作电压：2V6V，高抗扰度： NIL=30%,NIH=30% Of VCC =5V HCT。当工作电压为 4.5 V5V 时，兼容直接输入 LSTTL 逻辑信号。 管 脚图如下图 8 所示 引出端符号 ： 1A6A 输入端 1Y6Y 输出端 U 1 N OT U 2 N OT U 3 N OT U 6 N OT U 5 N OT U 4 N OT V CC G ND 1234 567 891011121314 74H C04 图 8 74HC04 逻辑图 3.6 LM7805 介绍 LM7805 是常用的三端稳压器，由于 LM7805 普遍采用 TO-220 封装，其 Vi-Vo2V。所以选用较为常见的交流 9V 变压器，7805 上的圧降 Vi-Vo=5V， 在它的可承受范围之内。其封装形式如下图 9 所示。 TO-220 1.Input 2.GND 3.Outpput 图9 7805的封装 LM7805的应用范围广，内含过流和过载保护电路，但是，要注意其的散热 问题，带散热片时能持续提供1A的电流。如果使用外围器件，它还可以提供不 同的电压和电流。 3.7 LM358 介绍 LM358是内部包括两个独立的高增益，内部频率补偿的双运算放大器，适 合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工 作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器，直流增 益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 LM358的封装形式有塑装8引线双列直插式和贴片式。 JP? LM358 8 个 个 Vcc 7 个 个 2 6个 个 2个 -个 5 个 个 2个 +个 1个 个 1 2 个 个 1个 -个 3个 个 1个 +个 4 个 个 Vdd 图10 LM358的封装 特性：内部频率补偿；直流电压增益高（约100dB） ；单位增益频带宽（约 1MHZ） ；电源电压范围宽：单电源（330V） ，双电源（V） ；低功耗1.5 15 电流；适合于电池供电；低输入偏流；低输入失调电压和失调电流；共模输入 电压范围宽，包括接地；差模输入电压范围宽，等于电源电压范围；输出电压 摆幅大（10至Vcc-1.5V） 。 4 电路介绍 4.1 模拟摘机电路 模拟摘机电路通过控制一个三极管的通断来改变继电器常开触点的闭合与 断开状态来实现，电路主要由J1、K1、D1、V1、D2D5、R1、R2组成，其中 D2D5组成极性固化电路，R2为模拟摘机电阻。当需要摘机时，CPU通过 P1.7端给一个高电平，V1导通使K1得电，K1的常开触点闭合完成模拟摘机(电 话程控网认为只要线路电流超过30mA就判定为摘机状态)。用户输入密码，当 单片机检测到正确的密码时，并按用户设定要求工作后，或者检测到三次输入 密码错误，单片机取消摘机信号P1.7口变为低电平，三极管截止，K1断电， K1的常开触点断开完成挂机过程。 1 2 J1 comment D 1 D IO DE D 4 D IO DE D 5 D IO DE D 3 D IO DE D 2 D IO DE V 1 N PN V CCK 1 R2 220 R1 4.7k P1.7 图 11 模拟摘机电路 4.2 来电检测电路 R1 5.1k R2 5.1k C1 2.2uF C2 2.2uF U 个个817 V CC T1 TRA N S1 C3 ELECTRO 2 D 1ZEN ER1 D 2 ZEN ER1 /INT1 LM386个个个个 1 24 5 1 2 J1 COM MENT 图 12 来电检测电路图 来电检测电路以光耦817为主构成，当有振铃信号时，铃流进入817输入端 脚1和脚2，脚4输出脉冲方波信号，送至89C51的/INT1端，由于语音信号和 双音频信号电压远低于振铃信号电压，该电路不会引起误判。 4.3 电源电路 由于本系统电源电路要为单片机，所以采用了变压器降压经整流滤波后由 集成稳压器 7805 稳压后给整个系统提供+5V 电圧的方式。电路图如图 12 所示 1 2 3 4 BRIDGE1 C3 0.1 D11 LED R21 20k Vin 1 GND 2 Vout 3 IC1 7805VCC C1 470u C2 470u 1 2 J1 CON2 图13 电源电路 其中J1为9V交流变压器输入端，D1、D2、D3、D4构成桥式整流电路，经 C1（470uF）滤波电容滤波后送入集成稳压器7805输入端，由输出端输出后再 由C2，C3滤波后整个系统供电。在此电源电路中，C1为交流高频耦合电容，防 止交流高频信号经电源电路串入系统，对系统构成干扰。R21和LED组成电源指 示电路，显示电路是否工作。 4.4 双音频解码电路 (1)双音多频译码集成 MT8870 MT8870 是双音多频接收译码芯片，能对 DTMF 信号进行接收、分离和译 码，并输出 16 个 DTMF 频率组合的 4 位二进制编码(如表 3)。 表 3 按键0123456789*# DTMF 编码 1010000100100011010001010110011110001001101 1 110 1 各引脚功能如下：IN+、IN 一为运放同相、反相输入端，即 DTMF 信号输 入端；GS 为运放输出端，外部所接的反馈电阻可改变内部放大器的增益； VREF 为基准电压输出端；INH 和 PWDH 为内部接点，应接到地；OSC1、OSC2 为时钟输入输出端，外接 357954MHz 晶振；VSS 接地；TOE 为输出使能端； QIQ4 为 DTMF 信号所对应的 4 位二进制数码输出端；STD 当有效信号出现 时为高电平；EST 为延迟控制输出端；STGT 为时间监控输出端；VDD 为电 源正端。 (2)DTMF 信号检测工作过程 V CC C1 0.1 R1 100 R2 300 U 1 3.59545 D TM F P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 P1.4U N OT C2 0.1 R3 100 IN +V dd IN - ST/G T G SEST V RefSTD IN HQ 4 PWD NQ 3 O SC1Q 2 O SC2Q 1 V ssTOE MT8870 MT8870 图 14 双音频检测电路 摘机后，从线路外端传来的DTMF信号经一个0.1U电容C2和100K电阻R3后 输入到M8870进行译码，由MT8870内部放大后送入两级滤波器。第一级为拨号 音滤波器，虑除350Hz和440Hz的信号，防止拨号音干扰电路正确解码。然后 将信号送入高频群和低频群信号滤波器，取出高频音和低频音，送入数字电路 解调出高频音和低频音的频率，当检测到正确的高频音和低频音后解调出对应 按键，并将解调值锁存，置STD信号为高电平，当TOE端口被置高时，数据通过 Q1Q4引脚输出。MT8870双音多频解码电路如图14所示。 4.5 语音提示电路 APR9600 为 28 脚双列直插式标准封装 DIP 芯片， 。APR9600 工作电压 4565V，静态电流 1 ，工作电流 25mA，驱动功率 12mW (外接扬声器 16n)。 语音芯片被预先设置为并行控制模式，相应语音段的播放由软件来触发。 此语音经芯片 SP+、SP 一端，进至音频放大电路 LM386 进行放大，再经 T1 耦合至电话回路，用户可从电话里听到系统控制语音芯片发出的提示进行相应 的操作。 语音芯片控制电路图如图 15 所示，该电路由录音电路、音频放大电路、 语音提示三部分组成。录音电路用来录提示语音信号。LM386 对 ARP9600 的 l4 脚和 l5 脚输出的提示语音进行音频放大，从而推动扬声器。ARP9600 为语 音提示电路的核心，ARP9600 的/M1/M8 与 S1-S8 和 AT89C51 的 P2 口相 连。其中 S1-S8 为手动提示语音播放开关，而 AT89C51 利用 P2 口实现对语 音提示电路的控制；S10 用来选择 ARP9600 的操作模式。 /M1 1 /M2 2 /M3 3 /M4 4 /M5 5 /M6 6 OSCR 7 /M7 8 /M8 9 /Busy 10 BE 11 VSSD 12 VSSA 13 SP+ 14 SP- 15 VCCA 16 MICIN 17 MICEF 18 AGC 19 ANA-in 20 ANA-out 21 /Strobe 22 /CE 23 MSEL1 24 MSEL2 25 Extclk 26 /RE 27 VCCD 28 ARP9600 R1 100K R2 100K R3 100K R4 100K R5 100K R6 1K R7 1K R8 1K R9 1K R10 1K R11 1K R12 1K R13 1K R14 1K R15 1K R16 1K R17 4.7K R18 4.7k R19 470 R20 36 R21 100K L1 L2 1 2 3 45 6 7 8 S10 SW-DIP4 S1 SW-PB S2 SW-PB S3 SW-PB S4 SW-PB S5 SW-PB S6 SW-PB S7 SW-PB S8 SW-PB S9 SW-PB MK C7 4.7uF C9 4.7uF C10 4.7uF C1 0.1uF C2 0.1uF C3 0.1uF C4 0.1uF C5 4.7uF C7 C8 R22 POT2 R23POT2 VCC VCC VCC VCC 2.2uF 1 2 3 45 6 7 8 JP? HEADER 4X2 图 15 语音提示电路图 4.6 无线发射接收设备 315 MHz 无线数据收发模块也叫 DF 数据收发模块,它广泛地运用在遥控、 1 遥测、无线抄表、门禁系统、小型无线数据终端、生物信号采集、工业数据采 集系统、无线遥控系统、无线标签、车辆监控、小型无线网络、身份识别、安 全防火系统、机器人控制等领域中。DF 模块还有一种重要的用途就是配合单片 机来实现数据通讯。 DF 数据模块采用 ASK 方式调制,接收灵敏度高,用示波器观察输出波形干 净,抗干扰能力强。天线输入端有选频电路;DF 模块自身辐射极小,加上电路模块 背面网状接地铜箔的屏蔽作用,可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。 4.6.1 无线发射电路 DF 无线发射模块通讯方式为调频 AM ,工作频率为 315 MHz ,为 ISM 频段, 发射功率小于 0. 5 W ,最大发射距离 1000m。采用声表谐振器 SAW 稳频,频率 稳定度极高,当环境温度在-25 + 85 间变化时,频漂仅为 3 10 - 6 / () 。特 别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶 体,而一般的 LC 振荡器频率稳定度及一致性较差,即使采用高品质微调电容,温 差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。DF 发射模块未设编码 集成电路,而增加了一只数据调制三极管 Q1 ,这种结构使得它可以方便地和其它 固定编码电路、滚动码电路及单片机接口,而不必考虑编码电路的工作电压和输 出幅度信号值的大小。 个个 C1 7pf C1 7pf 315M L1 L2 Q1 NPN Q2 NPN R1 5.6K R2 3.9K VCC DATA 图 16 无线发射电路 4.6.2 无线接收电路 DF 接收模块的工作电压为 5 V ,静态电流 4 mA ,接收灵敏度为- 105 dBm , 接收天线为 2530 cm 的导线,最好能竖立起来。接收模块本身不带解码集成 电路,因此接收电路仅是一种组件,只有应用在具体电路中进行二次开发才能发挥 应有的作用,这种设计有很多优点,它可以和各种解码电路或者单片机配合,设计 电路灵活方便。 个个 C1 C2 CAP C8 CAP C4 C6 C10 C5 C9 C3 C11C12 L1 L3 Q 1 N PN Q 7 N PN R6 R4 R1 R7 R5 R2 R3 R8 R9R15 R14 R12 R13 R10R11 V CC V CC V CC L2 C7 D ATA 12 34 56 78 LM368 图 17 无线接收电路 DF 数据模块具有较宽的工作电压范围 312 V ,当电压变化时发射频率基 本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。这套模块的 特点是发射功率比较大,传输距离比较远,比较适合在恶劣条件下进行通讯。 采用 DF 数据模块可减少硬件电路设计,降低成本,单片机和 DF 模块工作 时,可以自己定义传输协议,提高无线通信的准确性,可以获得较好的预期效果。 4.7 总电路 总电路图见附录图 1 本设计选用 AT89C51 作为控制 CPU,该处理器是低功耗，性能高的 8 位微 处理器，且该处理器有 4KFlash Eprom（flash Programmable and Erasable Read Only Memory）,即可编程可擦除只读存储器。 在该系统中为 P1.4 双音频信号的控制线号线，P1.0，P1.1，P1.2，P1.3 双音频解码输出信号。P17 为自动摘机控制信号；TD 口为语音检测电路的信 号；P2 口为语音提示电路的控制接口；P0 为外部控制接口的控制信号，接控 制电器的无线发射电路，当有信号发出时，在电器上的无线接收电路接收信号， 通过继电器控制家用电器的开关。 5. 结束语 随着我国社会经济的快速发展，各种远程控制的智能家居会逐渐被人们所 接受，慢慢进入家庭当中，在我们生活当中起着非常重要的作用，让我们的生 活变得丰富、轻松、方便而又更加有意义。智能家居是未来生活中非常重要的 部分，基于固定电话网络的远程控制器的研究，此技术可以成功应用于日常生 活，给人民日常生活的改善和提高提供了可能。这样，炎炎的夏日，主人可以 在下班前半小时遥控打开空调，下班进家就有一种很凉爽的感觉；可以遥控开 启微波炉、电饭锅等炊具，一回到家便可享受美味的饭菜。手机远程控制的应 用将给人们带来越来越多的好处。 6. 致谢 经过近几个月的艰苦奋战，我的毕业设计已接近尾声。在这几个月的时间 里，我衷心感谢我的指导老师田教授，在课题选定、理论指导和方案的论证上， 田老师对我精心的指导和耐心的鼓励，使我能够坚持到底，毕业设计有了圆满 的结果。他渊博的知识，深邃的思想，严谨的治学风格、平易近人的处事态度 和幽默风趣的话语，让我在学习知识和解决问题时感到无比的轻松和愉快。至 此论文定稿之际，对田老师表示衷心的感谢! 感谢老师能在繁忙之中抽出时间 为我提供耐心的指导，帮我们解决在设计过程中遇到的种种问题。 在做毕业设计期间，我还有幸得到其它老师的热心指导和同学们的大力帮 助，正因为有了他们，我才能克服各种困难，顺利完成毕业设计和论文。在这 里一并向他们表示感谢！最后，再次向各位领导、各位老师致以崇高的敬意和 最衷心的感谢！ 鉴于作者的水平有限，难免存在一些错误和漏洞，望各位老师、学者不吝 赐教，在此向大家表示衷心的感谢。 参考文献 1余成波. 无线点对多点的远程在线数据采集系统的研制. 电子技术用.2002,(12):16-19 2 杨金岩，郑应强，张振仁.8051 单片机数据传输接口扩展技术与应用实例.人民邮电出版 社.2005 3 楼然苗，李光飞.51 系列单片机设计实例.北京航空航天大学出版社.2006 4 李朝青单片机原理及接口技术M北京：北京航空航天大学出版社，2005 5 林波，李刚.通用 LED 数码管驱动电路 ICM7218BM .电子应用技术，1999 6 宋春荣等.通用集成电路速查手册山东科学技术出版社,2003.1 7 朱勇.单片机原理与应用技术清华大学出版社,2006.1 8 李名兆. 单片机语音合成技术J. 工业控制计算机 , 1994,(04) 9 颜世强，李树广. 公交车自动报站系统的设计J. 工业控制计算机 , 2004,(06) 10 徐凯, 田森平. 基于单片机控制的多路报站与 LED 显示系统的设计J. 交通与计算机 , 2005,(04) 11 李瑞成，张风艳. 语音芯片在单片机控制系统中的应用J. 山东建材 , 2000,(03) 12 孙士尉. 利用单片机串口驱动多个 LED 显示的一种方法J. 河北工程技术高等专科学 校学报 , 2005,(04) 13 唐颖，阮文海. 基于单片机的硬件编码键盘控制及显示器接口电路设计J. 浙江树人 大学学报 , 2004,(01) 14 王敏，乔学光，贾振安，禹大宽. 基于单片机控制的键盘接口设计及其编程J. 仪器 仪表用户, 2006,(01) 15 胡珊, 顾其威. 无人值守变电站智能化远程图像监控系统. 计算机工程. 2003,29(2): 218-220 16李晔,于大鹏.基于 GSM/SMS 建立远程智能抄表系统的设计与实现移动通信.2003,(1): 124-127 17齐保良,杜文洪.利用全球移动通信系统的公交车预报与调度系统.电子技术.2003,(2):27- 30 18袁明新,李勇,张勇.汽车状态远程监测中计算机与手机通讯的实现.工业控制计算机, 2003,16(3):53-55 19 周军, 张瑞兰. 单片机与收发电路的连接方法及程序设计J . 仪表技术, 1998 (3) : 32 - 33. 20 蒋承延, 吴思远, 陈伟. 基于无线传感器网络的智能家居系统J . 传感器与仪器仪表, 2007 , 24 (5) : 199 - 201. 附录 附录 1 ARP9600 的管脚的功能表 引脚 号