单片机课设电热水器远程控制系统设计

1、学 号天津城建大学单片机原理及应用A设计说明书电热水器远程控制系统设计起止日期： 2014 年6月26日 至 2014年7月7日学生姓名班级成绩指导教师(签字)控制与机械工程学院2014年7月7日 天津城建大学课程设计任务书2013 2014 学年第 1 学期 控制与机械工程 学院 13电气 专业 12 班级课程设计名称： 单片机原理及应用A课程设计 设计题目： 电热水器远程控制系统设计 完成期限：自 2014 年 6 月 26 日至 2014 年 7 月 7 日共 1 周设计依据、要求及主要内容（可另加附页）：一、课程设计的目的1、进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。2、掌握单片机的接口

2、技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。3、通过课程设计，掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术。4、通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术。5、通过完成一个包括电路设计和程序开发的完整过程，了解开发一单片机应用系统的全过程，为今后从事相应打下基础。二、课程设计的基本要求1、认真认识设计的意义，掌握设计工作程序，学会使用工具书和技术参考资料，并培养科学的设计思想和良好的设计作风。2、提高模型建立和设计能力，学会应用相关设计资料进行设计计算的方法。3、提高独立分析、解决问题的能力，逐步增强实际应用训练。4、课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚

3、、规范。5、课程设计说明书封面格式要求见天津城市建设学院课程设计教学工作规范附表1。三、课程设计具体要求1、 要求每位同学独立完成设计任务。2、原理图设计。 1）原理图设计要符合项目的工作原理，连线要正确 2）图中所使用的元器件要合理选用，电阻，电容等器件的参数要正确标明。 3）原理图要完整，CPU，外围器件，扩器接口，输入/输出装置要一应俱全。3、程序调计 1）根据要求，将总体项能分解成若干个子功能模块，每个功能模块完成一个特定的功能。 2）根据总体要求及分解的功能模块，确定各功能模块之间的关系，设直出完整的程序流程图。4、设计说明书 1）原理图设计说明简要说明设计目的，原理图中所使用的元器

4、件功能及在图中的作用，各器件的工作过程及顺序。 2）程序设计说明对程序设计总体功能及结构进行说明，对各子模块的功能以及各子模块之间的关系作较详细的描述。 3）画出工作原理图，程序流程图如并给出相应的程序清单。四、设计任务采用AT89S52设计一个电热水器电话远程控制系统。该系统可通过一部双音频电话对自己家庭安装的电热水器进行远程的命令信息的传送，并使用电力载波调制解调器芯片TDA5051进行开机、停机、设温等控制操作。指导教师（签字）： 系（教研室）主任（签字）： 批准日期：2014 年 7 月 7 日 摘要 目前，越来越多的住宅向着智能化，人性化的方向发展。其中家用电器的远程控制正被推广开来

5、。本着低能耗、无污染、使用简单方便的原则。本文设计的是一种基于AT89S52单片机的远程电话控制系统。该系统是以AT89S52为核心、通过现在的个人通信手段，实现基于PLMN(陆基移动通信网)和PSTN(公用电话交换网)的电话远程控制系统。根据CCITT及我国标准共同规定，电话远程控制系统(ITRCS),以PSTN与PLMN通信网作为传输介质,以部分标准程控交换信令(DTMF双音多频信号，振铃信号,回铃音信号等)作为系统控制命令，使用户实现在远端通过移动电话或者固定电话发送DTMF双音多频信号对近端电器设备进行远程控制。本次设计的电话远程控制系统不需要再进行专门的布线,不占用无线电频率资源,从

6、而可避免电磁污染。用户只有输入正确的密码才能控制家电,从而提高了安全性。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：AT89S52,远程电话控制,DTMF,智能家电目录一、 绪论11.1 本文课题研究背景11.2 远程控制的内容1二、系统设计可行性分析32.1总体设计分析32.1.1 系统总体设计分析32.2 总体方案4三、 硬件单元电路设计73.1 硬件模块73.1.1 振铃检测电路73.1.2 模拟摘挂机电路83.1.3 双音解码电路83.1.4单片机外围电路11四、 软件设计124.1 软件模块124.1.1 信号音检测124.1

7、.2 密码检测134.2 软件设计134.2.1 系统完整程序13五、系统的应用17六、总结181、 绪论1.1 本文课题研究背景二十一世纪是信息时代，各种电信新技术，促进了人类文明的进步。自从1876年，Alexander Graham Bell（贝尔）发明了电话以来，世界各国的电话网络长足的发展。过去十年，中国的固话业务也取得了举世瞩目的发展。1997年8月中国的电话交换机总容量超过1亿门，网络规模也已经位居世界第二，2004年7月，固定电话用户总数超过2.00亿户。随着通信业的发展，电话机已经走进千家万户，随着现代科学技术的发展，电话远程控制的技术也越来越多的在生活中使用。电话传输线与交

8、换机共同构成了现代电话网络，它的性能也取得了极大的进步，并且，可靠性很高。遥控技术是指，在一定的距离通过一定的手段对物体实施控制，通常包含红外线、超声波遥控、有线遥控和无线电遥控等。无线电遥控是指通过无线电信号对被控物体实施远距离控制。因此，无线电遥控必定会占用一部分的无线电频率资源，从而造成电磁污染；常规的有线遥控则需要专门的布线，这不可避免的会加大投资；而超声波遥控和红外线遥控则会受到距离的限制。现有的遥控方式，还有通过载波通信控制和无线寻呼实现遥控。载波方式也即是利用电力网络线传递信息，但是这种方式只能应用于同一变压器、同一变电所所能覆盖的范围内。因此，也有距离问题，应用范围也是有限的。

9、利用无线寻呼这种方式则使用已有的寻呼频率资源，所以不会占用其他的频谱。并且，限制寻呼网已经实现了全国联网，其遥控的距离基本不受限制。但该方式的被控方动作会滞后于控制方的操作，不具备实时性，而且可靠性并不是很高。本文将会介绍一种基于单片机的电话远程控制技术。本系统用于具有单片机控制的家用电器的电话遥控，用户可以通过固定电话或者手机对自己家中安装的报警器、热水器、空调等电器进行开机、停机等操作。1.2 远程控制的内容2008年4月17日举行的中国国际家电展上，海尔集团展出了自主研发的智能家电系统。有了该系统以后，你可以在下班回家的路上，用手机给家中的空调发个短信，设定温度，到家就能享受舒适的室温；

10、给家中的电热水器发个短信，到家后就能洗上热水澡；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人们过去幻想的场景，现在已经变成了现实。但是，现在绝大多数的家庭使用的仍然是传统的家用电器，本文主要的设计就是一种可以通过电话实现远程控制传统家用电器的系统。智能家电控制系统的功能主要在于家庭的安全报警、红外集中遥控、自动抄表控制等等方面。现有的组网方式有以下两大类：无线组网和有线组网。无线组网的主要技术是家庭射频技术(HomeRF)、蓝牙技术(Bluetooth)和家庭电话线网络联盟技术(HomePAN)等。而有线组网则主要利用家中的电话线、单独布置通信控制线路或者电力线载波通信进行组

11、网。电话遥控与常规的遥控方式相比，具有一定的优越性，它不需要进行专门的布线，也不占用无线电频率资源，而且还避免了电磁污染。除此以外，因为电话线路各地都联网，可以充分的利用现有的电话网，因而遥控距离不受限制，可跨省市，甚至跨国家实现控制。电话是一种半双工通信方式。因此，它可以大大的反映出电话远程控制的优越性。操作人员可通过提示音随时随地的了解受控对象的工作状态，从而实现自己需要实现的控制。电话遥控这一课题已经有了很多的研究者，但是到目前为止，都还只是局限于实验阶段，距离实际应用于日常生活中还有一定的距离，尚不能完全体现出电话遥控方式的半双工通信的特点。针对这一特点，本文进行了较大的改进，采用单片

12、机实现智能控制，通过不同的提示音使操作者对于受控对象的工作状态的信息了如指掌，以指示操作者对受控对象进行所需操作，从而使得产品达到交互式与智能化。本作品的各项标准以及各种电器的借口都严格遵循国家有关标准，为将来的产品化提供良好的基础。电话远程控制系统接收操作方发送的DTMF信号，通过解码芯片对其进行解码，中央处理单元采集解码后的信号进行处理，因为电话远程控制系统通常工作在无人的环境中，所以应该具有自动摘机、自动挂机以及复位等功能；为了满足智能化需求，该系统采用AT89S52作为中央处理器。另外，该系统的正常工作离不开电源供电电路、驱动电路等辅助电路。通过分析可知，系统主要由振铃检测电路、自动摘

13、挂机电路、DTMF双音频解码电路、中央处理单元AT89S52、电器控制驱动电路等组成。二、系统设计可行性分析2.1总体设计分析电话远程控制系统使用单片机构成主要控制部分，主要的信息处理，接收各种形式的操作指令，并对各种信息进行记录均由其完成;接口电路则提供单片机与电话之间的外部接口。包括铃流检测、摘挂机控制、忙音检测、双音频DTMF识别等。 本系统的振铃检测、模拟摘挂机、双音频解码等接口电路都具有很强的实用性。通过最简单的、最可靠的电路芯片实现完善的功能，此外，系统还可以扩展增加很多功能，因此具有很好的市场前景。系统并联在电话机的两端，所以不会影响到电话的正常使用。用户使用异地电话拨通与系统并

14、联的电话机，通过市局交换机向电话发出振铃信号，此时，振铃检测电路将会检测到振铃信号，并将该信号送给系统的中央控制单元，当装置检测到四次振铃，也就是在四次响铃后无人接电话，模拟自动摘机，进入密码检测，如果密码错误，模拟自动挂机，只有在输入正确的密码后才能选择被控制的电器，然后对电器进行开或者关的控制，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，中央控制单元根据解码的结果通过驱动电路进行相应的动作，完成操作后返回，这是自动方式。2.1.1 系统总体设计分析根据电话远程智能遥控系统的具体设计要求：通过电话网对异地的电器实

15、现控制（开/关）；控制器可以实现自动模拟摘挂机；控制器设置密码校验；设计的此系统要求具有如下的功能模块：自动摘挂机；振铃音检测、计数；双音频信号解码；密码校验；控制电器开关输入信息分析；根据电话机和交换机发出的不同信号指令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： 来电或者按键时，交换机会发出一个交流信号，将该交流信号进行耦合隔直处理以后可输出一个方波，单片机可检测信号音在一秒内的脉冲次数，这样脉冲频率就可以计算出来，如此便可识别出信号音，从程序的结构设计上和系统的可靠性分析，最后决定选用硬件来解决双音频信号解码和振铃音检测这两个功能模

16、块。必须使用具体的硬件电路来实现自动摘挂机和电器的控制。 使用软件编程方式完成密码比对、振铃音计数、输入信息分析等功能模块要比硬件电路完成来得简单，实现也很容易，所以通过编程实现。综上所述，本设计的振铃信号检测、控制电器、双音频解码、自动摘挂机等功能模块采用硬件电路实现。而振铃音计数、信息分析、密码校验等功能模块则采用软件编程完成。2.2 总体方案为完成设计要求，实现控制系统的功能，本文采用模块化设计。以AT89S52单片机为核心，由电话通过网络经由DTMF解码后把控制信息送到单片机，控制相应动作，从而实现它的电话远程控制功能。它由话路系统和控制系统两大部分构成。其中，话路系统包括所有的提供电

17、话接续任务的终端和交换设备，尽量选择市场上已经有的成熟的集成电路芯片。而控制系统的作用是在需要的时候接通话路，提供语音信号传送的通路。系统框图如图2-1所示。单片机:主要工作是进行密码校对、控制摘挂机、接收控制数据和输出控制。DTMF解码电路:专门将控制机发送的DTMF信号进行译码工作，将控制机发出的控制信号译为对应的9、*、#、A、B、C、D等二进制数。电话接口电路:作为与电话网络连接的端口，包含振铃电路等，将控制机传来的音频信号传给解码电路，并可以将控制器提示音反馈至控制机。输出电路:作为控制输出及电话摘机。密码存储器:失电保护用户密码。控制电话机:作为控制操作的平台，通过电话的数字按键输

18、入数据经程控交换机传送至控制器。图2-1 系统框图本系统选择了由Atmel公司生产的AT89S52单片机作为核心控制芯片，AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口

19、线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。它的引脚如图2-2所示：AT89S52单片机引脚功能介绍：1、P0 口P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据

20、存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下， P0不具有内部上拉电阻。 在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。2、P1 口P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。此外，P1.0和P1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和定时器/计数器2 的触发输入（P1.1/T2EX）。 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计

21、数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用）3、P2 口P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址（如MOVX RI）

22、访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。4、P3 口P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。 P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。端口引脚第二功能：P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INTO(外中断0)P3.3 INT1(外中断1)P3.4 TO(定时/计数器0)P3.5 T1(定时/计数器1)P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.

23、7 RD(外部数据存储器读选通)此外，P3口还接收一些用于FLASH闪存编程和程序校验的控制信号。5、RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。6、ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止A

24、LE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。7、PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。8、EA/VPP外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内

25、部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。9、XTAL1振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。10、XTAL2振荡器反相放大器的输出端。 图2-2 AT89S52引脚图3、 硬件单元电路设计3.1 硬件模块本作品中，为了完成部分功能模块，使用了大量的硬件电路，目的就是充分利用硬件电路的可靠性、稳定性，从而保证整体电路的稳定性，而且还使用了大量的抗干扰元器件，例如：光耦合器，去耦电容等，以此提高系统的抗干扰能力。3.1.1 振铃检测电路当电话机处在静默状态时，交换机为电话线路提供约48V的直流电压。但是

26、当用户被呼叫时，电话交换机会发来一个铃流信号。这个铃流信号为25±3伏的正弦波，它的谐铃失真不超过10%，电压有效值90±15V。振铃的周期为5秒，即1秒送，4秒断。在振铃电路检测到振铃信号时，以四次铃响为准，即四次振铃后无人摘机，便由单片机控制自动模拟摘机，振铃检测电路设计如图3-1所示。原理说明：C4、D1和R4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。来电时，电话振铃信号通过电容C4隔直、D1稳压二极管、R4限流电阻输入至光电耦合器4N25的输入端，光电耦合器4N25的主要作用是隔离作用，光电耦合器是一种电信号的耦合器件，它

27、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，输入电信号加于发光二极管上，输出信号由光敏三极管取出。在实际中，电话静默时，LED6持续发光，但是电话来电时，LED6会持续闪烁，但是LED6接地使得电压的变动范围缩小，P3.4的电平在0-2.1V之间变动，导致T0口不能准确的计数，所以在调试中不得不去掉该指示灯。本单元元器件列表：C4为隔直电容，因为是过滤直流，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；R4是4N25的限流电阻，取33 k；D1为稳压二极管，选取1N4001；U3选取光电耦合器4N25；R3取10 K；LED6为振铃

28、指示灯，选取黄色5mm发光二极管；反向器由74LS04中的二组反向器组成，起整流作用；图3-1 振铃检测电路3.1.2 模拟摘挂机电路设计主要思路：国家对电话机的摘机有着明确的标准：不管是什么电话机，摘机状态的直流电阻都应该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，通过叉簧为电话机接上约200的负载，以使得电话线回路流过大约30mA的电流。当交换机检测到该30mA电流后就会停止发送铃流，并将线路电压变为8-12V的直流电压，完成接续。根据有关技术指标，模拟摘挂机电路设计如图32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

29、开关，继电器串联一个200电阻，并接入电话线两端。当对振铃技术满4次时，单片机把P3.1口变为低电平，使得三极管基极电压改变，从而导通三极管，此时，继电器两端加上5V电压，继电器导通，200电阻并联在电话机两端，使得回路电流变大，完成电话线路的接通，整个电路实现了模拟摘机，其中D2二极管起反向保护的作用，在继电器断开的时候不会被反向电流烧坏。LED7为摘机指示灯。本单元元器件列表：R5是摘机指示灯限流保护电阻，取200，LED7是摘机指示灯，取5mm绿色发光二极管；R7是三极管限流电阻，取1k；D2二极管是起继电器反向保护的作用，取4001；J1是继电器控制开关，取JRC 4001F(DC5V

30、)；R6是摘机电阻，取200；PNP三极管取2N3906； 图32 模拟摘挂机电路3.1.3 双音解码电路利用声音频率的不同音调来传送按键信号以取代直接拨号脉冲的方法叫做DTMF技术。DTMF由两组频率信号叠加构成：低频组（697Hz941Hz）和高频组（1209Hz1633Hz）。设v(t)为DTMF信号，和分别代表选自低频组和高频组的两个信号，它们之间的关系满足。低频组和高频组中都有并且只有4个独立的音调，这4个音调是依据它们之间的谐波不相关来选择的，它们的互调制信号对主信令的影响最小。DTMF信号共有16（24）种组合，其中6种组合（#、*、A、B、C、D）用做特别的信令，剩余10种组合

31、则分别代表数字0到9。电话键盘按键与DTMF信号的对应关系在CCITT和我国国家标准中都有明确规定，如表31所示。表31 电话键盘按键与DTMF信号的对应关系电话键盘按键高频组(Hz)1209133614771633低频组(Hz)697123A770456B852789C941*0#D解码电路是整个设计的关键，它的工作情况直接决定了系统的可靠性只有在解码电路可靠的情况下，用户输入的控制指令才能被单片机识别并完成相关控制。在翻阅了大量的文献资料后，发现比较经常使用的一种解码方法是采用电话专用的双音频解码芯片完成输入双音频信号的解码。通过专门使用的集成电路的解码以后（使用集成电路不但可靠性强，而且

32、外围电路简单），信号即可转换为相应的码制信号，这样，单片机就可以直接读取。普遍使用的电话双音频解码芯片有MT8888、MT8880、MT8870等，在反复的论证比较以后，最后决定采用双音频解码集成芯片MT8870来完成此功能模块。如图3-3是MT8870 音调译码器（Tone Decoder），它由MITEL 公司开发生产，是一颗常用复频译码IC，图中是一个完整的DTMF 接收器，这个电路可以准确的接收DTMF 信号。它接收了DTMF 信号之后，内部将信号分成高频带和低频带，并把分析后的信号送至数字译码器，然后将信号输到数字译码器中，以解出按键值，接下来将解出的按键值通过四条线(Q1、Q2、Q

33、3、Q4)以二进制的方式输出到外部共享Bus 上，其MT8870 接脚说明如表3-1，内部结构如图3-3。需要注意的是，当MT8870芯片 解出一个按键值并输出到外部时，它的CID接脚会从低态升为高态，经过一段时间以后再降为低态，因此，我们可以利用CID脚电平变化的特点，当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，然后进行控制。 图3-3 MT8870音调译码器MT8870的输出代码（Q8Q4Q2Q1）与电话键盘上按键的对应关系如表3-2所示： 表3-2 MT8870输出代码与键盘对应关系按键输出代码按键输出代码按键输出代码按键输出代码Q8Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q1Q8

34、Q4Q2Q1Q8Q4Q2Q110 0 0 150 1 0 191 0 0 1A1 1 0 120 0 1 060 1 1 001 0 1 0B1 1 1 030 0 1 170 1 1 1×1 0 1 1C1 1 1 140 1 0 081 0 0 01 1 0 0D0 0 0 0用户在远端按键以后，系统接收到的DTMF信号将经过耦合电容隔直、滤波，此后MT8870会接收并对其进行硬件译码，输出的四位二进制数据通过Q1/Q2/Q3/Q4四个口连接到AT89S51单片机的P1.0P1.3口上， MT8870接收到有效的DTMF信号，在解出正确的BCD数据以后，CID端会升为高电平，CP

35、U收到此信号后即可取走数据。CPU把P1口数据读入，然后屏蔽掉高四位，并把读入的数据保存在内部寄存器R7单元中，之后对读入的数据进行分析判断，从而得到远程用户输入的命令。原理简介：电路采用MT8870芯片作为双音多频DTMF信号解码芯片。MT8870的连线如图34所示，其中，接在电源处的电容的作用是抗干扰。在MT8870的实际应用中，存在这样一个问题：MT8870的使能控制端不允许中断时，将关闭MT8870的CID端中断。有效的解决方法是，把CID端接入非门的一端输入，非门的另一输入端则接到不定电平端P即可。对CID的有效控制（即中断开放）为，EN=1则P3.2/INT0中断允许；EN=0时则

36、P3.2/INT0中断关闭。把IN+与Vref相连，通过IN-管脚接收电话机发送过来的双音多频脉冲信号，双音多频信号先经过内部的拨号新滤波器，在滤除了拨号音信号后，经过前置放大电路的放大处理以后送入到双音频滤波器中，先把双音频信号按低音频信号、高音频信号分开，然后再经幅度检测器、高低群滤波器送至译码电路输出，经过一些列的数学运算后，把解码后相对应的8421码通过输出端（1114脚）输出数据。MT8870芯片的输出数据端Q1Q4连接到AT89S51芯片的P1口的P1.0P1.3，单片机P1口的P1.4P1.7已经与0处理，所以解码芯片输出的4位代码有效并且能被单片机识别。MT8870输出代码与键

37、盘对应关系如表3-2，其中，A，B，C，D 4个按键常被当作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。需要特别注意的是，对于“0”号码，MT8870输出的8421码是“1010”，而并非是“0000”；另外，按键“#”、“*”，在MT8870中输出的8421码分别为“1100”和“1011”。MT8870的CID有效端经施密特反相器后接AT89S51的INT0引脚，以确保单片机AT89S51可以获取有效的数据。当MT8870获取有效双音多频信号后，CID引脚的电平由低变高，再反相为低，INT0引脚检测到以后，启动外部中断，指示P1口接收有效二进制代码。而电话线路杂音、人们的

38、语音信号等无效的双音频信号是不会引起MT8870的CID端变化的。本单元元器件列表：IC1是双音频解码芯片，选取MT8870；变压器选择1:1音频变压器R10和C6组成滤波电路，R10和R9组成放大电路，其中电容C6、C7均选择0.1u，R9取220K，R10取33K；芯片外部晶振Y2选择3.579MHz；C5选取0.1F；R8是输出平衡电阻，选取100K；反向器选取74LS04的一组反向器； 图3-4 双音多频解码电路3.1.4单片机外围电路电源:单片机使用的电源是+5V电源，其中正极接Vcc(40引脚)，负极(地)接GND(20引脚)。振荡电路:一般采用外接晶振的方法为时序电路单片机提供脉

39、冲信号，使得单片机能够正常工作。外接晶振接入XTALI、XTALZ(18、19脚)。有三点问题需要说明: (1)两个瓷片电容C2和C3在20至3OuF，与石英振荡器Xl组成时钟电路，为单片机提供一个频率为12M的稳定时钟；(2)晶振频率可以选用12MHz、11MHz、6MHz，在本设计中采用了12MHz的金属外壳石英晶体振荡器；(3)起振后第18个引脚会产生一个约为3V的正弦波。复位电路:任何单片机都需要有个复位的过程，然后才能正常工作，复位需要两个机器周期(约5ms)的时间。复位电路如图3-5(图中电容C1的两端并联开关，实现手动复位)。图中电阻和电容Cl组成按键复位电路，在按下键的时候，会

40、有一个大于两个机器周期的复位信号产生，为单片机提供一个高电平复位信号至RST引脚，使单片机复位。电阻R2选取l00K。电容Cl选用1u的电解电容。EA引脚(片内程序存储器选用端):当机器复位后，PC指针可能指向片外ROM 的0000H单元或者片内ROM的0000H单元，这取决于EA引脚是接低电平(访问外部ROM)还是高电平(访问内部ROM)。EA引脚需要接到电源正极。 图3-5单片机外围电路原理图四、软件设计4.1 软件模块经过分析比较，决定选用AT89S52作为控制的单片机芯片，AT89S52的详细介绍参考2-2，在此不再赘述。系统软件主要功能如下：系统身份认证：这个功能的设定，是为了保证只

41、有合法用户才能够操作系统，电话远程控制系统开始工作以后，远程用户必须先输入密码，只有系统确认密码正确后才具有操作权限并对系统进行操作。4.1.1 信号音检测本单元可以使用AT89S51的两个计数器的外部中断方式来实现对不同信号音的计数。4.1.2 密码检测本单元可以在系统初始化的时候，把密码放在在单片机内部存储器的一块空间内。再用户输入密码的过程中，单片机把接收到的密码写到另外的一块空间内，然后利用减法运算循环比较密码是否正确，这样就可以实现密码检测的功能了。4.2 软件设计本系统的软件设计主要分为以下几块：系统初始化、振铃检测计数、控制摘挂机、双音频信号分析处理、密码比对、控制电器等部分组成

42、。每个功能模块对于整体设计都是非常重要的，单片机AT89S52通过软件程序才能很好的对外部的信息进行采集、分析、决策和执行。下面就整体设计以及每个单元功能模块分别进行说明。整体流程图如41图所示： 图4-1 系统流程图4.2.1 系统完整程序ORG 0000H;从0000H执行主程序LJMP MAIN;跳转到主程序ORG 0003H;INT0中断入口为0003HLJMP TT1;有中断则跳转到TT1ORG 000BH;T0中断入口为000BHLJMP TT0;T0有中断则跳转到TT0ORG 001BH;T1中断入口为001BHLJMP ITIME1;T1有中断则跳转到ITIME1ORG 010

43、0H;从0100H执行主程序MAIN: ANL P1,#0FH;将P1口高4为清0MOV R4,#00H;将R4设为标志，初始标志为0 MOV R5,#05H;密码设置为5位MOV TMOD,#06H;T0计数器模式，方式2 MOV TH0,#09BH;计数为100次 MOV TL0,#09BH;计数为100次MOV IE,#83H;开T0和INT0中断SETB TR0;启动T0计数 SETB IT0;INT0为负边沿触发 LOOP:SJMP $;等待中断TT0: CLR P3.1;振铃4次后自动摘机 MOV r3, #0c8h;MOV TMOd,#016h;T1设置为计数器模式，工作方式1，

44、T0为计数器模式，工作方式2MOV TH1,#3CH;设置TH1为03CHMOV TL1,#0B0H;设置TL1为0B0HSETB ET1;开T1中断SETB TR1;启动计数器T1RETITT1:CLR EA;关闭所有中断 PUSH PSW; PUSH ACC; CJNE R4,#01H,PASSWORD;标志如果不是1，跳转到PASSWORD比对密码ANL P1,#0FH;标志为1，将P1口高4为清0 MOV A,P1;将按键键值写入A中CJNE A,#01H,LOOP1;键值若不是1，跳转到LOOP1比较CPL P2.2;键值为1，将1电器开或者关 JMP QUITLOOP1:CJNE

45、A,#02H,LOOP2;键值若不是2，跳转到LOOP2比较CPL P2.3;键值为2，将2电器开或者关 JMP QUITLOOP2: CJNE A,#03h,QUIT;键值若不是3，跳转到QUITCPL P2.4;键值为3，将3电器开或者关 JMP QUITPASSWORD:DJNZ R5,SAVEKEY;密码比对完，则跳转到SAVEKEY MOV A,034H;将034H单元中的密码写入A CJNE A,#01H,PASS_ERR;第一位密码错误就跳转到PASS_ERR MOV A,033H;将033H单元中的密码写入A CJNE A,#02H,PASS_ERR;第二位密码错误就执行PAS

46、S_ERR MOV A,032H;将032H单元中的密码写入A CJNE A,#03H,PASS_ERR;第三位密码错误就执行PASS_ERR MOV A,031H;将031H单元中的密码写入A CJNE A,#04H,PASS_ERR;第四位密码错误就执行PASS_ERR CLR P2.0;密码全部正确，绿灯亮 SETB P2.1;密码错误指示灯不亮 MOV R4,#01H;将标志设为1 MOV R5,#05H;密码设置为5位 JMP QUIT SAVEKEY: MOV A,R5;把R5中的数据写入A ADD A,#030H; MOV R0,A MOV A,P1 MOV R0,A JMP Q

47、UITPASS_ERR: MOV R5,#05H ;将密码设置为5位 MOV R4,#00H ;将标志改为0 CLR P2.1;密码错误，红灯亮 SETB P2.0;绿灯灭 SETB P3.1;自动挂机QUIT: POP ACCPOP PSW LCALL DELAY MOV r3, #0c8h;MOV TMOd,#016h;T1设置为计数器模式，工作方式1，T0为计数器模式，工作方式2MOV TH1,#3CH;设置TH1为03CHMOV TL1,#0B0H;设置TL1为0B0HSETB ET1;开T1中断SETB TR1;启动T1计数SETB EA;开所有中断RETIITIME1: DJNZ

48、R3 , opt; setb p3.1;无操作延时后，自动挂机 MOV R5,#05H ;密码设置为5位 MOV R4,#00H ;标志设为0 setb P2.1;灭掉红灯 setb P2.0 ;灭掉绿灯clr ea;关闭所有中断clr tr0;T0停止计数MOV TMOD,#06H;T0计数器模式，方式2MOV TH0,#09BH;计数次数设为100次 MOV TL0,#09BH;计数次数设为100次MOV IE,#83H;开T0和INT0中断SETB TR0;启动T0计数器opt: MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H RETIDELAY:;延时25ms程序 MOV R6,

49、#100DY: MOV R7,#250 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DY RETend五、系统应用本系统操作起来简单方便，下面参考系统流程图，对使用方法做一个简单的介绍：首先，用户需要将本装置的信号输入线并联在电话线的两端，为装置接上电源，按下复位键，本装置就能够正常的工作了。当用户从异地打来电话时，本装置可以接收到电话的振铃信号，并开始计数，振铃响一下，计数一次。当电话铃声计到4次，装置自动摘机，这个时候用户需要输入正确的密码才能进行下面的操作，如果密码错误，装置将会自动挂机。当用户在输入正确的密码后，用户就可以对装置所连的电器（指示灯）进行选择，然后根据需要对其进行开关控制。用户可以在一次“通话”中同时控制几个电器。如果用户控制完毕，可以挂机，装置在一定时间内没有检测到操作时，会自动复位。需要注意，在通话过程中，如果在一定的时间内没有操作，装置将会自动挂机。此时，已控制的电器将保持其现有的状态，直到下一次用户打来电话对其进行其他操作。本装置的使用方法简单易学，并且接口可以扩展，功能强大。为增加系统抗电磁干扰能力，可以从以下几个方面改进：微控制器应该选用频率低的时钟。并且频率越低越好，只要能够满足控制器性能的要求，低的时钟可以有效提高系统的抗干扰能力和