一种多网络智能化远程控制系统的设计

一种多网络智能化远程控制系统的设计

1语音/通信监控系统电话是一种双重通信手段，可以充分体现出使用双频解码技术实现控制的灵活性。操作者可以通过各种提示音实时了解受控对象的有关信息,从而进行下一步的操作。针对这一特点,本系统进行了较大改进,采取单片机智能控制,利用不同的提示音来表示不同的操作及受控方状态的信息反馈,从而使操作者能够实时了解受控方信息,使产品达到良好的人机交互。多网络智能遥控器的主控部分由单片机构成,主要进行信息处理:如接收外部操作指令以形成各种控制信号,完成各种信息的记录和信号检测并为识别控制电路提供单片机与电话外线和计算机的接口等。同时还包括铃音电流及摘挂机检测、摘挂机、双音频识别、串行通信口控制电路和语音提示等电路。此外还有上位机程序编制和网络通信程序编制等。其系统原理方框图见图1。本系统中的语音提示电路受单片机的控制,能产生相应的提示语音,可通过反馈电路反馈到电话外线,从而使操作者对电器进行交互式操作,以便实时了解有关信息,并为用户提供友好的操作界面(对电话网络用户)。该系统可通过串行通信口与上位机相连接后接入Internet互联网,上位机的网络控制程序中也设置了语音提示并且具有更加友好的控制界面以方便用户操作(对互联网用户)。由于本装置是并联于电话机的两端,因而不会影响电话机的正常使用。用户通过异地的电话机拨通本装置所连接外线的电话号码时,便可通过市局交换机向电话机发出振铃信号。本装置如果检测到4次振铃,即4次响铃后无人接听,则自动摘机,进入控制环境,同时根据语音提示在用户完成操作后退出本系统。用户也可以通过互联网登陆目标主机服务器来进行远程控制。本系统采用JAVA编程来实现上位机的监控及其与Internet远程遥控。它可将现有的电话功能加以扩展,其中公用管理部分包括继续呼叫功能、来访语音留言功能(可自动记录时间和日期)等;而私用管理部分则包括收听来访的语音留言、控制电器、查询电器工作状态等。2电气部分设计本系统所设计的电路主要包括1个语音录放电路、1个双音多频译码电路、1个铃音电流检测电路、电源电路、MCU电路、显示电路、音频放大电路、编程下载电路、模拟摘挂机电路、标准键盘电路、电话拨号电路、串行通信电路和继电器控制电路等。由单片机构成主控部分,进行主要的信息处理,接收外部操作指令形成各种控制信号,并完成对各种信息的记录。接口电路提供单片机与电话外线的接口。语音提示电路是该系统重要组成部分,通过反馈电路反馈到电话外线,从而使操作者对电器的操作达到交互式,并能实时了解有关信息。显示电路用于状态设置时的显示。控制部分可接不同的终端。其工作原理框图见图2,其中几个主要的功能电路介绍如下。2.1发电机已经摘机程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大约为30mA的电流,交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机控制一个继电器的开关,继电器的控制端连接一个大约500Ψ的电阻接入电话线两端,从而完成模拟摘挂机。摘机挂机电路位于试验板的最前端,是和电话线直接连接的。2.2光电耦合器的隔离当用户被呼叫时,电话交换机发出铃音电流信号。振铃以5s为周期,即1s送,4s断。振铃信号电压经高压稳压二极管降压后输入至光电耦合器经过光电耦合器的隔离转换,从光电耦合器输出的波形是时通时断的正弦波,经过RC回路进行滤波输出标准的方波。方波信号就可以直接输出至单片机的中断计数器输入口,完成整个振铃音检测和计数的过程。脉冲高压吸收电阻直接连接在电话线的入口处,平时该电阻是不导通的。但是一旦线路上因自然灾害等因素出现瞬间的脉冲高压时立即导通,并出现永久性短路,将电话线路两端给短接起来,避免系统板上的其他元件遭受高压脉冲影响,对系统起到了很好的保护作用2.3信号解码电路此部分是整个系统的关键,它的工作情况直接决定了系统的可靠性。经过翻阅大量的文献资料,笔者发现使用集成电路CM8870PI不但外围电路简单,而且可靠性强。经过集成电路的解码,信号转换成为不同的码制信号,可以直接被单片机读取。所谓“双音频制式”,就是拨电话的时候,每一个号码发出去的都是由2个不同频率的音频信号组合起来的双音频信号。每个号码都是由2个音频信号组合起来的,因此称为“双音频”,对应关系见图3。采用双音频拨号的优点是抗干扰能力强,对电话线路的质量要求比较低,且不会出现错号现象。拨号的时候,需要将每一个号码都转换成一对双音频信号,这种转换就叫作编码;解码就是将接收到的双音频信号重新还原成数据信号。双音多频DTMF信号解码电路主要由CM8870PI承担。CM8870PI的2,3脚接收来自电话机的双音多频脉冲信号,该双音多频信号先经其内部的拨号音滤波器,滤除拨号音信号,然后经前置放大后送入双音频滤波器,将双音频信号按高、低音频信号分开,再经高、低频滤波器、幅度检测器送入输出译码电路,经过数字运算后,在其数据输出端(11-14脚)输出相对应的8421码。CM8870PI的数据输出端Q4-Q1连到AT89S51的P1口的P1.0-P1.3,CPU经P1口识别4位代码。2.4显示模块LCD采用青云公司出产的LCM045型号的4位8段带小数点的液晶显示模块。LCM045为4位多功能通用型8段式液晶显示模块,内含看门狗/时钟发生器,2种频率的蜂鸣驱动电路,内置显示RAM,可显示任意字段笔画,3-4线串行接口,可与任何单片机、IC接口互连。显示状态50μA(典型值),省电模式<1μA,工作电压为2.4～5.2V,视角对比度可调节,显示清晰,稳定可靠,使用编程简单。2.5语音芯片芯片语音录放电路的作用是用于操作过程中的语音提示。系统采用ISD1420/1110型语音芯片。该芯片技术成熟,稳定性好,音质清晰,价格比较便宜,录音时间为10s,且可分段录放音,断电后录音信号不会丢失。3岩片机程序设计本系统承担着家用电器控制和双音多频信号采集的功能。主要由继电器、单片机和常用外围芯片构成。单片机是整个系统的控制中心,可以实现接收来自手机或固定电话的各种信号,并发出相应的控制信号给各路家用电器,可通过有线或无线与家用电器进行连接。单片机程序设计流程图见图4首先,拨通电话,单片机的计数器开始计数;计数器溢出时,电话接通,单片机根据键值去控制相应的电器,完成后返回主程序。4明确芯片更换及更换过程中出现的问题遥控是通过一定的手段对受控物体实施一定距离的控制,目前的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线遥控和超声波遥控等。利用无线电信号对被控物体实施远距离控制的无线电遥控需要占用一定的无线电频率资源;有线遥控需进行专门布线;红外线和超声波遥控的控制距离有限。电话遥控与上述常用的遥控方式相比,显示出一定的优越性,不需进行专门的布线,不占用无线电频率资源,避免了电磁污染。可以充分利用现有的电话网,实现远程遥控。双音频检测是整体电路一个比较重要的过程,它的调试主要围绕着双音多频解码芯片CM8870PI展开的。当按照电路做完后,发现无法解码。多次调试终于找到问题所在,其原因是由于耦和电容太小而使双音频信号无法通过。改正后连接电路调试时,整体电路工作很正常,后来这块芯片使用约7d,解码电路经常出现解码出错的情况。经过仔细检查电路,单步执行进行调试,确认硬件电路无误,诊断为CM8870PI的问题。经分析认定是芯片老化的原因,更换后系统运行正常。首先,在语音芯片的0010,0011,0100这3个空间中分别录入一句话,如在0010中录入“欢迎使用远程控制系统”。将AT89S51芯片取下,然后将4位拨码开关SW-DIP4的状态设置为0010,按压下CM8870PI的AN2端,开始对第一段进行录音,对着话筒MIC说话。录音效果试听:将拨码开关的状态设置为0010,按压一下CM8870PI的AN3端,此时喇叭中立即播放出“欢迎使用远程控制系统”的声音。由于AN3是脉冲触发而不是电平触发,因此只需要点按一下即可而不需要始终压住按钮不放。5扩展系统的功能借助电信网络实现的远程控制技术,可广泛应用于学校校园的宿舍、办公室和实验室等处。此