基于双音多频信号的形象空调遥控系统

基于双音多频信号的形象空调遥控系统

(一)电话空调控制器—引言在炎热的夏季和寒冷的冬季，人们希望提前打开内部空调，以获得舒适的温度。电话空调遥控器正是基于这种需要产生的,它利用双音多频信号通过电话网络对空调进行远程遥控,达到人们随时随地开启或关闭空调的目的。此电话空调遥控器还具有非常好的适应性,能够对各种各样的空调进行远程遥控。(二)空调空调的学习过程系统组成框图如图1所示,它由七部分基本电路组成,系统的核心部分是MSP430系列的单片机,控制着系统的正常工作。电话空调遥控器分为两个过程:学习和使用过程。在使用前,首先需要学习空调遥控器红外遥控信号,只有学习正确,才能有效的远程遥控空调。学习过程见图2,学习时,按下电话空调遥控器的学习键,提示音电路发出相应的提示音,将空调遥控器对准电话空调遥控器的红外接收头,按下空调遥控器的电源按钮,此时空调遥控器就会发送红外信号,电话空调遥控器通过红外接收器接收,处理并存储红外信号。使用时,先将此电话空调遥控器与家中或办公室中的电话连接起来,当用户拨通电话时,铃流检测检测振铃信号并监视振铃次数,当达到预先设定的次数时,控制摘挂机电路自动摘机,电话里传出预先录制的提示音,用户根据提示音完成空调的开机、关机和在线修改密码等操作,当系统接收到信令时,从存储器中取出数据经过处理器处理后,通过红外发送器模拟出红外信号控制空调。如果密码输入错误,提示重新输入密码,两次密码输入错误后,系统自动挂机。(三)系统硬件设计1.自动摘机控制电路电话线路没有铃流时,电话线路有电话交换机提供大约48伏的直流电压。当有用户呼叫时,电话交换机发来铃流信号。振铃信号为25±3伏的正弦波,周期为5秒,即1秒送,4秒断。振铃检测电路的作用:将接通过程(即一个周期内信号接通的1秒)中的正弦波整形成方波,该方波周期为25Hz,再将此方波送到单片机的外部中断端口进行计数。自动摘挂机控制电路的作用:当单片机计数振铃次数达到预先设定的值时,输出摘机信号作为自动摘机控制电路的输入信号,自动摘机控制电路控制电话摘机;如果连续两次输入错误密码或控制操作执行完毕,输出挂机信号控制电话挂机。2.ht97电路设计在电话空调遥控器中,需要对从电话线接收的双音多频信号进行解码,这里选用双音多频解码芯片HT9170。它能够对接收到的16种DTMF信号进行检测和解码,并形成代表不同数字的4位BCD码。HT9170具有工作电压低,静态工作电流小,外围电路简单,使用元件少且无需外部滤波器等优点,它特别适用于电池供电的场合,如果没有DTMF信号,该芯片可以在低功耗模式下工作,大大降低系统的功耗。HT9170的典型电路如图3所示。STD接到单片机中断端口,Q4Q3Q2Q1与单片机的普通I/O口相连。当有DTMF信号过来时,STD产生脉冲信号,此时,Q4Q3Q2Q1引脚的电平,就是按键的BCD编码,从而解析出按键值。3.语音技术的特点提示音电路采用AP8821芯片,它是API型21秒一次性编程语音芯片,具有高质量的录音功能,外围电路简单,根据不同需要最多可以分成14段进行录音,它可以录制出极其逼真的话语或模拟音响。它的外围电路如图4所示,当在SBT端输入脉冲信号时,开始放音。在SBT高电平期间播放话音,高电平持续的时间长短决定了放音的长度,Q4Q3Q2Q1端的二进制编码决定播放的语音段落(最多14段),通过控制IRP端口实现中断语音播放,语音信号通过V_OUT耦合到电话线路上。当没有语音播放时,该芯片自动进入低功耗工作模式,降低系统功耗。4.系统的开发环境MSP430系列单片机是美国德州仪器公司推出的16位超低功耗、高性能产品,它处理能力强、运行速度快、资源丰富、开发方便,有很高的性价比,特别适合用于电池供电的场合或手持设备。本系统选用的是MSP430系列中FLASH类型的器件,它具有十分方便的开发环境,器件片内有JTAG调试接口,还有电可擦除的FLASH存储器,因此可以采用先通过JTAG接口下载程序到FLASH内,再由JTAG接口控制程序运行、读取片内CPU状态以及存储器内容等信息供使用者调试,不需要专用仿真器和编程器。此外,通过JTAG接口可以快速的升级程序,使得程序的升级变得十分方便。单片机的外围接口电路如图5所示。MSP430F123单片机具有丰富的I/O口,而且它的P0、P1口都可以用作中断端口,任何一个中断都可以将已经进入低功耗工作模式的单片机唤醒,编程十分简单。5.红外信号采样红外遥控脉冲输入电路采用红外接收头,将从空调遥控器发送过来的红外信号解调成原始的基带信号后,将其送到单片机的输入端口,单片机每隔一段固定的时间对该端口进行采样,并将采样数据存储在E2PROM中。由于空调只能接收红外信号,当电话空调遥控器接收到发送信号时,必须发送模拟的红外信号。首先从E2PROM中取出数据,然后按照采样时的时间间隔发送数据,同时如果是数据0需要将其调制在38KHz的载波上,数据1直接发送即可,最后将此信号通过红外发送电路发送,这就完成了红外信号模拟过程。(四)系统的硬件设计1.电话自动摘机控制系统的软件采用MSP430单片机的汇编语言,并固化在单片机内。系统控制程序的作用主要是对电话信号进行检测以及接收用户的控制命令,对空调进行操作。系统的整体流程图如图6所示。程序初始化结束后,系统进入低功耗模式,等待中断将单片机唤醒。当电话线上有振铃信号到来时,启动计数器开始工作,当计数达到预先设定的计数值时,单片机送出摘机信号给摘挂机控制电路,电话自动摘机。此时电话会发出提示音,提示输入密码,用户输入四位密码,当输入的密码与预先设定的密码不一致时,语音提示密码错误,重新输入新的密码,密码连续两次输入错误,单片机会送出摘机信号给摘挂机控制电路,电话就会挂机。当输入密码正确后,用户根据提示音,就可以进行相应的控制操作,操作执行完毕后,电话自动挂机。在用户听到提示音后,如果一段时间内没有对电话键进行任何操作,系统认为出错,控制电话自动挂机。单片机的端口中断程序解析双音多频信号,定时中断执行对红外信号进行采样以及超时操作的判断。2.程序的稳定性(1)在程序初始化时要进行合理的设置,使得此电话空调遥控器消耗的静态工作电流最小,只有这样才能使系统的电池有效工作时间最长。(2)程序的稳定性,为了使程序能够稳定的工作,需要设立超时操作,当超过设定的时间时,程序就要返回到初始化重新开始执行。(3)当电话空调遥控器安装到电话上时,不影响电话的正常使用。(4)系统的灵敏度,发送38KHz的载波信号时,频率偏差要在±1KHz范围内,偏差太大会降低空调接收此红外信号的灵敏度,从而会缩短电话空调遥控器的遥控距离。(五)领域广泛,使用要求广泛经过测试