课程设计（论文）智能电话远程控制系统设计

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1、目录目录1 引言引言.51.1 系统背景叙述.51.2 系统功能简述.52 2 总体方案设计及各部分电路及工作原理总体方案设计及各部分电路及工作原理.62.1 中央控制电路.62.2 DTMF 音频解码电路 .62.3 语音提示电路.62.4 系统上线离线/复位电路.72.4.1 系统上线电路.82.4.2 离线/复位电路.82.5 驱动电路.83 硬件电路设计硬件电路设计.84软件设计软件设计.105 5 总结总结.11参考文献参考文献.13附录附录 系统原理图系统原理图.141 引言引言1.11.1 系统背景叙述系统背景叙述随着我国信息事业的持续、快速发展,通信基础设施日臻完善,固定电话、

2、移动电话用户总数接近两亿。利用现有的个人通信终端,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,既可以节约投资,又便于推广。1.21.2 系统功能系统功能简述简述电话远程控制系统(ITRCS),以 CCITT 及我国标准共同规定的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,以PLMN 与 PSTN 通信网作为传输介质,使用户可以在远端利用固定电话或移动电话发送 DTMF 双音多频信号,实现对近端电器设备的远程控制。电话远程控制系统的体系结构 电话远程控制系统接收远端发送来的 DTMF 信号,并对其进行解码,解码

3、后的信号再由中央处理单元采集处理;为了方便用户使用,系统设计了语音提示界面;电话远程控制系统一般工作在元人值守环境,所以应具有自动离线、上线、复位功能;为了符合智能化要求,系统采用80日作为中央处理器。同时,电话远程控制系统正常工作还需电源供电电路、驱动电路等辅助电路。智能电话远程控制系统的体系结构如图所示。 可以看出,系统主要由 DTMF 音频解码电路、语音提示电路、离线/上线/复位电路、中央处理单元、驱动电路、电源电路等组成。2 2 总体方案总体方案设计及各部分电路及工作原理设计及各部分电路及工作原理2.12.1 中央控制电路中央控制电路 中央控制电路的主要功能是接收铃流检测电路和 DTM

4、F 解码电路的中断信号,发送对上线/离线/复位电路和受控设备的控制信号,对语音录放电路进行寻址操作,接收 DTMF 解码电路的四位二进制数据2.22.2 DTMFDTMF 音频解码电路音频解码电路 DTMF(DualToneMultiFrequency)双音多频信号解码电路是目前在按键电话(固定电话、移动电话)、程控交换机及无线通信设备中广泛应用的集成电路。它包括 DTMF 发送器与 DTMF 接受器,前者主要应用于按键电话作双音频信号发送器,发送一组双音多频信号,从而实现音频拨号。 电话远程控制系统采用 MITEL 公司生产的 MT8870DTMF 接受器作为 DTMF 信号的解码核心器件。

5、MT8870主要用于程控交换机、遥控、无线通信及通播系统,实现 DTMF 信号的分离滤波和译码功能,输出相应16种频率组合的四位并行二进制码。MT8870具有拨号音抑制和模拟信号输入可调功能,所以在设计MT8870DTMF 解码电路时,只需外加一些阻容元件即可。 远端用户发送的 DTMF 信号,经搞合电容的隔直流作用后,由 MT8870接收并进行译码,输出的四位并行二进制数据直接与8051单片机的 P0.0P0.3连接,MT8870在 DTMF 信号码变换完成后,由 CID 端发送中断信号 INT1,通知8051数据准备好。2.32.3 语音提示电路语音提示电路 电话远程控制系统利用语音提示电

6、路实现用户和系统的交流。语音提示电路预先存储若干段系统提示音,8051中央处理单元电路判断用户发送的 DTMF 信号后,对语音提示电路进行寻址,播放相应的提示音,从而向用户反馈信息提示下一步该如何操作。 本系统选用美国 ISD 公司的 ISD2590单片语音录放集成电路作为语音提示电路的核心部分。ISD2590采用 E2PROM 存储器,信息可永久保存,零功能存储;它还采用了 DA 盯直接模拟量存储技术,因而能较好地保留语音信息中的有效成分,提高录放音的清晰度。ISD2590可以存储长达90s 的语音,能够实现1600段语音分段,每段录放音均有一个起始端,该起始端地址选择由 A0A9确定。IS

7、D2590的外围电路也非常简单,只需少许阻容元件即可,并且它易与单片机接口,实现分段寻址功能。IS3.4系统上线离线/复位电路 当 DTMF 信号解码电路及语音提示电路与用户电话线连通时,我们称系统处于上线(Odine)状态;反之,当 DTMF 信号解码电路及语音提示电路与用户电话线断开时,我们称系统处于离线(Offline)状态。只有在电话远程控制系统工作时,系统才应处于上线状态。这样做的目的是避免用户呼叫系统时的高压振铃信号(可达120VMS)及线路上其他高压噪声对 DTMF 信号解码电路及语音提示电路产生危害。上线/离线/复位功能的实现,也是由系统硬件电路和软件共同实现的。 系统在接收远

8、端用户发送的 DTMF 信号以后,根据软件设定,对语音电路进行寻址放音。例如系统收到用户发出的“1234,用户密码信号时,若密码正确,则寻址播放语音提示“密码正确,否则,寻址播放语音提示“密码错误。需要提出的是,ISD2590。只有 A0A910根地址线,显然不能对480K 模拟存储阵列直接寻址,从图4可以知道,ISD2590的地址线是先经过解码器解码后再对480K 模拟存储阵列进行寻址的。2.42.4 系统上线离线系统上线离线/ /复位电路复位电路 当 DTMF 信号解码电路及语音提示电路与用户电话线连通时,我们称系统处于上线(Odine)状态;反之,当 DTMF 信号解码电路及语音提示电路

9、与用户电话线断开时,我们称系统处于离线(Offline)状态。只有在电话远程控制系统工作时,系统才应处于上线状态。这样做的目的是避免用户呼叫系统时的高压振铃信号(可达120VMS)及线路上其他高压噪声对 DTMF 信号解码电路及语音提示电路产生危害。上线/离线/复位功能的实现,也是由系统硬件电路和软件共同实现的。2.4.1 系统上线电路系统上线电路 系统上线电路的功能是检测程控交换机发送的振铃铃流信号,然后通过中断方式通知8051单片机,根据软件设定,闭合系统上线/离线/复位开关电路,开启UrMF 信号解码电路和语音提示电路与电话用户线的连接。上线电路的主要部分是铃流检测电路。铃流信号是当远端

10、用户呼叫电话远程控制系统时,由程控交换机向电话远程控制系统发送的控制信令。系统采用 TCA3385芯片作为铃流检测电路的核心部件。TCA3385是一种性能稳定的振铃信号转换、检测器件,常用于电话机、应答器等仪器仪表。它的 PDO 端(如图5)是振铃检测输出端,在振铃信号稳定后,此端会变为高电平输出。RDO 端可直接与8051单片机相连,作为8051的中断信号 INT0。 当电话远程控制系统处于离线状态时,只有铃流检测电路与用户电话线相连,而TCA3385能承受较高电压的冲击,保证了系统的完全稳定性。2.4.2 离线离线/复位电路复位电路 用户对电话远程控制系统操作完成后,发出结束命令,8051

11、单片机断开系统上线/离线/复位开关电路,系统离线。如果用户出现误操作或忘记发送结束命令时,系统根据软件设定,断开系统上线/离线/复位开关电路,使系统离线,并初始化软件设定。2.52.5 驱动电路驱动电路 电话远程控制系统对受控设备的控制,要通过8051单片机对继电器的闭合才能实现,因此,在8051单片机与继电器之间必须设置一个继电器驱动电路。本系统采用摩托罗拉公司的 MC1413,来关闭与开启继电器开关。3 硬件电路设计硬件电路设计TCA3385的内部功能及外部电路如图所示。驱动电路4软件设计软件设计 系统流程图 如何利用有限的16种 DTMF 信号实现多样的系统控制功能,是系统成功与否的关键

12、,借助于软件编程,系统可以对16种 DTMF 信号的任意组合进行解释,从而大大丰富了系统功能。系统软件的流程结构并不复杂,这里只介绍系统软件主要功能要求: (1)系统身份认证功能为了保证只有合法用户才能操作系统,电话远程控制系统上线以后,用户必须输入密码,待系统确认后才具有对系统的操作权限。 (2)用户信令解释功能对收到的用户信号,系统按照软件设定加以解释,并决定对语音提示电路寻址,播放相应的系统提示音,实现用户和电话远程控制系统间的交互操作,或者对外部受控设备发出相应的驱动信号。 (3)软件定时功能系统软件设定系统自动复位的软件定时器,定时器的设置值规定了系统一次上线工作的最大时间。若一次工

13、作超时,系统自动离线,进入待机状态。 5 5 总结总结做这次课程设计我觉得十分有意义。一周的课程设计终于结束了，虽然很忙碌、很疲劳，但是收获很大。我用设计了一个智能电话远程控制系统。利用智能电话远程控制系统可以实现固定电话和移动电话对空调器、电灯、电饭策等家用电器设备的远程控制,如可以提前将居室的空调打开,一进家门便享受清凉世界;用户外出旅游或出差时,通过本系统开关居室的电灯、电视,造成有人在家的假象,提高家居安全。另外,本系统也可应用于工农业中,实现对无人值守岗位的远程控制。智能电话远程控制系统设计采用了 8051 单片机作为系统的中央控制单元,并结合软件编程,实现了语音界面及安全认证机制,

14、丰富了系统功能,符合未来家电的智能化、网络化发展方向。这段时间的努力学习，使我对课程设计有了重新的认识，对 8051 单片机和控制系统的深刻理解，实现了真正实践的目的。以前对很多知识都不是十分的了解，通过这次课程设计，我在做课程设计的期间搜索了很多资料，对计算机方面的知识有了更深的认识，也增加了我对计算机知识的学习兴趣，觉得计算机是一门很有意思的学科。这次课程设计也为我以后做毕业设计奠定了基础，有了一定的经验，加强了我在这方面的实践能力。在这次是课程设计中我要感谢我的室友们，她们帮了我很大的忙，我有很多不懂的计算机操作方面的问题，以及一些专业方面的知识，多亏了她们，我才能够完成此次设计。做这次

15、课程设计让我收获了很多，我以后会继续努力的。一定要把本专业学好。参考文献参考文献1 曹承志微型计算机控制新技术北京:机械工业出版社，20012 赵建领.51 单片机开发与应用技术详解北京:电子工业出版社,2009.013 高金源.计算机控制技术.北京：北京航空航天大学出版社，20014 张晋格,计算机控制原理与应用.北京：电子工业出版社，19955 王威.嵌入式微控制器 S08AW 原理与实践.北京：北京航空航天大学出版社，20086 张俊谟. 单片机的发展与应用J.电子制作, 2007,087 熊静琪.计算机控制技术.北京：电子工业出版社，20038 刘乐善微型机接口技术及应用武汉：华中科技大学出版社，2001附录附录 系统原理图系统原理图