作者：李朋飛，魯凱生，羅剛，馮常奇

1 引言

隨著工業自動化水平的提高，遠程控制成了應用越來越多的控制手段，常用的遠程控制方式有基于以太網、GPRS、GSM短消息、電話網等。電話網絡是覆蓋面最廣的網絡，且電話通信的費用低廉，這就為利用電話網進行遠程控制提供了可能。本控制器采用性價比較高的單片機AT89C51作為中控CPU控制MT8870對電話按鍵的雙音多頻信號進行解碼，來實現通過對電話按鍵的操作來控制遠端的被控對象，通過可錄放語音芯片ISD1110來播放提示語音。設計實現了操作簡單、安裝方便，低成本的嵌入式遠程控制器。該控制器能夠檢測電話振鈴信號，自動模擬摘機，操作者根據語音提示就可以很方便的查詢被控對象的運行狀態，操作電話按鍵就可以改變被控對象的運行狀態。

2 系統功能和結構

本系統主要解決的問題是如何利用電話線傳遞控制信息。電話線上所傳輸的是雙音多頻信號（DTMF信號），這里直接利用電話線傳遞的DTMF信號來傳遞控制信息實現對遠端控制對象的控制操作。系統主要完成的功能是對DTMF信號的解碼，通過單片機對解碼結果進行譯碼，根據譯碼結果發出相應的控制信號，驅動控制電路進行指定的控制操作。系統還必須能夠識別電話振鈴信號，在指定的時間內檢測到規定的振鈴次數（5次）則接通電話，播放提示語音。通過對電話按鍵的操作來遠程控制被控對象。本系統主要設置了振鈴檢測、模擬摘機、模擬掛機、DTMF解碼、語音、繼電器驅動等電路。

系統結構框圖如圖1：

系統工作過程：

振鈴檢測電路用于檢測振鈴信號，當檢測到有振鈴信號時，對振鈴進行記數如果振鈴次數小于5次該控制器不動作，若振鈴次數大于5次表示要進行控制，單片機輸出信號給模擬摘/掛機電路模擬摘機，此時控制器就和控制中心的電話接通。該控制器為防止誤操作設置了密碼保護功能，當控制中心通過撥打電話與控制器接通后，單片機輸出信號給語音電路播放密碼提示語音，控制者可以通過電話按鍵輸入密碼，控制系統接收由電話線傳送來的DTMF信號，由MT8870對電話按鍵的DTMF信號進行解碼，如果密碼正確操作者就可以根據語音提示完成狀態查詢或是控制動作。

3．硬件電路組成

系統硬件主要由振鈴檢測電路、模擬摘掛機電路、DTMF信號解碼電路、語音電路和輸出驅動電路等幾部分組成。

3．1振鈴檢測、模擬摘機電路

振鈴檢測、模擬摘機電路如圖2，振鈴檢測電路是由光耦TLP521-1和74LS123構成。當有電話呼入時，電話線上傳輸的25HZ、90V的交流振鈴信號由C1、C2隔離直流后由整流橋整流，整流后的直流電壓值較高，經光電隔離器U1后輸出TTL脈沖信號，該脈沖經74LS123整形成大方波信號，該方波信號送至單片機的P3.5引腳進行計數，當計數值達到預設值時，單片機P1.0引腳輸出高電平，三極管Q1導通則繼電器K1動作，將負載電阻R5（330Ω）接入電路實現模擬摘機。這里所說的模擬摘機是指將R5接入電路后，電話線上就會出現大于10mA的電流，交換中心檢測到這一電流后就不再輸出振鈴信號而是轉為接通電話。人們手動摘機接通電話時的工作過程與此一致，因此稱為模擬摘機。如果振鈴信號沒有達到預設值就消失，則單片機的計數值清零，控制器不動作。

3．2 DTMF信號解碼電路

主要用于電話交換系統，它是由兩個不同頻率的音頻信號疊加而成的復合信號，這些音頻信號不存在任何諧波關系，分為高音組和低音組，電話機每個按鍵對應一組DTMF信號，對應關系如表1所示。

本系統采用MT8870作為DTMF信號的解碼芯片，MT8870的結構如圖3：

MT8870是加拿大Mitel公司生產的一種集成度高，應用普遍的通信類集成電路芯片，MT8870可以方便的和單片機接口，其主要功能是完成雙音多頻（DTMF）信號的接收和識別，它可用于有線

電話網，無線移動通信網和計算機通信網的終端設備。DTMF信號通過IN－端輸入MT8870，GS引腳接反饋電阻對輸入的DTMF信號進行放大，OSC1和OSC2引腳之間接一個3.5795MHZ的晶振，產生DTMF信號雙音對中各單音比較信號。信號在MT8870內經過濾波、放大、高低頻分離，再經過數字處理轉化為與DTMF信號相對應的二 進制編碼。DTMF信號解碼為4位二進制碼，由Q1~Q4直接輸出， 如按下電話“1”號鍵，則電話線上就有高頻1209 HZ和低頻697 HZ的DTMF信號 表 2 MT8870解碼表傳播，此信號進入MT8870進行解碼，解碼的結果由Q1、Q2，Q3、Q4，輸出，MT8870輸出結果與電話按鍵的對應關系如表2所示。芯片STD引腳提供DTMF信號檢測輸出，當MT8870接收到DTMF信號并解碼完成后該引腳為高電平，平時該引腳為低電平，該信號通過反相后可向單片機申請中斷，TOE引腳為輸出使能端，當TOE為高電平時解碼結果可以從Q1~Q4輸出。TOE為低電平時Q1~Q4引腳為高阻態。MT8870與單片機的接口電路如圖4。

3．3 語音電路

在語音控制與語音錄放電路中采用ISD1110芯片制作數字錄音器件，該語音芯片是美國ISD公司的ISD系列單片語音錄放集成電路的一種。它采用直接模擬量存儲技術，將每個采樣值直接存儲在片內的快速閃存中，能較好的保留模擬量中的有效成分，音質較好，該器件采用CMOS工藝制造，片內含時鐘、話筒運放、自動增益控制、噪聲濾波、平滑濾波和揚聲器放大器。最小的語音錄放系統僅由一個話筒、喇叭和幾個電阻電容、按鍵組成。目前在語音錄放設計中應用十分廣泛。

ISD1110引腳排列如圖5所示。各引腳功能如下：

A0~A7 地址輸入/模式控制；

VSSA、VSSD 模擬地和數字地；

SP+、SP- 揚聲器輸出的正負端；

VCCA、VCCD 模擬和數字電源正端；

MIC 話筒輸入端；

MIC REF話筒輸入參考端；

AGC 自動增益控制；

ANA IN、ANA OUT 模擬輸入輸出；

/REC 錄音低電平有效；

/PLAYL 電平觸發放音；

/PLAYE邊沿觸發放音；

XCLK 外部時鐘；

/RECLED 錄音指示。

4 軟件設計

系統程序采用C51編寫，用高級語言開發單片機系統，具有開發周期短，軟件可移植性強等優點。系統程序設計主要分兩部分，一部分是系統對振鈴信號進行計數，當計數值達到預設值時輸出控制信號模擬接通電話；另一部分就是對電話按鍵的解碼，實現相應的操作。系統程序流程圖如圖6。

5 結語

嵌入式電話遙控作為一種較新的課題與常規的遙控方式相比，顯示出很大的優越性，它不需要專門的布線，不占用無線電頻率資源，同時可以利用現有的成熟的電話網絡實現跨省市的遠程控制。

本文所介紹的基于電話網的嵌入式遠程控制器，工作可靠，制造成本低，應用對象不受限制，具有廣泛的實用性和推廣價值。

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