根据来电显示和DTMF信号实现远程控制

摘? 要 本文介绍了一种基于51单片机和DTMF的远程家电控制系统。该系统主要是由AT89C51单片机、DTMF解码芯片MT8870、语音芯片ISD2560和存储芯片24C02组成。。该系统可以直接开关电器、延时开关电器、监听家中声音、密码修改和存储及其状态查询，并且有自动语音提示功能。用户可以用电话机或手机在任何地方、任何时刻通过此系统来远程控制家里的电器。系统具有运行可靠、成本低、操作方便、适用性强等特点，可以广泛应用于城市社区，具有较大的推广价值。 关键词：单片机,电话,远程遥控,DTMF 研究的背景和意义 随着生活水平的不断提高，人们希望有一种自动化、智能化程度高的控制系统对所有的家用电器能实施远程控制。目前，随着电话和家用电器的普及，借助电话来进行各种设备的远程控制显得越来越方便和实用。为此，我们设计开发了一种低成本电话远程控制器，使用户通过电话可以随时随地完成对远程电器设备的电源开关的控制。本设计介绍了一种基于PSTN(Public Switched Telephone Network，公众电话网)实现对家用电器的远程控制，通过固定电话或移动电话可以随时随地控制多种家用电器的开关和各种设定，诸如将空调提前升降温、电热水器提前预热等，应用前景相当广泛。 基于单片机的家电远程控制系统集单片机技术、电话通讯技术、语音技术于一体，可以远程的对家用电器实现相应的控制。在设计的过程中采用模块化设计方法，将系统分主控单元、DTMF解码单元、语音单元、电话接口单元、控制单元。主控单元以AT89C51为核心；DTMF解码单元以双音多频解码电路芯片MT8870为核心；语音单元以ISD2560为核心；电话接口单元以振铃检测和模拟摘机电路为核心。该系统实用、功能灵活多样，可以对被遥控对象的状态进行查询以及控制，可以广泛地应用于家用电器或者其他场所的各种控制设备。 在此基础上，还可以增设实时时钟模块和LCD实时显示模块等各种功能，以同时显示日期和时间和系统运行状态等等。本系统软件整体性好，可靠性高。 1.2国内外研究状况 1876年．Alexander Graham Bell(贝尔)发明电话以后，双音多频(DTMF)技术最早被应用于电话领域[1]。双音多频(DTMF)技术以其简单、快速的特点不仅可以广泛的应用于无线传输中的先期调制阶段和工业遥控领域，而且经双音多频技术调制的信息可以直接通过电话线进行传输，实现电话网络的复合应用。因而双音多频技术调制解调技术作为一较新的课题与常规的调制解调方式相比，有较强的适应性。应用在无线数据传输领域方便快捷，不受电缆和光缆长度的限制；应用在有线数据传输领域可复用现有的电话网络，实现数据传输和电话控制。同时，由于电话线路各地联网，因此控制距离可跨省市，甚至跨越国家。双音多频DTMF(Dual Tone Multi—Frequency)信令具有传递速度快、灵活性强的特点，使得它不仅广泛应用于电话系统的语音通信中，而且在通信网中应用也极为普遍，一些系统中常常需要同时接收和发送DTMF信号，发送和接受均伴随着编码和解码过程[2]。DTMF信号的产生原理双音频信号就是两个正弦波信号的叠加，我们选定两个频率f1和f2后很容易得到这种信号的数学表达式：Asin(2 Tr~t)+Asin(2 Tr )。DTMF编码器基于两个二阶数字正弦波振荡器，一个用于产生行频，一个用于产生列频。典型的DTMF信号频率范围是700～1700Hz。由CCITT的规定，数字之间必须有适当长度的静音，因此编码器有两个任务，其一是音频信号任务，产生双音样本，其二是静音任务，产生静音样本。每个任务结束后，启动下一个任务前，都必须复位决定其持续时间的定时器变量。 随着计算机技术和电信业的发展，通过无线方式进行远程数据通信越来越常见。无线数据传输需要对信号进行两次调制，相对应的在接收端也要进行两次解调。由于双音多频DTMF信号具有抗干扰能力强、传输距离远、数据准确等特点。因而一次解调选用双音多频调制解调技术可以可靠的实现远程双向数据传输。在DTMF语音芯片的选取上应遵循了当今电路设计领域高集成度、高可靠性、高效率的思想，大部分的设计都是选用了MT8870发送／接收一体芯片介绍，它采用了CM0S工艺，功耗低，可靠性高。同时，该芯片还提供了与微处理器接口的标准电路。近几年来，随着无线通信和计算机通信在全球的迅猛发展，采用无线手段提供数据业务的应用越来越多。无线具有建设速度快、不受地理环境限制等优点，尤其是无线特有的移动性，是区别于有线通信最大的优势。这使得无线数据通信除了弥补有线手段的不足外，为数据通信用户提供了更加方便的更高层次的服务，即移动中不间断的数据通信。虽然目前无线数据通信在整个数据通信中所占的比例还较小，但它的潜在的发展势头却很大。特别是当DTMF技术应用于无线数据通信后，是普遍看好的下一个发展热点。所以应该引起我们的足够重视。 对于主叫号码识别系统的设计与实现，除了上面所介绍的DTMF技术，还有一项运用更多的技术，FSK（移频键控(Fre—quency—Shift Keying，FSK）)技术。主叫号码信息识别及传送(CID,Calling Identity Delivery)，是指交换机将主叫用户的主叫号码及呼叫的日期、时间等信息传送给被叫用户，由被叫号用户的主叫号码显示器将信息显示出来并存储。以便用户摘机前就知道到底谁打电话来，或外出回来后查阅谁来过电话。它是由具有主叫号码信息识别服务功能的交换机与具有主叫号码显示服务功能的终端相配合来实现，在终端上可以显示主叫电话机的号码、呼叫时间等信息。美国贝尔通信研究室（BELLCORE）首先引入话音频带数据通信的调制解调方式来实现CID业务，并在1990年提出了相关技术建议（TR-TS-000031，ISUE3，1990年1月），该建议经过多次修改后被称为Bell202建议。数据传送采用了移频键控（FSK）方式，通常称为移频键控方式。 与此同时，欧洲以瑞典为代表的研究机构为能在自己生产的交换机上方便地实现主叫号码传送（Calling Number Delivery）业务，电话终端与交换机之间采用双音多频号码传送方式作为解决方案，通常称为双音多频方式。经过多年的研究和发展，许多国家认为移频键控方式有较好的发展前景，纷纷以此为基础来制定本国的标准。到目前为止，采用移频键控方式的国家和地区有美国、加拿大、比利时、英国、西班牙、日本、新加坡和中国等。 但是随着电信智能网的发展，智能网出现了一些新的智能网终端和智能网服务器的交互业务．保证信息的可靠迅速传递、合理的开发成本、运行稳定及低功耗是电信终端的核心问题．相比过去单一FSK收发或单一DTMF收发的模式通信，目前国内外对于基于FSK信息下传DTMF信息回复的通信模式的研究也已经非常成熟。这样一种组合模式，它降低了对终端的要求同时又兼容了FSK速度较快和DTMF容易发送接收的优点。