一种基于公用电话网的家电遥控系统

给出了一种基于公用电话网的多路家电遥控系统，它利用电话机的DTMF信号获得控制命令。这种控制系统具有简单、价廉、实用的特点，并且较一般的控制系统更为安全、可靠。本文还给出了这种控制系统的硬件和软件流程。

关键词：PSTN，双音多频，远程控制

 

1 引言

随着计算机技术和通信技术的发展，依托于公用电话网络（Public Switched Telephone Network，PSTN）之上的远程控制技术越来越常见。而目前应用得更多的是PC和Modem的配合，它可以方便地实现远距离、大容量、高精度的数字数据传输，但是使用该技术成本较高，应用在家用电器的遥控系统中就显得很不经济。在一般情况下，如果被控制端是一组开关或定时器，控制命令又不复杂，就可以直接用双音多频（DTMF）电话机上的10个数字键、“*”、“#”键和A～D，或者它们的组合来实现。由于公用电话网的广泛分布和移动电话的进一步普及，这种基于PSTN的远程控制系统就显得方便、经济，只要在家庭的电话机上并接一部这样的装置，无论在什么地方，只要能拨通家里的电话就能实现控制。

本遥控系统采用的中心处理器（MPU）是89C51单片机，它对整个系统起总体控制作用，采用的DTMF信号解码器是摩托罗拉公司的MC145436。本系统的滤波特性好，能够在较大噪声背景下正常工作，另外，系统通用性强，只要稍加改造就能用到其它远程控制系统中。系统原理框图如图1所示。

 

 

 

2 DTMF信号特性

DTMF双音多频信号是目前在按键电话（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一种信号。它是一组由高频信号与与低频信号叠加而成的组合信号，CCITT和我国国家标准都规定了电话键盘按键与双音多频信号的对应关系如表1所示。

表中显示，电话键盘上的任何一个键都由两个都不互为谐波关系的频率组成，因此每一个按键对应的一组频率都能够唯一地被辨认出来。本控制系统也是基于这一点来设计的。

3 DTMF信号解码电路

本系统采用的是Motorola公司的高性能DTMF接收器MC145436作为解码的核心，如图2所示。

系统开始工作后，如果MPU获得控制请求（系统软件部分的功能），它就会置位P0.0（把ENB置为高电平），解码器开始工作，这时D1、D2、D4、D8开始输出与Ain脚相对应的解码结果。这个4bit信息经过4/16译码器（74HC154）就会输出与键盘相对应的结果。见表2。

 

 

　

　

 

4 滤波放大的继电器驱动电路

用户电话线上的电压在摘机前保持在48V左右，摘机之后按键电压大约有1.5V，DTMF信号就包含在这个电压中。但是，在一般情况下，由于解码器的工作噪声限制，直接使用解码器是不能正常解码的，因此需要对摘机后的“话音信号”进行滤波放大。见图3滤波放大电路。

 

 

 

这是一个有源滤波器，由于VT的基极电流很小，所以可以增大R3来改变分压比，在不加大C2的情况下能获得较好的滤波效果。

对设备的控制，要通过继电器的闭合才能实现，但是在DTMF解码和74HC154译码后给出的高电平并不能直接驱动继电器，因此，本系统采用摩托罗拉公司的MC1413来实现对继电器的驱动，如图4所示。

 

 

 

5 软件设计与实现

软件部分包括四大模块：摘机复位自检、拨号检测和身份验证、控制信息反馈以及对整个系统的控制，软件流程图如图5所示。

 

 

 

系统对电话拨号的检测是通过对振铃信号的检测实现的，当MPU检测到有振铃输出时，等待25秒，如果电话被接通，则说明此时处于通话使用模式，如果25秒仍没有人接通电话，那么就用软件的方式进行模拟摘机，然后进入到密码的验证状态，如果通过验证就执行控制命令。

振铃检测电路中选用的是集成度较高的芯片KA2418，它的输出端经过电平转换连接到MPU的P3.0口（作为输入口来检测振铃）。模拟摘机是仿照普通电话机的摘机电路，利用MPU程序来完成的。密码验证是通过将接收到的密码（2bit按键信号）与MPU中存储的密码比较实现的。确认信息的反馈是通过调用专用语音芯片中存储的语音信息完成的。本系统采用的语音芯片是ISD2560（28Pin DIP封装），它是ISD系列单片语音录放集成电路的一种，是一种永久记忆型录放语音电路，录音时间为60s，能重复录放达10万次。它采用直接电平存储技术，省去了A/D、D/A转换器。它的始端地址选择由A0～A9确定，使用它能够将控制结果反馈给控制者。

 

 

 

6 结束语

使用公用电话网络实现的家电遥控系统是一种便捷、廉价的家居遥控系统，在通信网络日益完善，通信工具日趋普及的今天，是一种很值得推广的技术。该系统具有较高的性能价格比，由此进一步开发出的智能仪器符合未来家电智能化、网络化发展方向，很具市场发展潜力。

 

参考文献

 

1 万福君编著.单片微机原理系统设计与开发应用.合肥：中国科技大学出版社，1995

2 邢克飞.智能仪表与检测系统设计.2000年智能仪器仪表系统设计论文集（国防科技大学机电工程自动化学院测控技术与仪器教研室编），2000

3 蓝贤芳.新型电话机的使用、原理与维修.广州：广东科技出版社，1994