基于AT89C52的家用电话控制和报警系统的设计

引言

本系统是以AT89C52单片机作为控制核心的一种新型家用智能电话控制电器和自动报警系统。本系统由单片机．AT89C52构成主控部分．以进行主要的信息处理。从而接收外部操作指令以形成各种控制信号,最终完成各种信息(振铃信号、DTMF信号、语音信号、报警信号)的记录;接口电路用于提供单片机与电话外线的接口及传感器的信号输入接口。其中电话网接口电路包括铃流检测、摘挂机控制、忙音检测、双音频DTMF识别等。用户利用任意一部具有双音多频电话或手机均可通过电话网传输DTMF信号。AT89C52接收到信息后,便可对家庭安装的各种电器进行开机、关机操作,同时当本装置中的传感器(红外热释电、烟雾传感器)检测到异常信号时,也会产生报警信号,信号通过接口电路和电话网传输到用户以实现自动报警功能。其系统框图如图1所示。

1 振铃检测电路

当振铃电路检测到铃流信号时．以响铃四次为准,即响铃四次后无人摘机,便由单片机控制自动模拟摘机。电话振铃信号通过电容隔直、电阻限流、整流桥的整流、电阻分压、光电耦合器和电位器共同组成振铃信号变换电路。它们使输入电压和电流输出到单片机AT89C52的I／O口。系统中断采用定时查询方式。响铃四次后,单片机将控制继电器模拟摘机,以完成振铃音的检测。振铃检测电路设计如图2所示。

2 模拟摘挂机电路

根据国家有关标准规定：不论任何电话机,摘机状态的直流电阻应小于300Ω,有"R"键的电子电话机的摘机状态直流电阻应小于350 Ω。挂机状态下的漏电流小于5μA。当用户摘机时,电话机将通过叉簧接上约300的Ω的负载,从而使整个电话线回路流过约30 mA的电流。交换机检测到该电流后便停止铃流发送,并将线路电压变为十几伏的直流以完成接续。根据有关技术指标,模拟摘挂机电路设计如图3所示。该模拟摘挂机电路主要由二个三极管开关电路控制继电器开关。继电器则控制接入电话线两端的信号接入。摘挂机指令由单片机判断I／O口是否为高电平来实现。由于振铃检测后,系统会给另一个I／O高电平从而开启继电器Jl,因此线路会处于导通状态。控制电路可向交换机发出模拟摘机信号,交换机响应摘机信号后便可完成电话线路的接通。最终使整个电路完成自动模拟摘机过程。 

3 DTMF接收电路

HT9270是综合了数字解码器和多带滤波器功能的双音频（DTMF）接收器,可工作在下电模式和抑制模式,并可用数字化计算方法来识别,以把16倍的DTFM音频解码并转化为4位代码输出。高精度的转换电容滤波器则把音频(DTFM)信号分离为低频信号和高频信号。该电路自带拨号音频阻波电路．可省略前置滤波器所需的阻波电路。它的l、3脚用来接收来自电话机的双音多频脉冲信号,该双音多频信号先经其内部的拨号音滤波器滤除拨号音信号．然后经前置放大后送入双音频滤波器,并将双音频信号按高、低音频信号分开．再经高、低频滤波器、幅度检测器送入输出译码电路,经过数字运算后,在其数据输出端（11～14脚）输出相对应的842l码(对应表如下)。HT9270的数据输出端Q4～Q1连到AT89C52的I／O口,以便单片机能通过I／0口识别4位代码。当DV(PINl5)电平由低变高再反相为低,并被CPU检测后,指示I/O口便可接受有效的二进制代码,而无效的双音频信号（电话线路杂音、人们的语音信号等）则不会引起HT9270的DV端的电平变化,其工作原理图如图4所示。

4 DTMF发送电路

此部分可选用DTMF发送器HT9200A,在串行模式下,HT9200A通过DATA引脚输入的一个5bit的代码来控制不同的DTMF信号输出,这5位代码按照D0-D4的顺序来传输,并且数据要在CLK引脚下降沿到来之前放到输出锁存中。HT9200A的应用电路图5所示。

5 信号音提示电路

语音提示电路可预先存储几段系统提示音,一旦中央处理单元判断到用户发送和接收到DTMF信号,系统便可对语音提示电路进行寻址以播放相应的提示音,从而完成下一步工作。 

信号音电路选用ISD公司的优质单片语音录放电路ISDl420及外围元器件组成。．ISD1420工作状态如下：

(1)录音

按"REC"键不放（指示灯亮）可对着板上话筒讲话录音,松键时录音停止并形成一段。

(2)放音

按一下"PE"键将一段录音全部播放出来．一段结束后自动停止放音。按住"PL"键即放音,松键即停止。

(3)地址

ISD1420的地址线有8位．全部接到了AT89C52的I／O口。最小每段语音长度为125 ms．每段语音都可由地址线控制输出．每125ms为一个地址,由A0～A7八根地址线控制。用户录制的语音每一段结束后,芯片自动设有段结束标志(EOM),芯片录满后设有溢出标志(OV F),单片机控制电路可按某一段的起始地址进行放音操作,遇到段结束标志(EOM)即自动停止放音。单片机收到段结束标志（EOM)就开始触发下一段语音的起始地址,如此控制,便可将很多、不同段的语音组合在一起形成一句话放音出来．从而实现语音的自动组合。