DTMF课程设计报告

1程控课程设计报告设计题目基于DTMF芯片的远程控制器设计学生姓名王名孝学号1007050217教学院系电气信息学院专业年级通信工程2010级指导教师曹玉英完成日期2013年6月18日2目录第一部分：前言………………………………………………3第二部分：主要器件DTMF原理和MT8870简介…………………………………4Intel8052单片机简介…………………………………………674LS123简介…………………………………………………6第三部分：硬件模块振铃检测………………………………………………………7模拟摘挂机……………………………………………………7控制电器………………………………………………………7第四部分：软件设计总体设计流程图………………………………………………8振铃检测程序…………………………………………………8密码验证程序…………………………………………………9第五部分：系统功能介绍及扩展………………………………………第六部分：总结与体会…………………………………………………参考文献……………………………………………………3第一部分：前言随着通讯产业的发展，电话机已经走进了千家万户，利用电话机进行远程控制的技术也日益用于生活中，本文设计了一种电话远程控制系统，该系统主要应用于电话遥控控制的家用电器，用户在户外可通过任意一部双音多频电话（包括手机、电话分机），根据语音提示，可以对各种电器（如电饭锅、微波炉等电器）进行远程控制。DTMF远程控制装置是以intel8052单片机为控制核心，MT8870为DTMF信号接受电路，在系统程序控制下实现功能，它由振铃信号检测、摘挂机控制、双音频解码、及电器控制四部分组成。DTMF远程控制应用于家庭、无人场所、工业控制等。由于该系统的设计，是利用现有的电话网络资源和现代集成电子技术、通信技术、微处理技术于一体，它为出门在外的人们，因总惦记家里的安危，想不用回家就可开关家里的电器设备，造成有人在家的假象，保证家里的安全，也可以为工作了一天的人们提早准备了热水，使你尽情释放一天的疲劳，提早准备了香喷喷的饭菜，提早打开空调，一进门便能享受清凉的世界……为人们省去了多少麻烦，带来了多少便利。同时由于采用基于公共电话网的新型遥控方式，而常规的有线遥控方式需要进行专门的布线，增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离限制。现有的遥控方式中，还有载波通信控制手段和基于无线寻呼的遥控方式。载波方式即通过电力线传递信息，该方式只能局限于同一变电所、同意变压器所限范围内。因此也存在距离问题，应用范围有限。基于无线寻呼的遥控方式，利用了现有的寻呼频率资源，不需占用额外的频谱，因此它比一些常规的遥控方式有一定的不可比拟优越性。它不需要占用一定的频率资源，也不会造成电磁干扰和电磁污染，又突破常见的遥控方式的空间局限，可跨越省事，甚至跨越国家。由于本装置采用电话线网络作为媒介及并接在电话机的两端，且不占据电话线的资源，又充分利用了电话这一种已经比较成熟的双工通信模式，使产品达到交互式和智能化。本系统中，当有电话呼入时，电话振铃检测电路检测到有振铃并等待系统默认的振铃次数后，控制器自动拾机。用户在语音提示下依次输入用户的操作密码和操作指令。DTMF解码电路将接收到的DTMF解码后的数字信号送入Intel8052单片机，若密码有误，系统自动挂机，当密码正确时，只需按语音提示依次完成一系列操作，当操作完成时，单片机根据返回的确认信息实现对相应的家用电器进行控制。4第二部分：DTMF原理和MT8870简介：一、DTMF（DualToneMultiFrequency），双音多频，由高频群和低频群组成，高低频群各包含4个频率。一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号，代表一个数字。由贝尔实验室发明，其目的是自动完成长途呼叫。DTMF信号有16个编码。表一DTMF信号频率分配高频群的标准值分别为1209Hz,1336Hz,1477Hz,1633Hz。低频群的标准值为697Hz,770Hz,852Hz,941Hz。每个字符的信号由来自列频和行频的两个频率的正弦信号叠加而成,频率组合方式如表1所示.二、MT8870音调译码器（ToneDecoder）是MITEL公司所开发生产为一颗常用复频译码IC，这个电路可以接收DTMF信号，是一个完整的DTMF接收器。它接收了DTMF信号后，内部将信号分成高频带和低频带，并将此信号送至数字译码器，然后将讯号送至数字译码器以解出按键值，接着将解出的按键值以二进制的方式以四条线（Q1、Q2、Q3、Q4）输出到外部共享Bus上，其MT8870接脚说明如表1及内部结构如图2。值得一提的是，当MT8870解出一个按键值且输出到外部时，其STD接脚会由低态升为高态，经一段时间后再降为低态，我们便可利用此特点侦测到此脚有讯号时便马上将Q1-Q4接脚所产生的值读入CPU，然后解出电话的按键值。MT8870接口电路设计MT8870采用了标准的微处理器接口,他的内部寄存器、控制接口和数5据总线便于实现与微处理器的直接相连,并通过微处理器对电路进行工作模式控制,使得信号的接受和发送得简单。MT8870内部有5个寄存器,可分为数据暂存寄存器、收发控制寄存器和收发状态寄存器。MT8870时序波形图6Intel8052单片机简介8位元CPU8KB内部程式内存，最大可扩充至64KB。256Bytes内部资料内存，最大可扩充至64KB。具有逻辑代数运算功能（位元逻辑）。4组可位元寻址的I/O埠《P0、P1、P2、P3》。3组16位元计时／计数器《T0、T1、T2》。6个中断源《INT0、INT1、T0、T1、T2、RXD、TXD》。1组全双工串行埠《UART》。8052单芯片是同步式的顺序逻辑系统，整个系统的工作完全是依赖系统内部的时脉信号，用以来产生各种动作周期及同步信号。在8052单片机中已内建时钟产生器，在使用时只需接上石英晶体谐振器（或其它振荡子）及电容，就可以让系统产生正确的时钟信号。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。74LS123简介74LS123是集成单稳态触发器，内部包括两个独立的单稳。单稳输出的脉冲的宽度，主要由外接的定时电阻（Rt）和定时电容（Ct）决定。单稳的翻转时刻决定于A、B、CLR三个输入信号。7第三部分：硬件模块振铃检测电路：振铃检测电路是由整流桥、光耦和74LS123构成，当有电话呼入时，电话线上传输的25Hz、90V的交流振铃信号由C6、C7隔离直流后由整流桥整流，整流后的直流电压较高，经光电隔离器U4后输出TTL脉冲信号，经过74LS123整形成大方波信号，该方波信号送到单片机INT0口引起外部中断，并计数。模拟摘机电路：因为程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大约为30mA的电流，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机控制一个继电器的开关，继电器的控制端连接一个大约300Ω的可变电阻接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。当计数值到达预设值后，单片机P1.0引脚输出高电平，三极管Q1导通然后继电器K1动作，将负载电阻R5接入电路实现模拟摘机。如果振铃信号没有达到预设值就消失，则单片机的计数值清零，控制器不动作。振铃检测和模拟摘机电路控制电器：本单元电路主要是由反相电路、D触发器和继电器等控制电路组成，电路不是很复杂，只是通过单片机控制多路继电器的开关即可，常用的电路已经成熟可以直接应用。电器控制示意图如下：8第四部分：软件设计（一）程序设计流程图开始检测振铃信号是否振铃五次电话摘机输入密码密码是否正确执行命令控制继电器开关操作是否完成挂机结束9（二）振铃检测程序利用单片机外部中断0来计数振铃次数，当振铃五次的时候将P1.0口置高，模拟摘机，接通电话执行下一步操作。voidRingint()interrupt0//检测振铃中断函数{Ringtmp++;}voidRingtask()//振铃检测函数{uchari;init();delay(1000);//等待接受足够脉冲，时间可调i=Ringtmp;if(i10){Ringtmp=0;Ringcnt++;if(Ringcnt==RingCNT){EX0=0;//关闭中断，停止检测振铃P1^0=1;//控制继电器模拟摘机work=1;//设置标志位，转向处理程序}else{delay(1000);}}else//没有收到下一个振铃信号，超时处理{Ringcnt=0;}}（三）密码校验程序本系统密码校验的基本原理是：在系统初始化的时候定义一个数组，把原始密码写入存储空间内。当系统摘机时，要求输入密码，单片机把解码后的数据（使用者输入的密码）存储在另外一个定义的数组中，然后单片机对两个存储地址的内容逐位进行比较，直到完全相等才能转到下一进程，有一位不同，程序就转到出错程序。在程序中设定原始密码为1234，利用单片机外部中断1接受MT8870的10各种信号，然后验证密码，并分析需要执行的操作。ucharyuanmima[4]={1,2,3,4};//原密码uchargetmima[4];//接受的密码voidmimaint()interrupt2//接受MT8870信号中断函数{if(m4){m++;getmima[m]=P0&0xf0;//接受密码}Elsekongzhi=P0&0xf0;//记住控制电器选择}ucharpanduan()//判断密码是否正确函数{uchari,a;for(i=0;i4;i++){if(yuanmima[i]==getmima[i])a++;}if(a==4)return(1);//设置标志位elsereturn(0);}（四）电器控制程序本系统首先通过外围双音频解码电路解码的信息（选择电器）判断所选择的电器，然后跳转到每一个子程序，通过单片机向P1口的低四位发送数据，这些控制信息表示对不同的电器进行控制的控制字。为了简单表示，在这里只写出了电器“一”的控制子程序，其它子程序相似。第五部分：系统介绍与功能扩展本系统使用起来非常方便，下面就系统使用流程图做一下简单的使用方法介绍：首先用户把本装置的信号线并联在电话线的两端，插上电源线，打开电源开关，本装置自动复位，就能正常工作了。当用户从异地打来电话，本装置接收到电话振铃音，开始计数。当电话铃声计到八次，装置自动摘机，回送提示音提示输入密码。当用户输入正确的密码后，用户就可以对装置所连的电器进行选择，然后根据需要对其进行开关控制。11用户可以在一次“通话”中同时控制几个电器。如果用户控制完毕，可以按‘#’键让装置自动挂机，结束“通话”。而已经开启的电器将保持其开启的状态，直到下一次的“通话”控制使其关闭。本系统中没有接入语音提示，实际应用中根据实际情况可以加入语音存储芯片，用单片机控制在特定时刻读出，使产品更加人性化和智能。电器的接入有很大的灵活性，在对相应电器接入时的方法也不尽相同，使用有线或无线都可，控制方式也可多样，本系统只是控制器的核心部分，具体产品应具体设计。第六部分：总结与体会本次设计综合利用了电子技术专业各方面的知识，设计用到了数字电字技术，模拟电子技术，电路原理，单片机原路及接口技术、电话网络原理等专业知识。涉及到的专业知识面广，技术要求高，难度也较大。对未来的工作和继续学习将会有很大的帮助。通过此次实验，我了解了用DTMF芯片制作远程控制器的基本过程，经过了DTMF的编码，解码，然后单片机控制从而实现电器的启动和停止。对电话网振铃、摘挂机有了更深的认识，对其基本原理、工作过程及检测方法更加熟悉。此次实验由于只由自