基于PSTN的家用电器远程控制系统设计论文.doc资源-CSDN文库

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（整理）摘要

本文介绍了一种以单片机 AT89C51 为主控制器和双音多频解码电路芯片 FM9270 为

核心，通过电话线路实现对家用电器的远程、多路智能控制系统。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。系统主要由主控制器、振铃检测与模拟摘机电路、DTMF 解码

电路、语音提示电路、集中控制器等构成。

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。本文介绍了一种基于 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 PSTN 实现对家用电器的远程控制与常规的遥控方式，如无线电遥控、有线

遥控、红外线和超声波遥控等相比，显示出一定的优越性，不需进行专门的布线，不占

用无线电频率资源，避免了电磁污染。同时，由于电话线路各地联网，可以充分利用现

有的电话网，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。

关键词：AT89C51；ISD1420 ；FM9270；PSTN；远程控制

Abstract

The text introduce a sort of control system that use AT89C51 single chip act as main

controller and use both sound-many frequency decode circuit CMOS chip FM9270 act as core,

through telephone line carry out family equipment’s long-distance many -way intelligent

control. This system is so practical and the function is so agility and multiplicity, that can

demand and control the state of the controlled object, can widely appliance in family

equipment or other spatial all kinds of control equipment. The system mostly make up of

main controller, check shake bell and simulate circuit, DTMF decode circuit, sound clew

circuit, concentrate controller.

Along with the improvement of the standard of living, people want to have a high

automatic and intelligent control system that can control all the family equipment through

long-distance. The text introduce a sort of control system that based on PSTN and can control

all the family equipment through long-distance, through telephone can control the switch and

set up of all the family equipment at any moment and everywhere, such as rise or drop the

temperature of the air-condition ahead of schedule, warm-up the electronic water heater ahead

of schedule, and so on. It’s appliance foreground of the system quite abroad.

Based on PSTN carry out long-distance control family equipment show definitely

advantage compare with wireless telephone control have-wire telephone control, infrared ray

and ultrasonic telephone control and so on. It don’t need put up special line, don’t engross

wireless frequency resource and avoid electromagnetism pollution. At the same time, thanks

to the line in everywhere joined the net, it can make the best of the existing telephone network,

so that the distance of wireless control can span province and city and can span country

indeed.

Key words: AT89C51；ISD1420 ；FM9270；PSTN；Long-distance control

引言……………………………

……

…………………………………………1

1 PSTN 介绍 ………………………

……

……………………………………2

1.1 公用电话网络的基本电话信号 ……

……

……………………………………2

1.2 电话信铃的检测与识别………………

…

……

…………………………………3

总体设计

…

…………………………

…

……

…………………………………4

2.1

系统总体设计框图……………………

…

……

…………………………………4

2.2

系统整体方案论证…………………

…

……

……………………………………5

2.2.1 两种方案分析 ……………………

…

……

…………………………………5

2.2.2 最终选择方案 ……………………

…

……

…………………………………5

3 硬件设计

…

…………………………

…

……

…………………………………6

3.1 AT89C51 单片机…………………………

…

……

………………………………6

3.2

语音提示电路 ………………………

…

……

…………………………………10

3.3

振铃检测与模拟摘机电路 …………………

…

……

…………………………13

3.4

DTMF 解码电路 …………………………

…

……

………………………………14

3.5

8 路电器控制 ………………………

…

……

…………………………………16

3.6 状态显示模块

…………………………

…

……

………………………………17

4 软件设计 …

…………………………

…

……

…………………………………17

4.1

可采用模块化设计方法 …………………………

…

………………………17

4.2

程序流程图

…

…………………………

…

……

………………………………18

4.3

录音模块软件设计 …………………………

…

……

… ………………………19

5 系统调试

…

…………………………

…

……

…………………………………20

5.1 模块调试

…

…………………………

…

……

…………………………………20

5.2 系统统调

…

…………………………

…

……

…………………………………21

6 操作说明

…

…………………………

…

……

…………………………………22

7 结论 …………………………

…

……

…………………………………………22

谢辞

…

…………………………

…

……

……………………………………………24

参考文献.…

…………………………

…

……

………………………………………25

附录 …

…………………………

…

……

…………………………………………26

引言

遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电

遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。无线电遥控既是利用无线电信号对被控物体

实施远距离控制。无线电遥控不可避免的须占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染；

常规的有线遥控需进行专门的布线，增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离所限。

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、同一变压器所辖范围内。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。而且，随着寻呼网的全国联网，其遥控的距离基本不受限制。但该

方式的受控方动作滞后于控制方的操作，不具备实时性，而且不具备很高的可靠性。

随着我国信息事业的持续、快速发展,通信基础设施日臻完善,固定电话、移动电话

用户总数接近两亿。利用现有的通信终端,实现基于 PLMN(陆基移动通信网)和 PSTN(公

用电话交换网)的电话远程控制系统,既可以节约投资,又便于推广。电话远程控制系统

(ITRCS),以 CCITT 及我国标准共同规定的部分标准程控交换信令(DTMF 双音多频信号,

振铃信号,回铃音信号等)作为系统控制命令,以 PLMN 与 PSTN 通信网作为传输介质,使

用户可以在远端利用固定电话或移动电话发送 DTMF 双音多频信号,实现对近端电器设

备的远程控制。

电话属双工通信手段。因此，这可以大大体现出利用电话进行遥控的更大优越性。

操作者可以通过各种提示音即时了解受控对象的有关信息，从而进行进一步的操作。电

话遥控这一课题目前已有涉足者，但是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其

是对于日常生活尚有一定的距离，并不能完全体现出电话遥控方式的双工通信特点。本

系统正是针对这一点进行了较大改进，采取单片机智能控制，利用不同的提示音达到对

于不同操作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解受控方信息，

使产品达到交互式与智能化。

系统为了突出高性价比，故未对电话装置的其他功能进行进一步的扩展，而且

所有使用的集成电路和其它元器件都尽量选择廉价的。同时在该系统的基础上进行功能

扩展是很方便的。譬如:加上留言功能，主人不在家时客人可以留言，利用遥控方式可

使主人很方便地在异地提取留言信息；在各路终端上接上传感器即可实现对环境声响的

监听；接上自动拨码电路可定时将预定信息转至主人传呼机或特定电话，从而达到定时

提醒主人的目的。本系统还可以应用于工厂企业的自动化控制等领域。

电话远程控制系统由单片机构成主控模块，进行主要的信息处理，接收外部操作指

令形成各种控制信号，并完成对于各种信息的记录；另外还包括振铃检测模块、模拟摘

挂机控制、双音频 DTMF 译码模块、及电器驱动模块等。

1 PSTN 介绍

在通信系统和通信网络中，为保证设备间或用户间的互通和正常的维护管理，除了

需要传送话音、数据等业务信息外，还必须传送专用的附加控制信号。对于程控交换系

统，通常需要发送各种称之为“信铃”或“信号”（signal）的控制信号，来完成交换

协调动作，实现用户呼叫的处理、接续、控制与维护管理等功能。

随着通信技术的迅猛发展，通信设备迅速增长，通信网络已遍布世界各地。如何

有效地利用这个丰富的资源，设计出更好更有竞争力的产品，为多数设计人员所关注。

要设计出与之有关的产品，就必须知道存在于通信网络里一些基本信号和不同情况下的

检测方法。本章将介绍公用电话网络系统几种基本电信信号。

1.1 公用电话网络的基本电话信号

1876 年贝尔发明的电话只是原始的电磁式电话,是一对单向单工方式,并没有信号音

之分。直到本世纪 60 年代电话机的电子化，1963 年出现了第一台按键电话，60 年代末

CCITT 提出了一种新的发号方式：“双音多频”(DTMF)发号方式——音频拨号。70 年

代末的大规模集成电路的出现和程控交换网的扩大，对电话状态的提示要求产生了拨号、

忙音、回铃音等多种信号音。现代传真机的诞生，又增加了话网上的调制问答信号音。

公用电话网基本电信信号包括：振铃、拨号音、回铃音、忙音、阻塞音和无效号码

音。同一信号的组成成分却因不同国家和不同地区而不完全一样,甚至差别很大。

当电话听筒从它的托架上拿起来，或者离开挂钩时，就开始请求振铃功能，这时有

直流信号流过环路，中央局的交换设备检测到直流信号，就认为是请求服务的信号。只

要电话在使用，就有直流信号流过，所以，交换机可以通过检测直流信号判断电话线是

否还在使用。当直流信号中断时，交换机得知谈话已经结束了。因此，在本地环路中，

直流信号用来振铃和管理。在用户本地环路上传送地址信息有两种方法：第一种就是，

电话拨号脉冲中断直流信号，交换机对拨号脉冲计数，拨号脉冲以 10 脉冲/秒的速度产

生；第二种方法就是以两个音频信号组合形成的信号在用户环路网上传输，叫做双音多

频信号，双音多频拨号一般由四个高频信号（称高频群组）和四个低频信号（称低频群

组）组合代表一个数字，每个数字信号由高、低频群组中取一个频率组成，八中取二，

共有十六种组合方式，可代表 16 种信息，组合情况如见下表 1 所示。

在使用电话过程中大致有以下几种情况出现：

（1）拨号前，摘机后出现的拨号音或阻塞音（机线阻塞）；

（2）拨号后可能出现无效号码音；忙音（如对方正在使用电话）；回铃音+语音（对方

听到铃响后回话）；回铃，音+忙音（对方无人接听）；语音+忙音（如所拨号码是移动电

话，但对方未开电话，电信局送来提示语音后再送来忙音）；几秒后语音提示（所拨号

码为传呼机号码，传呼台送来提示拨号语音）；几秒后忙音（所拨号码为传呼台号码，

传呼台送来忙音）；几秒后高频音（所拨号码为传呼机号码，传呼台发送来的 2KHz 的

应答信号）

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