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1、基于有线电话遥控电饭煲控制器设计目录摘要1Abstract2前言3第1章 总体方案设计51.1 总体设计分析51.2 初略方案61.3 单元电路方案拟定71.3.1 振铃检测电路方案71.3.2 模拟摘挂机电路方案101.3.3 DTMF解码电路方案121.3.4 语音提示电路方案131.3.5 电器控制电路方案141.3.6 开关状态显示电路方案151.3.7 电源电路方案161.4整体方案拟定17第2章 硬件电路设计182.1 单元电路设计182.1.1 振铃检测电路设计182.1.2 模拟摘挂机电路设计202.1.3 DTMF解码电路设计212.1.4 语音提示电路设计232.1.5 电
2、器控制电路设计262.1.6 开关状态显示电路设计262.1.7 电源电路设计272.2 整体电路的调试282.3 整体电路工作过程29第3章 程序设计303.1 语音录放程序303.2 主程序313.3 DTMF解码数据读取程序323.4 振铃计数程序333.5 超时检测程序343.6 放音停止程序35第4章 系统调试与分析36第5章 设计成果375.1 电路原理图375.2 程序375.3 使用说明375.4 系统扩展37第6章 结论38第7章 总结与体会39谢词40参考文献41附录43附录1 外文资料43附录2 中文翻译52摘要本设计是以STC89C52RC为核心的电饭煲控制系统。通过对
3、电话网、DTMF信号、语音提示、电器控制等的研究，实现了利用个人终端通信设备，对家用电器实施远程控制。当达到指定的振铃次数，系统会自动模拟摘机，之后通过不同的人性化语音提示，提示不同的操作以及受控对象的状态，操作者根据自己的需求实行控制，此外，该系统还提供密码修改、重置功能。在安全方面，只有输入正确的密码才能控制家电，保证安全、可靠。最重要的，在语音提示完毕后，若在给定的时间内无操作，该系统会自动挂机，节约通信资源。关键词：有线电话；远程控制；DTMF；语音提示 AbstractThis design is a rice cooker control system which is based
4、 on STC89C52RC as the core.Through the research of the telephone network, DTMF signals, voice prompt, electric control and so on , this design realize that using personal communications terminal equipment, we can realize the remote control of household appliances.When reaches the specified number of
5、 ringing, the system will automatically simulate off-hook, then through the different human voice prompt, suggest different operations as well as the state of the controlled object,the operator control according to individual needs. moreover, the system also provides the function of the password mod
6、ification, the password reset .On the security front, only can input the correct password to control home appliances, this ensure the system is safe and reliable.In addition, the most important is that after the voice prompt, if no operation in a given period of time, the system will automatically h
7、ang up to save resources for communication.Keywords: wire telephone；remote control；DTMF；voice prompt前言时值信息时代，科学的进步和社会的飞速发展，推动了人类文明的进步。自从贝尔发明电话以来，已有100多年的历史。这百年来，电话网络飞速发展，而我国近十多年在电话业务的快速增长更是举世瞩目。电话业务的飞速发展，使得有线电话步入千家万户，而现在的电话网已不仅仅是用于传统意义上的接打电话，更用于网络电话、宽带等其他业务。电话网的发展，得益于科学的进步。科学的进步给人们带来了极大的方便和享受，不仅仅是通讯
8、设备层出不穷，现代家用电器设备也是与日俱增。追求高质量、高效率的人们在设想，有没有这样一套设备，即使出门在外也能控制家用电器、能够了解家里的情况，想想，下班的路上，给家里的控制器发个短信或是打个电话，就能控制热水器烧水，就能控制电饭煲煮饭，就能控制空调调节室温而就在2008年4月17 日举行的中国国际家电展上，海尔集团展出了自主研发的U-home 智能家电系统，它做到了。这些过去只在幻想中出现的场景，如今已经变成现实。从此，家用电器步入智能化、网络化的发展道路，利用现有的通讯设备和线路对家用电器和仪表进行远程控制, 已经成为未来的发展趋势。基于现有的资源，电话遥控与常规的遥控方式相比,显示出一
9、定的优越性。发达的电话网，覆盖全国各地，充足的通信线路资源,不会产生电磁污染。同时,由于电话网各地联网, 可以充分利用现有的电话网, 跨区域、跨省甚至跨国控制。同时电话属半双工通信, 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，也可以根据反馈的信息进行进一步的操作。利用电话遥控，可以完成对家用电器的开机、停机控制，能反馈家用电器的工作状态，能反馈家里的温湿度、煤气是否泄漏、是否有外人闯入家里等等信息，功能可以不断扩展、完善。 本文介绍的正是这种有线电话远程控制技术。该系统以单片机为控制核心，用户可通过手机或电话对家用电器进行开机，停机等操作。设计作品突出体现对电器的控制功能，辅助以信息
10、反馈、密码修改及重置功能。当然，在语音提示完毕后，若在给定的时间内无操作，该系统会自动挂机，节约通信资源。本作品致力于方便下班人群回家就能享受舒适的生活，结束一天的疲劳，极大改善人们的生活。对于我而言，则是树立理论联系实际的正确设计思想，在实践中，提高遇到问题、分析问题、解决问题的能力，积累设计经验。第1章 总体方案设计1.1 总体设计分析根据基于有线电话遥控电饭煲控制器的具体设计要求，需要做到以下几点：1、通过电话网对远程家用电器实行开机、停机控制；2、在振铃达到6次后无人接听，控制器会模拟摘机；3、控制器能进行密码校验；4、电器控制完成后，要提示操纵者操作完成。通过对以上4点基本的要求分析
11、，需要完成以下几项功能：1、振铃检测与计数2、自动摘挂机3、密码校验4、语音提示5、DTMF解码6、家用电器控制另外可以添加额外的功能：1、密码修改2、密码存储3、密码重置4、电器开机、停机状态查询对以上10项功能进行分析，结合实际情况对上述功能实现作出软件或硬件上的分工分析，具体如下： 1、理论上，交换机所发出的各种信号音都是可以通过软件编程而识别的，如DTMF解码，通过单片机对信号音进行捕捉，得到信号音中的双音频率，从而完成解码。但是从系统的可靠性、程序实现难易程度上分析，选择用硬件实现要大大简化作品的设计。因此对于信号音处理方面，选择用硬件实现振铃音检测、DTMF解码等功能。 2、自动摘
12、挂机和电器的控制必须使用具体硬件电路来实现。自动摘挂机要完成电路自动摘机和挂机，在与电话网接口相连的部分一定是硬件电路，该硬件电路将作为软件与电话网的中间桥梁。电器的控制用继电器实现，使用继电器就要有继电器驱动电路，很显然是硬件电路实现。3、振铃音计数、密码校验、密码修改、密码重置、语音提示等功能模块使用软件编程方式要比硬件电路更容易实现。就如振铃音计数，用硬件实现要用到计数电路，而用软件计数，用外部中断即可。通过对各项功能的实现分析，用纯硬件是难以实现的，即使实现了，用到的数字芯片也是很多很多的，电路复杂，维修不便，制作成本高；如果改用微处理器作为核心，辅助以各个外围接口电路，微处理器只需简
13、单的控制或读取外围接口电路的控制脚，而外围接口电路完成微处理器与各个接口的连接、控制。实现起来简单，维护方便。因此，本设计软硬件皆用。综上所述，本设计的信号音检测、自动摘挂机、控制电器、DTMF解码等功能模块使用硬件电路实现,而振铃音计数、密码校验、密码修改、密码重置、语音提示等功能模块使用软件编程完成。电路实现方式为微处理器作为核心，辅助以各个外围接口电路。 1.2 初略方案总体设计采用微处理器的控制方案。对于学习过的微处理器，熟练运用的有AT系列的和STC系列的，而STC系列单片机是国产的，在性能、性价比、可靠性方面评价都是很高的，烧写程序方便，最终选择STC89C52RC作为本设计的核心
14、处理器。在核心处理器外围，有自动摘挂机电路，振铃检测电路、DTMF 解码电路、语音提示电路、电器控制电路等接口电路。接口电路为核心处理器和电话外线的中间桥梁，核心处理器为控制器的核心。系统原理框图如下图1.2.1所示。 振铃检测电路5V电源电路中央控制单元电话接口 模拟摘挂机电路 开关状态显示电路DTMF解码电路 语音提示电路家用电器驱动电路图1.2.1 系统原理框图1.3 单元电路方案拟定1.3.1 振铃检测电路方案当没有振铃信号时，电话线路由电话交换机提供大约48V的直流电压。当用户被呼叫时, 电话交换机发来振铃信号。振铃信号为253Hz的正弦波, 电压有效值为9015V。振铃以5s为周期
15、, 即1s送，4s断。根据振铃信号电压比较高的特点，单片机是无法处理如此高的电压信号的，所以需要降压，另外，振铃信号发送1s，频率为25Hz，如果接单片机外部中断或计数器，很明显会产生多次中断，如果可以做一个电路，送1s时只产生一次中断或只计1次数，程序处理就会简单些。因此，可以实现振铃检测的方案现在有以下3种。方案1：基于稳压二极管和光耦隔离的电路设计方案方案1的电路形式大致如下图1.3.1所示。图1.3.1 基于稳压二极管和光耦隔离的电路设计方案当没有振铃信号时，电话线的电压为48V的直流电，而电容C“隔直通交”，所以整流桥输出电压接近0V，PULSE_OUT端电压接近0V；当振铃信号来到
16、时，振铃信号通过电容C耦合，经过二极管D1D4整流成为脉动直流电压，D5稳压使光耦输入端电压不会太高，以免烧坏光耦，R1起到限流作用，PULSE_OUT会输出脉冲，每振铃1S,PULSE_OUT端会有多个脉冲，因此在程序处理上要特别注意，当第一个脉冲来到时，振铃次数加一，再隔5S检测是否有振铃。优点：有光耦隔离，抗干扰强缺点：用到高压稳压二极管，平常几乎用不到，元件不易得到，振铃计数程序处理稍微复杂些。方案2：基于高压稳压二极管和RC充放电的电路设计方案方案2的电路形式大致如下图1.3.2所示。图1.3.2 基于高压稳压二极管和RC充放电的电路设计方案当没有振铃信号时，电话线的电压为48V的直
17、流电，经过整流二极管D1D4 整流后，电压略低于48V，选择稳压管D5的稳压值大于48V小于90V，稳压值可取80V，D5就不会导通，脉冲信号输出端电压接近0V；当振铃信号来到时，电话线的交流振铃信号经过二极管D1D4整流成为有效值9015V的脉动直流电，其峰值足以击穿稳压管D5，经RC充电，而D6稳压使输出电压稳定在5V左右，使之能被单片机识别，振铃输出端电压升高。控制C的大小，可以使来一次振铃，仅仅产生一次中断，简化程序。优点：电路原理简单，振铃计数程序处理简单缺点：用到高压稳压二极管，平常几乎用不到，元件不易得到。方案3：基于RC充放电和光耦隔离的电路设计方案方案3的电路形式大致如下图1
18、.3.3所示。方案3是在方案1和方案2的基础上改进得来的。当没有振铃信号时，电话线的电压为48V的直流电，而电容C1“隔直通交”，所以整流桥输出电压接近0V，PULSE_OUT端电压接近0V；当振铃信号来到时，振铃信号通过电容C耦合，经过二极管D1D4整流成为脉动直流电压，通过R1、C2充电，同时R1、R2起到限流作用，当脉动直流电压变小时，又会通过R2、C2放电，使光耦仍处于导通，直至振铃信号断，因此，每振铃1S,PULSE_OUT端只有一个脉冲，程序计数会简单很多。图1.3.3 基于RC充放电和光耦隔离的电路设计方案优点：电路原理简单，振铃计数程序处理简单，抗干扰性强，可靠性强。缺点：用到
19、光耦，价格稍稍高一点点。方案选择通过上述3种方案的对比，方案3稳定性好，抗干扰强，程序处理简单，而且手上没有稳压管，只有方案3没用到高压稳压二极管。综合考虑，方案3更适合。1.3.2 模拟摘挂机电路方案电信局的程控电话交换机对电话摘机的响应是根据电话线回路电流变大。当交换机检测到回路电流变大为30mA左右时，就认为电话机已经摘机，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10伏左右的直流电，完成电话接通工作。我们常用的电话机就是通过叉簧接上约200的负载，实现摘机目的；当断开约200的负载,也就挂机了。自动摘挂机电路就是要完成单片机控制接入和断开约200的负载。常用的方法有继电器控制
20、、三极管控制、光耦控制等，以下是几种方案的对比。方案1：基于继电器的模拟摘挂机控制方案通过单片机控制一个继电器，继电器接通，一个大约200的电阻接入电话线两端，完成模拟摘机；继电器断电，电话线两端断开电阻，完成模拟挂机。电路形式如下图1.3.4所示(R1为接入电话线两端的负载).图1.3.4 基于继电器的模拟摘挂机控制方案优点：电路简单，控制容易，可靠性高。缺点：驱动继电器电流较大，功耗稍大，继电器价格贵。方案2：基于三极管的模拟摘挂机控制方案通过单片机控制三极管，三极管导通，三极管等效电阻很小，再串接一个合适的电阻接入电话线两端，完成模拟摘机；三极管截止，三极管等效电阻很大，电话线两端可以看
21、成负载是断开的，完成模拟挂机。电路形式如下图1.3.5所示(R为接入电话线两端的负载)。图1.3.5 基于三极管的模拟摘挂机控制方案优点：功耗小。缺点：电路稍微复杂，元件参数不易确定，控制易受干扰。方案3：基于光耦的模拟摘挂机控制方案通过光耦控制负载的接入和断开，和三极管的方式很像，光耦接收端导通，负载就接入电话线两端；若截止，负载就断开。然而，光耦又有它的特殊性，光耦发射端和接收端通过光电隔离，它和继电器的用法基本一样，只是接收端需串接电源。电路形式如下图1.3.6所示(R为接入电话线两端的负载)。图1.3.6 基于光耦的模拟摘挂机控制方案优点：同时拥有三极管控制的功耗小和继电器控制的简单，
22、而且抗干扰强。缺点：光耦价格适中。方案选择通过上述3种方案的对比，方案3包括了方案1和方案2的优点，而且稳定性好，抗干扰强。尽管三极管比光耦便宜，但方案2控制电路中的其它元件较多，总体价格比方案3少不了多少。综合考虑，方案3更适合。1.3.3 DTMF解码电路方案DTMF，双音多频，是将两个单音频信号组合，这两个单音频信号分别来源于4个高频信号和4个低频信号，最后能组合出16种DTMF信号。在现阶段，DTMF解码一般用专用的解码芯片，当然，不乏有追求低成本的，直接软件解码。下面是这两种方案的对比。方案1：软件解码采用软件方式进行DTMF解码，首先把模拟信号转化为数字信号，送给CPU处理。DTM
23、F解码过程是通过计算接收到的DTMF信号在8个固定频率点的频谱值,从而确定DTMF信号的有效性及接收到的是什么号码。另外，还要通过一系列方法进行有效性的检验，以防止误判。由此可见用软件解码用到了信号处理及算法的知识，处理起来十分复杂。优点：直接解码，不需额外的硬件解码电路缺点：程序复杂，算法难，耗CPU资源方案2：专用硬件解码DTMF，双音多频，有对应的硬件解码芯片，如MT8870、MT8880、HT9170等等。只要电话线上有有效的DTMF信号，硬件解码芯片就会解码，并将解码值输出到外部共享Bus上。读取总线上的值，就能知道发送的编码值。优点：不需要复杂的程序解码，节省开发时间，运用简单，电
24、路可靠。缺点：需要硬件解码电路方案选择比较两个方案，方案2更容易实现，免去程序的复杂；而且STC系列单片机的资源不是很丰富，而软件解码占用资源多，所以方案2更合适。1.3.4 语音提示电路方案市场上语音提示的方法有多种多样，如蜂鸣器，发出“嗡嗡嗡”的声音，又如音乐芯片，触发一下，就发出动听的音乐。这些方法大体可以分为四种，震荡产生，语音固话在芯片中，语音烧录以及语音合成，下面就其中的三种方案进行对比。方案1：单片机产生提示音方案人耳的反应频率范围为20Hz20kHz，而CCITT规定的电话话音信号的频率范围是3003400Hz，因此，我们可以在3003400Hz频率范围内选择两个频率，产生高音
25、和低音，经音频放大集成电路放大后输出到电话线上。通过音色及声音次数来进行提示。优点：电路简单，成本很低缺点：语音提示不明确，需要操纵者记住不同音色及次数代表的意思，不人性化。方案2：基于录音芯片的提示音方案录音芯片，可以录一段或多段语音，通过发送录音指令，并说话录音，语音就录入，直到录音溢出或者发送录音停止指令。根据需要录音的条数，将录音地址分段，发送录音指令时，将录音起始地址发送给录音芯片，芯片就会从录音起始地址开始录音，当要放该条语音时，发送放音指令，同时将这条语音的起始地址发送给录音芯片，它就会放出这条语音，放完后，再发送停止指令关闭发音。你可以录真人发音，也可以录语音合成的语音，语音可
26、以带有丰富的感情，不会生硬。如果你要重新录音，只要在原来的分段上录音，覆盖原先的语音，唯一不足的一点就是，每要更改语音，就需要重新录音，较麻烦。优点：真人发音，程序编写简便，芯片较便宜。缺点：更改语音时要重新录音，语音总长度有限，电路复杂。方案3：基于语音合成的提示音方案合成芯片可合成任意的中文文本，同时支持英文字母的合成。它内部集成了语音库，智能的文本分析处理算法，可正确识别数字、时间、日期及常用的度量衡符号；具备很强的多音字处理和中文姓氏处理能力。通过串口发送一串帧，其中文本通过GB2312编码放在数据帧中，只要满足帧格式，语音合成芯片就能读出语音，操作方便。优点：控制简单，语音可以随意更
27、改，不需录入。缺点：编程稍微复杂，语音生硬，电路复杂，价格昂贵。方案选择用单片机产生提示音，虽说价格低廉，但语音提示很不明确，需要操纵者记住不同音色及次数代表的意思，不人性化，在产品设计上，已经满足不了追求高性能、易操作的人们，所以方案1不适合。方案3使用语音合成模块，在设计的维护上十分方便，程序处理方面也很简便，但价格太昂贵，市场上卖的语音合成模块价格高达60元，不经济，所以方案3不适合。方案2虽说没用方案3维护方便，但在人性化、语音情感流露方面，要比语音合成的稍好一些，另外芯片价格也不是很贵，大约20元一片，相对便宜很多。最后，从经济、性能、性价比及人性化等方面考虑，认为方案2更加合适。1
28、.3.5 电器控制电路方案家用电器作为独立的部分，控制器只能通过开关控制电器电源的通断。继电器作为常用的开关控制器件，结构简单，控制方便，使用广泛。常用的继电器分为电磁继电器和固态继电器，以下是两种继电器方案的对比。方案1：电磁继电器控制方案继电器有两种控制方式：低电平控制和高电平控制。如下图1.3.7所示。方式1：当输出低电平时，三极管Q1导通，继电器 K1得电，常开触点闭合，反之常开触点断开。方式2：与方式1正好相反。由于单片机初始化时，各个IO输出高电平，且单片机输出电流不会很大，采用方式1电流会稍大些，驱动能力更强，所以常用方式1。图1.3.7 电磁继电器控制方案优点：电路简单，控制容
29、易，价格便宜。缺点：驱动继电器电流较大，功耗稍大，。方案2：固态继电器控制方案固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关，在开关过程中无机械接触部件。它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件，单相SSR为四端有源器件，其中两个输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。 优点：高寿命，高可靠，灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好，快速转换，电磁干扰小。缺点：导通后的管压降大，半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，价格昂贵。方案选择基于安全以及控制多个
30、家用电器的考虑，最好选择用固态继电器。但考虑到设计的是毕业作品，不是真正的设计产品，而且固态继电器价格昂贵，设计经费又有限，所以最终还是选择用电磁继电器。1.3.6 开关状态显示电路方案对于显示控制电器的继电器工作状态是如何的，通常用LED灯就可以了，但是考虑到功能的扩展，可以用数码管、液晶等作为显示。方案1：数码管显示方案数码管一般是显示数字，当然对于特殊的字母也是可以显示的，如“C”。数码管结构简单，内部是将多个led按照共阴或共阳连接在一起，使用简单。优点：显示直观，显示亮度高，适合显示多个数字，程序简单。缺点：仅仅能显示数字或少许的字符，不适合显示量稍微大的数据。方案2：1602显示方
31、案1602是液晶中常见的一种。1602内部字符发生存储器自带160个点阵字符图形，还有供用户自编8个的图形字符。优点：显示字符多，缺点：显示亮度不高，一般不能显示汉字，程序稍稍复杂。方案3：12864显示方案12864也是液晶中常见的一种。12864自带常用的字符库以及汉字库，显示中文简单，不需要取模，对高要求、需显示汉字及多数据的场合很适合。优点：显示字符多，能显示汉字。缺点：显示亮度不高，程序复杂。方案选择方案1只能显示数字，而本设计需要现实多位数字和字母或汉字，显然方案1不满足要求。方案2能显示字符，刚好满足要求，但考虑到以后会扩展功能，如矩阵键盘修改密码，来电显示等等，1602显示有点
32、不够，所以暂时选择了资源多的12864了。1.3.7 电源电路方案由于本设计控制的是家用电器，必然用到220V交流电，220V转5V给CPU及周边电路供电，而用4节1.5V电池供电显然不经济、不方便。最终选用市电转5V直流的方法。市电转5V直流的方法有多种多样，比如：串联型稳压电路，开关型稳压电路。方案1：开关电源方案开关型稳压源因为调整管工作在开关状态而得名。开关型稳压电路将输入的直流电转换成脉冲电压，再将脉冲电压经过LC滤波转换成直流。优点：功耗小，电路效率高。缺点：一般输出纹波电压稍大方案2：串联型稳压电源方案串联型稳压源的调整管与负载串联，因而得名串联型稳压源。串联型稳压源工作在放大状
33、态，调整管功耗较大。优点：电路结构简单、调节方便、输出电压稳定性强、文波电压小缺点：功耗大，效率低。方案选择以设计产品为标准，选择开关电源是最合适的。然而实验室没有开关电源芯片，倒是串联型稳压芯片LM7805很多，最后选择了串联型稳压电源方案。1.4整体方案拟定根据单元电路方案拟定的结果，得到如下图1.4.1所示的整体方案框图。电话接口基于RC充放电和光耦隔离的振铃检测5V串联型稳压电源STC系列单片机12864开关状态显示光耦控制模拟摘挂机DTMF硬件解码家用电器电磁继电器驱动录音式语音提示图1.4.1 整体方案框图第2章 硬件电路设计2.1 单元电路设计在上一章对整体电路方案做了拟定，本章
34、将对拟定的方案作详细的设计。2.1.1 振铃检测电路设计通常情况下，程控交换机提供给电话线路大约48V的直流电压（实测达到50V）。当用户被呼叫时, 程控交换机就会发来振铃信号。振铃信号为253Hz的正弦波, 电压有效值为9015V。振铃以5s为周期, 即1s送，4s断。本电路检测到振铃信号时，对振铃进行计数，以六次铃响为准，即六次振铃无人摘机，由单片机控制电路，完成自动模拟摘机，振铃检测电路设计如图2.1.1所示。 图2.1.1 振铃检测电路原理说明：当未振铃时，直流电压不能通过电容C16，电桥输出端电压约为0V，光耦发射端无电压，接收端输出脚RING输出高电平。当用户被呼叫时，电话振铃信号
35、通过电容C16隔离直流成分，经过桥式整流，整流桥输出端输出约45V脉动直流。R19和C19构成RC充电电路，R19、R20和PC817构成分压电路，电容C19两端电压大约为4V，因此C19不需要用耐压值大的电容，同时R19、R20限流，对后面的光电耦合器PC817起到保护作用。C19、R20和PC817构成放电电路，使光耦可以保持正向导通。因此每来一次振铃，RING输出低电平，单片机外部中断有下降沿触发方式，只要一来振铃，单片机就能计数。光耦合器PC817，以光电转换原理传递信息，使高压振铃信号对主控电路不产生影响。光耦两端不共地，对电位差干扰有很强的抑制作用。元器件选择：对于整流桥，只要耐压
36、值比电话线上的电压峰峰值大就行，常用的1N4007耐压值高达1000V，足以胜任。光耦接收端接的LED灯，保证电流在10mA左右即可，限流电阻R17很好选。至于R19和R20，串联分压，保证电容C19两端电压不要太高(一般耐压值高的电容更贵一些)，同时对光耦PC817限流，只要电流在10mA左右即可,所以参数也好选。本电路最难确认的参数是C16和C19。C16电容值太小，对振铃信号耦合效果不好，,经测试0.47uF以下的电容就会使电路工作不正常，而且振铃信号为交流信号，最后选择1uF无极性的瓷片电容。至于C19的确认，需要一个个测试确认。下图2.1.2是波形分析图图2.1.2 波形分析图当C1
37、9电容值足够大时，1S的振铃信号（频率为25Hz）内，Udc由小变大，C19充电，Uec变大，当UecUo(Uo是Uec使光耦发射端正向导通的最小电压)时，光耦发射端正向导通，Ugf输出低电平，当Udc由大变小时，C19放电，Uec缓慢变小，Uec还未来得及变小到小于Uo，C19就再次充电，这样，在1s的振铃时间段里，Ugf始终为低电平，直到振铃结束。如果C19小于某个值，就会导致Uec还未来得及充电，就小于Uo了，这样，在1s的振铃时间段里，会输出多个脉冲。经过测试，C19容值10uF，来一次振铃，输出端的LED指示灯就会快速闪烁多次（表示输出了多次脉冲），而10uF470uF均是来一次振铃
38、，亮一次。考虑到电容大小，并且折中，选择容值为22uF的电容。2.1.2 模拟摘挂机电路设计根据国家有关标准规定：不论何种电话机，摘机状态下直流电阻应小于300欧，若是有“R”键的电子电话机，摘机状态下直流电阻应350欧。挂机状态下的漏电流应5A。电信局的程控电话交换机对电话摘机的响应是根据电话线回路电流变大。当交换机检测到回路电流变大为30mA左右就认为电话机已经摘机。当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10伏左右的直流电，完成电话接通工作。下图2.1.3是按照标准规定的要求设计的模拟摘挂机电路。原理说明：当HOOK端输入高电平时，Q6导通，光耦发射端正向导通，光耦接收端也
39、导通，此时其等效电阻很小，可以忽略，因此R28接入电话线两端，R28差不多200300欧就可以使线路中的电流达到30mA，程控机就会认为已经摘机。反之，光耦不导通，其等效电阻很大，R28可看成没有接入电话线两端。此时，程控机就会认为处于挂机状态。元器件选择：对于整流桥，常用的1N4007耐压值高达1000V，可以保证不会击穿。光耦发射端接的LED灯，用于指示是摘机状态还是挂机状态，保证电流在10mA左右，限流电阻R26很好选。至于R28，网上查阅资料说，在200左右就行了，通过测试，200300的电阻都能实现摘挂机。图2.1.3 模拟摘挂机电路 2.1.3 DTMF解码电路设计电话线上传输的是
40、DTMF信号，DTMF( Double Tone Multi一Frequency)即双音多频，是一组由低频信号和高频信号叠加而成的组合信号。4个低频信号和4个高频信号两两组合，构成16个组合信号，分别对应10个数字键09和6个功能键*、#、A、B、C、D。下表2.1.1为电话机中使用的按键与双音多频信号的频率对应关系。表2.1.1 数字拨号键与对应的频率关系数字键盘高频组（Hz）1209133614771633低频组（Hz）697123A770456B852789C941*0#D通过专用的DTMF解码芯片，将高低音频信号分开，经过振幅检测和译码，得到码值，就能知道用户拨打的号码。市场上常用的解
41、码芯片有MT8870、MT8880、HT9170等等。MT8870是MITEL公司生产的DTMF信号的解码芯片，因其电路简单，功能强大，而且工作稳定可靠，功耗低，在实际生活中得到广泛使用。MT8870通过对DTMF分离滤波和译码，输出直接接单片机，简单可靠，所以本次设计选用了MT8870。查阅MT8870芯片手册，手册中给出了单端模式输入的典型电路，按照典型电路设计了下图2.1.4的电路。图2.1.4 DTMF解码电路原理说明：当DTMF端输入电话线上送来的DTMF信号，信号经C8耦合,送到MT8870的IN-引脚时，双音多频信号首先经过前置放大，其中R13为反馈电阻，然后通过拨号音滤波器，将
42、拨号音信号滤除，再将双音频信号按低、高音频信号分开，通过高、低通滤波器及幅度检测器检测后送入译码电路，经过数字运算后，以二进制的方式通过四条线(Q1、Q2、Q3、Q4)输出到外部共享Bus上。下表2.1.2为MT8870的输出代码与按键码的对应关系。表2.1.2 MT8870的输出代码与按键码的对应关系按键码Q4Q3Q2Q1按键码Q4Q3Q2Q1按键码Q4Q3Q2Q1按键码Q4Q3Q2Q110 0 0 150 1 0 191 0 0 1A1 1 0 120 0 1 060 1 1 001 0 1 0B1 1 1 030 0 1 170 1 1 1*1 0 1 1C1 1 1 140 1 0 0
43、81 0 0 0#1 1 0 0D0 0 0 0值得注意的是，对于“0”号键，MT8870输出的二进制码并非是“0000”，而是“1010”。当MT8870解出一个按键值而且输出到外部时，其STD引脚会由低电平升为高电平，再经过一段时间降为低电平,我们便可以利用此特点检测到此引脚的变化，有讯号时便可马上将Q1Q4引脚所产生的值读入CPU，然后解出电话的按键值。而无效的双音频信号或电话线路杂音、人的语音信号等是不会引起MT8870的数据解码的。单片机外部中断是下降沿有效，为了实时读入单片机，在电路设计上给STD脚加了一个反向器（电路图中的Q4就是起到反向的作用）。只要数据解码成功，STD引脚有变
44、化，单片机就能及时知道。元器件选择：本电路基本上是根据MT8870芯片手册给出的电路设计的，电路已经给出了各个元器件的参数，我只是拿来运用而已。另外，STD脚接了三极管Q4，该三极管起到取反的作用，只要保证三极管工作在截止区或饱和区就行。三极管积极电流不能太大，基极电阻几百欧至几千欧都是可以的，这里选择了510。在基极电阻选定后，计算出基极电流，假设三极管工作在放大区，通过放大倍数算出集电极电流，选择合适的集电极电阻，使其电压大于给定的电压，三极管就能工作在饱和区。通常，集电极电阻选择1K10K均可，这里选用1K。2.1.4 语音提示电路设计电话远程控制器利用语音提示电路实现人机交互。语音提示
45、芯片事先存储了若干段提示音，单片机控制语音提示电路播放提示音，操作者则根据语音提示进行按键操作，如此直到结束。 本设计用的语音芯片是美国ISD公司生产的ISD4002-120P，它采用了直接模拟量存储技术，音质较好，采样信息直接存放在片内的FLASH RAM中，防断电丢失。语音芯片设计成SPI总线方式，与单片机相连的引脚少，目前在语音合成设计中应用很广泛。ISD4002-120P录放语音长达120秒，有600个可寻址录音段，其地址范围为000H258H。单片机通过SPI接口向ISD4002发出各种操作命令，实现录音与放音操作。当录音或放音到达最后一个地址后，溢出，就会自动停止录音或放音。当要进
46、行分段录音时，录音完成后必须发送结束录音命令，放音也是一样的，只是放音结束时，INT会有个脉冲提示放音结束，单片机可根据该脉冲停止放音。在使用芯片之前必须提前按段录入语音提示信息。通过查阅ISD4002英文手册，知道了ISD4002的使用方法。同时，手册还给出了ISD4002与单片机连接的电路图，和网上查找的电路基本一样，只是语音录入部分不同。手册上给出了两种模式：差动输入模式和单端输入模式。由于录音的好坏直接影响通信提示音的质量，所以两种模式我都测试了一下，发现用单端输入模式效果要好些，最后选择单端输入模式。最终设计出如下图2.1.5的电路。图2.1.5 语音提示电路原理说明：在进行录音操作时，通过麦克将声音信号转换为电信号，经过电容C20耦合，并通过三极管Q5放大，输入到录音芯片16脚。单端输入时语音信号幅度不要超过32mV。在进行放音操作时，从ISD4002第13脚输出的声音信号经过C12耦合，经语音放大芯片LM386放大后，再经过音频耦合器送到电话线上。提示音的大小可以通过调整R22实现。元器件选择：IS
