1、电话远程控制系统报警装置毕业设计电话远程控制系统报警装置毕业设计第1章 诸 论1.1目前我国家居智能技术发展的情况目前智能家居一般要求有三大功能单元：第一，要求有一个家庭布线系统，这同房子的其他管道系统一样重要；第二，必须有一个兼容性强的智能家居中央处理平台（家庭信息平台）；第三，真正的智能家庭生活至少需要三种网络的支持：宽带互联网、家庭互联网和家庭控制网络。其中，宽带互联网接入是家庭对外的桥梁，与外界的沟通和互动都是通过它来实现的；家庭互联网建立在信息家电的基础上，是一个较低速度的，与互联网能很好连接的网络；家庭控制网络则是更低一级，只是简单地把非智能的家电给控制起来，从某种意义上来讲，它是
2、信息家电普及前一个必要的过渡和补充。这里我们重点讨论智能家居中央处理平台，它是智能家居的心脏，也可以将其形象地理解为一个交通警察，有了它，用户可以和家居子系统进行快速沟通。选择配置合适的中央处理平台，对日后智能家居使用功能非常重要。目前已经出现的智能家居家庭信息处理平台大致分为三类：第一类平台是机顶盒技术。例如在韩国一家著名企业推出的集成智能家居系统中，彩电与机顶盒组合，这种互联网TV能够与家庭安全防范系统、家庭自动化系统及互联网结成一体，实现家电控制、娱乐、交流和信息分享等方面的智能化。这种机顶盒设备多采用固化的嵌入式操作系统，缺乏大容量硬盘系统的支持，因此对各种信息的处理能力、处理速度，以
3、及在功能的升级换代方面，都存在明显不足。但这种机顶盒平台具有电视上网功能，在相当长时期内，会拥有不少用户群。第二类平台是家庭网关，它代表着最新的潮流和未来的发展方向。家庭网关是直接利用家用电脑去控制各种家电设备，即微软公司董事长比尔.盖茨所说的“Extended PC(扩展PC)。这种新一代家用电脑，意味着今后我们不仅要把电脑作为提高生产效率的工具，同时还要使它成为有效使用数字消费产品的工具。全球在家上网的用户已超过2.95亿；2000年美国家庭的计算机拥有率已达到51%，现在有4%的家庭已经在使用家庭网。在我国前景也很乐观，广州每一百户家庭中就有29.3户拥有家庭电脑，北京每百户拥有电脑15
4、.0台。有一个很明显的趋势就是未来的家庭肯定是网络家庭。这方面的代表产品有：方正的卓越系列、海尔和海信等厂家的网络家庭概念电脑等。 当今人们对数字化消费产品目不暇接，家用电脑、掌上电脑、数字音响、数码相机、游戏机、MP3随身听、数字电视.。这些数字化电器，尽管单一功能突出，但大多都是各自为政，相互间缺乏有效沟通，缺少有效的功能整合。而过去的家用电脑产品形态过于固化，本身缺少有效的功能整合，加之各种组合数字化电器也是“硬组合”，无法实现功能升级。功能的选择权最终只能被动地接收厂商的决定。过去的家用电脑尽管配置有高有低，但基本上都是多媒体电脑加上网络浏览功能。因此，过去的家用电脑在智能家居难以有用
5、武之地。近来类似我国专利“软组合”设计思想，设计的新一代家用电脑，摆脱固化呆板的产品形态和功能，利用USB、IEEE1394等新型数字通讯接口，实现灵活的功能升级。特别是多个USB通用接口的应用，解决了功能升级接口匹配的问题， USB不仅仅可以作为电脑外设的接口，还能够扮演家用电脑功能升级的接入端子。新一代家用电脑在家庭中不再是一个孤立的个体，它将家庭中所有各种家庭数字化电器，包括家用电脑、音像设备、厨房设备和安全系统，彼此之间都进行联结，并且通过家用电脑一起与高速Internet接口相连，它成为数字化家庭生活的管理和控制平台的信息平台。家用电脑实际上成为支持流行的网络标准，支持通过无线、电话
6、线，甚至电力线进行网络联结的家庭网关“Home Network Gateway，或者说是“电脑管家”。各种家庭数字化产品都可以接受到它的指令，使得这些数字化产品各自的工作既井井有条、相辅相成，并从网络上获取信息。用户可以按自己的方式安排智能化家居生活，享受“数字化生活”，操作起来非常简单。以家用电脑为基础的智能家居系统具有优秀的兼容性和扩展性，各种高速接口能兼容照明、娱乐、安全、电话通讯等多种系统，用户可以按照住宅或者经济需要来定制智能家居住，轻松添加新的子系统。而且在技术上也能有效支持802.11无线技术、蓝牙技术，以及HomeRF技术。相比之下，机顶盒等设备多采用固化的嵌入式操作系统，缺乏
7、大容量硬盘系统的支持，因此对各种信息的处理能力、处理速度，以及在功能的升级换代方面，都明显逊色于电脑。其次，电脑运行智能家居管理软件能够提供高级控制特性，例如允许用户通过简单的操作来定时控制设备，灵活地规划和更改控制流程，实现组合控制和条件控制。采用友好易用的Windows标准操作方式，无须专门学习即可轻松掌握。通过清晰明了的智能家居管理界面，用户可以非常容易对电视机、VCD(DVD/LD)机、功放、空调等多种设备集中进行单功能控制或者组合控制，电脑将多种家用电器设备的一系列动作包含在一个组合按钮中，从而无须再使用多个遥控器，只需一个键盘就可以完成多种家用电器的操作。由于所有的控制均为可自行定
8、义，所以组合控制流程可以根据实际需要，自由地加以调整和改变。即使出差旅行在外，距家千里之遥，一样能通过电脑实时实景监控家居的安全情况，解除了后顾之忧。 这种平台，由于技术标准目前还难以统一；宽带网运营商、接入商、增值服务商、宽带设备与宽带应用软件生产商，智能小区投资开发商、物业管理商等等一系列商家的配合还尚需时日；用户现阶段的有不同实际功能需求等等因素，市场真正启动尚需相当时间。尤其是由于这种平台在智能家居过渡期还存在下列明显的不足：不能兼顾目前家庭里已经大量存在的非智能家电；不能兼顾有几千万人需要通过电视实现上网的群体；也不方便根据我国国情、民情，先满足了当前的基本需求（特别是经济住房、旧房
9、改造、单体别墅等），智能家居几步走的做法等。第三类平台是拥有自主知识产权的软组合家庭信息平台(Home Information Platform，简称HIP)，它是可选择上网方式的电器大管家平台。以软组合方式与家用电器（音像电器、摄像装置、上网装置、卫星接收装置、保安装置、照明装置以及功能扩展接口等）结成一体。具有可供选择的机顶盒、电脑接口，它与机顶盒结成一体，就兼有第一类平台功能；它与电脑结成一体，就兼有第二类平台的功能。这种平台除了具有智能家居平台的一般功能外，还具有独特优势：特别适于根据我国国情、民情，实现“智能家居几步走”。这种平台具有兼顾过去的兼容性、具有不断“保鲜功能”的扩展性、具
10、有软组合的配置灵活性以及易操作性等方面有独特优势，用户可面对现实，立足现在，先满足了当前的基本需求（也特别适于经济住房、旧房改造、单体别墅等），也连通未来，再根据需要分步实现理想的、不同层次的豪华“宽带智能家居”。用户可以在第一次采购时仅仅根据自己条件，选择具最有实用功能的部分，以后随着经济条件的不断改善，再根据需要从市场上买回所需功能的产品，轻松方便地连接到平台上，分步实现高级智能家居。可兼顾、激活目前家庭里已经大量存在的非智能家电。考虑目前家庭里已经大量存在的非智能家电（我国目前仅传统电视的社会拥有量就有3.5亿台，还上亿台的其他非智能家电），具有巨大的社会效益和经济效益。方便需要通过电视
11、实现上网的几千万人。由于兼有第一类平台功能，方便通过电视实现上网。目前我国网民绝大多数全部以PC作为上网工具。但是，PC由于操作的复杂性不可能成为普通平民“一学就会”的上网工具。但另一方面，我国电视机等家用电器的拥有量居世界前列， CCID曾预测，到2003年，我国将有4723万人有需要不通过计算机而通过电视实现上网。特别适于智能家居的DIY。智能家居有一个重要特点，就是要个性化定制，正如家庭的装修、家电设备、衣物和玩具等，智能家居的选配和安装需要家庭用户自己的参与，因此智能家居DIY是将来的方向。在三年左右时间，将会在大街小巷出现很多智能家居(家庭自动化)产品的专卖店。对家庭电器具有多种功能
12、开发、信息处理增值、人机保护等功能。根据我国国情、民情、行情，第三类平台（软组合家庭信息平台）在我国将拥有巨大的市场和可持续发展能力。1.1.1国内发展状况与国外的对比在国外智能家居已经获得长足发展，自世界上第一幢智能建筑于1984年在美国康涅迪格州出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家和地区先后提出了各种智能家居方案。 目前，美国则有近4万户家庭安装了这类系统，在新加坡有近30个社区的近5000户家庭采用了这种家庭智能化系统。美国智能家居行业的专业顾问公司PARKS的统计资料显示：1995年，美国一个家庭要安装家庭自动化设备的平均费用在70009000美元之间，而目
13、前的费用已经大大降低。预计今后的4年内，家庭自动化市场的年平均增长率为8。 在国内，智能家居尽管起步较晚，但大有风行正健之势。目前，建设部已批准7个普及型网络社区，而北京市已经计划建设30个网络社区，总户数将达3万户。按照建设部的要求，到2010年，大中城市中60%的住宅要实现智能化。同时，智能家居相关产业链的厂商也日益增多，其产品服务日益丰富，使人们的智能家居需求一步步变为可能。1.1.2目前我国家居智能技术所存在的不足作为一个新兴的产业，智能家居也难以避免发展初期的弊端，如产品的实用性不足、缺乏行业标准和综合的解决方案等等。清华大学林贤光教授认为，住宅智能化实际上是占用和应用信息技术变革综
14、合反映。从目前的情况来看，在智能化住宅中，实现数字化、宽带化并非难事，而实现综合化则比较困难。许多地方只是炒作概念，缺乏脚踏实地的工作。目前有不少厂商推出了自己的智能家居产品，但是就其价格和实用性来讲，都是大众所不能接受的。比如国内一家著名的IT厂商推出的智能家居解决方案，其基础平台的搭建费用就在10万元人民币上下，不要说国内，就是在发达国家，能够或愿意支付如此高昂的费用的消费者恐怕也不在多数。就功能来讲，如“因特网远程遥控”、“视频即时监控”等等，对普通人来说，能学会怎么用也不是一件容易事，更不用说花大价钱购买了。目前，在我国住宅小区智能化的建设中存在着一种倾向，就是一切都朝着高档靠近，设备
15、系统不问实际需要，愈多愈好，愈先进愈好。而更加实用、人性化；成熟、价格也平易近人的系统开发不足。1.2设计的起因随着通讯产业的发展，电话机已经走进了千家万户；随着现代科学技术的发展，利用电话机进行远程控制的技术也日益用于生活中。本文介绍了一种电话远程控制技术。该系统用于具有单片机控制的家用电器的电话遥控，用户可通过任意一部双音多频电话（包括手机，电话分机）对自己家庭安装的各种、电器（如电饭锅，微波炉，电视机等）进行开机，停机等操作。此系统如果能安装在我们的家中，可以让我们的生活地更加高效，方便，安全，节能，舒适。并且它适合中等收入以上的家庭使用，价格便宜，且不对电话机做任何的改变，便于电话远程
16、控制与报警装置和智能控制器进行接口设计，不需单独布线。所以，电话远程控制与报警装置这一装置是值得我们去学习和研究的。1.3设计的效果1电话远程控制的应用电话远程控制功能灵活实用，无论何时何地，您都可方便的通过电话或手机按键远程控制家中的各种灯光、电器设备。 例如，在夏日的正午，回家前在您携家人外出度假时，可在遥远的海边，通过手机打开阳台及室内的灯光，甚至开启音响或电视，小偷会畏而却步！ 通过电话可随时监听家中动静。2家电控制的应用通过系统灵活多样的控制方式（如按键开关、遥控器、电话、Internet等），您随时可开启家中空调、电动窗帘、电饭煲等电器设备，功能实用方便。 系统设置的全关模式，可以
17、在您出门或就寝时，非常方便的关闭室内灯光、电器设备的电源，方便、安全又省电。3安防，防盗报警兼容目前大多数的防盗产品（红外探测器、煤气探头、门磁开关、声光报警装置等），且具有逻辑判断，多防区设置，电话报警功能。 系统设有“在家”、“离家”两种布防模式，并可通过电话远程布、撤防，并带有语音提示及系统自检功能。 一旦检测到报警信号，系统立即将警情报至小区保安中心，引发灯光闪烁、警号鸣响等动作，并启动电话远程告警功能。4INTERNET远程遥控在任何可以连接INTERNET的地方，利用Web浏览器（如IE）访问家庭网关，进行直观的远程控制和状态监控。5更多功能的定义易居的网络系统把家庭中各种设备提供
18、的功能抽象为多个对象（或者说是功能单元），用户可以在计算机上对这些对象的属性进行编辑和组合，从而产生新的功能。例如，对于“电视机音量”和“电话打入”这两个元素，用户也许会想到设置这样一种功能：当电话打入时，调低电视机的音量，以便能听到电话振铃的声音。可见，系统的功能扩展是很方便的，用户可以发挥自己的想象力去设计新的功能，从而给生活带来更多便利。1.4 课题来源我们的课题设计来源于住宅智能化控制系统的研制和开发。1.5 所做工作以单片机AT89C51和双音多频解码集成电路MT8880为核心，通过电话线路遥控的远程多路智能控制器。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
19、以广泛的应用于家用电器或者其它场所的各种控制设备。1.6 电话远程控制与报警装置框图电话远程控制与报警装置框图如图1.1图1.1电话远程控制与报警装置框图第2章 课题的总设计解决本课题提出的问题，首先要抓住问题的关键，再将问题详细剖开，合理安排方案。在原理图的设计中，充分月利用现有的经典电路，使用功能先进完善的电子芯片，并按照模块化设计，便于分析问题。在细节安排上，根据实际情况解决实际问题。2.1总体设计分析 根据电话远程智能遥控系统的具体设计要求： 通过电话网对异地的电器实现控制（开/关）； 控制器可以实现自动模拟摘挂机； 控制器设置密码校验；我设计此系统必须具有以下单元功能模块： 铃音检测
20、、计数； 自动摘挂机； 密码校验； 在线修改密码； 双音频信号解码； 输入信息分析； 控制电器开关； 电器状态查询； 忙音检测；2.2硬件模块 1控制部分此部分是整个装置的核心。经过比较，我决定使用AT89C51作为控制的单片机芯片，它的主要功能是进行信息处理，接收外部操作指令形成各种控制信号，并且完成各种信息的记录；接口电路提供单片机与电话外线的接口。其中包括振铃检测，摘挂机控制，双音频DTMF识别，及语音电路，报警电路等。2语音部分语音电路也是此装置的又一重要组成部分，在这里我们所采用的芯ISD1420。语音电路受单片机的控制产生相应的提示音提示，并且通过反馈电路反馈至电话外线。从而使操作
21、者对电器的操作达到交互式，并能及时了解有关的信息；显示电路用于状态设置时的显示；控制部分即受控的终端，可通过接驳不同的终端并对电话进行必要的改动从而达到功能的扩展。3双音频解码此部分是整个系统的关键，它的工作情况直接决定了系统的可靠性。经过翻阅大量的文献资料，我发现使用电话专用的双音频编解码芯片进行输入双音频信号的解码，是比较常用的一种方法。使用集成电路不但外围电路简单，而且可靠性强。经过专用集成电路的解码，信号转换成为不同的码制信号，可以直接被单片机读取。一般常用的电话双音频编解码集成电路有8870、8880、8888等，经过反复4控制电器此部分比较简单，通过单片机控制多路继电器的开关即可。
22、2.3软件模块1信号音计数本单元可以使用AT89C51的两个计数器的外部中断方式来实现对不同信号计数。2密码检测本单元可以在系统初始化的时候，在单片机内部的存储器的内部开辟一块空间放置密码。当用户输入密码的时候，单片机把输入的密码写入另外的一块空间，然后利用减法运算比较两者是否相等。这样就可以实现。2.4设计功能1电话远程控制与报警装置接收从电话线传来的信息（双音频信号），并将此信息译码后，经并行通讯送给智能控制器，控制器以DTFM编码电力线载波的形式控制各智能化功能模块，实现对家电的操作。2当智能控制器检测到各智能化功能模块传来的紧急情况（住宅内）时，将信息经并行通讯传给电话远程控制与报警装
23、置，此装置自动拨号将报警信息给用户的手机或预先设置的电话号码，实现对住宅内危险情况进行报警。第3章 芯片介绍电话远程控制与报警装置的硬件部分有如下几个电路组成：单片机组成主控单元（AT89C51），振铃检测电路，摘挂机电路，双音频信号接收与发送电路设计（MT8880），录音电路（ISD1420），键盘电路与显示，复位电路（看门狗电路），中断优先权电路（并行通讯优先权电路），EEPROM电路设计（AT24C64），音频功率放大器，扩展74LS273 、74LS244。下面对各主要芯片作详解如下：3.1 AT89C51功能及应用主控单元电路我们采取的是芯片AT89C51，AT89C51是一种带4K
24、字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 1主要特性与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*
25、8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路2AT89C51管脚图图3.1 AT89C51管脚图3管脚说明VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流
26、。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
27、P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /
28、RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉
29、高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3震荡器特性XTAL1和
30、XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4芯片檫除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但
31、RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。3.2 MT8888功能及应用在前面已经叙述过了，这一部分是整个系统的关键，在这里我们所采用的芯片是MT8888，MT8888芯片是MITEL公司采用CMOS工艺生产的一种低功耗、高集成度的DTMF信号收、发芯片，它可以方便地与微机接口。1 主要特性MT8888是采用CMOS工艺生产的DTMF信号收发一体集成电路，它的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号。接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。MT8888芯片集成度高、功耗低，可调整双音频模式的占空比，能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线，可与TTL电平兼容，并可方便地进行编程控制。2MT8888管脚图图3.2 MT8888管脚图3管脚说明各引脚的功能如下：IN+：运放同相输入端；IN-：运放反相输入端；GS：运放输出端；VREF：基准电压输出端，电压值为VDD/2；Vss：接地端；OSC1：振荡器输入端；OSC2：振荡器输出端；TONE：DTMF信号输出端；WR：写控制端，低电平有效，与TTL兼容；CS：片选端，低电平有效；RSO：存储器
