代码收藏家技术教程 2025-02-11

基于单片机的家用电器电话远程控制设计

摘要

家用电器的传统控制方式，如，红外线遥控、无线电遥控等，存在可遥控距离短的缺点。为了可以远距离控制家用电器，本家电远程控制系统以市话通信网络作为信号传输通道，以电话作为遥控设备。该远程控制系统以AT89C51单片机作为控制核心，外围电路包含铃流检测电路、摘挂机电路、DTMF译码电路、语音提示电路、电器驱动电路。根据电路特点和系统功能要求，编写了系统程序。为验证该系统的可行性，以系统原有电路和程序作为基础，设计了相应的仿真电路和仿真程序。Proteus上的仿真结果证明该系统设计合理，能够进行家用电器的远程控制。

关键词：家用电器；电话；远程控制；51单片机

系统方案拟定

方案一：采用电力线通信技术实现家电控制
电力线通信技术(Power Line Communication)，是利用电力线接收、发送数据, 通过电脑和设备之间的连接装置达到大范围、大容量和高速通信的技术[22-24]。通过专用的网络端口，电力线通信系统可以访问电话网络和互联网, 并可与其它网络互联。该系统的电力载波芯片可采用INT5200芯片，由与家电设备相连的电力线传送网络数据，并通过HomePlug协议实现交互，采用OFDM正交频分复用技术进行调制解调，从而实现上网、家电控制和家庭安防[22-24]。

图1 电力线家电控制物理构成图

系统主要元件选型

DTMF双音频译码电路、语音提示电路对本系统的功能实现有着至关重要的作用。译码电路需要使用DTMF解码芯片，语音提示电路需要使用语音芯片。两种芯片市场上种类繁多，需要对其进行选型。不同主控制器的选择将会对整个系统的构建和性能产生影响，也需要进行选型。
1 DTMF解码芯片
DTMF双音频解码芯片的类型很多,这些芯片的使用方法和基本功能大致相同。按照功能可以将其分为两类。第一类芯片的编码功能和解码功能是相互独立的，并未集成在一块芯片上，比如MT5087芯片只具有编码功能，而MT8870只具有解码功能。这类解码芯片不能将输入其中的DTMF信号直接译码为键值号,只是将双音频区分成告你频信号和低频信号输出，所以还必须连接数字电路才可以正常使用。第二类芯片是同一块芯片既具有编码功能，也具有译码功能,如MT8880芯片。因为本系统中只需将DTMF信号译码为键值号而无需编码，所以选择前一类。

图1 MT870芯片管脚排列图

硬件电路设计

1 铃流检测电路
振铃检测电路模块用于判断家用电话是否有来电电话，然后将所获得的来电信号送给单片机并计数，计数达到五次后启用摘挂机电路摘机。其基本工作原理为：家用电话的电线电压由电话局的交换机提供，当电话没有摘机且没有来电时交换机提供的电压值为50V左右的直流电压。当家用电话有来电时，电话局提供的电压变为电压有效值为90V左右，频率为25赫兹的交流电压，且其周期为5秒，其中1秒送，4秒断。电话挂机后不再发送此交流信号。当将家用电话摘机后，电话机的阻抗变小，此时交换机提供的电压只有9V左右。根据电话线上的电压变化情况，设计相应的电路即可知道是否有来电，具体电路如下图1。

图1 铃流检测电路

系统软件设计

1 软件设计基本思路
软件即系统程序的设计应按照系统要实现的功能进行。按照功能要求及实现顺序，编写程序流程图如下图5.1所示。

图1 系统程序流程图

系统仿真硬件电路

由于使用Proteus仿真，无法使用实际的电话连接，且在Proteus中译码芯片MT8870不具有仿真功能，因此采用一4X3按键键盘代替电话的输入和DTMF芯片进行译码，4X3键盘图如下图1。

图1 4X3键盘图

结论

通过此次对家用电器电话远程控制系统的设计，使我对单片机有了更深入的认识，加深了我的自学能力，对各种电路和芯片有了一定的掌握能力，提高了我对C语言的掌握程度以及对程序开发过程的认识。
本系统设计的是通过家用电话来控制家用电器的开关，用户可以在任何地点拨打家用电话，按照系统的语音提示操作即可完成对家用电器的开关，极大的方便了人们的生活。通过仿真，不断调试和改进，最终证明用电话作为家用电器的遥控设备的可行性，且方便实用。该设计方案以单片机作为控制核心，以铃流检测电路检测来电铃流，以摘挂机控制电路进行电话的摘挂机，以MT8870译码芯片组成的译码电路进行DTMF译码，以ISD2590芯片组成的电路和音频放大电路进行语音提示，以电器驱动电路最终驱动电器的开关，简单、方便、实用。
本课题主要解决的问题包括以下几个方面：
1、分析国内外家用电器远程控制的应用、发展和研究状况，证明用家用电话控制家用电器在当前的可行性；
2、完成对家用电器电话远程控制系统的硬件电路设计，包括铃流检测电路、摘挂机电路、DTMF译码电路、语音提示电路、电器驱动电路的设计；
3、按照系统要实现的功能，编写程序流程图，按照流程图编写完成系统的程序；
4、对所设计的电路进行仿真电路和仿真程序的设计，并最终在仿真软件上仿真成功，说明本系统设计可行。
相对于以前家用电器采用的红外线遥控、无线电遥控等遥控方式，本系统遥控距离更远，可靠性更强，更加方便实用。

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