摘    要：本文主要介紹電話智能遙控器的硬件設計思路，并對其各部分工作原理進行說明。
關鍵詞：遙控器；智能；電話機原理

概述
電話智能遙控器是一個用來控制各種家電的設備，它通過來自電話的控制信號來實現對家電的控制。當用戶不在家時，通過隨身攜帶的移動電話或者身邊的固定電話，拔通家里的電話，依照事先規定的一些規則，通過在電話里的語音提示，進行不同的數字按鍵操作來完成對不同家電的控制，達到用戶的預期目的。

電話智能遙控器的設計
電話智能遙控器的結構
單片機是該方案的主控部分，進行各種信息、信號的處理，接收外部操作指令，通過軟件的輔助形成各種控制信號，并記錄各種信息。接口電路提供單片機與電話外線的接口，其中包括鈴流檢測、摘掛機控制、雙音多頻(DTMF)識別及語音反饋電路。從而可建立密碼設置與核對部分，進一步增加了裝置的安全和可靠性。電話智能遙控器的結構如圖1所示。
電話智能遙控器各部分工作原理
振鈴檢測部分的工作原理
這是一個檢測電路，它的工作目的是將電話線上的振鈴信號轉化成脈沖方波，使單片機適時控制模擬摘機電路工作，其電路如圖2所示。用戶第一次拔號時，光電耦合器1、2端有電流，4端為高電平，觸發計數器CD4017開始計數，同時也觸發延時復位電路開始延時。即CD4017的2端為高電平，使三極管V1導通，NE555的輸入端(2腳)為高電平，NE555被觸發開始延時，控制用戶掛斷重拔，這樣重復進行4次拔號，計數器的1端為高電平，其它均為低電平，這時V2被觸發導通，使單片機的INT1端為高電平。此時電路就完成了一次振鈴檢測，將檢測到的信號交給單片機，使單片機發出進行模擬摘機的信號。
在拔號過程中要特別注意，一定要在延時復位電路所設定的延時時間內完成5次拔號，否則用戶拔號次數還不夠，延時電路將自動使計數器復位，回到初始狀態，這樣振鈴檢測就會失敗，就不能進行接下來的各種操作。當然這也是該設計保護正常通信的有利之處，因為正常的通信不可能在較短的時間內連續拔5次電話。
當有人拔打電話時，如果電話空閑，交換機就向你的電話機發送振鈴信號，該信號電壓較大，是75~105V的交流信號，即這時電話線上有振鈴信號，此信號經過C1、R1、Z1等加在了光電耦合器的1、2端，電容C1和電阻將振鈴信號耦合到光電耦合器上，另外，因為電話用戶平時由程控機饋送48V直流信號，所以電容C1起隔離作用，可以使控制器不受其它信號的干擾，不會誤動。而D1可去掉振鈴信號的負極性，以保護光電耦合器中的二極管安全工作。
無論是正常通信還是控制電話的拔打都會產生同樣的振鈴信號，所以單依靠以上的電路是很難區分的，這樣就有可能產生誤動，影響正常的通信。因此在設計時增設了計數和延時電路，將遙控信號和其它通信信號區分開來。
該電路的設計目的是用戶在進行遙控時要完成提前所設定的某項約定，例如在3分鐘內用戶連續拔號5次(發出5次振鈴流)，才能有方波信號加到AT89C51的INT1端，使單片機產生模擬摘機信號。當然，這里的時間是由NE555構成的延時電路決定的，不同用戶可根據自己的情況對電路中可變電阻PR的改變來設定不同的時間。所以通過此電路的作用，只有控制振鈴信號才能在單片機INT1端輸入信號，使其進行另外的工作。
在該控制器中，拔號通話次數計數電路是由電阻R2，電容C2，計數器CD4017等構成的。當光電耦器4腳有信號到CD4017的觸發端14上時，由于自動復位電路的(即延時電路)作用，CD4017處于初始態，3腳為高電平，其它均輸出低電平，經第一次拔號通話振鈴時，CD4017將2腳翻轉為高電平，其它仍為低電平。2腳高電平用于對自動復位電路的控制以達到計數與延時的同步；再拔號通話4次，CD4017將1腳轉為高電平，其它為低電平，1端高電平用于控制單片機進行模擬摘機操作。在此過程中，約定拔號通話振鈴必須在延時復位的時間內完成，如果5次拔號的時間超過了設定的時間，CD4017將自動復位，從而拔號作廢，使單片機不能發出模擬摘機的信號，所以拔號次數必須在設定的時間內。
這里拔號通話并非是要其真正通話，而只是讓被控方的電話有振鈴流。但必須即時中斷，以保證在約定的時間內完成5次呼叫，即有5次振鈴流的產生，且在該電路中，同一次拔號里的多次間隔振鈴只能算作一次拔號通話。
在該設計中，當第一次振鈴時，計數器(CD4017)的2端是高電平并送到NE555的觸發端，使計數和延時同步，即經過規定的時間后，NE555的輸出端(3腳)輸出一個高電平以控制計數器自動復位。該延時器的延時長短由電容C1和電阻R來確定 ，其關系式為：
t=1.1RC=1.1(R1+PR)C1
根據用戶的需要，可改變PR的值來設定不同的延時時間。總之，設定了時間后，計數器就復位，在這段時間內用戶應有足夠的時間去完成4次拔號。否則不能使計數器CD4017對單片機的INT1端輸入信號，即不能完成模擬摘機，遙控將失敗。因此要實現遙控電器就要從第一次拔號通話開始，在延時電路設定時間內完成4次拔號通話，使單片機起動。第一次拔號的完成，也就是延時電路的起動。
模擬摘機部分的工作原理
該電路是通過單片機發出模擬摘機信號，使三極管V3、V4分別導通，使振鈴流通過電阻R形成回路，從而達到模擬摘機的目的，使控制用戶能與智能控制器進行通話，達到在遠距離對電器的控制，電路如圖3所示。
根據國家標準的規定：電話機摘機狀態的直流電阻應<300W，有“R”鍵的電子電話機的摘機狀態電阻應<350W，在掛機狀態下。根據這一規定，在該電路中選定R1+R2=250W。
RXD為高電平時，V4和V3分別導通和關斷，使電話線通過極性保護電路與電阻R連接，從而實現模擬摘機。而當RXD為低電平時，V4不導通，V3導通，電話線上的振鈴流不能形成回路，不能達到模擬摘機的目的。
該電路的開關器件V3、V4是由單片機來控制通斷的，所以其智能性能極高，與人去摘下電話沒有什么區別，因此，基本上不會出現誤動，進而保證該設計的可行性。
不過要注意，該部分電路的工作電源是由程控交換機提供的48V直流電壓，所以要注意各種元器件的參數選取，以保證該電路能安全工作。
雙音多頻解調部分的工作原理
雙音多頻解調是由集成電路MT8870來完成的，其電路如圖4所示。它將電話線上的雙音多頻信號轉換成單片機能識別的BCD碼交給單片機進行信號處理和操作。
MT8870的2、3腳接收來自電話線上的雙音多頻脈沖信號，其中，電容C用于隔離48V的直流電壓。該雙音多頻信號先經其內部的拔號濾波器，濾除拔號信號，然后經前置放大后送入濾波器，將雙音多頻信號按其高、低音頻信號分開，再經高、低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，經過數字運算，在其數據輸出端(11~14腳)輸出相對應的8421碼，最后送入單片機AT89C51中。
MT8870的數據輸出端Q4~Q1連到AT89C51的P1口的P1.0~P1.3上，CPU經P1識別4位代碼，電話按鍵與相應譯碼(Q4~Q1)的輸出相對應。其中A、B、C、D 4個按鍵常被當作R/P、REDIAL、HOLD和HANDSFREE等功能使用，需要特別注意的是：對于“0”字號碼，MT8870輸出的8421碼并非是“0000”，而是“1010”，另外“*”、“#”字號碼，MT8870輸出的8421碼分別為“1011”和“1100”。
為了使單片機AT89C51獲取有效的數據，MT8870的STD有效端經反相后接CPU的INT0引腳。當MT8870獲取有效雙音多頻信號后，STD電阻低變高，再反相為低，CPU檢測后，指示P1口接收有效二進制代碼，而無效的雙音多頻信號(電話線雜音，人們的語音信號等)是不會引起MT8870的STD端變化的。
在實際應用中，存在著這樣一個問題：MT8870使能控制端不允許中斷時，將使MT8870的STD端中斷關閉。其解決辦法是，將STD端接與非門一輸入端，當STD有效(即中斷開放)時，P=1，則INT0中斷關閉；P=0，則INT0中斷允許。
單片機工作原理
在該設計中，利用AT89C51的特點，用它對外界的各種信號進行處理和操作，并且根據其工作原理和各種工作要求增設外部的設備，以致能保持AT89C51單片機正常工作，使其對各種信號進行分析處理并發出控制家用電器的信號。

結語
本設計是通過通信設備實現對家用電器的控制，在安裝測試過程中，整個硬件組成單元基本已經能按設計目的實現。在硬件測試時要特別注意元器件的焊接良好，同時要注意對靜電的防止，以免對集成電路的損傷。另外選擇單片機要特別注意，不同類型的單片機將出現不同的軟件程序，所以一定要使用比較熟悉而且簡單好用的單片機，以免出現程序混亂造成安裝失敗。■

參考文獻
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2.樊昌信 編著. 程控交換機原理.人民郵電出版社, 1993
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