PIC單片機(jī)在遠(yuǎn)程控制中的應(yīng)用

    關(guān)鍵詞： PIC16C54 單片機(jī) 遠(yuǎn)程控制 

    本文介紹了一種用單片機(jī)控制的采用電話遙控的簡(jiǎn)易遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。它借助于現(xiàn)有的豐富的電話網(wǎng)絡(luò)資源，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于操作等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)錄像機(jī)的各種遠(yuǎn)距離控制操作。非常適合于貧困地區(qū)的電化教育的普及與發(fā)展。

     １ 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

    該電話遙控教學(xué)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖１所示。

    該系統(tǒng)由電話機(jī)、小型程控機(jī)、遠(yuǎn)程控制器和數(shù)臺(tái)錄像機(jī)、電視機(jī)組成，該系統(tǒng)既可以通過(guò)小型程控機(jī)構(gòu)成一個(gè)局域的小系統(tǒng)，也可以利用電信網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)跨省市的遠(yuǎn)距離遙控系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程控制器的設(shè)計(jì)與制造是該系統(tǒng)的核心與關(guān)鍵。

    ２ 遠(yuǎn)程控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理

    該控制器的CPU采用美國(guó)Ｍicrochip公司生產(chǎn)的PIC16C54一次性用戶可編程（OPT）單片機(jī)，同時(shí)，配以鈴流檢測(cè)、模擬摘機(jī)、雙音多頻接收等技術(shù)，接收遠(yuǎn)程操作指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)錄像機(jī)的放像、暫停、快進(jìn)和倒帶等操作。

    2.1 PIC單片機(jī)說(shuō)明

    PIC16C54單片機(jī)是８位單片機(jī)，它采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）和Harvard總線結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)總線是8位，指令總線則是12位。這意味著PIC的一個(gè)指令字長(zhǎng)比采用CISC指令集的8位字長(zhǎng)的單片機(jī)指令包含更多的處理信息。它僅有33條指令，且均為單字指令。它的工作電壓為2.5～6.0V，內(nèi)部有自振式看門狗（ＷDT），且具有保密可熔斷絲，保護(hù)程序不被拷貝。該芯片（見(jiàn)圖２）具有0.5K程序存儲(chǔ)器（ROM），25個(gè)內(nèi)部寄存器組（RAM），8個(gè)特殊功能寄存器，２級(jí)子程序堆棧。它的各引腳功能如下：

    RA0～RA3：4輸入／輸出雙向單獨(dú)可編程I/OA口。

    RB0～RB7：8輸入／輸出雙向單獨(dú)可編程I/OB口。

    RTCC：實(shí)時(shí)時(shí)鐘／計(jì)數(shù)器輸入端。

      ：低電平觸發(fā)主復(fù)位端。

    OSC1和OSC2：振蕩信號(hào)輸入和輸出端。

    振蕩方式有阻容、晶體、陶瓷等多種方式，本系統(tǒng)采用阻容式芯片，指令周期為1μs。

    VDD和VSS：電源和地。

   2.2 遠(yuǎn)程控制器的工作原理

    遠(yuǎn)程控制器的工作原理如圖３所示，整個(gè)電路由振鈴檢測(cè)，模擬摘機(jī)，雙音多頻解碼器，輸出驅(qū)動(dòng)等部分組成，各部分在PIC單片機(jī)控制下，完成對(duì)錄像機(jī)的遙控操作。其工作原理如下：

    當(dāng)電話鈴聲響時(shí)，鈴流進(jìn)入以光耦817為主構(gòu)成的振鈴檢測(cè)電路，鈴流進(jìn)入輸入端，輸出端輸出方波信號(hào)。脈沖數(shù)等于振鈴次數(shù)，計(jì)數(shù)任務(wù)由CPU的RTCC端完成。當(dāng)RTCC接收到２次振鈴就發(fā)1kHz的模擬摘機(jī)提示音，提示用戶可以進(jìn)行遙控操作了。

    雙音多頻DTMF接收器由SC8870實(shí)現(xiàn)，它的2、3腳接收來(lái)自電話線路的雙音多頻脈沖信號(hào)，經(jīng)譯碼輸出4位二進(jìn)制代碼D4～D1。D4～D1連到CPU的RA3～RA0輸入端，CPU經(jīng)RA口識(shí)別4位代碼。

   電話按鍵與相應(yīng)的譯碼輸出關(guān)系如表１所示。

   其中，A,B,C,D4個(gè)按鍵常被用作重?fù)?、掛機(jī)、免提等功能。

    為了獲得有效數(shù)據(jù)，需將PIC16C54的RB7端與SC8870的數(shù)據(jù)有效端CID端相連，當(dāng)SC8870獲取有效的雙音多頻信號(hào)時(shí)，CID端的電平由低變高，當(dāng)CPU檢測(cè)到這個(gè)上跳沿時(shí)，通過(guò)CPU的A口接收有效的二進(jìn)制代碼。

    ３ 系統(tǒng)控制軟件及工作過(guò)程

   系統(tǒng)的軟件流程如圖４所示。

    為了保證系統(tǒng)的安全性，通過(guò)軟件為系統(tǒng)設(shè)置了密碼，同時(shí)，系統(tǒng)還提供了模擬摘機(jī)后10秒鐘內(nèi)無(wú)任何操作或操作不完整就自動(dòng)掛機(jī)的功能。

    下面以操作錄像機(jī)放像為例說(shuō)明系統(tǒng)的工作過(guò)程：

    假設(shè)系統(tǒng)的密碼為99，錄像機(jī)放像的操作碼為4#。當(dāng)操作人員撥通控制目標(biāo)電話號(hào)碼時(shí)開(kāi)始振鈴，當(dāng)CPU連續(xù)收到2次振鈴時(shí)RB5端輸出高電平，致使外線電壓降至5V左右，接通話路，此時(shí)，CPU發(fā)模擬摘機(jī)提示音，操作人員聽(tīng)到提示音后，可以連續(xù)輸入密碼和操作碼。當(dāng)密碼有效且操作碼正確時(shí)（如994＃），對(duì)應(yīng)的輸出端RB2端輸出高電平，同時(shí)發(fā)操作成功提示音，然后系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)。若密碼或操作碼無(wú)效，則系統(tǒng)直接掛機(jī)不發(fā)提示音。

    該遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便的特點(diǎn)，經(jīng)反復(fù)測(cè)試，運(yùn)行正常。此外，該系統(tǒng)也可改造成控制其它開(kāi)關(guān)量的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，滿足不同的需求。