單片機(jī)無(wú)線控制家電報(bào)警器

1　引　言
　　由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平得到較大的提高，生活節(jié)奏也越來(lái)越快，為此家電遙控和家庭安全也為人們所需要和重視。以AT89C51單片機(jī)為核心通過(guò)電話進(jìn)行電器遙控和報(bào)警裝置主要解決這些問(wèn)題。他的主要功能有：通過(guò)電話可以遙控16路電器通斷，遙控路數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展；可以實(shí)現(xiàn)電器調(diào)壓調(diào)速控制，有密碼設(shè)定，保密安全性好；有語(yǔ)言提示，避免盲目操作；可以取消已輸入的操作命令；當(dāng)單片機(jī)接收到家中天然氣泄露、溫度超限和失竊信號(hào)后會(huì)自動(dòng)撥打預(yù)留電話并報(bào)告家中發(fā)生的情況。

2　硬件電路設(shè)計(jì)
　　總體電路設(shè)計(jì)思路是：電話遙控報(bào)警器與家用電話采用并聯(lián)方式，當(dāng)有振鈴信號(hào)時(shí)單片機(jī)開(kāi)始記數(shù)，前10次鈴聲內(nèi)若有人接電話，則遙控報(bào)警器被屏蔽，不影響正常接聽(tīng)電話，若10次鈴聲后無(wú)人接聽(tīng)，約定遙控報(bào)警器自動(dòng)模擬掛機(jī)，并發(fā)出提示音要求用戶(hù)輸入密碼，允許3次輸入錯(cuò)誤，并有2次提示輸入錯(cuò)誤重新輸入，若第3次輸入錯(cuò)誤則自動(dòng)掛機(jī)。密碼輸入確認(rèn)無(wú) 誤后，發(fā)出提示音，提示用戶(hù)輸入要求執(zhí)行任務(wù)的電器代碼，代碼為3位數(shù)字加“＃”字確認(rèn)，前2位數(shù)字為電器代號(hào)，范圍為1～16（假定控制電器為16個(gè)），第3位數(shù)為調(diào)壓調(diào)速的級(jí)數(shù)，范圍為1～4（檔數(shù)根據(jù)需要確定），若電器無(wú)調(diào)壓調(diào)速，則第3位數(shù)無(wú)效。若同一任務(wù)所輸入的次數(shù)為偶數(shù)，表示取消任務(wù)。若2次按鍵的時(shí)間間隔小于100 ms，則第2次按鍵輸入無(wú)效，以防止抖動(dòng)。若前次按鍵后10 s無(wú)按鍵輸入，默認(rèn)為無(wú)任務(wù)輸入，自動(dòng)掛機(jī)。掛機(jī)后單片機(jī)把輸入任務(wù)送對(duì)應(yīng)輸出口執(zhí)行任務(wù)，并保持狀態(tài)直到有新任務(wù)輸入。
　　硬件電路主要包括震鈴檢測(cè)電路、模擬摘機(jī)和DTMF解調(diào)電路、調(diào)速電路、任務(wù)執(zhí)行電路、3路傳感器報(bào)警信號(hào)電路，以及語(yǔ)音電路部分。硬件電路框圖如圖1所示。
2．1　振鈴檢測(cè)電路
　　電路如圖2所示。電話線振鈴信號(hào)為25 Hz，75～100 V。因此不能直接與IC電路連接，同時(shí)為了防雷擊，輸入端用1μF／160 V電容進(jìn)行隔離。鈴流聲經(jīng)全橋整流后再由光電耦合器4N25耦合并經(jīng)40106整形后送89C51 T0計(jì)數(shù)器進(jìn)行振鈴次數(shù)記數(shù)，當(dāng)T0記數(shù)為10次時(shí)，按約定為有任務(wù)輸入，89C51輸出模擬摘機(jī)信號(hào)使線路接通，同時(shí)單片機(jī)控制語(yǔ)音提示電路送入雙音頻DTMF解碼電路。

2．2　雙音頻解碼DTMF電路
　　DTMF電路采用典型的MF8870芯片作雙音頻解碼電路。當(dāng)單片機(jī)發(fā)出模擬摘機(jī)信號(hào)后使線路接通，在提示音后輸入密碼，如MF8870，確認(rèn)有信號(hào)輸入后，CIO端（15腳）為“1”，更新輸出鎖存器，并將輸入雙音頻信號(hào)解碼為4位二進(jìn)制數(shù)送輸出鎖存器D1～D4端，CIO端電平送EN端（10腳）允許輸出。單片機(jī)首先進(jìn)行密碼核對(duì)，然后將MF8870送入的任務(wù)信號(hào)送RAM中存儲(chǔ)，直到輸入任務(wù)結(jié)束。
2．3　語(yǔ)音提示及撥號(hào)電路
　　語(yǔ)音提示電路采用美國(guó)ISD公司語(yǔ)音芯片ISD25120，該芯片可錄放120 s，由于采用“直接模擬量存儲(chǔ)”（DAST）專(zhuān)利技術(shù)，信號(hào)無(wú)需經(jīng)D／A，A／D轉(zhuǎn)換等處理過(guò)程，失真小，音質(zhì)好。片內(nèi)含振蕩器、話筒前置放大器、自動(dòng)增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及E2PROM陳列，外圍電路簡(jiǎn)單，體積小，3 V單電源供電，耗電省，維持電流僅1μA。
　　用該芯片只播放預(yù)錄好的語(yǔ)句，所以電路只用了放音功能，錄／放模式P／R接高電平，節(jié)電方式為工作接地。時(shí)鐘采用外時(shí)鐘，ISD25120外時(shí)鐘頻率f＝512 kHz。ISD25120共有10條地址線，要這樣可以實(shí)現(xiàn)200 ms的信息分辨率，但由于我們只需要尋找每段錄音起始地址，所以可以降低分辨率使用，這里把A3～A0接地。A9和A8決定A7～A0的意義，當(dāng)A9和 A8有一個(gè)為“0”時(shí)，A7～A0表示為當(dāng)前錄放操作的起始地址，當(dāng)A9和A8有一不為“0”時(shí)，A7～A0表示為不同的操作模式，在此A9和A8接地，表示A7～A0為地址數(shù)。當(dāng)需要放音時(shí)，89C51使ISD25120片選端CE＝“0”，同時(shí)給出A7～A0地址數(shù)，在CE的下降沿鎖存，A9～A0具體設(shè)置如下：

　　這樣由A7～A4四條地址線可以最大尋址數(shù)為16個(gè)，每段時(shí)間長(zhǎng)短可以由設(shè)計(jì)者根據(jù)需要決定。錄音段起始時(shí)間和此段起始地址數(shù)關(guān)系如下：　
　　時(shí)間＝某段起始地址數(shù)（十進(jìn)制）×分辨率
　　不同芯片分辨率不同，具體可查閱有關(guān)手冊(cè)。 ISD25120分辨率為200 ms，本裝置1～7段為6 s，輸入有關(guān)的提示語(yǔ)。第8段為預(yù)留電話號(hào)碼，9～11段為15 s，用于撥號(hào)報(bào)警，12～16段共27 s備用。語(yǔ)音提示及撥號(hào)電路圖如圖3所示。