基于单片机的家电远程控制系统设计

目录第一章绪论 (1)第二章远程控制的内容 (1)2.1 智能家用电器主要的特点 (1)2.2 基本功能 (2)第三章系统组成 (2)3.1 系统组成与工作原理 (2)3.2 中央控制电路 (3)3.3 振铃检测电路 (3)3.4 DTMF解码器 (4)3.5 语音提示及监听电路 (5)3.6 摘挂机电路摘/挂机电路 (5)3.7 控制电路 (6)3.8 软件设计 (6)第四章系统的应用前景 (6)后记 (8)参考文献 (9)附录 (10)基于单片机的家电远程控制系统设计第一章绪论随着经济、科技的发展和人们生活水平的不断提高，受到潜移默化的影响，人们对生活质量以及家居环境的要求也在与日俱增，人们开始追求家庭生活现代化舒适化，以及安全性等问题，特别是家电的选择和使用上，居住环境的智能化问题越来越受到人们关注。

智能家居的出现正好满足了人们的需求。

随着电话通信网络的出现，利用电话网实现对家用电器的远程控制，已经在智能小区的管理中得到了广泛的应用，将会给人们的日常生活带来了极大的方便和享受，这也是小区、住宅智能化的重要标志之一。

而移动通信技术的发展刚好为家电的远程控制奠定了基础。

本文介绍了一种电话远程控制技术。

本系统采用单片机控制家用电器的远程控制、远程电话,用户可以通过手机、电话到家用电器(如太阳能、冰箱)远程控制其工作状态,以满足用户需求为各种各样的家用电器,不仅如此,用户也可以根据你的需求和基于住宅需求不同的家用电器控制,达到了用户自己的家庭住宅最好的国家规定。

智能家居的优点主要体现在它不受时间和空间的限制，这就可以为人们节约大量的时间。

不仅如此，我们也可以在各路终端接上传感器从而实现对周围环境的监听，这就达到了一个对家居电器进行安全性的监护作用，也避免了很多不必要的麻烦。

远程监控还可以应用到企业的自动化控制的系统领域中去，可以为自己节约很多的时间。

第二章远程控制的内容有了这些智能家用电器，我们不难建造一个拥有智能家居的环境，有了智能家居，我们就可以节约大量的时间做更多的事情。

例如，我们可以在回家的路上可以提前打开家里的电饭煲，把空调打开调到合适的温度，这样回家以后我们就可以舒适地吃上香喷喷的米饭了，但是，这在以前是不可能实现的。

就目前而言，我们大多数家庭使用的还是传统的家用电器。

2.1 智能家用电器主要的特点本次课题主要设计了一款利用单片机控制家用电器的原理进行远程的电话控制系统。

和传统的家用电器比起来，智能家用电器主要有以下的特点：网络化功能：将智能家电通过家庭局域网连接到一起,然后同互联网相连,以实现信息的共享。

智能化：智能家电利用传感器来感知周围的环境，然后根据环境的不同自动改变参数。

开放性、兼容性：生产智能家电平台具有相同的开放和兼容标准。

节能化：智能家电可以根据周围环境自动调整自己的工作状态。

易用性：由于复杂的控制操作步骤在内部控制器嵌上,所以用户只需了解简单的外部操作步骤即可。

2.2 基本功能智能家电电并不能单独应用，而必须是作为整体而用。

为了满足应用需求和电器智能发展,智能家电的发展将更加丰富的内容,根据实际应用环境的不同功能的智能家用电器也将有所不同,但一般应具备以下基本功能：一、通信功能。

二、消费电子产品的智能控制。

三、交互式智能控制。

四、安防控制功能。

五、健康与医疗功能。

一般来说,主要功能的家庭智能控制系统集中在家庭安全报警、电话远程控制等。

组网方式主要分为两大类，其中包括有线组网和无线组网。

有线电视网络家庭电话线路控制电路主要用于网络,虽然设备成本较少,但布线成本高,维护困难在未来也更大；无线组网的主要技术有家庭电话网络联盟技术、蓝牙技术等，但移动性强，设备容易，维护简单。

电话远程控制作为一门新兴学科与传统家电,有一定的优势,不需要特殊的布线。

同时，由于手机便于携带，而且全国范围内都覆盖有电话网，我们可以随时随地通过手机对家用电器进行远距离的控制。

第三章系统组成3.1 系统组成与工作原理当用户需要控制家中电器时，可用手机或固定电话拨打家中的电话号码，振铃信号通过电话网络传到家中的话机，此时振铃检测电路开始检测铃流信号，一次铃流信号产生一个脉冲，脉冲送到单片机AT89C51中计数。

在有人接听或振铃次数不大于6次（可由软件设定）时，控制系统认为是电话呼叫信号或误操作而不动作，以避免干扰正常电话业务。

当振铃次数大于6次时，系统认为是对插座和电器的控制，单片机控制摘机并启动语音提示电路发出提示音，要求用户输入密码。

DTMF解码芯片MT8870会将用户输入的按键信号转换成相应的数字信号，送到单片机中判断。

如果密码不正确，则语音提示重新输入，当输入次数超过3次（可由软件设定）时，系统将自动挂机；如果输入密码经系统确认正确后，语音提示用户各项操作所对应的数字键，确认操作完成后，系统自动挂机。

用户拨打话机按键的过程中，按键时间间隔不能超过一定时间（一般设置为5～10秒），当超过设定时间时，系统同样会自动挂机。

系统组成框图如图3-1所示。

图3-13.2 中央控制电路本系统的中央处理单元是AT89C51，所有的控制命令由它发出。

当系统上电复位后，CPU不断地检测振铃信号状态。

当检测到有效振铃信号后，启动计数程序。

计数到设定振铃次数后，CPU送出摘机信号，控制电路自动摘机并送出摘机提示音，提示用户输入密码。

同时单片机检测MT8870送来的STD信号，当STD信号有效时，从MT8870读入指令代码并与预设密码比较，不一致就自动挂机。

如果一致，用户就可以根据系统的语音提示进行进一步的操作，如检查插在插座上电器的工作状态，或者对其状态的设定等。

3.3 振铃检测电路当振铃信号经C21、C22输入时，电话线路上的75±15V、25Hz的交流电压经D4桥式整流、C8滤波、D5稳压后的直流电压使光电耦合器导通，+5V的电源电压经光电耦合器、R22和D3给电容C13充电，当电容上的电压充至74L08的开门电压时，74LS08导通，把模拟信号转化为数字脉冲信号，然后输入到AT89C51单片机的T0引脚进行计数。

每一个铃流信号产生一个脉冲，单片机计数一次。

当计数达到6次时，通过软件使AT89C51的P2.1引脚发出低电平，完成摘机动作。

振铃检测电路如图3-2所示。

图3-23.4 DTMF解码器解码电路如图3-3所示。

DTMF解码电路的作用是接收从话机输入的双音多频信号并图3-3将其转换成二进制编码，然后输至单片机进行数据处理，进而实现控制功能。

MT8870是完整的DTMF接收器，可用作界面分离滤波器和数字解码器。

滤波部分用于转换电容的高低滤波群，解码器用于数字查询，并将检测到的16位DTMF信号转化成4位代码。

外部计数的最小值由不同的输入放大器、时钟振荡器及锁存的三位状态值预先设定。

电话线上的信号通过电容C23耦合、R13、R14衰减输入到MT8870的2脚和3脚进行解码，把电话拨号信号转化为对应的二进制编码。

用户在电话机的键盘上操作按键后，这些信息均采用双音频方式通过电话线发出。

3.5 语音提示及监听电路ISD系列语音芯片避免一般固体语音电路的量化噪声和失真现象，能够较好地再现语音的自然效果。

ISD2560支持用户对语音信息的直接地址操作，使设计者在对语音信息段进行操作和语音组合时无须知道其地址，仅需知道音段的相对序号即可。

ISD2560的操作模式根据引脚A1～A8的高低电平不同组合分为6种不同的模式，实现不同的功能。

在启动监听功能时，只需改变相应口的电平就可以将现场的声音转换为电平信号送到电话线路中，电路简单，使用方便。

3.6 摘挂机电路摘/挂机电路平时电话挂机时，两条电话线处于开路状态，线上电压加到话机的振铃电路两端。

摘机时振铃电路断开，电话线接通。

拨打电话时，来自电话线的高压振铃信号经铃流检测电路产生脉冲信号，送到单片机的P3.5口进行振铃脉冲计数。

当振铃次数达到6次，单片机程序控制P2.1口输出一个低电平，然后P2.1口的高电平送往MC1413集成开关驱动电路的1脚进行放大，由16脚输出高电平送到三极管9013的基极，使三极管饱和导通。

此时，+5V电源经继电器线圈和三极管接地，继电器线圈得电，使继电器的常开触电闭合，电话图3-4接通。

当用户输入密码错误或者操作结束后，系统软件控制P2.1口输出一个高电平，经MC1413驱动电路，16脚输出低电平，控制9013截止，继电器线圈失电，常开触点断开，电话线又处于开路状态，实现了挂机。

3.7 控制电路设计采用控制带有继电器的电源插座来实现对家电的最终控制，诸如电饭煲、热水器、空调之类的电器只需插上插头，主控单片机即可通过控制插座中各继电器来控制电器电源的通断。

该方式简单且易于实现。

电路如图3-5所示。

图3-53.8 软件设计控制系统完成摘机动作后，系统提示输入密码，如输入密码不正确，系统提示重新输入，最多输入三次，超过三次时系统自动挂机；如密码正确，系统将根据设定菜单给出操作提示。

为方便操作，系统设置一个返回键，当按下此键时，返回上一级菜单。

当所有设置完成后，按“#”。

结束设置，系统自动挂机。

系统流程见附录。

第四章系统的应用前景随着我国信息事业的持续、快速发展,通信基础设施日臻完善,固定电话、移动电话用户总数接近两亿。

利用现有的个人通信终端,实现基于PLMN(陆基移动通信网)和PSTN(公用电话交换网)的电话远程控制系统,既可以节约投资,又便于推广。

电话远程控制系统(ITRCS),以CCITT及我国标准共同规定的部分标准程控交换信令(DTMF双音多频信号,振铃信号,回铃音信号等)作为系统控制命令,以PLMN与PSTN通信网作为传输介质,使用户可以在远端利用固定电话或移动电话发送DTMF双音多频信号,实现对近端电器设备的远程控制的可能性。

本文介绍的基于单片机的家用电器电话遥控装置性能稳定、工作可靠，当有电话打人时，振铃检测电路检测到电话振铃信号，等待系统默认的振铃次数后，启动自动摘机电路实现摘机，并送出提示音信号，用户输入预先设定的密码，控制装置通过双音多频解码电路读取输入密码，与预设在控制装置中的密码进行对比验证，如果密码错误，系统自动挂机；密码正确，则进入遥控状态。

通过双音多频解码电路获得用户发出的按键命令，并根据用户的命令执行开机、关机等操作。

如果有人在默认的振铃次数之前接听电话，则不进入电话遥控状态，因此不影响电话的正常通话使用。

将本装置嵌入在家用电器的控制器中，成为家用电器的一个功能。

也能够实现对电器各项设定的完全控制，但这种方式需要与家用电器的生产厂家合作来实现，这也是将来的发展方向。

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（如空调，微波炉，热水器等）进行开机，停机等操作，能够实现家居生活的舒适、安全、方便、节能，因此具有广阔的应用前景。