摘 要: 給出一種使用公用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電話機(jī)上的按鍵,作為控制命令按鍵,通過(guò)Motorola公司的MC145436雙音調(diào)多頻接收機(jī)作電話雙音多頻(DTMF)解碼核心,實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程系統(tǒng)的控制功能。
關(guān)鍵詞: 雙音多頻(DTMF) DTMF解碼 電話遙控
利用公用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,主要要解決的問(wèn)題是如何利用電話線傳遞控制信息。使用Modem(調(diào)制解調(diào)器)與計(jì)算機(jī)的結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)控制信息的傳遞問(wèn)題,而且控制信息可以非常復(fù)雜和豐富,但必須在控制方和被控制方各設(shè)置一臺(tái)計(jì)算機(jī)及Modem,費(fèi)用較高。如果被控制方操作較簡(jiǎn)單,只需要較少命令即可控制的情況下,直接使用電話機(jī)上的雙音多頻(DTMF)信號(hào)(*、#及十個(gè)數(shù)字鍵,共十二個(gè)鍵,一般作電話撥號(hào)用)或其組合,就足夠?qū)h(yuǎn)程被控制方進(jìn)行有效的控制。使用電話機(jī)作控制器不但費(fèi)用低廉,而且方便可靠,不管使用者在任何地方,只要在手邊有一部電話機(jī),就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控制方的控制。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要需要完成的功能是對(duì)電話雙音多頻信號(hào)進(jìn)行解碼,并自動(dòng)驅(qū)動(dòng)被控制電器設(shè)備進(jìn)行指定操作。由于電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是利用電話進(jìn)行控制的系統(tǒng),因此,系統(tǒng)必須能識(shí)別電話的振鈴信號(hào),并能自動(dòng)摘機(jī)和掛機(jī)。由于電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)一般在無(wú)人值守的情況下工作,因此,必須能自動(dòng)開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī),并且在用戶出現(xiàn)誤操作時(shí),必須能自動(dòng)復(fù)位及關(guān)機(jī)。一般被控制的電器設(shè)備有可能是強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)的電器,因此,真正控制電器設(shè)備開(kāi)關(guān)的電路由繼電器實(shí)現(xiàn)。另外,系統(tǒng)主要由集成電路和模擬電路組成,因此,必須設(shè)置直流電源電路,以提供系統(tǒng)正常運(yùn)作所需的電力。
根據(jù)以上要求,電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要設(shè)置了電話雙音多頻(DTMF)信號(hào)解碼電路、系統(tǒng)控制電路,4/16譯碼器,驅(qū)動(dòng)電路、繼電器開(kāi)關(guān)電路、系統(tǒng)開(kāi)啟電路、系統(tǒng)關(guān)閉電路、電話摘機(jī)控制電路、電話掛機(jī)控制電路、自動(dòng)復(fù)位電路和電源電路等,如圖1所示。
2 電話雙音多頻(DTMF)信號(hào)解碼
電話機(jī)鍵盤(pán)上包括12個(gè)按鍵(*、#及十個(gè)數(shù)字鍵),在音頻設(shè)置條件下,每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)一個(gè)兩頻率的正弦波信號(hào)的組合,如表1所示。
本系統(tǒng)采用Motorola公司的MC145436雙音調(diào)多頻接收機(jī)作電話雙音多頻(DTMF)解碼核心(見(jiàn)圖2)。
MC145436是硅柵CMOS大規(guī)模集成電路,包括有濾波器和譯碼器用于檢測(cè)一對(duì)音調(diào)是否符合十六進(jìn)制輸出雙音多頻(DTMF)標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)關(guān)電容濾波器技術(shù)用于定時(shí)控制和輸出電路的數(shù)字化。MC145436具有優(yōu)良的電源線噪聲指標(biāo)和撥號(hào)音的抑制性能,很適合遠(yuǎn)端控制設(shè)備的電話雙音多頻(DTMF)信號(hào)的解碼工作。
利用MC145436及電話?cǎi)詈想娐贰TMF信號(hào)放大電路,可構(gòu)成一個(gè)電話雙音多頻(DTMF)信號(hào)的解碼電路,如圖3所示。
由電話線上來(lái)的雙音多頻(DTMF)及電話直流供電混合信號(hào),經(jīng)耦合器T,濾除電話線上的直流信號(hào)。然后送入放大器,將雙音多頻信號(hào)進(jìn)行放大,之后,再經(jīng)過(guò)一個(gè)耦合電容,送入MC145436雙音多頻(DTMF)解碼芯片。經(jīng)MC145436芯片解碼后,DV信號(hào)變?yōu)橛行?高電平),同時(shí)輸出4位代碼(D8,D4,D2,D1)。4位代碼(D8,D4,D2,D1)與電話鍵盤(pán)上按鍵的關(guān)系如表2所示。
3 系統(tǒng)開(kāi)啟和關(guān)閉電路
由于電話遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)一般都放置在無(wú)人值守的環(huán)境下,因此,在不使用的情況下,系統(tǒng)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài);另外,當(dāng)出現(xiàn)誤操作時(shí),系統(tǒng)應(yīng)可以自動(dòng)復(fù)位。因此,在電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中,設(shè)置了系統(tǒng)開(kāi)啟電路,系統(tǒng)關(guān)閉電路,自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)電路。
3.1 系統(tǒng)開(kāi)啟電路
電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)利用電話振鈴信號(hào),作為系統(tǒng)開(kāi)啟信號(hào),其實(shí)現(xiàn)方法如圖4所示。
當(dāng)電話振鈴信號(hào)到來(lái)時(shí),電話線路上的90V振鈴交變信號(hào),經(jīng)耦合器T后,再經(jīng)過(guò)一個(gè)橋電路B及濾波電路后,變成一個(gè)直流信號(hào),加在可控硅Q的G端上,打開(kāi)可控硅Q。動(dòng)力電(220V交流)經(jīng)可控硅Q后,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上的直流電源,為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。此時(shí),系統(tǒng)的電源又反過(guò)來(lái)保持可控硅Q一直處于開(kāi)啟狀態(tài),從而保持整個(gè)系統(tǒng)處于開(kāi)啟工作狀態(tài)。
3.2 系統(tǒng)關(guān)閉電路
當(dāng)用戶使用完控制系統(tǒng)后,需要關(guān)閉系統(tǒng)時(shí),發(fā)送一個(gè)“關(guān)閉系統(tǒng)”命令,系統(tǒng)即自動(dòng)關(guān)閉;另外,在出現(xiàn)誤操作,如用戶掛機(jī)時(shí),未先發(fā)“關(guān)閉系統(tǒng)”命令,或一個(gè)非法用戶無(wú)意中打開(kāi)了系統(tǒng),系統(tǒng)都可以利用自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)送來(lái)的關(guān)機(jī)命令,關(guān)閉系統(tǒng)。關(guān)閉系統(tǒng)電路如圖5所示。
當(dāng)用戶“關(guān)閉系統(tǒng)”命令或系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位關(guān)機(jī)命令到來(lái)時(shí),通過(guò)與非門(mén)U1后,驅(qū)動(dòng)繼電器KR接通,使可控硅Q的K、A兩端短路,當(dāng)用戶關(guān)閉系統(tǒng)命令或系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位關(guān)機(jī)命令失效時(shí),通過(guò)與非門(mén)U1輸出0電平,繼電器KR斷開(kāi),使可控硅Q的KA兩點(diǎn)開(kāi)路,從而使可控硅Q進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài),切斷動(dòng)力電,關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)。
3.3 自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)電路
當(dāng)用戶掛機(jī)前,未關(guān)閉系統(tǒng)時(shí),自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)經(jīng)一設(shè)定延遲后,會(huì)自動(dòng)發(fā)出關(guān)機(jī)命令,關(guān)閉整個(gè)系統(tǒng)。自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)電路如圖6所示。
自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)的延遲時(shí)間由R、C組成的電路控制。當(dāng)用戶正在進(jìn)行操作時(shí),每當(dāng)按下電話鍵盤(pán)上的一個(gè)按鍵,則MC145436的第12端(DV)變?yōu)楦唠娖剑撔盘?hào)作為自動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)電路的Sin信號(hào),快速對(duì)電容C進(jìn)行充電。當(dāng)用戶松開(kāi)電話按鍵,則DV變?yōu)榈停碨in為低,此時(shí),電容C通過(guò)電阻R進(jìn)行放電。當(dāng)電容C上的電壓(即U-4)低于U-5上的電壓時(shí),Sout輸出一個(gè)低電平,即自動(dòng)復(fù)位信號(hào)變?yōu)橛行А?BR>4 控制命令處理電路
由MC145436電話雙音多頻芯片輸出的4位數(shù)字代碼,根據(jù)系統(tǒng)安排,分別送至系統(tǒng)控制電路和控制命令處理電路。
控制命令處理電路主要功能是將并行的數(shù)字控制信息(即4位數(shù)字代碼)處理成對(duì)應(yīng)的控制命令,并且實(shí)現(xiàn)弱電控制命令與強(qiáng)電控制命令之間的轉(zhuǎn)換功能。控制命令處理電路具體包括三個(gè)部分,即4/16譯碼器,驅(qū)動(dòng)電路和繼電器開(kāi)關(guān)電路。
4.1 4/16譯碼器
4/16譯碼器主要實(shí)現(xiàn)4位并行數(shù)字代碼轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的16位控制功能,可以由一塊芯片,如74LS4514來(lái)實(shí)現(xiàn)。每當(dāng)4位并行數(shù)字代碼有效時(shí),74LS4514的16個(gè)輸出端中即有1個(gè)唯一的輸出端輸出為1,其余皆為0。
4.2 驅(qū)動(dòng)電路
驅(qū)動(dòng)電路主要實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)繼電器,命令復(fù)用和命令鎖定三個(gè)功能。
· 驅(qū)動(dòng)繼電器
當(dāng)一個(gè)4/16譯碼器被用作多個(gè)控制命令時(shí),由一個(gè)74LS4514芯片驅(qū)動(dòng)可能出現(xiàn)電力不足的情況,因此,設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路為繼電器電路提供電力。
· 多命令選擇
當(dāng)4/16譯碼器的某個(gè)輸出被用作多個(gè)控制命令時(shí),可以將其接到不同的驅(qū)動(dòng)門(mén)上,如74LS245等,選通某個(gè)驅(qū)動(dòng)門(mén),則該驅(qū)動(dòng)門(mén)對(duì)應(yīng)的命令有效,其它驅(qū)動(dòng)門(mén)對(duì)應(yīng)的命令無(wú)效。
· 命令鎖定
命令鎖定主要實(shí)現(xiàn)命令保持功能,即每接收到一次命令,即打開(kāi)繼電器或關(guān)閉繼電器。命令鎖定功能可以用74LS74芯片實(shí)現(xiàn)。
4.3 繼電器開(kāi)關(guān)電路
繼電器屬?gòu)?qiáng)電電路,直接用集成電路芯片不能驅(qū)動(dòng),為此,在集成電路芯片與繼電器之間必須設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)繼電器的電路。本系統(tǒng)利用分立三極管的截止和飽和兩個(gè)狀態(tài),來(lái)關(guān)閉繼電器或打開(kāi)繼電器開(kāi)關(guān),其電路如圖7所示。
本文介紹的電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),可以利用電話機(jī)方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電器設(shè)備的控制操作,例如作為家用電器的遠(yuǎn)程控制器使用,使用者在任何地方,都可以使用電話機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)居所的各種家用電器開(kāi)關(guān)電源或其它的控制。系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)表明,采用電話機(jī)作控制器,采用電話雙音多頻(DTMF)信號(hào)作為控制信號(hào),可以可靠地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)的控制和操作。
參考文獻(xiàn)
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