基于16位單片機(jī)SPCE061A，在智能家用遠(yuǎn)程控制儀中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

隨著我國信息事業(yè)的快速發(fā)展，通信基礎(chǔ)設(shè)施日益完善，利用現(xiàn)有的個(gè)人通信終端，可以實(shí)現(xiàn)基于PLMN（陸基移動(dòng)通信網(wǎng)）和PSTN （公共電話交換網(wǎng)）的智能家用遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)，既可以節(jié)約投資，又對(duì)方便人們生活、防災(zāi)減災(zāi)具有積極意義。智能家用遠(yuǎn)程測(cè)控儀基于電話網(wǎng)絡(luò)工作，以中國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)程控交換信令（DTMF雙音多頻信號(hào)、振鈴信號(hào)、回鈴音信號(hào)等）作為系統(tǒng)控制命令，以PLMN與PSTN通信網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，使用戶可以在遠(yuǎn)端利用固定電話或移動(dòng)電話發(fā)送DTMF雙音多頻信號(hào)對(duì)家用電器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；同時(shí)系統(tǒng)可對(duì)家居環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，自動(dòng)語音撥號(hào)報(bào)警。

1 智能家用遠(yuǎn)程控制儀的構(gòu)成與工作原理

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)個(gè)人用戶通過手機(jī)或固定電話等信息終端，對(duì)家用電器、可燃性氣體濃度參數(shù)、火情、盜情等進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)和控制，可同普通家用電話并線工作。其中硬件部分的SPCE061A單片機(jī)是控制器的核心部分，它可以接收用戶撥號(hào)指令，對(duì)家用電器進(jìn)行控制；也可根據(jù)紅外傳感器及煙霧傳感器的檢測(cè)電路的采樣值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)語音撥號(hào)報(bào)警功能。原理圖如圖1所示，系統(tǒng)由振鈴檢測(cè)、摘掛機(jī)控制、MT8880芯片、語音播放、家用電器控制、紅外傳感器和煙霧傳感器等電路構(gòu)成；采用220V交流供電，蓄電池作為后備電源，并預(yù)留了功能擴(kuò)展接口。

圖1 智能家用遠(yuǎn)程控制儀結(jié)構(gòu)原理圖

當(dāng)需要遙控家用電器時(shí)，用戶進(jìn)行撥號(hào)，此時(shí)交換機(jī)向電話線路發(fā)出鈴流信號(hào)，振鈴檢測(cè)電路開始進(jìn)行振鈴檢測(cè)，系統(tǒng)設(shè)置對(duì)電話的正常使用不造成任何影響，如果振鈴次數(shù)超過設(shè)定值，單片機(jī)則實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模擬摘機(jī)，然后啟動(dòng)語音提示模塊，允許用戶輸入控制密碼，MT8880對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行解碼，將解碼輸出比特碼送給單片機(jī)與設(shè)定密碼比較，如果密碼校驗(yàn)無誤（密碼由用戶設(shè)定），單片機(jī)播放提示音，由用戶進(jìn)行家用電器控制鍵的選擇，在輸入控制鍵之后，單片機(jī)根據(jù)控制鍵的解碼輸出來選擇家用電器進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控的目的。

單片機(jī)實(shí)時(shí)掃描紅外傳感器和煙霧傳感器的采樣信號(hào)，不斷的與預(yù)設(shè)報(bào)警值進(jìn)行比較，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)報(bào)警值時(shí)，設(shè)置MT8880為發(fā)送模式，將TONE信號(hào)耦合至電話線路，并播放預(yù)定的語音資源文件，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警功能。

2 DTMF編解碼的實(shí)現(xiàn)

MT8880DTMF收發(fā)專用芯片。利用SPCE061A單片機(jī)發(fā)送控制時(shí)序可方便地對(duì)MT8880進(jìn)行操作。

MT8880作為DTMF接收器時(shí)，將電話線傳送來的信號(hào)經(jīng)MT8880 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由MCU檢測(cè)到后，進(jìn)行讀入。DTMF信號(hào)經(jīng)由IN+和IN-輸入，經(jīng)過運(yùn)算放大濾除信號(hào)中的撥號(hào)音頻率，然后發(fā)送到雙音頻濾波器，分離出低頻組和高頻組信號(hào)，通過數(shù)字計(jì)數(shù)的方式檢出DTMF信號(hào)的頻率，通過譯碼器譯成4位二進(jìn)制碼。4位二進(jìn)制編碼被鎖存在接收數(shù)據(jù)寄存器RDR中，此時(shí)狀態(tài)寄存器中的延時(shí)控制識(shí)別位復(fù)位，狀態(tài)寄存器中的接收數(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)識(shí)位置位。用IRQ／CP作為單片機(jī)的中斷信號(hào)，當(dāng)IRQ由高電平變?yōu)榈碗娖?，?a target="_blank">CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，當(dāng)MCU響應(yīng)中斷，讀出寄存器中的數(shù)據(jù)后，IRQ返回高電平。

MT8880作為DTMF發(fā)送器時(shí)， MT8880工作在突發(fā)模式下，MCU將需發(fā)送電話碼，送到MT8880數(shù)據(jù)寄存器， 利用TONE輸出雙音頻信號(hào)并通過電話線送出。并對(duì)回鈴信號(hào)進(jìn)行判斷，以確定何時(shí)發(fā)送語音提示。收發(fā)數(shù)據(jù)的電路如圖2所示：

2 DTMF-MT8880數(shù)據(jù)收發(fā)電路圖

3 SPCE061A單片機(jī)的資源配置

凌陽SPCE061A是片上型16位單片機(jī)，具有較高的處理速度，內(nèi)置的語音錄放功能 ，非常適合智能家用遠(yuǎn)程控制儀，代替了傳統(tǒng)的MCU+語音芯片的方案，提高了可靠性。SPCE061A單片機(jī)作為具有32位可編程I/O口，資源豐富。利用SPCE061A的DAC1或DAC2兩個(gè)音頻輸出通道，外加音頻放大電路即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)語音播放。表1是智能家居控制儀的資源配置。

表 1單片機(jī)控制端口設(shè)置

4 智能家用遠(yuǎn)程控制儀軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制器SPCE061A的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境為IDE1.8.4，利用C語言與匯編混合編程，主程序采用C語言編寫，子程序采用匯編編寫。軟件流程如圖3：

圖3 程序流程圖

5．測(cè)試與結(jié)果分析

將智能家用遠(yuǎn)程控制儀并接在家用固定電話線路上，利用手機(jī)撥打該固定電話號(hào)碼，人工接聽固定電話，通訊正常，說明家用遠(yuǎn)程控制儀對(duì)電話機(jī)日常通話無干擾；若振鈴次數(shù)超過6次無人接聽，智能家用遠(yuǎn)程控制儀自動(dòng)模擬摘機(jī)，并正確發(fā)送語音提示信息，輸入正確密碼，可以進(jìn)入遙控狀態(tài)；在人工偏置煙霧傳感器造成火情警報(bào)時(shí)，智能家用遠(yuǎn)程控制儀可模擬摘機(jī)，在得到450Hz連續(xù)音后自動(dòng)撥打手機(jī)號(hào)碼，手機(jī)可正確接聽報(bào)警信息。在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，若智能家用遠(yuǎn)程控制儀工作在自動(dòng)撥號(hào)模式時(shí)，應(yīng)關(guān)閉語音輸出，否則可能造成誤碼，另外該控制儀無法識(shí)別彩鈴的回鈴音信號(hào)，解決方案是一些緊急號(hào)碼不設(shè)置彩鈴功能。

6 結(jié)束語

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了具有家用電器控制、家用安防實(shí)時(shí)檢測(cè)、報(bào)警處理功能的智能家用遠(yuǎn)程控制儀，調(diào)試試用表明，該裝置性能穩(wěn)定，反應(yīng)迅速，可以滿足家庭的需要。SPCE061A的使用提高性能，降低了成本，并可方便的嫁接其他功能模塊，安裝使用都十分方便，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)具有積極意義。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)是充分利用了的片上型（SOC）16位單片機(jī)SPCE061A的資源，改變了以往控制芯片加語音芯片的模式，提高了可靠性，同時(shí)智能家用遠(yuǎn)程控制儀不同與以往設(shè)計(jì)僅能單向遙控的產(chǎn)品，該控制儀可雙向通訊具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，系統(tǒng)的柔性大，可擴(kuò)展性好。