家电远程控制系统设计与实现
越来越多的家用电器进入了我们的生活.利用电话来实现家用电器远程控制是家用电器发展的非常重要的一种方法。
本论文的主题是一种基于AT89C52单片机的远程电话控制系统。该方案是以AT89C52为核心、利用现在普遍的个人通信方式,实现基于电话网的电话远程控制系统。电话远程控制系统以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,以电话网作为传输介质,控制者可以在远方利用手机或电话拨号发送DTMF双音多频信号,实现对想要控制的电器设备的实时远程控制。该电话远程控制系统方便之处在于不需进行专门的布线,也不占用无线电频率资源,从而能够避免电磁污染对环境的影响；且拥有嵌入式的智能语音提示系统,突出的语音提示和密码控制功能,可使操作者根据各种提示音一步一步对控制的家用电器进行定向控制。还可以通过发出指令用电话远程控制多个不同受控对象,使用者还可以查询用电器状态,于此同时，该设计还提供密码处理功能,只有输入正确的密码才能控制家用电器,这样提高了安全性，还使家庭电器使用得到有效的保护。该系统设计实用，功能多样，操作方便，可靠性高，能够普遍应用于家用电器或者其它场所器械的智能控制。
【关键词】电话遥控 单片机控制 双音多频解码 语音提示 振铃检测
1.3 电话远程控制系统简介 HM000056
根据电话远程智能遥控系统的具体设计要求：
1. 通过电话通讯设备对远程的电器实现控制（开/关）；
2. 控制器可以实现模拟自动摘挂机；
3. 控制器设置可以进行密码设置和密码校验；
我设计此系统必须具有以下单元功能模块：
1. 铃音信号的检测、计数；
2. 电话机自动摘挂机；
3. 控制密码的校验；
4. 在线修改控制密码；
5. 电话双音频信号解码；
7. 远程控制电器开关；
8.电器开关状态查询； 查看完整请+Q:351916072获取
根据电话机与交换机所发出的信号音不同以及电话线各种不同状态的要求，我结合实际情况对不同的单元功能模块作出软件或硬件的不同分工，具体如下。
交换机所发出的各种信号音理论上都可以通过软件编程进行识别，即根据单片机发出的脉冲信号来检测信号音单位时间内的脉冲个数计算出检测信号的频率，从而实现信号音的识别。但是从系统的可靠性以及程序的结构设计上考虑，我选择用硬件来实现振铃音检测、双音频信号解码等功能模块。
自动摘挂机和电器的控制也是使用具体硬件电路来实现。
铃音信号计数、控制密码校验、在线修改密码、远程信息输入分析、电器开关状态查询等功能模块使用软件编程方式，考虑到硬件电路实现这些功能太过复杂，软件方式实现也很容易。
综上所述，我初步设计信号音检测、自动摘挂机、控制电器、双音频解码等功能模块使用硬件电路实现。而信号音计数、控制密码校验、在线修改密码、信息分析、电器开关状态查询等功能模块使用软件编程完成。
1.3 远程控制的研究方向和技术难点
方向一：采用PLC技术实现家用电器控制
电力线通信，是指利用中、低压电力线作为通信媒介，实现数据、语音、图像等数据的传输的一种通信技术。利用这种技术实现智能家居的网络化远程控制不需要布线，不用破坏住宅整体结构，连接方便、简单，是智能家居网络化控制的很好的选择。该方案可使用INT5200芯片作为电力载波芯片，网络数据由与家用电器相连的电力线传输，并借助HomePlug协议来实现数据的互换，采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交频分复用技术进行信号的调制解调，从而实现家用电器控制和家庭自动报警功能。
家用电器(如空调、电饭锅等)或自动报警控制没备可以通过PLC端口从电力线接收控制信息和反馈状态信息，实现与PLC控制的网络通信；通过PLC主控终端和同时依靠交换机，就可以实现家用电器的远程控制和报警防卫控制。计算机也可以通过这种方式实现连接网络。智能家用电器可以将状态通过网络反馈给远程使用者。由于家用电器的控制系统都不一样，不同家用电器设备的PLC端口实现方法也都不同，主要体现在家用电器控制单元与S3C2510A的连接接口和控制协议上。家用电器设备控制单元可以借助串口或其他线路与S3C2510A进行通信。目前国家还没有正式出台这方面的统一标准，采用什么样的具体接口和协议必须与家用电器设备生产厂商相对应。同理，自动报警设备也可以通过上面的方法，将家里的自动报警信息传送给远程使用者。远程使用者也可以通过客户端控制自动报警设备，进行相关防盗控制。 查看完整请+Q:351916072获取
方向二：用Web服务器实现家用电器控制
系统的核心组件是一个嵌入式Web服务器，设计集合有线和无线Web服务器于一体，使用者可以通过自己的PC或者手机登录家中的Web服务器，再输入自己的使用者名和密码验证后，便可以远程查看并控制自己的家用电器；系统备有LCD显示和输入键盘，通过设计，能够具有很好的人机界面；使用者还可以通过键盘来设定系统的功能；系统还有丰富的功能扩展口，通过这些扩展口将来还可以实现很多其他的功能，如防火防盗和智能抄表等。
方向三：利用电话实现家用电器控制
该系统利用千家万户都有的电话线进行信息传输，这是目前可以实现远程信息交换的最有效的方法。主要实现方法是电话远程控制家用电器，使用者在远程可通过任意双音多频输出装置(包括手机、电话分机)，通过语音提示可以对各种电器（如电饭锅、空调等电器）实现远程控制，使人们的生活更加便捷与方便。该系统主要使用单片机加上新型的DTMF解码芯片和智能语音电路来实现了电话对家用电器的远程控制。
在使用时只需要先把电话线的信号线连接本装置，使用者使用该系统时只要拨打连接装置的电话，装置自动检测铃流(可以设定30S以后还有铃流)，然后装置会自动发出模拟摘机信号，同时控制语音处理电路，使用者输入密码(预先在软件设定)，使用者听到这一提示音后就在自己所使用的双音频信号输出设备上按下预设过的密码所对应的数字键即可，密码所对应的双音频信号通过电话线传给双音频接收发送电路，检测译码，传送给主控单元，识别正确后，语音芯片再提示使用者进行控制家用电器的操作，最后，主控单元把控制家用电器的信息译码，经并行通信传给智能控制器，由控制器执行控制家用电器的操作。
开发难点：采用PLC技术和Web服务器实现家用电器控制价格昂贵一般人承受不了，用电话实现家用电器控制解决了电力线载波通信的可靠性较差，无线通信的价格偏高以及布线困难的问题。使得借助低压电力线进行数据通信成为可能。但是会造成电话不能正常使用，且产生收费，且控制不能全面化，只能简单控制开关，也不适合普及使用。
1.4 本章小结
本章主要介绍了用电话远程控制家用电器的可行性和优越性，以及远程控制和电话网络的发展状况，通过远程控制技术的技术现状的总结凸显出电话远程控制的优越性，电话遥控作为一个比较传统的课题，和其他的遥控方式相比，显示出了他的特有的优越性：不占用无线电频率资源，避免了电磁污染，不需进行专门的布线。同时，因为电话线路都是各地联网的，现有的电话网可以被充分利用，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。
摘 要 I
目 录 IV 查看完整请+Q:351916072获取
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出及研究意义 1
1.2 电话远程控制系统的现状及发展趋势 2
1.3 电话远程控制系统简介 4
1.3 远程控制的研究方向和技术难点 5
1.4 本章小结 6
第2章 家用电器远程控制系统基础 7
2.1 系统的功能 7
2.2 系统硬件组成及介绍 8
2.2.1 单片机的选择 8
2.2.2 语音芯片的选择 9
2.2.3 音频放大电路的选择 9
2.2.4 DTMF译码芯片的选择 9
2.3 本章小结 10
第3章 系统硬件设计 11
3.1 单片机最小系统电路 11
3.2 振铃检测电路 14
3.3 模拟摘挂机电路 15
3.4 DTMF解码电路 16
3.5 语音提示电路 19
3.6 音频放大电路 25
3.7 家用电器控制电路 26
3.8 本章小结 27
第4章 系统软件设计 28
4.1 家用电器远程控制系统软件总设计 28
4.2 振铃检测软件设计 29
4.3 DTMF解码软件设计 29
4.4 使用者密码验证软件设计 30
4.5 ISD4002录放音系统软件设计 32
4.6本章小节 32
第5章 系统仿真及调试 33
5.1 仿真 33
5.2 软硬件调试 34
5.3本章小结 40
总结与展望 41
致 谢 43
参考文献 44
英文翻译 47
1.英文原文： 47
2.英文翻译： 54
附录 59
1.电话远程控制原理图 59
2.电话远程控制原PCB图 61
3.电话远程控制实物图 61
4.电话远程控制源程序 62 查看完整请+Q:351916072获取
本论文的主题是一种基于AT89C52单片机的远程电话控制系统。该方案是以AT89C52为核心、利用现在普遍的个人通信方式,实现基于电话网的电话远程控制系统。电话远程控制系统以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,以电话网作为传输介质,控制者可以在远方利用手机或电话拨号发送DTMF双音多频信号,实现对想要控制的电器设备的实时远程控制。该电话远程控制系统方便之处在于不需进行专门的布线,也不占用无线电频率资源,从而能够避免电磁污染对环境的影响；且拥有嵌入式的智能语音提示系统,突出的语音提示和密码控制功能,可使操作者根据各种提示音一步一步对控制的家用电器进行定向控制。还可以通过发出指令用电话远程控制多个不同受控对象,使用者还可以查询用电器状态,于此同时，该设计还提供密码处理功能,只有输入正确的密码才能控制家用电器,这样提高了安全性，还使家庭电器使用得到有效的保护。该系统设计实用，功能多样，操作方便，可靠性高，能够普遍应用于家用电器或者其它场所器械的智能控制。
【关键词】电话遥控 单片机控制 双音多频解码 语音提示 振铃检测
1.3 电话远程控制系统简介 HM000056
根据电话远程智能遥控系统的具体设计要求：
1. 通过电话通讯设备对远程的电器实现控制（开/关）；
2. 控制器可以实现模拟自动摘挂机；
3. 控制器设置可以进行密码设置和密码校验；
我设计此系统必须具有以下单元功能模块：
1. 铃音信号的检测、计数；
2. 电话机自动摘挂机；
3. 控制密码的校验；
4. 在线修改控制密码；
5. 电话双音频信号解码；
7. 远程控制电器开关；
8.电器开关状态查询； 查看完整请+Q:351916072获取
根据电话机与交换机所发出的信号音不同以及电话线各种不同状态的要求，我结合实际情况对不同的单元功能模块作出软件或硬件的不同分工，具体如下。
交换机所发出的各种信号音理论上都可以通过软件编程进行识别，即根据单片机发出的脉冲信号来检测信号音单位时间内的脉冲个数计算出检测信号的频率，从而实现信号音的识别。但是从系统的可靠性以及程序的结构设计上考虑，我选择用硬件来实现振铃音检测、双音频信号解码等功能模块。
自动摘挂机和电器的控制也是使用具体硬件电路来实现。
铃音信号计数、控制密码校验、在线修改密码、远程信息输入分析、电器开关状态查询等功能模块使用软件编程方式，考虑到硬件电路实现这些功能太过复杂，软件方式实现也很容易。
综上所述，我初步设计信号音检测、自动摘挂机、控制电器、双音频解码等功能模块使用硬件电路实现。而信号音计数、控制密码校验、在线修改密码、信息分析、电器开关状态查询等功能模块使用软件编程完成。
1.3 远程控制的研究方向和技术难点
方向一：采用PLC技术实现家用电器控制
电力线通信，是指利用中、低压电力线作为通信媒介，实现数据、语音、图像等数据的传输的一种通信技术。利用这种技术实现智能家居的网络化远程控制不需要布线，不用破坏住宅整体结构，连接方便、简单，是智能家居网络化控制的很好的选择。该方案可使用INT5200芯片作为电力载波芯片，网络数据由与家用电器相连的电力线传输，并借助HomePlug协议来实现数据的互换，采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交频分复用技术进行信号的调制解调，从而实现家用电器控制和家庭自动报警功能。
家用电器(如空调、电饭锅等)或自动报警控制没备可以通过PLC端口从电力线接收控制信息和反馈状态信息，实现与PLC控制的网络通信；通过PLC主控终端和同时依靠交换机，就可以实现家用电器的远程控制和报警防卫控制。计算机也可以通过这种方式实现连接网络。智能家用电器可以将状态通过网络反馈给远程使用者。由于家用电器的控制系统都不一样，不同家用电器设备的PLC端口实现方法也都不同，主要体现在家用电器控制单元与S3C2510A的连接接口和控制协议上。家用电器设备控制单元可以借助串口或其他线路与S3C2510A进行通信。目前国家还没有正式出台这方面的统一标准，采用什么样的具体接口和协议必须与家用电器设备生产厂商相对应。同理，自动报警设备也可以通过上面的方法，将家里的自动报警信息传送给远程使用者。远程使用者也可以通过客户端控制自动报警设备，进行相关防盗控制。 查看完整请+Q:351916072获取
方向二：用Web服务器实现家用电器控制
系统的核心组件是一个嵌入式Web服务器，设计集合有线和无线Web服务器于一体，使用者可以通过自己的PC或者手机登录家中的Web服务器，再输入自己的使用者名和密码验证后，便可以远程查看并控制自己的家用电器；系统备有LCD显示和输入键盘，通过设计，能够具有很好的人机界面；使用者还可以通过键盘来设定系统的功能；系统还有丰富的功能扩展口，通过这些扩展口将来还可以实现很多其他的功能，如防火防盗和智能抄表等。
方向三：利用电话实现家用电器控制
该系统利用千家万户都有的电话线进行信息传输，这是目前可以实现远程信息交换的最有效的方法。主要实现方法是电话远程控制家用电器，使用者在远程可通过任意双音多频输出装置(包括手机、电话分机)，通过语音提示可以对各种电器（如电饭锅、空调等电器）实现远程控制，使人们的生活更加便捷与方便。该系统主要使用单片机加上新型的DTMF解码芯片和智能语音电路来实现了电话对家用电器的远程控制。
在使用时只需要先把电话线的信号线连接本装置，使用者使用该系统时只要拨打连接装置的电话，装置自动检测铃流(可以设定30S以后还有铃流)，然后装置会自动发出模拟摘机信号，同时控制语音处理电路，使用者输入密码(预先在软件设定)，使用者听到这一提示音后就在自己所使用的双音频信号输出设备上按下预设过的密码所对应的数字键即可，密码所对应的双音频信号通过电话线传给双音频接收发送电路，检测译码，传送给主控单元，识别正确后，语音芯片再提示使用者进行控制家用电器的操作，最后，主控单元把控制家用电器的信息译码，经并行通信传给智能控制器，由控制器执行控制家用电器的操作。
开发难点：采用PLC技术和Web服务器实现家用电器控制价格昂贵一般人承受不了，用电话实现家用电器控制解决了电力线载波通信的可靠性较差，无线通信的价格偏高以及布线困难的问题。使得借助低压电力线进行数据通信成为可能。但是会造成电话不能正常使用，且产生收费，且控制不能全面化，只能简单控制开关，也不适合普及使用。
1.4 本章小结
本章主要介绍了用电话远程控制家用电器的可行性和优越性，以及远程控制和电话网络的发展状况，通过远程控制技术的技术现状的总结凸显出电话远程控制的优越性，电话遥控作为一个比较传统的课题，和其他的遥控方式相比，显示出了他的特有的优越性：不占用无线电频率资源，避免了电磁污染，不需进行专门的布线。同时，因为电话线路都是各地联网的，现有的电话网可以被充分利用，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。
摘 要 I
目 录 IV 查看完整请+Q:351916072获取
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出及研究意义 1
1.2 电话远程控制系统的现状及发展趋势 2
1.3 电话远程控制系统简介 4
1.3 远程控制的研究方向和技术难点 5
1.4 本章小结 6
第2章 家用电器远程控制系统基础 7
2.1 系统的功能 7
2.2 系统硬件组成及介绍 8
2.2.1 单片机的选择 8
2.2.2 语音芯片的选择 9
2.2.3 音频放大电路的选择 9
2.2.4 DTMF译码芯片的选择 9
2.3 本章小结 10
第3章 系统硬件设计 11
3.1 单片机最小系统电路 11
3.2 振铃检测电路 14
3.3 模拟摘挂机电路 15
3.4 DTMF解码电路 16
3.5 语音提示电路 19
3.6 音频放大电路 25
3.7 家用电器控制电路 26
3.8 本章小结 27
第4章 系统软件设计 28
4.1 家用电器远程控制系统软件总设计 28
4.2 振铃检测软件设计 29
4.3 DTMF解码软件设计 29
4.4 使用者密码验证软件设计 30
4.5 ISD4002录放音系统软件设计 32
4.6本章小节 32
第5章 系统仿真及调试 33
5.1 仿真 33
5.2 软硬件调试 34
5.3本章小结 40
总结与展望 41
致 谢 43
参考文献 44
英文翻译 47
1.英文原文： 47
2.英文翻译： 54
附录 59
1.电话远程控制原理图 59
2.电话远程控制原PCB图 61
3.电话远程控制实物图 61
4.电话远程控制源程序 62 查看完整请+Q:351916072获取
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