基于KT3170芯片和EM78P451P單芯片實現(xiàn)家電雙向監(jiān)控系統(tǒng)的設計

引言

電話與手機是現(xiàn)代人生活中最常使用的通訊工具之一，若能善加運用電話網(wǎng)絡與電子技術、無線通信、計算機科技等各項技術相互結合，就能讓我們出門在外也能輕易地掌握家中狀況。因此，若能建立一套方便實用的家庭自動化與防盜保安系統(tǒng)，以便提供一個可以簡易管理居家環(huán)境的方式，達到家庭自動化、防盜保安和節(jié)約能源的目的。

本研究利用公眾電話網(wǎng)絡經復頻接收IC（KT3170）連接至單芯片（EM78P451P），透過單芯片驅動外部電路與家中電器及門窗的監(jiān)視傳感器連接，再利用EEPROM（93C66）內存設定電話及手機號碼，經由電話網(wǎng)絡傳輸，以達到控制家電及防盜保安的雙向監(jiān)控系統(tǒng)。

1、系統(tǒng)規(guī)劃與設計

圖1為電話網(wǎng)絡應用于家電控制及防盜監(jiān)控系統(tǒng)硬件架構圖，主要利用單芯片微控制器為中央處理模塊，配合公眾電話網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)家電負載控制及防盜監(jiān)控的功能。

1．1 硬件結構

家電控制及防盜監(jiān)控系統(tǒng)絕大部份功能在中央處理模塊內完成。中央處理模塊實際上為一微處理器，本系統(tǒng)的功能用匯編語言設計而成。

4×4鍵盤作為家電控制及防盜監(jiān)控系統(tǒng)的輸入通道，如電話號碼或手機號碼的設定、瀏覽等。液晶顯示器，用于將已設定好的電話號碼或手機號碼等的顯示。利用EEP-ROM（93C66）可存儲二十組欲通知電話號碼。電話自動撥號硬件架構如圖2所示。

電話線的信號情況說明如下：

①電話線在等待狀態(tài)時，其兩端電壓為45 V～55 V。

②當響鈴時，信號為正弦波，其電壓為100 V，20 Hz。

③當拿起電話筒時，其兩端電壓為5 V。

④電話接通后，再按下電話上的按鍵時，則每一個按鍵會產生一個DTMF信號，呈現(xiàn)在電話在線傳送出去，達到家電控制的目的，其擊鍵數(shù)字對應信號輸出頻率值。

在撥接前，中央處理模塊，必須檢測電話線是否有被占線。若無人使用，則傳送一高電平信號，經準位控制轉換器，控制開關控制器為ON（即電話接通，也就是電話筒拿起）。當數(shù)據(jù)在傳送，有人拿起電話筒時，則中央處理模塊會檢知局線被占用，此時傳送的數(shù)據(jù)會受到干擾，中央處理模塊等待1O秒后，重新?lián)芴?。當電話響鈴時，則中央處理模塊將傳送一高電位信號，經準位控制轉換器，則準位控制轉換器ON，并開始接收16筆數(shù)據(jù)后自動會掛斷電話，其硬件架構流程如圖3所示。

語音系統(tǒng)可將負載動作情況，預先錄好，當受控負載（門、窗、保險箱……）傳感器感應后，CPU將到EEPROM已設定好的電話或手機號碼，經公眾電話網(wǎng)絡撥出，當受控電話或手機接到時，可由手機顯示家里電話及響鈴次數(shù)，即可知道家里有狀況，亦可與家里電話接通，則將本系統(tǒng)語音模塊啟動，即可了解家里詳細情況，其硬件架構流程如圖4所示。

1．2 軟件模塊

本系統(tǒng)配合電話網(wǎng)絡，規(guī)劃家電控制及防盜監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)包括四大項：電話接收數(shù)據(jù)、電話自動撥號、鍵盤設定數(shù)據(jù)（電話或手機號碼）、語音系統(tǒng)。

中央處理模塊利用掃描方式，判斷是否接受中斷及中斷優(yōu)先權，其硬件架構流程圖如圖5所示。

（1）電話接收數(shù)據(jù)

電話接收數(shù)據(jù)時，先設定總共接收16筆數(shù)據(jù)，當電話響鈴時，經0．5秒后，中央處理模塊會自動接通電話，接收16筆數(shù)據(jù)，并判斷是否為已設定好的確認碼，若不是，則中央處理模塊不會處理此信號并自動掛斷電話，若是，則依指令判別碼動作，如所有負載關機指令、設定電燈動作指令、設定電飯鍋動作指令、設定電風扇動作指令、設定冷氣機動作指令等五種控制。

（2）電話自動撥動

本系統(tǒng)在自動撥電話前，必須先判斷電話是否有被占線，若占線，則CPU將等待一段時間，若空閑，則即刻接通電話，并自動將己設定好的電話號碼撥出，再將數(shù)據(jù)傳送，經20秒響鈴后，自動切斷電話，再判斷是否將所有設定好的電話號碼撥完。

（3）鍵盤掃描方式

平時微處理機在掃描鍵盤，并判斷是否被按到B鍵或C鍵，當B鍵被按到時表示”設定電話或手機號碼”，當C鍵被按到時則表示”瀏覽設定好的電話或手機號碼”。

①設定電話或手機號碼方式：

先按鍵盤“B”鍵。即可輸入電話號碼（8碼）或手機（10碼）。確認電話或手機號碼是否正確。再按鍵盤“B”鍵，即可將電話或手機號碼輸入到93C66內存內，不會因斷電而使數(shù)據(jù)消失。

②瀏覽設定好的電話或手機號碼：

先按鍵盤“C”鍵，即可在LCD上顯示數(shù)據(jù)，最前面有序號（NO：XX）接著顯示電話號碼或手機號碼。再按一次“C”鍵，即為下一筆電話號碼或手機號碼。

（4）語音系統(tǒng)

當語音系統(tǒng)被啟動后，CPU將讀取語音IC的負載動作數(shù)據(jù)經公眾電話網(wǎng)絡送出并判斷是否超過20秒，若超過20秒則自動切斷電話。

2、結論

本系統(tǒng)研制完成了基于電話網(wǎng)絡遙控家電及防盜監(jiān)控系統(tǒng)的基本設備，包括負載受控單元及電話、手機等配備。實際測試表明受控負載的接收和動作均能正常運作，達到了預期效果，具有很高的使用價值。

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