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

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)有的個人通信終端，可以實現(xiàn)基于PLMN（陸基移動通信網(wǎng)）和PSTN （公共電話交換網(wǎng)）的智能家用遠程測控系統(tǒng)，既可以節(jié)約投資，又對方便人們生活、防災(zāi)減災(zāi)具有積極意義。智能家用遠程測控儀基于電話網(wǎng)絡(luò)工作，以中國標準規(guī)定的標準程控交換信令（DTMF雙音多頻信號、振鈴信號、回鈴音信號等）作為系統(tǒng)控制命令，以PLMN與PSTN通信網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，使用戶可以在遠端利用固定電話或移動電話發(fā)送DTMF雙音多頻信號對家用電器設(shè)備進行遠程控制；同時系統(tǒng)可對家居環(huán)境進行監(jiān)測，自動語音撥號報警。

1 智能家用遠程控制儀的構(gòu)成與工作原理

系統(tǒng)可實現(xiàn)個人用戶通過手機或固定電話等信息終端，對家用電器、可燃性氣體濃度參數(shù)、火情、盜情等進行遠程檢測和控制，可同普通家用電話并線工作。其中硬件部分的SPCE061A單片機是控制器的核心部分，它可以接收用戶撥號指令，對家用電器進行控制；也可根據(jù)紅外傳感器及煙霧傳感器的檢測電路的采樣值實現(xiàn)自動語音撥號報警功能。原理圖如圖1所示，系統(tǒng)由振鈴檢測、摘掛機控制、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)留了功能擴展接口。

圖1 智能家用遠程控制儀結(jié)構(gòu)原理圖

當需要遙控家用電器時，用戶進行撥號，此時交換機向電話線路發(fā)出鈴流信號，振鈴檢測電路開始進行振鈴檢測，系統(tǒng)設(shè)置對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，單片機則實現(xiàn)自動模擬摘機，然后啟動語音提示模塊，允許用戶輸入控制密碼，MT8880對輸入信號進行解碼，將解碼輸出比特碼送給單片機與設(shè)定密碼比較，如果密碼校驗無誤（密碼由用戶設(shè)定），單片機播放提示音，由用戶進行家用電器控制鍵的選擇，在輸入控制鍵之后，單片機根據(jù)控制鍵的解碼輸出來選擇家用電器進行控制，從而實現(xiàn)遠程遙控的目的。

單片機實時掃描紅外傳感器和煙霧傳感器的采樣信號，不斷的與預(yù)設(shè)報警值進行比較，當達到預(yù)設(shè)報警值時，設(shè)置MT8880為發(fā)送模式，將TONE信號耦合至電話線路，并播放預(yù)定的語音資源文件，實現(xiàn)單片機的自動撥號報警功能。

2 DTMF編解碼的實現(xiàn)

MT8880DTMF收發(fā)專用芯片。利用SPCE061A單片機發(fā)送控制時序可方便地對MT8880進行操作。

MT8880作為DTMF接收器時，將電話線傳送來的信號經(jīng)MT8880 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由MCU檢測到后，進行讀入。DTMF信號經(jīng)由IN+和IN-輸入，經(jīng)過運算放大濾除信號中的撥號音頻率，然后發(fā)送到雙音頻濾波器，分離出低頻組和高頻組信號，通過數(shù)字計數(shù)的方式檢出DTMF信號的頻率，通過譯碼器譯成4位二進制碼。4位二進制編碼被鎖存在接收數(shù)據(jù)寄存器RDR中，此時狀態(tài)寄存器中的延時控制識別位復(fù)位，狀態(tài)寄存器中的接收數(shù)據(jù)寄存器滿標識位置位。用IRQ／CP作為單片機的中斷信號，當IRQ由高電平變?yōu)榈碗娖剑?a target="_blank">CPU發(fā)出中斷請求，當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， 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輸出雙音頻信號并通過電話線送出。并對回鈴信號進行判斷，以確定何時發(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單片機的資源配置

凌陽SPCE061A是片上型16位單片機，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DAC2兩個音頻輸出通道，外加音頻放大電路即可實現(xiàn)自動語音播放。表1是智能家居控制儀的資源配置。

表 1單片機控制端口設(shè)置

4 智能家用遠程控制儀軟件設(shè)計

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．測試與結(jié)果分析

將智能家用遠程控制儀并接在家用固定電話線路上，利用手機撥打該固定電話號碼，人工接聽固定電話，通訊正常，說明家用遠程控制儀對電話機日常通話無干擾；若振鈴次數(shù)超過6次無人接聽，智能家用遠程控制儀自動模擬摘機，并正確發(fā)送語音提示信息，輸入正確密碼，可以進入遙控狀態(tài)；在人工偏置煙霧傳感器造成火情警報時，智能家用遠程控制儀可模擬摘機，在得到450Hz連續(xù)音后自動撥打手機號碼，手機可正確接聽報警信息。在測試中發(fā)現(xiàn)，若智能家用遠程控制儀工作在自動撥號模式時，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別彩鈴的回鈴音信號，解決方案是一些緊急號碼不設(shè)置彩鈴功能。

6 結(jié)束語

設(shè)計并實現(xiàn)了具有家用電器控制、家用安防實時檢測、報警處理功能的智能家用遠程控制儀，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，對防災(zāi)減災(zāi)具有積極意義。

本文作者創(chuàng)新點是充分利用了的片上型（SOC）16位單片機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，同時智能家用遠程控制儀不同與以往設(shè)計僅能單向遙控的產(chǎn)品，該控制儀可雙向通訊具有很強的應(yīng)用價值，系統(tǒng)的柔性大，可擴展性好。