1、河南科技学院新科学院本科毕业论文（设计）论文题目：手机遥控家用电器电路设计所在院系：新科学院机电系所学专业：电子信息工程专业摘 要随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，手机已经在家庭普及, 利用手机实现家用电器遥控是家电未来的发展方向。这样设计将人们的生活带来很多的便利，简单的例子，炎炎的夏日，主人可以在下班前半小时遥控打开空调，下班进家就有一种很凉爽的感觉；可以遥控开启微波炉、电饭锅等炊具，一回到家便可享受美味的饭菜。在高科技给人们带来便利的同时，家庭安全防护意识也越来越受到人们的重视，如果家中有警情(如火警、盗警等)时，主人还希望能及时获知警情，采取及时有效的措施。本系统设计实用，功能灵
2、活多样，可靠性高，操作方便，可以广泛地应用于家庭或者其它场所的智能控制。电话远程控制不需进行专门的布线,可避免电磁污染，是符合社会发展和时代要求的一项自动控制技术。关键词： 自动控制技术，设计，遥控，手机AbstractWith the development of our national economy, improvement of peoples living standard. Along with the widespread use of telephone in family, the remote control of household appliances by mean
3、s of telephone is to be realized in the future. This design will bring a lot of peoples life convenient, for example, , the heat of summer, the owner can work the remote control to open half an hour before air-conditioning, work into the home have a very cool feeling; can remotely open the microwave
4、 oven, rice cooker and other cooking utensils, a home can enjoy delicious meals. In the high-tech convenience to the people at the same time, the family has become increasingly security conscious attention, if the police family situation (such as fire, theft alarm, etc.), the owner also informed the
5、 police hope that in time the situation and take timely effective measures. This system design and practical function, flexible, convenient operation, high reliability, and can be widely applied in the family or other places of intelligent control. Phone remote control to special cabling, can avoid
6、electromagnetic pollution, conforms to the social development and the demands of the era of an automatic control technology.Keywords: Automatic control technology, Design, Femote control, Phone目 录1 前言 .11.1 课题研究的背景及意义 .11.2 国内外相关研究情况 .11.3 设计思想 .22 系统总体设计 .23 芯片介绍 .33.1 MT8870 介绍 .33.2 PC817 介绍 .53.
7、3 ARP9600 介绍 .53.4 LM386 介绍 .63.5 74HC04 介绍 .73.6 LM7805 介绍 .83.7 LM358 介绍 .94 电路介绍 .94.1 模拟摘机电路 .94.2 来电检测电路 .94.3 电源电路 .114.4 双音频解码电路 .114.5 语音提示电路 .124.6 无线发射接收设备 .174.6.1 无线发射电路 .144.6.2 无线接收电路 .184.7 总电路 .155. 结束语 .166. 致谢 .16参考文献 .16附录 .18附录 1 ARP9600 的管脚的功能表 .18附录 2 总电路图 .191 前言1.1 课题研究的背景及意义
8、随着我国社会经济的快速发展，各种 远程控制的智能家居会逐 渐被人们所接受，慢慢进入家庭当中，在我们生活当中起着非常重要的作用， 让我们的生活变得丰富、轻松、方便而又更加有意义。智能家居是未来生活中非常重要的部分，当前的发展也是非常热门的，通过对基于固定电话网络的远程控制器的研究，可以使我了解当前智能家居的发展状况，更多的掌握有用的知识，将自己所学的知识综合运用到实践当中，扩大了自己的知识面，能 够提高自己的动手动脑能力。通过毕业设计一方面能够提高我使用应用软件的能力和实践能力；另一方面也能够提高我对本专业知识的理解，设计中要用到许多本专业的课程，在设计过程中不仅是知识的温习与巩固，更重要的是通
9、过设计能使我提高对已有知识的应用能力，丰富自己的知识，提高我对未知知识的求知欲望。随着工业自动化水平的提高，在许多无人看守的工业现场，希望能够对设备进行远程的控制和测量，以及 对远程数据终端进行设置和数据采集，手机的逐渐普及使得在工业现场使用手机成为可能。近些年来,由于通讯网络的飞速发展,移动通信与实际应用的结合使得各种基于 GSM 网络 的无线监控系统成为当前远距离无线监控领域最为广泛的应用。另一方面,基于嵌入式概念的单片机和 PC通过串行口构成的多微机监测系统己经广泛应用于工业控制、数据传输、水利系统、消防治安、智能楼宇、 银行金融等方面,这些系统原来大多采用有线网络、短距离无线网络等通信
10、方式,其固有的缺陷很大程度上限制了其使用的场合。 另外随着生活质量的提高，人 们非常希望能像在家里一样随时随地对家电进行遥控。这样 ，炎炎的夏日，主人可以在下班前半小 时遥控打开空 调，下班进家就有一种很凉爽的感觉；可以遥控开启微波炉、电饭锅等炊具，一回到家便可享受美味的饭菜。 1.2 国内外相关研究情况21 世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统 的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意 电器（空调、 热水器、电饭煲 、灯光、音响、 DVD 录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧
11、好热水、 电饭煲煮好香喷喷 的米饭；而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的手机。随着 经济的发展,社会信息化的程度不断提高,基于手机网络远程控制器的各种智能系统逐步走进了人们的生活，国外远程控制的智能系统的发展情况自从世界上第 1 幢智能建筑 1984 年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居系统的方案。智能系统在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛的应用。国外的家庭智能化系统包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、 监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入
12、和系统软件配置等。1.3 设计思想整个设计是有五个单元电路组成：来电检测电路，模拟摘机电路，双音频检测电路， 语音提示电路以及无 线接收发射电路。所要完成的功能主要是当电话机检测到振铃信号，如果这个振 铃信号达到预设的值后，系统认为是控制信号，模拟摘机电路自动接通，系统 接收电路传过来的按键信号（双音频信号），将其转化为二进制的 8421BCD 码送到外部的 单片机的控制及 输出电路，使其完成所设功能。如果用户长时间不发送指令或者忘记关机时，到达预置时间后，系 统将自动挂机。该设计结构简单，元件数量少，操作 简单，适合城乡家庭安装使用。手机远程遥控不需要专门的布线，不占用无线电视频资源，避免了
13、电磁污染，利用 现有的电话网，遥控距离可以跨省市，甚至跨越国家，打破了区域的局限性。 2 系统总体设计此设计主要由来电检测电路，模拟摘机电路，双音 频检测电路， 语音提示电路以及无线接收发射电路五部分构成。振铃检测电路以光耦817为主构成，当有振铃信号时，铃流进入817 输入端脚1和脚2，脚 4输出脉冲方波信号，送至89C51的INT1端，由于 语音信号和双音频信号电压远低于振铃信号电压，该电路不会引起误判。模 拟摘机电路由两个高压三极管组成。 89C51的口输出高低电平，使三极管导通或截止，从而改变 挂接在电话线上的阻抗来模拟摘机和挂机。远程控制系统利用电话按键信号作为数据和命令，即将按键双
14、音频信号进行编码与解码，为了实现双音频信号的解码，本设计采用MT8870芯片作为双音频解码的主要芯片，从而得到远程控制端对 智能控制系统传送的数据和命令。语音提示电路的控制主要采用APR9600语音 录放芯片作为反馈信号源，从而使该系统能良好地实现人机对话，即对远程控制端 进行操作时，系 统给出相关的提示语音信号作为反馈信号。无线收发电路主要采用 315 MHz无线数据收 发模块（有名DF数据模块），DF数据模 块具有 较宽的工作电压范围312 V ,当 电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。其原理方框图见下图（1）手 机 信 号89C51双音频检测电
15、路来电检测电路无线发射电路电源模拟摘机电路 语音提示电路无线接收电路图 1 原理方框图3 芯片介绍3.1 MT8870 介绍IN+ VddIN- ST/GTGS ESTVRef STDINH Q4PWDN Q3OSC1 Q2OSC2 Q1Vss TOEMT8870HEADER 9X2_1图 2 芯片 MT8870 引脚图MT8870 音调译码器(Tone Decoder）是 MITEL 公司所开发生产为一颗常用复频译码 IC，这个电路可以接收 DTMF 信号，是一个完整的 DTMF 接收器。它接收了 DTMF 信号后，内部将信号分成高 频带和低 频带，并将此信号送至数字 译码器，然后将讯号送至
16、数字 译码器以解出按键值，接着将解出的按键值以二进制的方式以四条线(Q1、 Q2、Q3、Q4)输出到外部共享 Bus 上，其 MT8870 引脚说明如表 1 及内部结构如图 3。值得一提的是，当 MT8870 解出一个按键值且输出到外部时，其 STD 接脚会由低 态升为高态，经一段时间后再降为低态，我们便可利用此特点侦测到此脚有讯号时便马上将 Q1-Q4 接脚所产生的值读入 CPU，然后解出电话的按键值。表 1 MT8870引脚功能介绍PIN 脚位 说明1 IN+ OPA非反相 输入端2 IN- OPA反相输入端3 GS 增益选择4 VREP 参考电压选择5 INH 禁制输入信号检出6 PWD
17、N 电源下降输入7 OSC1 内部振荡电路输入端8 OSC2 内部振荡电路输出端9 Vss 电源地线10 TOE 三态输出端11 Q1 三态译码数据输出端12 Q2 三态译码数据输出端13 Q3 三态译码数据输出端14 Q4 三态译码数据输出端15 STD 延迟动作输出16 EST 提前动作输出17 ST/GT 动作输入/监视时间18 Vdd 电源正电源由上表可知，MT8870 共有 18个拐角，其中 Q0-Q3为三态译码数输出，IN+为 OPA非反向输入端，IN-为 OPC反向输入端， GS为增益选择，VREF 为参考电压输出，INH 为禁制输入信号检出， PWDN为电 源下降输入， OSC
18、1为内部振荡电路输入端，OSC2 为内部振荡电路输出端，VSS 为电源地线， VDD为电源正电压，ST/GT 为动作输入 /监视时间， EST为提前动作输出，STD 为延迟动作输出。该芯片的内部结构见图 3图 3 MT8870 芯片内服结构3.2 PC817 介绍pc817是常用的线性光藕，在各种要求比较精密的功能电路中常常被当作耦合器件，具有上下级电路完全隔离的作用，相互不产生影响。1234PC8171 阳极 2 阴极 3 发射极 4 集电极图 4 PC817内部结构当输入端加电信号时，发光器发出光线，照射在受光器上，受光器接受光 线后导通， 产生光电流从输出端 输出，从而 实现了“电-光-
19、电”的转换。 普通光电耦合器只能传输数字信号（开关信号），不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件，能 够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程度也不同，输出的电压或电流也随之不同。PC817 光电耦合器不但可以起到反 馈作用还可以起到隔离作用。3.3 ARP9600 介绍/M11/M22/M33/M44/M55/M66OSCR7/M78/M89/Busy10BE11VSSD12VSSA13SP+14 SP- 15VCCA 16MICIN 17MICEF 18AGC 19ANA-in 20ANA-out 21/
20、Strobe 22/CE 23MSEL1 24MSEL2 25Extclk 26/RE 27VCCD 28图 5 ARP9600 芯片管脚图管脚的具体功能介绍见附录中的表 1为了使该系统能良好地实现人机对话，即对远程控制端进行操作时，将系统给出相关的提示语音信号作为反馈信号。本文选用台湾公司最新推出的APR9600 语音录放芯片作 为反馈信号源。APR9600 语音录放芯片采用模拟存储技术，具有音质好、噪音低、不怕断 电、可反复录放、同时又具备多种控制方式，外围电路设计简单，价格也十分低廉，单片电路可录放 3260 秒的特性。该语音芯片可以设置为串行工作模式或并行工作模式，串行控制时可以将播放
21、时间分为 256 段以上，并行控制时最大可分 8 段。有关该芯片的工作模式设置如表 2 所示。APR9600为28脚双列直插式标准封装DIP芯片， APR9600工作电压45 65V，静态电流1 ，工作电流25mA， 驱动功率 12mW (外接扬声器16n) 。语音芯片被预先设置为并行控制模式，相应语音段的播放由软件来触发。此语音经芯片SP+ 、SP一端，进至音频放大电路LM386 进行放大，再经T1耦合至电话回路，用户可从电话里听到系统控制语音芯片发出的提示进行相应的操作。表 2 APR9600 语音录放芯片工作模式设置MSEL1（24 脚）MSEL2（25 脚）/M8(9 脚)有效键/M1
22、-8 为段控制键，/CE 多为停止复位键功能（以 60 秒计）0 1 0/1 /M1,/M2,CE 并行控制，分二段，每段最大 30秒1 0 0/1 /M1,/M2,/M3, /M4,CE 并行控制，分四段，每段最大 15秒1 1 1 /M1/M8,CE 并行控制，分八段，每段最大 7.5秒1 1 0 CE 单键控制，每段 7.5 秒循环， CE为启动、停止 键0 0 1 /M1,CE 串行顺序控制，可分一至任意多段0 0 0 /M1,/M2,CE 串行选段控制，/M2 系选段快进键。 （录 音 时/M8=1 时可录一至任意多段，/M8=0 时只能录两端）注 1、RE=O(置低电平)为录音状态
23、：RE=l(置高电平)为放音状态注 2、 /M1-/M8 键在有效段放音时，按一下键即开始放音一段，放音期问再按一下即停止；如按键，不放即循环放音注 3、 /M1/M8 键在有效段控录音时，按住不放 为录音，松键即停止3.4 LM386 介绍LM386 是美国国家半导 体公司生产的音频功率放大器 ,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为 20。但在 1 脚和 8 脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在 6V 电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得 LM386 特别 适用于电池供电的场合。 LM386 的封装形式有塑封 8 引线双列直插式和贴片式。芯片特性：静态功耗低,约为 4mA,可用于电池供电 。工作电压范围宽,4-12V or 5-18V。外围元件少。 电压增益可调,20-200。低失真度。LM386 电源电压 4-12V，音频功率 0.5w。LM386 音响功放是由 NSC 制造
