1.1 智能控制器功能分析
根据工作描述,得到系统基本要求:系统电源;振铃检测;自动摘机/挂机;远程用户登录管理;用户控制功能选择;语音操作提示;家用电器控制;工作状态存储;工作定时;工作故障保护;电源开关;工作指示灯等,如图2所示。
1.2 DTMF及其编码
DTMF是英文Dual tone multiple frequency的英文缩写,意思是双音多频,现代电话网中应用广泛。一般电话机有两种拨号方式:一种是双音频拨号,是指用两个特定的单音信号的组合叠加来代表数字或字符功能。另一种是脉冲拨号,它是通过开关节点控制用户直流回路通断来产生一串直流脉冲信号,一串拨号对应一位数字号码,一串脉冲内脉冲的个数对应号码的数字。
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3 硬件电路设计
智能控制器的核心器件是中央处理器,它主要负责振铃监测,摘机/挂机、DTMF解码、语音提示、电器开关、信息处理等各种控制功能。NXP的LPC2132是32位ARM7TDMI-SCPU,具有大容量程序存储器,可满足系统的要求。电源单元主要取决于各种类型的器件对供电电压的不同要求来设计,UC3842是专门用于单端反激式电源芯片,适合于做稳定性较好的电源。
DTMF解码电路用于将音频拨号转换为对应的二进制编码,而MT8870是典型的一种双音频解码芯片,它可将输入的双音频信号转换为对应的二进制编码,发送给MCU。振铃信号检测电路用于对输入的振铃信号进行识别。由于振铃信号电压较高,所以选择利用光电耦合器进行隔离采样,将信号输出到MCU的外部中断接口实现振铃信号检测。
摘机/挂机电路根据振铃次数执行摘机操作,程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大约为30 mA的电流,交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。当用户摘机时,电话机通过叉簧接上约200 Ω的负载,使整个电话线回路流过约30 mA的电流。交换机检测到该电流后便停止铃流发送,并将线路电压变为十几伏的直流,完成接续。利用继电器和200 Ω电阻实现。语音提示电路用于用户对智能控制器操作时,控制器发出相应的提示音以方便用户操作。ISD4004语音录放芯片,可以进行录音存储和放音操作。AT24C04是ATMEL公司生产的用于小容量数据存储芯片,集成IIC总线,方便与微控制器接口。执行开关用来控制家用电器的供电电源,同时具有对用电设备的保护和市电异常检测功能,异常发生时关闭电器开关。双触点电器可以同时接通和关闭交流电源具有较好的可靠性。
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4 软件设计
5 结束语
从系统设计的角度出发,首先对智能控制器的使用情况进行了简单分析,进一步进行细致的划分,做出了用户与智能控制器交互的全部工作过程。其次,根据智能控制器的需求,进行器件的选型和外围电路的设计,其中如MT8870、ISD4004等外围均参考了厂商所给出的典型应用设计。然后简要介绍所用的关键器件的特性及功能,最后,对软件流程做了概要分析,并做出了模块化方案。
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