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移动电话远程控制家电.rar

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    移动电话 远程 控制 家电
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    科技学院 2011 届本科毕业论文移动电话远程控制家电专 业: 电子信息工程 指导教师: 张勇 学生姓名: 陈晨 学生学号: 072004100517 中国﹒贵州﹒贵阳2011 年 5 月贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 I 页目录摘要 ....................................................................IIIAbstract .................................................................IV第一章 绪论 ..............................................................11.1 课题背景 ..........................................................11.2 课题的研究目的和意义 ..............................................2第二章 方案论证 ..........................................................32.1 系统整体方案比较 ..................................................32.1.1 技术实现家电控制 ............................................32.1.2 服务器实现家电控制 ..........................................32.1.3 利用无线电话实现家电控制 ....................................32.2 DTMF 解码芯片选择方案和论证 .......................................42.2.1 PSoC 芯片的嵌入式 DTMF 解码 ...................................42.2.2 MT8870 芯片 DTMF 解码 .........................................42.3 语音芯片的选择方案和论证 ..........................................52.3.1 APR9600 语音芯片 .............................................52.3.2 ISD4004 系列单片语音录放电路 .................................52.4 GSM 模块的选择方案和论证 ..........................................52.4.1 GSMTC35 短信开发模块 .........................................52.5 MAX232 选择方案和论证 .............................................62.6 主控器的选择方案和论证 ............................................62.6.1 DSP 控制 .....................................................62.6.2 单片机控制 ..................................................62.7 存储器的选择 ......................................................72.8 电路设计最终方案决定 ..............................................7第三章 系统总体设计和主要芯片描述 ........................................8贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 II 页3.1 系统总体设计 ......................................................83.2 主要芯片介绍 ......................................................93.2.1 STC89C52 单片机 ..............................................93.2.2 MT8870 .....................................................133.2.3 ISD4004 语音模块介绍 ........................................143.2.4 GSMTC35 模块介绍 ............................................173.2.5 MAX232 模块介绍 .............................................18第四章 系统硬件设计 .....................................................204.1 语音提示电路 .....................................................204.2 单片机控制和密码存储电路 .........................................214.3 DTMF 解码 ........................................................214.4 GSMTC35..........................................................224.5 MAX232...........................................................244.6 稳压管 ...........................................................254.6 STC89C52 主控系统 ................................................26第五章 系统软件设计 .....................................................285.1 系统软件设计基本思路 .............................................28第六章 毕业设计总结 .....................................................30参考文献 .................................................................31附录 A 程序代码 ..........................................................32致谢 .....................................................................42贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 III页智能电话远程控制家电摘要随着社会的发展和科技的进步,越来越多的家用电器进入了人们的生活,这些家用电器给人们生活带来了很多的方便和享受,同时随着移动电话的普及,移动电话的功能将进一步得到开发和利用。利用移动电话实现家用电器遥控是家电未来的发展方向之一。本次毕业设计的目的是用 GSMTC35 短信开发模块实现电话远程控制家用电器,该系统主要是由 GSMTC35、ISD4004、STC89C52 单片机、MAX232、24C08EEPROM 、MT8870、TDA2822 功放模块组成。可以用电话或手机在任何地方、任何时刻通过此系统来远程控制家里的电器。该系统可以直接开关电器、延时开关电器密码修改和存储及其状态查询,并且有自动语音提示功能。系统具有运行可靠、成本低、操作方便、适用性强等特点,可以广泛应用于城市社区,具有较大的推广价值。关键词:GSMTC35;电话;远程遥控;语音提示贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 IV页Smart Phone Remote Control Home AppliancesAbstractWith the social development and technological advances, more and more appliances into people's lives, these appliances brings to them a lot of convenience and enjoyment, and as the popularity of mobile phones, mobile phone features will be further developed and utilized. Remote control home appliances using mobile phones to achieve is one of the future direction of home appliances. The purpose of this graduation project is to develop modules with GSMTC35 SMS phone remote control home appliances, the system is composed GMSTC35, ISD4044, 51 single chip. Telephone or cell phone can be used in any place, any time through this system to remotely control home appliances. The system can switch electrical appliances, electrical delay switch password change and store their status query, and the automatic voice prompts. System is reliable, low cost, easy operation, the applicability of other characteristics, can be widely used in urban communities, with great promotional value. Keywords:GSMTC35, Telephone, Remote Control, Voice prompts贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 1 页第一章 绪论1.1 课题背景20 世纪 90 年代初,美国、欧洲等经济比较发达的国家先后提出了“智能住宅”的概念。基本思想是:将家庭中各种与信心相关的通信设备家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术链接到一个家庭智能化系统上,以进行集中的或异地的监视控制和家庭事物性管理,并保持这些家庭设备与住宅环境的和谐及协调。因此,住宅智能化即是通过家庭总线这个通信网络,把住宅的安全防范系统,能源管理系统,公共服务系统,信息系统集成起来。随着经济的发展,人们对生活质量的追求越来越高,在人们快节奏工作和学习的同时,迫切希望在家中有一个灵活自如的,能为人们提供方便的环境。由于现代家庭中设备或电器越来越多,且通讯线路高速发展,所以利用现有的通讯线路对家中的设备或电器进行控制,已成为未来家居自动化发展的趋势。远程电话控制尤其优越性,利用电话进行远程控制不需要专门布线,不占用无线电频率资源,不必受距离和环境的影响,可跨省市、甚至跨越国家进行远程控制。所以设计一种远距离电话控制的电路,必然给人们的生活带来诸多方便。用手机远距离控制家用电器智能化家庭信息中心平台已成为国家“八六三”计划的重点话题。目前家庭的网络化是住宅的热点。国外的同类产品的性能虽然很好,但是其价格很难让中国百姓所接受,而国内的系统开发商、房地产开发商只青睐于新建住宅,而对旧有住宅的网络化需求关注不够。问题的症结在于住宅内部及其与外界信息交换的通信网络。电力线载波和无线通信可做为住宅内部通信手段,但电力线载波通信的可靠性较差,无线通信的价格偏高,故应用较少。目前主流产品均采用单独布线的通信方式,但对已建住宅,不免会使重新布线困难重重。由于 DTMF(双音多频)编码通信技术的发展,使得借助低压电力线进行数据通信成为可能。电话远程控制器其主要接受电话线上传来的控制家电的信息,译码后可经并行通信向智能控器发控制家电指令;接受由只能控制器传来的报警或求援信息(经并行通信),自动拨号(可由键盘预先设置)后,以语音形式将信息传送给用户或直接报警。都是在线调试,已经在宿贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 2 页舍链接电话经过真正的交换机实验并且成功。本作品的各种电器接口、各项标准都严格遵循国家有关标准,为以后的产品化提供了良好的基础。1.2 课题的研究目的和意义本课题的设计目的:当用户不在家时,通过随身携带的移动电话、身边的固定电话,或者其他通信设备依照事先规定的一些规则,进行不同的操作来完成对不同家电的控制和监听家里的情况,达到用户的预期目的,统筹管理,让家居生活更加舒适、安全、有效。设计目标:(1)控制系统能对家中电器实现远程控制;(2)控制系统可以实现双方通信;(3)控制系统主任的身份校验;(4)控制系统有语音功能提示,以方便主人操作;(5)控制系统外加了电器延时开、关的功能。贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 3 页第二章 方案论证2.1 系统整体方案比较2.1.1 技术实现家电控制电力线通信(Power Line Communication,PLC),是指利用中、低压电力线作为通信介质,实现数据、语音、图像等综合业务传输的通信技术。利用 PLC 实现智能家居的网络化控制无需架线,不破坏住宅结构,连接方便、快捷,是只能加剧网络化控制的理想选择。该系统可采用 INT5200 芯片作为实现交互,采用 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交频分复用技术进行调制解调,从而实现家电控制、PLC 上网和家庭安防。家电设备(如空调等)或安防控制设备可以通过 PLC 局端从电力线接收控制信息和反馈状态信息,实现与 PLC 主控终端的信息;通过 PLC 主控终端和借助 Modem,就可以实现智能家电的远程监控和安防控制。计算机家电设备的控制系统存在差异性,不同家电设备的 PLC 局端实现方法略有不同,主要体现在电价设备控制单元与SC2510A 的通信接口和控制协议上。家电设备控制单元可以通过串口或其他总线与S3C2510A 进行通信。目前国家还未正式出台这方面的通信标准,采用什么样的具体节后和协议必须与家电设备生产商保持一致。同理,安防控制设备也可以通过上述方法,将家里的安防状态信息反馈给远程用户。远程用户也可以控制安防控制设备,进行相关安防控制。2.1.2 服务器实现家电控制系统的核心部分是一个嵌入式 Web 服务器,系统集有线和无线 Web 服务器于一体,用户可以利用办公室的 PC 或者手机登录家中的 Web 服务器,在通过用户名和密码验证后,便可以查看并控制家用电器;系统带有 LCD 和键盘,具有良好的人机界面;用户还可以通过键盘来设定系统的任务;系统留有丰富的功能扩展接口,通过这些扩展接口将来还可以实现防火防盗和抄表等应用。2.1.3 利用无线电话实现家电控制该系利用目前已经普及的移动通讯设备(手机)来传输信息,这是目前可以实现贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 4 页住宅内与住宅外信息交换最有效的方法。主要应用于手机遥控控制的家用电器,用户在户外可通过任意一部手机(包括座机),根据语音提示可以对各种电器(如电视机、空调等电器)进行远程控制,使人们的生活更加便捷与享受。该系统可以使用单片机配合新型的 DTMF 解码芯片和语音电路来实现移动电话对家用电器的远程控制 [1]。2.2 DTMF 解码芯片选择方案和论证2.2.1 PSoC 芯片的嵌入式 DTMF 解码PSoC 是 Cypress 半导体有限公司生产的可编程片上系统芯片。它主要由 8 位微处理器,可编程模拟模块和数字模块,外加硬件乘法累加器,I2C,Flash,SRAM 等周边外围模块组成。因此,PSoC 除了能实现一般 MCU 的功能外,还可通过可编程模拟和数字模块灵活地实现嵌入式系统所需的模拟与数字外围功能。为了方便用户简单而快速地实现嵌入式系统所需的模拟与数字外围功能的设计,Cypress 基于可编程数字模拟模块构建了大量的用户模块,如可编程运算放大器,比较器,6 至 14 位的模数和数模转换器,滤波器,8/6/24/32 位定时器/计数器,脉宽调制器,触摸感应等模块。这些用户模块将 PSoC 内部的寄存器配置,数字模块和模拟模块之间的内部连线,底层API(Application Program Interface,应用程序接口)函数都已设好了。当用户需要某个数字模拟外围功能时,只需要简单地调用相应的用户模块即可实现。利用 PSoC 的可编程模拟运算放大器和 8 为 ADC 用户模块,加上简单的接口就可以实现 DTMF 信号的模数转换。2.2.2 MT8870 芯片 DTMF 解码MT8870 芯片他集成了陷波滤波器和数字解码功能。在滤波部分,使用了开关电容技术;解码部分,用数字技术的方法检测所有 16 种 DTMF 音频对,并将它们变成4bit 的码.通过在芯片上放置差分输入放大,过滤掉噪声,再被由 6 阶高频组带带通滤波器和 8 阶低频组带通滤波器组成的陷波滤波器滤出 DTMF 信号,然后经过平滑滤波,再由过零检测器将模拟信号转换成数字信号,进入数字部分。信号在数字部分分为两路,一路直接送到频率检测部分,分别对信号进行高频和低频检测。如果输入信号频率在预先设备的范围内,则将检测结果送到编码部分进行比斑马,并等待 D 触发器的同步输出信号;如果输入信号频率不再预先设置的范围内,检测结果维持为 0 不变。贵州大学科技学院毕业论文(设计) 第 5 页另一路则送到频率平均算法部分,分别经过 4,8 分频,以初步检测信号的持续时间,将诸如噪声之类的干扰消除掉;同时进一步设置更为严格的频率检测范围。如果充电时间不够长,这就是说即使被检测信号的频率在 DTMF 频率范围内 [2],但它的持续时间不足以满足 DTMF 的工业标准,输出同步脉冲保持为 0,编码结果不输出。2.3 语音芯片的选择方案和论证2.3.1 APR9600 语音芯片台湾公司最新推出的 APR9600 语音录放芯片,是继美国 ISD 公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路,单片电路可录放 32~60 秒,串行控制时可分 256 段以上,并行控制时最大可分 8 段,有多种控制方式,分段管理方便、多段控制时电路简单,同时保留了 ISD2500 芯片的一些特点,都是 DIP28 双列直插塑料封装,在管脚排列上也基本相同。2.3.2 ISD4004 系列单片语音录放电路ISD4004 系列工作电压 3V,单片录放时间 8 至 16 分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。芯片采用 CMOS 技术,内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制,操作命令可通过串行通信接口(SPI 或 Microwire)送入。芯片采用多电平直接模拟量存储技术,每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中,因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“ 金属声“ 。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100 年( 典型值 ),反复录音 10 万次 [3]。2.4 GSM 模块的选择方案和论证2.4.1 GSMTC35 短信开发模块TC35 是 Siemens 公司推出的新一代无线通信 GSM 模块,可以快速安全可靠地实现系统方案中的数据、语音传短消息服务(shot message service)和传真。模块的工作电压为 3.3-5.5V,可以在工作 900MHz 和 1800MHz 两个频段,所在频段功耗分别为2W(900M )和 1W(1800M )。模块有 AT 命令集接口,支持文本和 PDU 模式的短消
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