王勤湧

摘 要：遠(yuǎn)程可控的智能插座除硬件設(shè)計(jì)外，一般需另外開發(fā)服務(wù)器、手機(jī)APP等組成，成本較高，設(shè)計(jì)也較復(fù)雜，對(duì)此，設(shè)計(jì)利用固定電話通信方式控制的智能接插板，智能接插板使用宏晶公司出廠的高性價(jià)比芯片STC11F02作為主控芯片，在用戶撥入固話時(shí)，智能接插板能自動(dòng)接通并進(jìn)行相應(yīng)的語(yǔ)音提示，而后通過(guò)雙音多頻（DTMF）解碼技術(shù)驗(yàn)證用戶權(quán)限，用戶獲得權(quán)限后即可控制智能插座多路繼電器的通斷，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，可用于智能家居、工業(yè)控制以及其它對(duì)成本要求敏感的場(chǎng)合。

【關(guān)鍵詞】DTMF 智能插座 STC11F02

1 引言

現(xiàn)如今，無(wú)線智能插座被用在越來(lái)越多的場(chǎng)合，市場(chǎng)上的無(wú)線控制插座一般采用三種通信方式：藍(lán)牙，Wi-Fi， GPRS。三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用藍(lán)牙無(wú)需產(chǎn)生費(fèi)用，但距離有限，使用Wi-Fi也可以免費(fèi)，但一般需開發(fā)額外的服務(wù)器端，產(chǎn)品成本也相應(yīng)的會(huì)增加，使用GPRS則需要另外增加sim卡并需一定的費(fèi)用。而固定電話在一般的場(chǎng)合隨處可見，因而設(shè)計(jì)利用常見的固話通信方式，只需接入電話線設(shè)備便能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制，成本較低，在一些價(jià)格敏感場(chǎng)合有一定應(yīng)用前景。

2 硬件設(shè)計(jì)

設(shè)備無(wú)需復(fù)雜的Wi-Fi等射頻電路，控制端主要包含電話線檢測(cè)電路，振鈴次數(shù)檢測(cè)電路，自動(dòng)摘機(jī)電路及DTMF電路，語(yǔ)音提示電路，硬件框圖如圖1所示。

在電話線路未呼入電話前，電話線路上大約有 48V 的直流電壓，該電壓由電話交換機(jī)輸出，因而使用普通三極管開關(guān)電路即可判斷電話線是否正常插入。而當(dāng)遠(yuǎn)程用戶呼入電話時(shí)，電話交換機(jī)將發(fā)出交流振鈴信號(hào)。振鈴信號(hào)通常為為25±3V的正弦波，電壓有效值 90±15V。振鈴周期為5 秒，1秒送，4秒斷，此交流振鈴電路應(yīng)使用電容耦合后對(duì)振鈴次數(shù)進(jìn)行判斷。而對(duì)于自動(dòng)摘機(jī)電路，交換機(jī)對(duì)電話摘機(jī)的判斷是基于回路電流的判斷，當(dāng)電話線上的回路電流變大為30mA左右時(shí)，便判斷電話已摘機(jī)。電話摘機(jī)后，單片機(jī)控制語(yǔ)音芯片進(jìn)行語(yǔ)音提示，并對(duì)用戶輸入的密碼鍵音進(jìn)行DTMF解碼。簡(jiǎn)單按鍵電路和存儲(chǔ)器則允許用戶對(duì)振鈴次數(shù)、密碼等信息進(jìn)行修改。

主控芯片選用宏晶公司的STC11F02芯片，工作電壓5.5V至3.8V，該芯片與傳統(tǒng)51引腳完全兼容，但不同的是每個(gè)時(shí)鐘周期即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)機(jī)器周期，因而速度比普通51快6至12倍， FLASH空間2k，內(nèi)置看門狗，IO口驅(qū)動(dòng)最高可達(dá)20mA，價(jià)格低于2.5元，性價(jià)比極高。

較常用的DTMF解碼芯片有兩種，MT8870和HT9170芯片，在多次使用過(guò)程中經(jīng)過(guò)對(duì)比測(cè)試，發(fā)現(xiàn)MT8870的可靠性稍強(qiáng)，因此采用MT8870作為解碼芯片，圖2是MT8870的接線方法。鍵音信號(hào)輸入到VN腳后被分成高頻和低頻兩種信號(hào)并被內(nèi)部數(shù)字譯碼器譯碼按鍵值，譯碼完成后DV拉高，而后按鍵值以4bit二進(jìn)制方式輸出到單片機(jī)進(jìn)行判別，輸出口分別為D0，D1，D2，D3，輸出電平最高為5V，因此可以與STC11F02芯片直連。

3 軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)端的軟件流程圖如圖3所示，開始后設(shè)備功能開始等候電話呼入，電話呼入后單片機(jī)對(duì)電話響鈴次數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)到指定次數(shù)的振鈴后，單片機(jī)發(fā)出命令自動(dòng)摘機(jī)，而后提示用戶輸入密碼，同時(shí)對(duì)用戶輸入的按鍵進(jìn)行DTMF解碼并與存儲(chǔ)的密碼進(jìn)行對(duì)比，如密碼核對(duì)正常，則可對(duì)各路繼電器進(jìn)行操作。在操作最后單片機(jī)對(duì)線路進(jìn)行自動(dòng)掛機(jī)操作。

4 結(jié)束語(yǔ)

固話通信方式的智能插座硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，無(wú)需相對(duì)較復(fù)雜的射頻開發(fā)，器件成本低廉，相較于服務(wù)器方式，軟件也幾乎無(wú)運(yùn)行維護(hù)成本，使用的接入方式也是隨處可見的電話線接入，因而安裝簡(jiǎn)便，能在最低成本的情況下實(shí)現(xiàn)用戶的遠(yuǎn)程接入與控制，適用范圍較廣，可作為現(xiàn)今智能家居設(shè)備，智能生活的重要補(bǔ)充。

參考文獻(xiàn)

[1]董愛民，DTMF技術(shù)及檢測(cè)算法研究[J]，計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，2007（23）.

[2]肖宛昂等，一種由Wi-Fi智能插座構(gòu)成的智能家居，單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2014（05）

[3]董宇等，基于nRF905和GPRS的智能家居用電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，電子技術(shù)應(yīng)用，20129（09）.

[4]陳志浩，DTMF收發(fā)器MT8880及其應(yīng)用[J]，電子技術(shù)，1992（11）.

作者單位

溫州大學(xué)城市學(xué)院信息工程分院 浙江省溫州市 325000