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使用89C51 設(shè)計的電話遠(yuǎn)程控制開關(guān) 摘要：本文主要介紹了一種以單片機(jī)AT89C51和雙音多頻解碼集成電路MT8870為核心，通過電話線路遙控的遠(yuǎn)程多路智能控制器。該系統(tǒng)實用、功能靈活多樣，可以對被遙控對象的狀態(tài)進(jìn)行查詢以及控制，可以廣泛的應(yīng)用于家用電器或者其它場所的各種控制設(shè)備 前言
電話遙控作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進(jìn)行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于電話線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。
電話屬雙工通信手段。因此，這可以大大體現(xiàn)出利用電話進(jìn)行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關(guān)信息，從而進(jìn)行進(jìn)一步的操作。電話遙控這一課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實驗室階段，因而距離實際應(yīng)用，尤其是對于日常生活尚有一定的差距，并不能完全體現(xiàn)出電話遙控方式的雙工通信特點。本作品正是針對這一點進(jìn)行了較大改進(jìn)，采取單片機(jī)智能控制，利用不同的提示音達(dá)到對于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產(chǎn)品達(dá)到交互式與智能化。而且本作品的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在宿舍連接電話經(jīng)過真正的交換機(jī)實驗并且成功。本作品的各種電器接口、各項標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的基礎(chǔ)。
作品為突出電話遙控的信息反饋功能，并使產(chǎn)品達(dá)到非常高性價比。故未對電話裝置的其他功能進(jìn)行進(jìn)一步的擴(kuò)展，而且所有使用的集成電路和其它元器件都盡量選擇廉價的。在該作品的基礎(chǔ)上進(jìn)行了功能擴(kuò)展是很方便的。譬如:使用語音芯片作為信號音反饋，提高本作品的實用性（此次為了保證整體電路的廉價，所以并未使用語音芯片）。加上留言電路，主人不在家時客人留言。利用遙控方式可使主人很方便地在異地提取留言信息；在各路終端上接上傳感器即可實現(xiàn)對環(huán)境聲響的監(jiān)聽；接上自動撥碼電路可定時將預(yù)定信息轉(zhuǎn)至主人傳呼機(jī)或特定電話，從而達(dá)到定時提醒主人的目的。本作品還可以應(yīng)用于工廠企業(yè)的自動化控制等領(lǐng)域。 第一章 總體設(shè)計 電話智能遙控器由單片機(jī)構(gòu)成主控部分，進(jìn)行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號，并完成對于各種信息的記錄；接口電路提供單片機(jī)與電話外線的接口。其中包括鈴流檢測、摘掛機(jī)控制、忙音檢測、雙音頻DTMF識別，及語音提示電路。  語音提示電路是該作品重要組成部分。為了降低本裝置的造價，作品的提示音使用程序產(chǎn)生。語音提示電路受單片機(jī)的控制產(chǎn)生相應(yīng)的提示音提示，并通過反饋電路反饋至電話外線。從而使操作者對電器的操作達(dá)到交互式，并能即時了解有關(guān)的信息；顯示電路用于狀態(tài)設(shè)置時的顯示；控制部分即受控的終端，如前所述，可通過接駁不同的終端并對電話進(jìn)行必要的改動從而達(dá)到功能的擴(kuò)展。這一點，可使產(chǎn)品達(dá)到系列化。
本系統(tǒng)的每一個接口電路（振鈴檢測、模擬摘掛機(jī)、語音反饋、雙音頻解碼等）都已經(jīng)經(jīng)過實際的交換機(jī)在線實驗，具有很強(qiáng)的實用性。本系統(tǒng)使用最簡單的電路、最便宜的電路芯片實現(xiàn)了完善的功能。本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能，具有很強(qiáng)的市場前景。
本裝置并聯(lián)于電話機(jī)的兩端，不會影響到電話機(jī)的正常使用。用戶通過異地的電話機(jī)撥通本裝置所連接外線的電話號碼，通過市局交換機(jī)向電話機(jī)發(fā)出振鈴信號。本裝置如果檢測到振鈴五次，即五次響鈴后無人接，自動摘機(jī)，進(jìn)入密碼檢測，輸入正確后選擇被控制電器，然后輸入開或關(guān)進(jìn)行遙控電器，完成后返回。 第二章 系統(tǒng)設(shè)計可行性分析 2.1 總體設(shè)計分析 根據(jù)電話遠(yuǎn)程智能遙控系統(tǒng)的具體設(shè)計要求： ⑴ 通過電話網(wǎng)對異地的電器實現(xiàn)控制（開/關(guān)）；
⑵ 控制器可以實現(xiàn)自動模擬摘掛機(jī)；
⑶ 控制器設(shè)置密碼校驗； 我設(shè)計此系統(tǒng)必須具有以下單元功能模塊： ⑴ 鈴音檢測、計數(shù)；
⑵ 自動摘掛機(jī);
⑶ 密碼校驗；
⑷ 在線修改密碼；
⑸ 雙音頻信號解碼；
⑹ 輸入信息分析；
⑺ 控制電器開關(guān)；
⑻ 電器狀態(tài)查詢；
⑼ 忙音檢測； 根據(jù)電話機(jī)和交換機(jī)發(fā)出的不同信號音以及電話線各種狀態(tài)的不同要求，我結(jié)合實際情況對具體的單元功能模塊作出軟件或硬件上的不同分工，具體如下:
理論上交換機(jī)所發(fā)出的各種信號音都可以通過軟件編程而識別，即通過單片機(jī)發(fā)出的脈沖信號來檢測信號音單位時間內(nèi)的脈沖個數(shù)計算出其頻率，從而完成信號音識別。但是從系統(tǒng)的可靠性和程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計上分析，我選擇了硬件來解決振鈴音檢測、忙音檢測、雙音頻信號解碼等功能模塊。
自動摘掛機(jī)和電器的控制必須使用具體硬件電路來實現(xiàn)。
振鈴音計數(shù)、忙音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、輸入信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路簡單的多，實現(xiàn)也很容易。
綜上所述，我設(shè)計信號音檢測、自動摘掛機(jī)、控制電器、雙音頻解碼等功能模塊使用硬件電路實現(xiàn)。而信號音計數(shù)、密碼校驗、在線修改密碼、信息分析、電器狀態(tài)查詢等功能模塊使用軟件編程完成。
下面就硬件以及軟件實現(xiàn)的單元電路分別進(jìn)行具體分析。 2.2 硬件模塊 本作品使用了大量的硬件電路完成部分功能模塊，其目的就是充分利用硬件電路的可靠性、穩(wěn)定性，使整體電路達(dá)到比較高的穩(wěn)定性。 2.2.1自動摘掛機(jī) 因為程控電話交換機(jī)對電話摘機(jī)的響應(yīng)是電話線回路電流突然變大為約30mA的電流，交換機(jī)檢測到回路電流變大就認(rèn)為電話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。自動摘掛機(jī)電路可以通過單片機(jī)控制一個繼電器的開關(guān)，繼電器的控制端連接一個大約300Ω的電阻接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機(jī)。 2.2.2振鈴音的檢測 當(dāng)用戶被呼叫時，電話交換機(jī)發(fā)來鈴流信號。振鈴為25±3伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值90±15V。振鈴以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。根據(jù)振鈴信號電壓比較高的特點，可以先使用高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光電耦合器。經(jīng)過光耦的隔離轉(zhuǎn)換，從光電耦合器輸出的波形是時通時斷的正弦波，經(jīng)過RC回路進(jìn)行濾波輸出很標(biāo)準(zhǔn)的方波。方波信號就可以直接輸出至單片機(jī)的中斷計數(shù)器輸入口，完成整個振鈴音檢測和計數(shù)的過程。 2.2.3控制電器 此部分比較簡單，通過單片機(jī)控制多路繼電器的開關(guān)即可，常用的電路已經(jīng)很成熟，在此就不累述了。 2.2.4雙音頻解碼 此部分是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。經(jīng)過翻閱大量的文獻(xiàn)資料，我發(fā)現(xiàn)使用電話專用的雙音頻編解碼芯片進(jìn)行輸入雙音頻信號的解碼，是比較常用的一種方法。使用集成電路不但外圍電路簡單，而且可靠性強(qiáng)。經(jīng)過專用集成電路的解碼，信號轉(zhuǎn)換成為不同的碼制信號，可以直接被單片機(jī)讀取。一般常用的電話雙音頻編解碼集成電路有8870、8880、8888等，經(jīng)過反復(fù)論證比較，我決定使用雙音頻解碼集成片MT8870來完成此功能模塊。有關(guān)MT8870的詳細(xì)介紹請參閱本報告的附錄部分。 2.3 軟件模塊 經(jīng)過比較，我決定使用AT89C51作為控制的單片機(jī)芯片，具體有關(guān)AT89C51的介紹不在這里累述，其詳細(xì)資料請參閱本報告的附錄部分。 2.3.1信號音計數(shù) 本單元可以使用AT89C51的兩個計數(shù)器的外部中斷方式來實現(xiàn)對不同信號音的計數(shù)。 2.3.2密碼檢測 本單元可以在系統(tǒng)初始化的時候，在單片機(jī)內(nèi)部的存儲器的內(nèi)部開辟一塊空間放置密碼。當(dāng)用戶輸入密碼的時候，單片機(jī)把輸入的密碼寫入另外的一塊空間，然后利用減法運算比較兩者是否相等。這樣就可以實現(xiàn)密碼檢測的功能。 2.3.3 信號分析處理 本單元可以利用查表方式，也可以用簡單的語句，稍微長一點的語句實現(xiàn)，例如CASE語句等。 經(jīng)過翻閱大量的技術(shù)資料，對具體要求實現(xiàn)的功能進(jìn)行完整的系統(tǒng)分析，我認(rèn)為我的電話遙控系統(tǒng)設(shè)計基本符合實際情況，可以完成設(shè)計任務(wù)所要求實現(xiàn)的基本功能。第三章 硬件單元電路設(shè)計 3.1 振鈴檢測電路 在電話線路未來鈴流前，電話線路由電話交換機(jī)提供大約48V的直流電壓。當(dāng)用戶被呼叫時，電話交換機(jī)發(fā)來鈴流信號。振鈴信號為25±3伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值90±15V。振鈴以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。
在本電路檢測鈴流信號時，以五次鈴響為準(zhǔn)，即五次振鈴后無人摘機(jī)，便由單片機(jī)控制自動模擬摘機(jī)。 
原理說明：
電話振鈴信號通過電容C1隔直、D1穩(wěn)壓二極管、R1限流電阻輸入至光電耦合器4N25的輸入端1口，C1、D1和R1共同組成振鈴信號變換電路，它們使輸入電壓和電流不會太大，對后面的光電耦合器起保護(hù)作用。光電耦合器4N25起的是隔離作用，光電耦合器是一種電信號的耦合器件，它一般是將發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起，輸入和輸出之間不可共地，輸入電信號加于發(fā)光二極管上，輸出信號由光敏三極管取出。
光電耦合器以光電轉(zhuǎn)換原理傳輸信息，它不僅使信息發(fā)出端（一次側(cè)）與信息接收并輸出端（二次側(cè)）是絕緣的，從而對地電位差干擾有很強(qiáng)的抑制能力，而且有很強(qiáng)的抑制電磁干擾能力。速度高、價格低、接口簡單。
振鈴信號通過光耦4N25的4腳輸出振鈴正弦波，R2和C2共同組成濾波電路，信號到了開關(guān)三極管T1的基極就變成了方波。經(jīng)過三個反向器的整形輸出到單片機(jī)AT89C51的T0/P3.4口，中斷方式采用外部中斷，計數(shù)5次產(chǎn)生T0中斷，控制繼電器模擬摘機(jī)，完成振鈴音檢測。 原器件選取： 1、C1隔直電容，因為是過濾直流，濾出低頻信號，而且振鈴信號的電壓還比較高，因此選取1μF耐壓100V的瓷片電容（由于條件限制，本人用兩個2μF耐壓60V的電解電容負(fù)極相連代替之）；
2、D1為穩(wěn)壓二極管，選取36V的穩(wěn)壓二極管；
3、R1是4N25的限流電阻，取33 kΩ；
4、IC1選取光電耦合器4N25；
5、R2和C2共同組成振鈴信號音濾波電路，根據(jù)電話振鈴的技術(shù)指標(biāo)：頻率25Hz的正弦波，1秒通，4秒斷，τ=RC可以推出0.02≤τ≤4（S）。為了使振鈴信號音輸出很好的方波波形，如圖3.2所示，計算后選取R2=10kΩ，C2=100μF，τ=1s； 圖3.2
6、R3和D3共同組成振鈴指示燈，R3=100Ω，D3為黃色5mm發(fā)光二極管；
7、T1和R4組成模擬開關(guān)電路，T1選取9013，根據(jù)分壓原理和74LS04的低電平有效值，R4取2.9 kΩ；
8、反向器由74LS04中的三組反向器組成，起整流作用； 3.2 模擬摘掛機(jī)電路 設(shè)計主要思路：
根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不論任何電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)≤300Ω，有“R”鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)≤350Ω。在掛機(jī)狀態(tài)下，其漏電流≤5μA。
當(dāng)用戶摘機(jī)時，電話機(jī)通過叉簧接上約300Ω的負(fù)載，使整個電話線回路流過約30mA的電流。交換機(jī)檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷鳎瓿山永m(xù)。 根據(jù)有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，模擬摘掛機(jī)電路設(shè)計如圖3.3所示： 模擬摘掛機(jī)電路主要由一個三極管開關(guān)電路控制繼電器的開關(guān)，繼電器控制接入電話線兩端的200Ω電阻。摘掛機(jī)信令由單片機(jī)通過使TXD/P3.1口變?yōu)楦唠娖綄崿F(xiàn)。經(jīng)過兩個反向器驅(qū)動發(fā)光二極管D1指示摘機(jī)，同時改變?nèi)龢O管T1的基極電壓，使T1處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而開啟繼電器J1，J1使電阻R3接入電話線兩端。因為R3的電阻為200Ω，使回路電流變大，控制電路向交換機(jī)發(fā)出模擬摘機(jī)的信號，交換機(jī)響應(yīng)摘機(jī)信號，完成電話線路接通。整個電路完成自動模擬摘機(jī)過程。 圖3.3
根據(jù)設(shè)計原理，原器件選取如下： 1、 反向器取74LS04中的兩組反向器；
2、 R1是摘機(jī)指示燈限流保護(hù)電阻，取220Ω；
3、 D1是摘機(jī)指示燈，取5mm綠色發(fā)光二極管；
4、 R2是三極管限流電阻，取2kΩ；
5、 T1三極管是起模擬開關(guān)控制繼電器的作用，取9013；
6、 D2二極管是起繼電器反向保護(hù)的作用，取4001；
7、 J1是繼電器控制開關(guān)，取JRC 4001F(DC5V)；
8、 R3是摘機(jī)電阻，取200Ω； 3.3 雙音頻解碼 原理簡介： 雙音多頻DTMF信號解碼電路由MT8870（簡介詳見附錄）主要承擔(dān)。MT8870的連線如圖3.4所示，它的2、3腳接收來自電話機(jī)的雙音多頻脈沖信號該雙音多頻信號先經(jīng)其內(nèi)部的撥號音濾波器，濾除撥號音信號，然后經(jīng)前置放大后送入雙音頻濾波器，將雙音頻信號按高，低音頻信號分開，再經(jīng)高，低群濾波器，幅度檢測器送入輸出譯碼電路，經(jīng)過數(shù)字運算后，在其數(shù)據(jù)輸出端（11~14腳）輸出相對應(yīng)的8421碼。MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q4 ~ Q1連到AT89C51的P1口的P1.4 ~ P1.7，CPU經(jīng)P1口識別4位代碼。電話按鍵與相應(yīng)譯碼（Q4~Q1）輸出見附錄。其中，A，B，C，D 4個按鍵常被當(dāng)作R/P，REDIAL，HOLD，HANDSFREE等功能使用。注意，需要特別指出的是，對于“0”號碼，MT8870輸出的8421碼并非是“0000”，而是“1010”；另外，“*”，“#”字號碼，MT8870輸出的8421碼分別為“1011”和“1100”。有些技術(shù)資料會出現(xiàn)錯誤，包括比較權(quán)威的手冊，所以我是在實驗中，記錄下測量的每一組數(shù)據(jù)后，才把這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于程序當(dāng)中。為了使單片機(jī)AT89C51獲取有效數(shù)據(jù)，MT8870的STD有效端經(jīng)反相后接CPU的/INT0引腳。當(dāng)MT8870獲取有效雙音多頻信號后， 圖3.4 STD電平由低變高，再反相為低，CPU檢測后，指示P1口接收有效二進(jìn)制代碼。而無效的雙音頻信號（電話線路雜音、人們的語音信號等）是不會引起MT8870的STD端變化的。DTMF接收器的外圍電路如圖3.4所示。其中，接在電源處的電容對抗干擾有一定的作用。在實際應(yīng)用中，存在這樣一個問題：MT8870的使能控制端不允許中斷時，將使MT8870的STD端中斷關(guān)閉。其解決辦法是，將STD端接與非門的一輸入，與非門的另一輸入端接一不定電平端P。當(dāng)STD有效（即中斷開放）時，P = 1則/INT0中斷關(guān)閉；P = 0時則/INT0中斷允許。 本單元元器件列表： 1、 D1、D2、D3、D4共同組成整流電路，選取4001；
2、 R1和R2是輸入平衡電阻，取100KΩ,C1隔直電容，取0.1μF；
3、 芯片外部晶振選擇3.579MHz；
4、 IC1是雙音頻解碼芯片，選取MT8870；
5、 C2選取0.1μF；
6、 R3是輸出平衡電阻，選取100KΩ；
7、 反向器選取74LS04的一組反向器； 3.4 信號音提示電路 原理說明： 為了方便本系統(tǒng)的使用者，本人設(shè)計了信號音提示音電路，如圖3.5。首先我規(guī)定了信號音的規(guī)范以及其對應(yīng)含義：
1、 響1聲，頻率為500Hz：請輸入密碼；
2、 響2聲，頻率為500Hz：請輸入需要控制的電器號；
3、 響3聲，頻率為500Hz：請輸入控制開/關(guān)；
4、 響1聲，頻率為1000Hz：完成操作；
5、 響3聲，頻率為1000Hz：密碼錯誤； 信號音從單片機(jī)89C51的RXD/P3.0口輸出，先經(jīng)過一組反向器進(jìn)行整流、隔離，從反向器輸出的是頻率一定，時通時斷的方波，提示信號經(jīng)過隔直電容C1輸入到音頻放大集成電路LM386N-1的輸入端。經(jīng)過LM386N-1的放大，信號音經(jīng)耦合電容C5至變壓器T1，它是音頻輸出專用的耦合變壓器，正好符合阻抗匹配的要求。
本電路比較難點在于耦合變壓器T1的選取。因為電話線中直流電壓比較高，而且還有各種信號音，這些都會影響到語音信號加載到電話線上，因此本裝置使用一個耦合變壓器作為隔離器件。這個耦合變壓器的阻抗匹配問題是設(shè)計的難點，設(shè)計初我查閱有關(guān)資料并沒發(fā)現(xiàn)具體參數(shù)。后來看到可以郵購這種電話語音專用耦合變壓器，其具體性能都很優(yōu)秀，但是價格太高，不符合我的設(shè)計原則（元器件便宜），因此棄置不用。
到了畢業(yè)設(shè)計的后期，本裝置的基本功能已經(jīng)完成，音反饋的問題又重新提到議事日程上來了。經(jīng)過我不懈的努力，終于在電子市場上發(fā)現(xiàn)了體積很小的電話專用耦合變壓器，價格只有2元。這種耦合變壓器分兩種，一種是輸入，一種是輸出，經(jīng)過實驗表明輸入用的耦合變壓器反饋語音性能比較好，其體積大約是10mm×10mm×8mm。
音頻放大集成電路LM386的連接比較簡單，本裝置的使用是LM386放大增益為50dB的連接方式。
圖3.5
原器件選取：
1、 反向器選取74LS04中的一組反向器；
2、 C1的是對音頻信號起隔直耦合的作用，所以取100μF的電解電容，耐壓性能無特殊要求；
3、 IC1、R1、R2、C2、C3、 C4和C5共同組成音頻放大電路，IC1選取LM386N-1，R1取1kΩ，C2取10μF的電解電容，C3取10μF的電解電容，R2取1kΩ， C4取10μF的電解電容，C5取100μF的電解電容；
4、 T1是音頻輸出專用變壓器；
3.5 電器控制電路
原理說明：
本單元電路主要是由譯碼擴(kuò)展電路、反向電路、D觸發(fā)器和繼電器控制電路組成。電路圖如圖3.6所示。
首先，單片機(jī)AT89C51從P1口的低四位輸出四位控制信號。P1.0、P1.1、P1.2作為三位數(shù)據(jù)線，P1.3作為使能控制信號，一同加在3-8線譯碼器的輸入端。當(dāng)使能端有效時，三位數(shù)據(jù)線經(jīng)過譯碼器數(shù)擴(kuò)展為八位數(shù)據(jù)線。這八位數(shù)據(jù)連接八個反向器進(jìn)行整流隔離，然后連接D觸發(fā)器進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。每個D觸發(fā)器的輸出端都控制一路繼電器，而每一路繼電器也控制一路電器的開關(guān)。二極管指示燈并聯(lián)在開關(guān)三極管兩段作為電器開關(guān)指示。這樣就可以完成單片機(jī)對多路電器的控制。也可以把P1口的八位都用作控制電器，數(shù)據(jù)輸入口改在P2口。
圖3.6所示的為一路電器控制電路圖，在本裝置中一共有八路電器可以控制，其它電器控制相同。 圖3.6
元器件選取：
1、3-8線譯碼器選取74LS138P；
2、反向器選取兩片74LS04（每一片內(nèi)有六個反向器）中的九個反向器；
3、觸發(fā)器選取四片4013（每一片內(nèi)有兩個D觸發(fā)器）；
4、三極管選取八個9013；
5、二極管起保護(hù)作用，選取八個4001；
6、指示燈選取八個紅色5mm發(fā)光二極管；
7、指示燈限流電阻選取八個1kΩ的電阻；
8、三極管的限流電阻選取八個2kΩ的電阻；
9、繼電器選取八個JRC-4100F DC5V繼電器； 第四章 軟件設(shè)計 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計數(shù)、控制摘掛機(jī)、雙音頻信號分析處理、控制電器、信號音提示等部分。每個功能模塊對于整體設(shè)計都是非常重要的，單片機(jī)T89C51通過軟件程序才能很好的對外部的信息進(jìn)行采集、分析和決策。下面，就整體設(shè)計以及每個單元功能模塊分別進(jìn)行說明。 整體流程圖： 4.1 信號音發(fā)聲部分 本功能模塊主要是產(chǎn)生信號提示音，方便不同的使用者。根據(jù)普通人耳的反應(yīng)頻率為20Hz至20KHz的范圍，和CCITT規(guī)定的電話話音信號的頻率范圍是300Hz至3400Hz，我在本功能單元的發(fā)聲頻率定為500Hz和1000Hz兩種。 主要分為五種提示音： 1、 低音，表示裝置已經(jīng)摘機(jī)，請輸入密碼，其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時t=0.5秒/聲；
2、兩聲低音，表示密碼已經(jīng)通過，請選擇電器，其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時t=0.5秒/聲；
3、三聲低音，表示電器已經(jīng)選定，請控制（開/關(guān)），其參數(shù)：頻率f=500Hz，延時t=0.5秒/聲；
4、三聲高音，表示密碼輸入錯誤，其參數(shù)：頻率f=1000Hz，延時t=0.3秒/聲；
5、一聲高音，表示控制已經(jīng)完成，其參數(shù)：頻率f=1000Hz，延時t=0.3秒/聲； 提示音發(fā)生是使用有限循環(huán)，反復(fù)使單片機(jī)的RXD口的電平反轉(zhuǎn)，從而形成方波信號。子程序代碼： ORG 1100H
RING10:MOV R6，#20 ;input password
RING11:MOV R7，#20 ;800Hz
RING12:LCALL DL10 ;sound=1
CPL P3.0 ;delay=0.5s
DJNZ R7，RING12
DJNZ R6，RING11
CLR P3.0
RET
ORG 1150H
RING20:MOV R3，#03
RING21:MOV R6，#20 ;password wrong
RING22:MOV R7，#20 ;1600Hz
RING23:LCALL DL20 ;sound=3
CPL P3.0 ;delay=0.25s
DJNZ R7，RING23
DJNZ R6，RING22
CLR P3.0
MOV R7，#200
RING24:LCALL DL10
DJNZ R7，RING24
DJNZ R3，RING21
CLR P3.0
RET ORG 1200H
RING30:MOV R3，#02
RING31:MOV R6，#20 ;select
RING32:MOV R7，#20 ;800Hz
RING33:LCALL DL10 ;sound=2
CPL P3.0 ;delay=0.5s
DJNZ R7，RING33
DJNZ R6，RING32
CLR P3.0
MOV R7，#200
RING34:LCALL DL10
DJNZ R7，RING34
DJNZ R3，RING31
CLR P3.0
RET ORG 1250H
RING40:MOV R3，#03
RING41:MOV R6，#20 ;control
RING42:MOV R7，#20 ;800Hz
RING43:LCALL DL10 ;sound=3
CPL P3.0 ;delay=0.5s
DJNZ R7，RING43
DJNZ R6，RING42
CLR P3.0
MOV R7，#100
RING44:LCALL DL10
DJNZ R7，RING44
DJNZ R3，RING41
CLR P3.0
RET ORG 1300H
RING50:MOV R6，#40 ;finish
RING51:MOV R7，#20 ;1600Hz
RING52:LCALL DL20 ;sound=1
CPL P3.0 ;delay=0.15s
DJNZ R7，RING52
DJNZ R6，RING51
CLR P3.0
RET ORG 1500H
DL10:MOV R5，#25 ;delay1.25ms，f=800HZ，fosc=12MHz，
DL12:MOV R4，#25
DL11:DJNZ R4，DL11
DJNZ R5，DL12
RET ORG 1600H
DL20:MOV R5，#12 ;delay0.625ms，f=1600HZ，fosc=12MHz，
DL22:MOV R4，#25
DL21:DJNZ R4，DL21
DJNZ R5，DL22
RET ORG 1650H
DL30:MOV R5，#50 ;delay20ms
DL32:MOV R4，#200
DL31:DJNZ R4，DL31
DJNZ R5，DL32
RET 4.2 密碼檢測部分 本系統(tǒng)密碼校驗的基本原理是：在系統(tǒng)初始化的時候把原始密碼寫入地址為30H開始的存儲空間內(nèi)，密碼的位數(shù)“5”賦給R7。當(dāng)系統(tǒng)摘機(jī)時，要求輸入密碼，單片機(jī)把解碼后的數(shù)據(jù)（使用者輸入的密碼）存儲在38H開始的存儲空間內(nèi)。然后單片機(jī)對進(jìn)行兩個存儲地址的內(nèi)容逐位進(jìn)行比較，直到完全相等才能轉(zhuǎn)到下一進(jìn)程，有一位不同，程序就轉(zhuǎn)到出錯程序。 子程序代碼：
ORG 0150H
HOKE: CLR 7DH
SETB P3.1 ;open telephone
CLR TR0 ;close T0
MOV R2，#03H ;password wrong 3
LCALL RING10 ;input password
IN: CLR 7EH ;7EH=0
DTMF: MOV R7，#5H ;PASSWORD:5 R7
MOV R1，#38H ;sign
SETB P1.4
SETB P1.5
SETB P1.6
SETB P1.7
WAIT: JBC 7EH，CC ;wait INT0
LJMP WAIT
CC: MOV R7，#5H ;password 5***
MOV R0，#30H ;password top
MOV R1，#38H ;sign
CMP: MOV A，@R1
MOV R4，A
CLR C
MOV A，@R1
SUBB A，@R0 ;test
INC R0
INC R1
JZ AAA ;OK，pass one
LJMP QQ
AAA: DJNZ R7，CMP ;R7-1!=0
LJMP LL ;pass
QQ: DJNZ R2，IN1 ;password wrong&R2!=0
LCALL RING20
LJMP STOP
IN1:LCALL RING20 ;password wrong，try!
LJMP IN 4.3 密碼修改部分 本系統(tǒng)是通過在線輸入密碼而改變特定存儲器中的密碼值的。
程序代碼：
ORG 1700H
KEYIN: SETB RS1 ;當(dāng)前工作寄存器第二工作區(qū)
CLR RS0
ANL A,#00H ;清零A寄存器
MOV B,#05H
LCALL RING10 ;發(fā)提示音：輸入密碼***
MOV R7,#5H
MOV R1,#38H
WPIN: JBC 7EH,READ ;等待INT0中斷
LJMP WPIN
READ: MOV R1,#38H
MOV R0,#40H
MOV R7,#05H
READ1: MOV A,@R1
MOV @R0,A
INC R0
INC R1
DJNZ R7,READ1 ;判斷輸入密碼是否為5位，否跳轉(zhuǎn)READ1
LCALL RING10 ;滿5位，發(fā)提示音：再輸入新密碼
MOV R7,#5H
MOV R1,#38H
WRE: JBC 7EH,KEYCMP ;等待中斷INT1
LJMP WRE
KEYCMP:MOV R6,#05H
MOV R0,#40H
MOV R1,#38H
KEYCP:MOV A,@R0
CLR C
SUBB A,@R1 ;A減（（R1））
INC R1
INC R0
JZ BBB ;A的內(nèi)容如果為0，則跳轉(zhuǎn)BBB
LJMP LL
BBB: DJNZ R6,KEYCP ;R6減1不為0，則跳轉(zhuǎn)KEYCP，即循環(huán)比較密碼的五位
MOV R1,#38H
MOV R0,#30H
MOV R6,#5H
KEYREIN:MOV A,@R1
MOV @R0,A
INC R1
INC R0
DJNZ R6,KEYREIN ;R6減1不為0，則跳轉(zhuǎn)，即循環(huán)比較密碼的五位
LCALL RING50 ;發(fā)提示音：新密碼已經(jīng)設(shè)置
LJMP STOP
RET 4.4 控制電器部分 本系統(tǒng)首先通過外圍雙音頻解碼電路解碼的信息（選擇電器）判斷所選擇的電器，然后跳轉(zhuǎn)到每一個子程序，通過單片機(jī)向P1口的低四位發(fā)送數(shù)據(jù)，這些控制信息表示對不同的電器進(jìn)行控制的控制字。為了簡單表示，在這里只寫出了電器“一”的控制子程序，其它子程序很相似，詳見附錄。 程序代碼：
LL: LCALL RING30 ;sound:input control
MOV R7，#1H ;***
MOV R1，#38H
CLR 7EH
WAIT0: JBC 7EH，DD ;wait INT0
LJMP WAIT0
DD: MOV R1，#38H
MOV A，@R1
RR A
RR A
RR A
RR A
MOV R4，A
RL A
ADD A，R4
MOV DPTR，#TAB
JMP @A+DPTR
TAB: LJMP ZERO
LJMP EIGHT;8
LJMP FOUR ;4
LJMP STOP ;#
LJMP TWO ;2
LJMP ZERO ;0
LJMP SIX ;6
LJMP LL ;**
LJMP ONE ;1
LJMP LL ;9，**
LJMP FIVE ;5
LJMP LL ;A，**
LJMP THREE;3
LJMP LL ;*，**
LJMP SEVEN;7
LJMP LL ;C，** ORG 0250H
ZERO: LJMP LL ONE: LCALL RING40 ;發(fā)提示音：請操作電器
OO1: MOV R7，#01H
CLR 7EH
WAIT1: JBC 7EH，WW1 ;wait INT0
LJMP WAIT1
WW1:MOV R1，#38H ;檢查信號首位
MOV A，@R1
CJNE A，#50H，BB1 ;（38）不等于0AH（0），則跳轉(zhuǎn)BB1
LJMP ZZ1 ;（38）等于0AH（0），則跳轉(zhuǎn)ZZ1
BB1: CJNE A，#80H，QUIT1 ;（38）不等于01H（1），則跳轉(zhuǎn)QUIT1
SETB P1.3 ;open 1
CLR P1.2
CLR P1.1
CLR P1.0
LJMP QUIT1
ZZ1: CLR P1.3 ;close all
CLR P1.2
CLR P1.1
CLR P1.0
LCALL RING50 ;finsh
QUIT1: LJMP LL 4.5 振鈴計數(shù)部分 本單元是通過計數(shù)器T0的外部中斷方式來計數(shù)的，程序代碼： ORG 0090H
TT0: SETB 7DH
RETI
第五章 系統(tǒng)調(diào)試
5.1 整體調(diào)試 整體調(diào)試所使用的測試儀器儀表和工具： 1、IBM-PC/XT兼容機(jī)一臺，主頻：50Hz，有軟驅(qū)和25針串行接口；
2、ME-5103單片機(jī)仿真機(jī)一個；
3、MF116萬用表一個；
4、計算機(jī)5V穩(wěn)壓電源一個；
5、SR8雙蹤示波器；
6、Manley In-Circuit Emulator Debugger(MBUG)開發(fā)軟件； 本裝置的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試等三大部分。
經(jīng)過初步的分析設(shè)計后，在制作硬件電路的同時，調(diào)試也在穿插進(jìn)行。這樣有利于問題的分析和解決，不會造成問題的積累，而且不會因為一個小問題而進(jìn)行整體電路的檢查，從而可以節(jié)約大量的調(diào)試時間。軟件編程中，我是首先完成單元功能模塊的調(diào)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，整體上與硬件調(diào)試的方法差不多。聯(lián)機(jī)調(diào)試是最重要的一部分，同時也是本裝置成功的關(guān)鍵。有許多新問題都不是很容易解決的。 調(diào)試的步驟 5.2 硬件單元電路 5.2.1 5V穩(wěn)壓電源 本裝置使用單5V穩(wěn)壓電源供電，要求交流成分小。經(jīng)過示波器測量5V穩(wěn)壓電源輸出端，其交流部分電壓的峰-峰值為6mV，符合本裝置的電源要求，穩(wěn)壓電源調(diào)試完畢。 5.2.2 振鈴音檢測 在本單元電路制作前期，實驗室中無模擬交換機(jī)，無法產(chǎn)生振鈴信號，我只好在完成此部分的焊接后回寢室中完成其測試。將本裝置的電話線兩端并聯(lián)在電話機(jī)兩端，摘機(jī)撥打“190”，然后掛機(jī)，市交換機(jī)會回送連續(xù)的測試振鈴音。經(jīng)過測量，這種測試振鈴音和正常的振鈴信號的頻率、振幅等特性都一樣，只是正常的振鈴信號是1秒通4秒斷，而這種測試振鈴音是連續(xù)的。當(dāng)送測試振鈴音時，用萬用表的直流檔測量光電耦合器4N25的輸出端，有明顯的電壓，這說明可以形成中斷響應(yīng)信號。后接振鈴指示燈，發(fā)現(xiàn)在送鈴流圖5.1信號時，指示燈亮，但是燈在閃爍。分析得光耦輸出端所接的濾波電容C2太小，于是把原來的1μF換成現(xiàn)在的100μF，如右圖5.1所示，問題得到解決。
因為單片機(jī)T0所響應(yīng)的外部中斷信號是低電平有效，所以在光耦輸出端接了一個開關(guān)三極管T1控制指示燈，在三極管的輸出端接了三個反向器。經(jīng)過三極管T1的開關(guān)作用和三個反向器的反向作用，輸出應(yīng)該為低電平。但是在測量反向器輸出端時發(fā)現(xiàn)：振鈴指示燈亮，但反向器輸出端為高電平。說明振鈴信號可以通過三極管，但無法通過反向器。分析原因可能是反向器74LS04壞了，換之，再測，還是老問題。經(jīng)過細(xì)心測量三極管的發(fā)射極電壓發(fā)現(xiàn)：有振鈴時Ve=1.1V，這時反向器74LS04認(rèn)為是低電平，當(dāng)無振鈴脈沖信號時，還是認(rèn)為是低電平，所以振鈴信號無法通過反向器。解決方法很簡單，把三極管的發(fā)射極端的下拉電阻R4從原來的20kΩ改成5.1kΩ，提升三極管的發(fā)射極電壓。
在畢業(yè)設(shè)計的后期，實驗室有了模擬小交換機(jī)，經(jīng)測試，本單元電路完全正常，振鈴檢測部分調(diào)試完畢。 5.2.3 模擬摘掛機(jī) 此部分的調(diào)試較為容易，電路接好后，用5V高電平測試之，指示燈亮，繼電器吸合正常。接入模擬小交換機(jī)，控制摘機(jī)時，交換機(jī)的端口指示燈亮，反之掛機(jī)時，指示燈滅。說明此部分完全正常。接入仿真機(jī)測試時發(fā)現(xiàn)：單片機(jī)的TXD端不能控制模擬摘掛機(jī)部分的摘掛機(jī)。分析得出結(jié)論：可能是接口的電平不相符合。解決方法：加上一個三極管模擬開關(guān)，加上一個反向器（74LS04）進(jìn)行控制隔離作用。經(jīng)過接入仿真機(jī)測試表明反向器的作用很明顯，于是在后面的電路設(shè)計當(dāng)中，我在許多的接口上大多使用了反向器。至此，模擬摘掛機(jī)部分調(diào)試完畢。 5.2.4 控制電器 控制電器這部分的外圍硬件電路很容易，在調(diào)試過程中很順利完成。在接仿真機(jī)時，使用的是P2口控制電器，實驗結(jié)果表明P2口無法正常控制每個電器，翻閱資料發(fā)現(xiàn)單片機(jī)89C51的P2口沒有數(shù)據(jù)鎖存功能，不能保持上一個狀態(tài)的數(shù)據(jù)。解決方法：把P2口控制電器改為P1口的低四位控制電器，改線之后控制正常，但是新的問題出現(xiàn)了，原來要求控制八路的端口，現(xiàn)在只能控制四個電器。
經(jīng)過市場實際分析，一般的控制電器只要求3~4路即可，為了實驗單片機(jī)擴(kuò)展控制功能，提高本遙控裝置的潛在功能，我決定實驗使用3-8線譯碼器74LS138對P1口的低四位輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼擴(kuò)展。具體電路詳見前面。在成功的擴(kuò)展了控制電器的個數(shù)后，我又發(fā)現(xiàn)了一個新的問題：遙控器不能同時使兩路以及兩路以上的電器開，即在同一時刻，遙控器只能使一路電器開啟。
經(jīng)過仔細(xì)分析，我發(fā)現(xiàn)了問題原因之所在，那就是譯碼器的原理問題。通常情況下我們認(rèn)為的譯碼器可以擴(kuò)展所能控制的電器，其實譯碼器只能擴(kuò)展位數(shù)，而不能使?fàn)顟B(tài)發(fā)生變化。例如：三位二進(jìn)制000~111可以控制表示三個電器、八種狀態(tài)，而經(jīng)過3-8線譯碼器譯碼后，可以控制八個電器，但是其狀態(tài)也只有八種，如下表所示。 A2 A1 A0 輸出D0~D7
0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1
0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1
0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1
1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1
1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 其解決方法是：使用D觸發(fā)器使繼電器保持上一個狀態(tài)，這樣才能使八路電器可以控制28=256個狀態(tài)。 5.2.5 雙音頻檢測 雙音頻檢測是整體電路一個比較重要的過程，它的調(diào)試主要圍繞著雙音多頻解碼芯片8870展開的。在此部分的制作的前期，我采用的芯片是CM8870CPI。開始連接電路調(diào)試時，整體電路工作很正常，后來這塊芯片使用大約一個星期左右的時間，解碼電路經(jīng)常會出現(xiàn)解碼出錯的情況。經(jīng)過仔細(xì)檢查電路，仿真機(jī)單步執(zhí)行進(jìn)行調(diào)試，確認(rèn)硬件電路無誤，診斷為CM8870CPI的問題。根據(jù)我的初步分析認(rèn)定可能是芯片老化的原因，后更換為MT8870DE發(fā)現(xiàn)本裝置工作很正常，而且換上MT8870DE工作了將近一個月，整體電路沒有發(fā)生任何解碼誤碼情況，MT8870DE在最后的聯(lián)機(jī)調(diào)試過程中也沒有出現(xiàn)任何問題。 5.3 軟件程序調(diào)試 5.3.1軟件系統(tǒng)設(shè)置 對于本系統(tǒng)而言，軟件程序所實現(xiàn)的功能比較多，所以軟件程序的調(diào)試顯得相當(dāng)?shù)臒┈崱Ｕ麄�程序是使用匯編語言，在MBUG下編寫調(diào)試完成的。
首先我使用的是我自己的計算機(jī)聯(lián)接MCS-51仿真機(jī)，計算機(jī)的主頻為333MHz，但是出現(xiàn)了許多的問題。第一個問題就是：我所使用的MCS-51仿真機(jī)型號是ME-5103，聯(lián)入計算機(jī)的25針串行口來進(jìn)行程序的讀入，但是我的計算機(jī)沒有25針串行口。觀察計算機(jī)的后面，主板上只有一個25針并行口，是用來連接打印機(jī)的；除了這個25針串行口外，還有兩個9針串行口。
我只有把MCS-51仿真機(jī)的25針接口變成9針串行接口，才能連接計算機(jī)。后來我找到一個25針-9針的轉(zhuǎn)換口，可以通過他使MCS-51仿真機(jī)和我的計算機(jī)聯(lián)接。
我使用的是Manley In-Circuit Emulator Debugger(MBUG)開發(fā)軟件，使用時發(fā)現(xiàn)此系統(tǒng)可以進(jìn)行正常的Assemble（匯編），但是不能正常的進(jìn)行Load Program，執(zhí)行時會出現(xiàn)divide overflow error的錯誤，然后就退出此編譯系統(tǒng)，這就使得無法進(jìn)行仿真機(jī)模擬實驗。
經(jīng)過實驗室多組同學(xué)的八臺計算機(jī)的嘗試，我們終于發(fā)現(xiàn)了問題之所在。實驗結(jié)果表明：主頻高于233MHz的計算機(jī)都不能正常聯(lián)接MCS-51仿真機(jī)，而主頻低于100MHz的計算機(jī)（有25針串行接口）均可以進(jìn)行仿真實驗。后來經(jīng)過查閱有關(guān)技術(shù)資料，型號為ME-5103的MCS-51仿真機(jī)只能工作在IBM PC/XT/AT 286/386/486的環(huán)境下。
由于實驗室的低檔計算機(jī)（能聯(lián)接MCS-51仿真機(jī)）的不太多，所以我們只有把僅有的幾臺計算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化重組，以便合理利用有限的計算機(jī)資源。我的匯編語言程序相對來說還是比較多的，調(diào)試起來可能費時，所以我先在自己的計算機(jī)上對程序的語法錯誤（syntax error）進(jìn)行調(diào)試修改，然后又對地址覆蓋（org address is less）的錯誤進(jìn)行修改，既對每個子程序的開始地址進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)整。到此為止整個軟件程序調(diào)試環(huán)境就已經(jīng)配好了。 5.3.2提示音信號 在本單元的調(diào)試過程中，我認(rèn)為此部分的結(jié)構(gòu)比較簡單，因此在整體程序中直接調(diào)試。首先Ctrl+F5單步執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)此部分的RING1子程序正常，而其它的子程序在執(zhí)行時卻發(fā)生死循環(huán)。我把這幾個子程序單獨切出來進(jìn)行分析，卻發(fā)現(xiàn)執(zhí)行正常，于是我推測并不是子程序本身的結(jié)構(gòu)問題。然后使用Ctrl+F8對整個程序單步執(zhí)行（兩種單步執(zhí)行的區(qū)別在于F5直接執(zhí)行子程序，即不單步執(zhí)行子程序，而F8對于整個程序都是單步執(zhí)行，包括子程序），發(fā)現(xiàn)RING2中的R5寄存器已經(jīng)在主程序中用作判斷標(biāo)志位，程序已經(jīng)在外部完成對其賦值。這樣就導(dǎo)致重復(fù)賦值，因此無法跳出循環(huán)子程序，直接導(dǎo)致死循環(huán)。 程序代碼：
ORG 1150H
RING20:MOV R3，#03
RING21:MOV R6，#20 ;password wrong
RING22:MOV R5，#20 ;1600Hz
RING23:LCALL DL20 ;sound=3
CPL P3.0 ;delay=0.25s
DJNZ R5，RING23
DJNZ R6，RING22
CLR P3.0
MOV R5，#200
RING24:LCALL DL10
DJNZ R5，RING24
DJNZ R3，RING21
CLR P3.0
RET
后來我將子程序中的R5寄存器換成R7寄存器，子程序就正常了。 5.3.3密碼檢測
本部分的調(diào)試比較艱難，我是先調(diào)試一位密碼，然后再調(diào)試五位密碼。我先設(shè)定R5為一位，即先設(shè)定一位密碼作為測試。首先單步執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)信號音無法正常輸入到單片機(jī)的38H地址處的存儲空間。現(xiàn)象：計算機(jī)聯(lián)機(jī)單步執(zhí)行，接收振鈴信號，三次自動摘機(jī)，當(dāng)程序執(zhí)行到等待INT0中斷（一個小的循環(huán)程序）時，既等待輸入密碼時，我按下“7”（事先設(shè)定的一位密碼），單片機(jī)能夠正常的響應(yīng)中斷信號，跳出循環(huán)程序，執(zhí)行中斷處理程序，單片機(jī)在比較比較密碼時，總是出錯。
在程序單步執(zhí)行時，我仔細(xì)觀察了每個寄存器和存儲器的內(nèi)容。地址為38H的存儲空間內(nèi)容始終為FFH，并沒有變化，而且無論輸入什么密碼，寄存器A的內(nèi)容總是恒定不變的。因為地址為38H的存儲空間內(nèi)放的是用戶輸入的密碼，累加器A放的是@30H減去@38H的值，即輸入密碼正確時應(yīng)該為0，所以我認(rèn)為單片機(jī)并沒有把數(shù)據(jù)寫入地址為38H的存儲空間。
經(jīng)過反復(fù)調(diào)試我也沒有發(fā)現(xiàn)問題之所在，于是我抱著嘗試的想法用F9全部執(zhí)行一次。結(jié)果很驚人，程序居然能通過密碼檢測部分。我仔細(xì)的思考了單步執(zhí)行的每一個狀態(tài)，終于發(fā)現(xiàn)了失敗的原因。
程序單步執(zhí)行到等待INT0中斷，即要求輸入密碼時，按下電話機(jī)的一個按鍵，程序就跳出循環(huán)程序，跳到中斷處理程序處處理雙音頻信號的輸入。因為單步執(zhí)行是一步一步的執(zhí)行，其執(zhí)行速度比較慢，等到把單片機(jī)的P1口高四位的雙音頻解碼信號寫入地址為38H的存儲空間時，信號早已過去，P1口高四位也恢復(fù)高電平，寫入P1口高四位的數(shù)據(jù)當(dāng)然是FFH。而F9全程執(zhí)行速度非常快，不是外部信號等待單片機(jī)的處理，而是單片機(jī)等待外部信號的輸入，當(dāng)然不會漏掉數(shù)據(jù)。
原因找到了，解決方法也很簡單：在程序單步執(zhí)行時，到了等待INT0中斷時，我按下“7”鍵的時間特別長，直到看見程序執(zhí)行到寫入地址為38H的存儲空間后才松手。這樣數(shù)據(jù)就能正確寫入寄存器，當(dāng)然能夠通過密碼檢測。 程序代碼：
HOKE1: LJMP HOKE
ORG 0090H
TT0: SETB 7DH
RETI
ORG 0150H
HOKE: CLR 7DH
SETB P3.1 ;open telephone
CLR TR0 ;close T0
MOV R2，#03H ;password wrong 3
LCALL RING10 ;input password
IN: CLR 7EH ;7EH=0
DTMF: MOV R7，#1H ;PASSWORD:5 R7
MOV R1，#38H ;sign
SETB P1.4
SETB P1.5
SETB P1.6
SETB P1.7
WAIT: JBC 7EH，CC ;wait INT0
LJMP WAIT
CC: MOV R7，#1H ;password 5***
MOV R0，#30H ;password top
MOV R1，#38H ;sign
CMP: MOV A，@R1
MOV R4，A
CLR C
MOV A，@R1
SUBB A，@R0 ;test
INC R0
INC R1
JZ AAA ;OK，pass one
LJMP QQ
AAA: DJNZ R7，CMP ;R7-1!=0
LJMP LL ;pass
QQ: DJNZ R2，IN1 ;password wrong&R2!=0
LCALL RING20
LJMP STOP
IN1:LCALL RING20 ;password wrong，try!
LJMP IN 5.4 聯(lián)機(jī)在線調(diào)試
經(jīng)過前一階段硬件、軟件的分別調(diào)試，本裝置的制作也到了最后的沖刺階段，那就是聯(lián)機(jī)在線調(diào)試。 聯(lián)機(jī)在線調(diào)試所用到的設(shè)備：
1、 MCS-51仿真機(jī)一臺；
2、 TC-108H“多路通”實驗程控交換機(jī)一臺；
3、 HA8188(9)P/T雙音多頻電話機(jī)一臺；
4、 HA119(6)P/T雙音多頻電話機(jī)一臺；
5、 主頻為50MHz的微機(jī)一臺； 由于實驗室條件有限，只有兩臺交換機(jī)供十幾組使用，時間非常有限。本裝置的前期調(diào)試工作盡可能的完成在交換機(jī)外，例如：振鈴檢測的調(diào)試基本上就是在宿舍的電話上完成的。我是選擇了一個晚上從23點一直調(diào)試到了次日凌晨2點，在別人不使用交換機(jī)的時候調(diào)試基本完畢的。
聯(lián)機(jī)在線調(diào)試的第一步是振鈴音檢測，由于事先的調(diào)試，這一部分沒有花太多時間，只是在單步執(zhí)行的時候，有時會發(fā)生仿真機(jī)不正常結(jié)束程序的情況。經(jīng)過詢問老師和同學(xué)，MCS-51仿真機(jī)不是太穩(wěn)定，這種情況經(jīng)常發(fā)生，在全速執(zhí)行或把程序燒錄片子之后就不會發(fā)生了。
雙音頻信號解碼在聯(lián)機(jī)在線調(diào)試的時候也沒有發(fā)生太大的問題。
最大的問題發(fā)生在程序內(nèi)部的信息處理部分，因為我事先并沒有對信號的編解碼做規(guī)定，這樣就直接導(dǎo)致雙音頻信號解碼后輸入到單片機(jī)內(nèi)，造成跳轉(zhuǎn)指令混亂。比如我按下“7”鍵，單片機(jī)會認(rèn)為我按下的是“1”鍵。這一部分原理是比較簡單的，但是程序還是挺麻煩的，因為當(dāng)時已經(jīng)是半夜，所以頭腦比較混亂，我用了一個多小時的時間才把程序內(nèi)譯碼、碼制轉(zhuǎn)換的問題解決。
因為調(diào)試的時候是只使用一位密碼，控制一路電器，所以到了這時，我還有擴(kuò)展密碼位數(shù)和擴(kuò)展控制路數(shù)的問題要解決。這些擴(kuò)展都是時間問題，只要仔細(xì)的拷貝一些程序代碼就可以順利完成。
在聯(lián)機(jī)調(diào)試的后期我還發(fā)現(xiàn)了一些小問題：我的實驗桌上一共有三排數(shù)據(jù)線，我使用的是其中的一排。結(jié)果總是第三路電器無法實現(xiàn)遙控，更換數(shù)據(jù)線就會變正常。經(jīng)萬用表測量發(fā)現(xiàn)原先使用的數(shù)據(jù)線有一根線根本是不導(dǎo)通的。
我還用不同的MCS-51仿真機(jī)實驗，發(fā)現(xiàn)幾乎沒有兩臺MCS-51仿真機(jī)的實驗結(jié)果是完全相同的，不是晶振的振蕩頻率不同，就是有個別管腳不能輸出數(shù)據(jù)。晶振的振蕩頻率不同就直接造成延時不同，發(fā)生頻率不一樣。
經(jīng)過一個通宵的調(diào)試，大大小小的各種問題都得到了解決，到此為止，在線聯(lián)機(jī)調(diào)試也就告一段落。 第六章 系統(tǒng)使用說明 本系統(tǒng)使用起來非常方便，下面我就系統(tǒng)使用流程圖做一下簡單的使用方法介紹。
如右圖7.1所示，首先用戶把本裝置的信號線并聯(lián)在電話線的兩端，插上電源線，打開電源開關(guān)，本裝置自動復(fù)位，就能正常工作了。
當(dāng)用戶從異地打來電話，本裝置接收到電話振鈴音，開始計數(shù)。當(dāng)電話鈴聲計到五次，裝置自動摘機(jī)，回送提示音提示輸入密碼。
當(dāng)用戶在三次之內(nèi)輸入正確的密碼后，用戶就可以對裝置所連的電器進(jìn)行選擇，然后根據(jù)需要對其進(jìn)行開關(guān)控制。
用戶可以在一次“通話”中同時控制幾個電器。如果用戶控制完畢，可以按‘#’鍵讓裝置自動掛機(jī)，結(jié)束“通話”。而已經(jīng)開啟的電器將保持其開啟的狀態(tài)，直到下一次的“通話”控制使其關(guān)閉。
本裝置使用起來簡單易學(xué)，而且功能強(qiáng)大。
第七章 系統(tǒng)功能擴(kuò)展
本系統(tǒng)由于時間的限制，在畢業(yè)設(shè)計結(jié)束之前只能作到現(xiàn)有的程度。在本次畢業(yè)設(shè)計的后期，我也盡量對本作品的功能進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)展。例如：單片機(jī)控制電器數(shù)量的增加，此部分充分應(yīng)用了單片機(jī)外圍接口擴(kuò)展技術(shù)。
我在這里對本系統(tǒng)還可以的擴(kuò)展功能做一下簡單的介紹。
1、使用MT8888芯片還可以進(jìn)一步擴(kuò)展其功能，而且使本裝置的體積大大減小，在這里就MT8888集成電路作一個簡單的介紹。
MT8888是MITEL公司的產(chǎn)品，是一種帶呼叫進(jìn)展過濾器的單片雙音多頻收發(fā)器。它包括一個帶增益可調(diào)放大器的DTMF接收器和一個DTMF發(fā)送器。接收器的結(jié)構(gòu)及工作原理與MT8870大同小異，也采用集頻帶分離濾波和數(shù)字解碼為一體的結(jié)構(gòu)。其中濾波電路也采用高頻群和低頻群兩個六階開關(guān)電容帶通濾波器，解碼采用數(shù)字計數(shù)器技術(shù)來確定輸入的DTMF音調(diào)的頻率，并將其譯成標(biāo)準(zhǔn)的四位二進(jìn)制碼。發(fā)送器采用開關(guān)電容D/A變換器。片內(nèi)使用了一個脈沖計數(shù)器，能合成精確的音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖準(zhǔn)確的定時發(fā)送。MT8888提供了一個標(biāo)準(zhǔn)的微處理器總線接口，可以直接與MCS-51系列微機(jī)接口。它還可以選用呼叫進(jìn)展方式工作，通過呼叫進(jìn)展濾波器來檢測特定通帶內(nèi)的信號頻率，供微處理機(jī)或計數(shù)器電路分析，以確定檢測到的呼叫進(jìn)展音的性質(zhì)。
MT8888的接收工作方式，從檢測DTMF信號到解碼的過程與MT8870完全一致，差異較大的是解碼后的二進(jìn)制碼的輸出。MT8888沒有延時導(dǎo)引輸出端stD，當(dāng)收到的有效音調(diào)對已被寄存且相對應(yīng)的四位二進(jìn)制碼已被鎖在接收數(shù)據(jù)寄存器中時，片內(nèi)狀態(tài)寄存器中的延時控制標(biāo)志位b3復(fù)位，同時狀態(tài)寄存器中的接收數(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)志位b2置位，CPU可通過查詢這些狀態(tài)標(biāo)志來了解解碼的過程。如果選中的是中斷方式，當(dāng)延時控制標(biāo)志位復(fù)位時，IRQ/CP端將變?yōu)榈碗娖剑駽PU發(fā)送中斷請求，當(dāng)CPU響應(yīng)此中斷，讀出狀態(tài)寄存器中的數(shù)據(jù)后，IRQ/CP端返回高電平狀態(tài)。
根據(jù)MT8888的以上特點，它可以檢測出電話振鈴音、忙音等信號音。我設(shè)計了新的系統(tǒng)功能，改進(jìn)了的系統(tǒng)可以首先工作于第二方式，即電話線路信號音檢測狀態(tài)，然后根據(jù)振鈴情況控制摘掛機(jī)，摘機(jī)后MT8888工作于第四方式，即雙音頻解碼狀態(tài)，后面就和8870一樣了。這樣就能節(jié)省硬件電路的設(shè)計制作，還可以大大縮小本裝置整體體積。
2、利用138譯碼器的STA、STB和STC還可以進(jìn)行級聯(lián)擴(kuò)展為24線譯碼器，若外接一個反向器還可以級聯(lián)擴(kuò)展成為32線譯碼器。
3、使用LM567鎖相環(huán)可以對電話信號音中的忙音進(jìn)行識別，使使用者更加方便，而且能夠提高本裝置的穩(wěn)定性。
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66821730(技術(shù)支持)
