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【摘
要】介绍了用单片机控制电话收发芯片MT8880和语音芯片ISD4004实现电话远程控制家电，语音提示、留言和自动报警功能的智能家居系统，并给出了系统框图、部分硬件电路图及程序设计图。
【关键词】MT8880 ISD4004 单片机
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引言
随着人们工作生活的日益繁忙，人们希望能随时随地控制家电，以增加家庭生活的舒适性、安全性。本设计就是基于这种考虑，将硬件和软件有机地结合起来，实现了电话远程控制家电、语音提示、留言和自动报警功能，并可与网络结合起来，以实现更为复杂的控制功能。
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主要功能
① 电话信息接受功能
实现电话的收号译码功能，并根据相应的译码实现对被控对象工作状态的查询、定时工作、定时停止及来电录音。
② 自动电话报警功能
当被控对象出现异常现象或有非法闯入者时，系统会自动拨通用户指定的电话号码报警。
③ 相应语音提示功能
在实现上述两种功能时，系统会给出相应的语音提示反馈，进行报警或便于用户的使用。
④ 用户自设功能
根据用户的需要可自设语音提示段名称、设备定时工作等。
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系统原理图及硬件设计
系统原理图如图1所示，部分模块简介如下：
（1） 系统开关模块
为了保障系统的开关无误，此处用了单片机P2端口中的两个输出位作为控制位。当有振铃出现，可控硅导通，电源开启，为系统供电，系统开始工作。当操作超时或按键关机，控制位首先使继电器导通，可控硅截止，然后关闭继电器J，系统断电，进入节电状态。
当手动开启时，使继电器处于导通状态，系统工作，当操作超时或按键关机时
，控制位使继电器J截止，系统断电，进入节电状态。
（2） 收发模块 此模块采用DTMF收/发芯片MT8880，使用呼叫模式时采用DTMF信号进行转换与发送，并使用该芯片的呼叫处理模式进行拨号音识别。收发模块示意图如图2所示
。由于MT8880工作前必须初始化，所以选用P0端口中的四位为控制口，另四位为数据输入输出口，其控制管脚如下：IN+为运放输入；IN-为运放输入；GS（Gain
Select）为运放输出端，用于输入信号的增益高速；Vref为参考电压；Vss为电源的负极；OSC1为DTMF时钟/振荡器输入，采用3.579545MHz的时钟；OSC2为时钟输出；R/W为读写控制；CS为片选；RS0为寄存器选择；Q2为系统时钟输入，TTL电平；IRQ/CP为中断请求/呼叫处理，向MCU的中断申请。当选择了呼叫处理模式时，输入信号线上有呼叫信号时输出与之相应的方波信号；D0-D3为数据线。
信号音判断原理
由于电话系统信号音的拨号音、回铃音和忙音的频率均为425~475Hz的正弦波，只是断续比不同且在时间上有明显的差异（拨号音为连续信号；忙音为0.35s通过0.35s断；回铃声为1s通4s断）。要判断信号音，首先应将处理DTMF信号的MT8880芯片设置为呼叫处理模式，当选择呼叫处理模式时，MT8880就不能用于检测DTMF信号了。MT8880的呼叫处理滤波器是一个带通滤波器，通频带为300~510Hz。当信号输入端有信号音输入时，如果MT8880工作在CP模式，在IRQ/CP就输出一高电平，使电话呼叫过程中的各种信号音经MT8880滤波、限幅后得到方波，并由MT8880的IRQ输出。然后对MT8880输出的IRQ信号计数学5s，拨号音的计数上限为（450+25）*5=2375，拨号音的计数下限为（450-25）*5=2175，同理忙音的计数范围为1041~1212，回铃音的计数范围为425~475，无信号的计数应为零。在实际编程中，考虑到计数的误差以及简化程序，采用不同信号音相邻计数界限的中间值来区分不同的信号音，计数值选用2n
。最后设定计数值大于1792为拨号音，在1024~1791之间为忙音，在256~1023之间为无信号音。
（3） 语音模块 此模块采用录/放语音芯片ISD4004，选用P1端口中的四位作为控制端和一位中断标志位，如图3所示。ISD命令字传输方式
ISD4004工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行数据传输协议，协议假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作，因此对ISD4004而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚的数据，在下降沿将数据送至MISO引脚。协议的具体内容为：
① 所有串行数据传输开始于/SS下降沿。②/SS在传输期间必须保持为低电平，在两条指令之间则保持为高电平。③数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出。④/SS变低激活器件，输入指令和地址后，ISD才能开始录放操作。⑤指令格式是<5为控制码>加<11位地址码>。其中，第11位地址供将来扩展用。⑥ISD的任何操作（含快进）如果遇到EOM或OVF，则产生一个中断，该中断状态在下一个SPI周期开始时被清除。⑦使用“读”指令使中断状态移出ISD的MISO引脚时，控制及地址数据也同步从MOSI端移入。⑧所有操作在运行位（RUN）置1时开始，置0时结束。⑨所有指令都在/SS端上升沿开始执行。
ISD4004 SPI接口指令见表1(略)。
（4） 摘挂机模块 系统开启后，P3端口中的一位控制位使接在电话线两端的继电器导通，此时电话线两端电压降为4V左右，实现模拟摘机。当继电器截止时，电话两端电压恢复为40V左右，实现模拟挂机。
（5） 报警模块
当有人非法闯入或外设异常时警报模块输出端会变高电平，使继电器J处于导通状态，系统开启，并对所有标志位进行查询，通过收发模块向外拨号，并通过语音模块进行相应的语音提示。
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软件设计
由于本系统软件较为庞大，所以此处只给出了MT8880的初始化程序以及程序框图，如图4所示。读者也可根据自己的需要添加其他功能。
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结语
此研究项目已申请国家实用新型专利，获全国第七届“挑战杯”三等奖，目前正在积极研制，逐步形成产品。
参考文献
1 胡汉才 单片机原理及其接口技术[M]，北京：清华大学出版社，1996
2 冯熙昌 电子电话集成电路手册[M]，北京：电子工业出版社，1997 |
