图3.2 语音提示电路 3.3 振铃检测与模拟摘机电路
铃流信号是当远端用户呼叫电话远程控制系统时,由程控交换机向电话远程控制系统发送的控制信令。
我们要通过电话机对指定的电器进行控制，就必须要通过电话与系统取得通讯，由于系统与常用电话并接在同一电话线上，系统就须识别出所呼入的信号是亲友电话振铃信号还是系统控制信号。根据人们习惯，用振铃的次数来做个约定，如果振铃连响10声内没有人接电话，系统则认为是控制系统号，模拟摘机机构就工作接通电话。本模块就是可以实现电话振铃的检测功能。振铃为25±3伏的正弦波，谐铃失真不大于10%，电压有效值90±15V。振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。根据振铃信号电压比较高的特点，可以先使用电容进行限流降压，然后输入至光电耦合器。经过光耦的隔离转换，从光电耦合器输出的波形是时通时断的正弦波，经过RC回路进行滤波，再经过反相器74LS04整形输出标准的方波。方波信号就可以直接输出至单片机的INT0中断计数器输入口，完成整个振铃音检测和计数的过程。当系统取得请求联接信号后，系统要做出回应就要有一个模拟电话机摘机电路，同时为了结束通讯就要有一个模拟电话通话结束挂机的电路，模拟摘机电路与模拟挂机电路组成模拟摘挂机模块。它是由二极管D1~D4、三极管V1、V2和四个电阻组成。D1~D4是整流桥，将电话线路上的交流电转为直流；当给V2基极一个高电平时三极管V2（NPN）导通，V1（PNP）的基极与V2的集电极经电阻R2相联，V2导通从而使得V1的基极的电平变为低电平从而使V1导通，V1的集电极经电阻R3组成回路。因为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为约30mA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
V2的基极为低电平时，即V2、V1截止回电阻变大，电话线回路电流远小于30mA，交换机检测到回路电流变小就认为电话机已经挂机，也即与系统通讯结束。
在分析该电路之前，首先介绍一下公用电话网线路上的信号及其检测方法。公用电话网的传输线路为二线模拟线路，采用直流环路信号方式，能向模拟话机提供直流馈电、振铃信号、话音数据、音频数据、双音频数据等。我国规定的标准为，平时挂机时的馈电电压一般为-48V，向用户振铃的铃流电压为75±15V，25Hz的交流电压，用户话机的摘挂机状态是通过对直流环路上电流的通断来实现的，用户挂机空闲时，直流环路断开，馈电电流为0；反之，用户摘机后，直流环路接通，馈电电流在20mA以上。 当有振铃信号从TEL0、TEL1输入时，电话线路上的75±15V，25Hz的交流电压经过一个桥式整流及滤波后，振铃信号进入光电耦合器817的1、2引脚，然后从4脚输出脉冲信号，脉冲输入到74LS123中，其中74LS123的作用是将小脉冲转换成大方波信号并送入到89C51单片机的T0引脚进行计数，当计数达到6次时，89C51的T1引脚发出高电平，使三极管PNP8550导通，从而继电器RELAY吸合，完成模拟摘机动作。由于语音信号和双音频信号电压远低于振铃信号电压，所以该电路不会产生误操作。
图3.3 振铃检测与模拟摘机电路
3.4 DTMF解码电路
在介绍DTMF译码模块前，让我们先简单了解电话机拨号与程控的一些工作原理，这是本系统的关键所在。
电话机拨码方式有两种，即脉冲拨码和双音频拨码，双音频拨码方式具有拨号速度
快，误码率低等优点，这是脉冲拨码方式所不能比拟的。国际电报电话咨询委员会CCITT和我国的标准规定双音频信号由8个频率组合，分为高低频两组，采用8中取2原则，它可根据不同的按键产生一组双音频信号。键盘结构等效于一个矩阵，它与专用拨号集成电路按规定连接，按下键盘相当于给拨号集成一个输入信息，即每按下一个数字或字符键，拨号集成电路根据相应行线和列线电位的变化就送出一个唯一的双音信号，一个高频信号和一个低频信号通过电话线送到程控交换机。在程控交换机中分别用8个不同的数字滤波器交送来的DTMF信号分离还原成两个正弦信号。再经过检波后进行译码，从而识别。这也可用集成电路FM9270完成，DTMF译码模块也就是主要用该芯片来实现。
FM9270是CMOS大规模集成电路芯片，它主要由滤波器译码器和控制电路三部分组成。滤波电路由信号增益和滤波器两部分构成。外部输入的DTMP信号，经运算放大器放大后，进入双音滤波器。双音滤波器是二个六级开关电容构成的高低通滤波器，它能有效地将DTMF信号中的高、低音频区分开来。被区分开的高、低音频信号再经高、低频群滤波器，然后送入芯片的译码电路。译码电路由数字检测，编码转换各三态输出几部分组成。数字检测电路采用对输入音频信号进行数字计数方式，以确定DTMF信号的频率并核查是否与标准的DTMF信号一致。在此过程中，采用了一套复杂的平均算法，对DTMF信号的频率偏差提供一定的容差范围，以提高对干扰频率和噪声的抗干扰能力。
当用户在电话机的键盘上输入密码或按下控制按钮后，这些信息均采用双音频方式通过电话线发出。DTMF解码电路的主要作用是接收从TEL0、TEL1输入的双音多频信号并将其转换成二进制编码，然后输至单片机进行数据处理，进而实现控制功能。
本电路采用的是FM9270双音多频解码芯片，能实现双音多频信号(DTMF)的发送与接收。FM9270是一个完整的双音多频接收器电路，具有频带分离滤波器和数字解码功能。滤波器部分采用开关电容技术用于将拨号音频信号分离成高频组信号和低频组信号。在解码器中使用数字计数技术来检测所有16种双音多频音频对，并把它们编成4位码。由于片上备有差动输入放大器、时钟振荡器和三态锁存总线接口，因此外接元件数减至最少。
图3.4 9270管脚图
图3.5 9270功能框图
3.5 8路电器控制
开始
接收DTMF振铃信号 初始化
N N 振铃检测 密码是否相符
Y Y
启动定时计数器t0计数 选择操作通道
N 检测到振铃六次 输入操作指令 Y N 是否控制电器 发语音提示通/断 Y
模拟摘机并发提示音要求输
入密码 挂机
图3.6 八路电器控制图
由图3.6可以看出，八路电器通过AT89C51的P2口来控制。控制电路的执行器件采用继电器。当单片机要实现对电器的控制时，由P2口发出控制信号并经过三极管放大后驱动8个继电器，从而控制了8路电器的通断。 3.6 状态显示模块
状态显示电路是指示各通道的当前工作状态及操作指示。该模块主要由8只发光二极管LED1~LED8构成。LED1~LED8用来指示八路通道的工作状态，发光二极管亮时表示该通路上的电器接通了电源，灭时表示该路电器已关闭。
4 软件设计
4.1 可采用模块化设计方法 （1）系统主控模块设计；
（2）振铃检测与模拟摘机电路模块设计； （3）DTMF解码电路模块设计； （4）语音提示电路模块设计； （5）8路电器控制模块设计；