基于有线电话遥控电饭煲控制器设计毕业论文(编辑修改稿)

基于有线电话遥控电饭煲控制器设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

一次中断，简化程序。 优点：电路原理简单，振铃计数程序处理简单 缺点：用到高压稳压二极管，平常几乎用不到，元件不易得到。 方案 3：基于 RC 充放电和光耦隔离的电路设计方案 方案 3的电路形式大致如下图 所示。 方案 3是在方案 1和方案 2 的基础上改进得来的。 当没有振铃信号时，电话线的电压为 48V 的直流电，而电容 C1“隔直通交”，所以整流桥输出电压接近 0V， PULSE_OUT端电压接近 0V；当振铃信号来到时，振铃信号通过电容 C耦合，经过二极管 D1～ D4整流成为脉动直流电压，通过 R C2 充电，同时 R R2 起到限流作用，当脉动直流电压变小时，又会通过 R C2放电，使光耦仍处于导通，直至振铃信号断，因此，每振铃 1S,PULSE_OUT 端只有一个脉冲，程序计数会简单很多。 图 基于 RC 充放电和 光耦隔离的电路设计方案 优点：电路原理简单，振铃计数程序处理简单，抗干扰性强，可靠性强。 缺点：用到光耦，价格稍稍高一点点。 方案选择 通过上述 3种方案的对比，方案 3稳定性好，抗干扰强，程序处理简单，而且手上没有稳压管，只有方案 3没用到高压稳压二极管。 设计（论文）专用纸 10 综合考虑，方案 3更适合。 模拟摘挂机电路方案 电信局的程控电话交换机对电话摘机的响应是根据电话线回路电流变大。 当交换机检测到回路电流变大为 30mA 左右时，就认为电话机已经摘机，交换机检测到该电流后便停止铃流发送，并将线路电压变为 10 伏左右的直流电 ，完成电话接通工作。 我们常用的电话机就是通过叉簧接上约 200Ω的负载，实现摘机目的；当断开约 200Ω的负载 ,也就挂机了。 自动摘挂机电路就是要完成单片机控制接入和断开约 200Ω的负载。 常用的方法有继电器控制、三极管控制、光耦控制等，以下是几种方案的对比。 方案 1：基于继电器的模拟摘挂机控制方案 通过单片机控制一个继电器，继电器接通，一个大约 200Ω的电阻接入电话线两端，完成模拟摘机；继电器断电，电话线两端断开电阻，完成模拟挂机。 电路形式如下图 所示 (R1 为接入电话线两端的负载 ). 图 基于继电器的模拟摘挂机控制方案 优点：电路简单，控制容易，可靠性高。 缺点：驱动继电器电流较大，功耗稍大，继电器价格贵。 方案 2：基于三极管的模拟摘挂机控制方案 通过单片机控制三极管，三极管导通，三极管等效电阻很小，再串接一个合适的电阻接入电话线两端，完成模拟摘机；三极管截止，三极管等效电阻很大，电话线两 设计（论文）专用纸 11 端可以看成负载是断开的，完成模拟挂机。 电路形式如下图 所示 (R 为接入电话线两端的负载 )。 图 基于三极管的模拟摘挂机控制方案 优点：功耗小。 缺点：电路稍微复杂，元件参数不易确定， 控制易受干扰。 方案 3：基于光耦的模拟摘挂机控制方案 通过光耦控制负载的接入和断开，和三极管的方式很像，光耦接收端导通，负载就接入电话线两端；若截止，负载就断开。 然而，光耦又有它的特殊性，光耦发射端和接收端通过光电隔离，它和继电器的用法基本一样，只是接收端需串接电源。 电路形式如下图 所示 (R 为接入电话线两端的负载 )。 图 基于光耦的模拟摘挂机控制方案 优点：同时拥有三极管控制的功耗小和继电器控制的简单，而且抗干扰强。 设计（论文）专用纸 12 缺点：光耦价格适中。 方案选择 通过上述 3种方案的对比，方案 3包括 了方案 1 和方案 2的优点，而且稳定性好，抗干扰强。 尽管三极管比光耦便宜，但方案 2控制电路中的其它元件较多，总体价格比方案 3 少不了多少。 综合考虑，方案 3更适合。 DTMF 解码电路方案 DTMF，双音多频，是将两个单音频信号组合，这两个单音频信号分别来源于 4个高频信号和 4个低频信号，最后能组合出 16种 DTMF 信号。 在现阶段， DTMF 解码一般用专用的解码芯片，当然，不乏有追求低成本的，直接软件解码。 下面是这两种方案的对比。 方案 1：软件解码 采用软件方式进行 DTMF 解码，首先把模拟信号转化为数字信号， 送给 CPU 处理。 DTMF 解码过程是通过计算接收到的 DTMF 信号在 8个固定频率点的频谱值 ,从而确定DTMF 信号的有效性及接收到的是什么号码。 另外，还要通过一系列方法进行有效性的检验，以防止误判。 由此可见用软件解码用到了信号处理及算法的知识，处理起来十分复杂。 优点：直接解码，不需额外的硬件解码电路 缺点：程序复杂，算法难，耗 CPU 资源 方案 2：专用硬件解码 DTMF，双音多频，有对应的硬件解码芯片，如 MT8870、 MT8880、 HT9170 等等。 只要电话线上有有效的 DTMF 信号，硬件解码芯片就会解码，并将解码 值输出到外部共享 Bus 上。 读取总线上的值，就能知道发送的编码值。 优点：不需要复杂的程序解码，节省开发时间，运用简单，电路可靠。 缺点：需要硬件解码电路 方案选择 设计（论文）专用纸 13 比较两个方案，方案 2更容易实现，免去程序的复杂；而且 STC 系列单片机的资源不是很丰富，而软件解码占用资源多，所以方案 2更合适。 语音提示电路方案 市场上语音提示的方法有多种多样，如蜂鸣器，发出“嗡嗡嗡”的声音，又如音乐芯片，触发一下，就发出动听的音乐。 这些方法大体可以分为四种，震荡产生，语音固话在芯片中，语音烧录以及语音合成，下面就其 中的三种方案进行对比。 方案 1：单片机产生提示音方案 人耳的反应频率范围为 20Hz～ 20kHz，而 CCITT 规定的电话话音信号的频率范围是 300～ 3400Hz，因此，我们可以在 300～ 3400Hz 频率范围内选择两个频率，产生高音和低音，经音频放大集成电路放大后输出到电话线上。 通过音色及声音次数来进行提示。 优点：电路简单，成本很低 缺点：语音提示不明确，需要操纵者记住不同音色及次数代表的意思，不人性化。 方案 2：基于录音芯片的提示音方案 录音芯片，可以录一段或多段语音，通过发送录音指令，并说话录音，语音就录入，直到录音溢出或者发送录音停止指令。 根据需要录音的条数，将录音地址分段，发送录音指令时，将录音起始地址发送给录音芯片，芯片就会从录音起始地址开始录音，当要放该条语音时，发送放音指令，同时将这条语音的起始地址发送给录音芯片，它就会放出这条语音，放完后，再发送停止指令关闭发音。 你可以录真人发音，也可以录语音合成的语音，语音可以带有丰富的感情，不会生硬。 如果你要重新录音，只要在原来的分段上录音，覆盖原先的语音，唯一不足的一点就是，每要更改语音，就需要重新录音，较麻烦。 优点：真人发音，程序编写简便，芯片较便宜。 缺点：更改语音时要重新录音，语音总长度有限，电路复杂。 方案 3：基于语音合成的提示音方案 合成芯片 可合成任意的中文文本， 同时 支持英文字母的合成。 它内部集成 设计（论文）专用纸 14 了语音库， 智能的文本分析处理算法，可正确识别 数字、 时间 、 日期及常用的度量衡符号 ； 具备很强的多音字处理和中文姓氏处理能力。 通过串口发送一串帧，其中文本通过 GB2312 编码放在数据帧中，只要满足帧格式，语音合成芯片就能读出语音，操作方便。 优点：控制简单，语音可以随意更改，不需录入。 缺点：编程稍微复杂，语音生硬，电路复杂，价格昂贵。 方案选择 用单片机 产生提示音，虽说价格低廉，但 语音提示很不明确，需要操纵者记住不同音色及次数代表的意思，不人性化，在产品设计上，已经满足不了追求高性能、易操作的人们，所以方案 1不适合。 方案 3 使用语音合成模块，在设计的维护上十分方便，程序处理方面也很简便，但价格太昂贵，市场上卖的语音合成模块价格高达 60元，不经济，所以方案 3 不适合。 方案 2 虽说没用方案 3 维护方便，但在人性化、语音情感流露方面，要比语音合成的稍好一些，另外芯片价格也不是很贵，大约 20元一片，相对便宜很多。 最后，从经济、性能、性价比及人性化等方面考虑，认为方案 2更加合适。 电器控制电路方案 家用电器作为独立的部分，控制器只能通过开关控制电器电源的通断。 继电器作为常用的开关控制器件，结构简单，控制方便，使用广泛。 常用的继电器分为电磁继电器和固态继电器，以下是两种继电器方案的对比。 方案 1：电磁继电器控制方案 继电器有两种控制方式：低电平控制和高电平控制。 如下图 所示。 方式 1：当输出低电平时，三极管 Q1 导通，继电器 K1 得电，常开触点闭合，反之常开触点断开。 方式 2：与方式 1 正好相反。 由于单片机初始化时，各个 IO 输出高电平，且单片机输出电流不会 很大，采用方式 1 电流会稍大些，驱动能力更强，所以 设计（论文）专用纸 15 常用方式 1。 图 电磁继电器控制方案 优点：电路简单，控制容易，价格便宜。 缺点：驱动继电器电流较大，功耗稍大。 方案 2：固态继电器控制方案 固态继电器是具有隔离功能的无触点电子开关，在开关过程中无机械接触部件。 它是用半导体器件代替传统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件，单相 SSR为四端有源器件，其中两个输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。 优点： 高 寿命，高可靠 ， 灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好 ， 快速转换 ，电磁干扰小。 缺点： 导通后的管压降大 ， 半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流 ，由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大 ， 价格昂贵。 方案选择 基于安全以及控制多个家用电器的考虑，最好选择用固态继电器。 但考虑到设计的是毕业作品，不是真正的设计产品，而且固态继电器价格昂贵，设计经费又有限，所以最终还是选择用电磁继电器。 开关状态显示电路方案 对于显示控制电器的继电器工作状态是如何的，通常用 LED 灯就可以了，但是考 设计（论文）专用纸 16 虑到功能的扩展，可以用数 码管、液晶等作为显示。 方案 1：数码管显示方案 数码管一般是显示数字，当然对于特殊的字母也是可以显示的，如“ C”。 数码管结构简单，内部是将多个 led 按照共阴或共阳连接在一起，使用简单。 优点：显示直观，显示亮度高，适合显示多个数字，程序简单。 缺点：仅仅能显示数字或少许的字符，不适合显示量稍微大的数据。 方案 2： 1602 显示方案 1602 是 液晶 中常见的一种。 1602 内部字符发生存储器自带 160个点阵字符图形，还有供用户自编 8 个的图形字符。 优点：显示字符多， 缺点：显示亮度不高，一般不能显示汉字，程序稍稍复 杂。 方案 3： 12864 显示方案 12864 也是 液晶 中常见的一种。 12864 自带常用的字符库以及汉字库，显示中文简单，不需要取模，对高要求、需显示汉字及多数据的场合很适合。 优点：显示字符多，能显示汉字。 缺点：显示亮度不高，程序复杂。 方案选择 方案 1只能显示数字，而本设计需要现实多位数字和字母或汉字，显然方案 1不满足要求。 方案 2能显示字符，刚好满足要求，但考虑到以后会扩展功能，如矩阵键盘修改密码，来电显示等等， 1602 显示有点不够，所以暂时选择了资源多的 12864 了。 电源电路方案 由于本 设计控制的是家用电器，必然用到 220V 交流电， 220V 转 5V 给 CPU 及周边电路供电，而用 4 节 电池供电显然不经济、不方便。 最终选用市电转 5V 直流的方法。 市电转 5V 直流的方法有多种多样，比如：串联型稳压电路，开关型稳压电路。 设计（论文）专用纸 17 方案 1：开关电源方案 开关型稳压源因为调整管工作在开关状态而得名。 开关型稳压电路将输入的直流电转换。