基于电话网络的智能远程控制系统的实现

0 引 言
    基于电话网络的智能远程控制系统可以使用户在远端利用固定电话或移动手机实现对电器设备的远程控制。该系统可以充分利用现有的公用电话网络和移动通信网络，不需要专门的布线，不占用无线电频率资源，既可以节约投资又便于推广使用。同时，由于电话线路各地联网，可以方便地实现远程控制。另外，电话属双工通信，操作者可以通过各种提示音即时了解受控对象的有关信息，从而进行相关操作，实现产品的交互性与智能化。
    本系统采取单片机智能控制，并联于电话机的两端，不会影响到电话机的正常使用。当需要远程控制时用户拨通本装置所连接的电话号码，电话振铃识别电路在检测到振铃五次(次数可以通过软件更改)无人接听的情况下，控制器自动摘机，并在语音电路的提示下输入密码，若密码有误，系统自动挂断电话，当密码正确时，只需按语音提示选择被控电器，进行远程控制，完成操作后输入“#”键，自动实现电话挂机。

1 系统整体设计
    系统由单片机构成主控部分，进行主要的信息处理，接收外部操作指令形成各种控制信号，并完成各种信息的记录。本系统包括振铃识别电路、摘挂机电路、DTMY双音频解码电路、语音提示电路及电器控制电路等，系统原理框图如图1所示。

    各类信号线与控制线分别连接至主控芯片AT89S51，它将根据不同的输入信号输出相应的控制信号。系统中使用CM8870信号对电话机双音频信号进行解码，选用语音识别芯片RSC4128进行密码检测和语音提示，对控制对象则采用可控硅电路实现控制操作，保证系统运行可靠稳定。

2 系统各单元电路的实现
2．1 振铃识别电路
    振铃识别电路的作用是检测电话线上的铃流信号，以便于为单片机提供电话铃响的次数。振铃识别电路如图2所示。

    由于电容器C1不能通过直流电压，因此在待机状态下电路没有电流通过。当有振铃时，铃流电压使G1内部的光敏三极管导通，此时P3．5点(连接单片机P3．5口)电压降为0 V；当没有铃流信号时，P3．5点电压为高电平VCC。由此可见，P3．5点的脉冲是随着铃流信号的出现而出现的，因此只要检测到P3．5点有低电平脉冲出现，就说明线路上有铃流信号了，而且P3．5点在单位时间内出现的脉冲个数就代表了振铃时间的长短，通过累加P3．5点的脉冲个数就可以判断出振铃时间的长短和铃响次数的多少。
2．2 模拟摘机挂机电路
    摘机、挂机电路其实就是一个电子开关，控制电路板和电话线之间的连接。平时这个开关应该处于断开的状态，以免造成电话线占线；当需要实现远程控制时，如果振铃响五次而无人接听，这时候就需要让电路板和电话线路接通，即完成摘机动作。模拟摘机挂机电路如图3所示。V1就是一个电子开关，该开关的导通与否受到单片机P1．4口的控制。

    摘机挂机电路如果用继电器设计，电路要简单一些，但在实用中发现耗电大，5 V的继电器吸合电流高达30μA，是AT89S51静态电流的近3倍，体积和重量也比较大，另外继电器也容易产生火花干扰。采用晶体管摘机挂机电路克服了这些问题。
2．3 DTMF解码电路
    双音多频信号是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号。双音多频信号解码是控制系统的主要组成部分，正确地解码出交换机通过电话线发送来的双音多频信号是整个系统的关键，它的工作情况直接决定了系统的可靠性。本系统使用双音频解码集成片CM8870完成此功能。CM8870集成了频带分离滤波器和数字解码器，可以将接收到的DTMF信号转换成8421码。
    双音频解码电路如图4所示。双音频信号输入点与图3中三极管V1集电极相连接，当V1导通时，从电话线上送来的双音频信号进入CM8870。如果CM8870接收到的是有效的DTMF信号，便解码出对应的8421码从数据输出端Q1～Q4输出，该数据进入单片机P1．0～P1．3口，完成数据采集、判断和处理。另外，从CM8870的第15脚出来的状态信号进入单片机的P1．5端口，通知单片机读取数据。

2．4 语音密码检测电路设计
    本系统采用特定人语音识别技术实现可靠的密码检测功能。基于语音信号处理芯片RSC4128是一个高度集成的语言和模拟输入／输出复合信号处理器，它具有说话人确认功能。当发言人在片上训练一个特殊的字或词组之后，芯片就能够识别一个特定的单词是否为最初的发言人所发出的。RSC4128可以储存10个说话人确认(SV)模板在芯片内，也可以使用外在的可编程存储器存储10个以上。语音密码作为用户遥控应答机的用户密码，具有较强的安全性，而且比一般的拨号密码简便，保密性强，可靠性高。如果家里有多个主人，可以将每个人的语音记录下来，作为训练模板，只有符合要求的发言者才能够对这个系统进行控制。语音识别系统如图5所示。

    语音识别模块通过SHS，DATA，MHS三线与主机相连，采用三线同步串行通讯方式。对于语音识别模块而言，SHS是输出、MHS是输入、DATA是双向输入／输出线。另外RSC4128还带有语音录放功能，在此模式下，系统可以现场录放一段语音并回放所录声音。
2．5 电器控制电路
    由于双向可控硅可以实现小功率直流电控制大功率交流电的功能，因此本系统采用它控制家用电器的开关。电器控制电路如图6所示。

3 软件设计
    本系统软件设计采用模块化设计，主要单元功能模块包括振铃检测计数、控制摘挂机、密码校验、双音频信号分析处理、控制电器、信号音提示等。主程序流程图如图7所示。

4 结 语
    基于电话网络的智能远程控制系统具有不占用无线电资源，网络功能完善和覆盖范围广，投资低等优势，可以充分满足实际生活和生产需求。经测试证明，本系统电路简单实用，控制可靠，不影响电话机正常使用。在本系统的基础上可以很方便地进行功能扩展，如留言电路，也可用于生产自动化领域。