以手机为终端的远程控制装置

目录

内容提要┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（2）关键词┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（2）引言┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（2）

1 电路设计总方案及特点┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（3）

2 电原理图及电路工作原理┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（4） 2.1 主要元器件以及芯片介绍┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（4） 2.1.1 AT89C51管脚及特性说明┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（4） 2.1.2 MT8870管脚及特性说明┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（6） 2.2 电原理图及电路工作原理┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（9） 2.2.1 手机信号接口┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（10） 2.2.2 提、挂机电路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（10） 2.2.

3 MT8870与AT89C51单片机接口电路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（11） 2.2.

4 信息反馈电路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（12）

2.2.5 执行电路┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（13）

3 印刷电路板的设计（PCB设计）┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（14） 3.1应用电子CAD设计的PCB图┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（14）

3.2电路板设计过程中遇到的问题及解决办法┈┈┈┈┈┈┈┈┈（15）

4 电路制作┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（15） 4.1 成品的制作过程┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（15）

4.2实物图┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（16）

5 系统程序流程图┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（16）应用┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（17）结语┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（19）参考文献┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（20）

以手机为终端的远程控制装置

【内容摘要】本次设计主要运用 AT89C51 单片机以及双音多频解码集成电路MT8870对家用电器进行远距离控制其通、断电，MT8870接受从手机信号接口输出的双音多频信号，AT89C51单片机对MT8870输出的二进制码进行判断然后对家电等设备进行控制。遥控命令可以从任何地方的固定电话或手机输入，即使用任何地方的固定电话或手机拨打接收终端的手机号码，待到回铃音消失，在固定电话或手机的按键上按入操纵继电器的指令，听到回馈信号，挂机。

【关键词】 AT89C51 MT8870 手机远程控制

引言

随着社会的发展和人们生活水平的提高，越来越多的家用电器进人了百姓的生活，给大家带来了很多的方便和享受，同时随着手机在家庭中的普及，利用手机实现家用电器遥控是未来的发展方向。手机遥控和常规的遥控方式相比，不需进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免了电磁污染，而且由于手机线路各地联网，可以充分利用现有的手机网。

单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了。现在，单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。

MT8870是MITEL公司生产的DTMF解码器，为CMOS电路，DIP封装。它具有DTMF信号分离滤波和译码功能，可直接与MCS-51系列单片机接口。DTMF 编、解码方式在手机拨号系统中应用非常广泛，其突出的优点是抗干扰能力很强，电视监控系统的具体控制要求是：在主控台或分控台处，将所有控制信号进行DTMF编码，然后发送出去；在监控点处，解码器将DTMF接收进行解码，根据解码内容，做相应控制动作。

1 电路设计总方案及特点

该电路以AT89C51单片机为核心，双音多频解码集成芯片 MT8870接收手机发送的双音多频信号，将双音多频信号解码成二进制信号，发送给MCS51单片机。

单片机回馈电路的回馈信号，控制驱动电路。从而实现用手机远程控制家电器的通、断电。其电路设计框图如下：

当有手机打人时，振铃检测电路检测到手机振铃信号，等待系统默认的振铃次数后，启动自动摘机电路实现摘机，并送出提示音信号，用户输入预先设定的密码，控制装置通过双音多频解码电路读取输入密码，与预设在控

制装置中的密码进行对比验证，如果密码错误，系统自动挂机；密码正确，则进入遥控状态。通过双音多频解码电路获得用户发出的按键命令，并根据用户的命令执行开机、关机等操作。如果有人在默认的振铃次数之前接听手机，则不进入手机遥控状态，因此不影响手机的正常通话使用。

2 电原理图及电路工作原理

2.1 主要元器件以及芯片介绍

2.1.1 AT89C51管脚及特性说明

（1）管脚说明

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

口管脚备选功能

P3.0 RXD（串行输入口）

P3.1 TXD（串行输出口）

P3.2 /INT0（外部中断0）

P3.3 /INT1（外部中断1）

P3.4 T0（记时器0外部输入）

P3.5 T1（记时器1外部输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）

P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。管脚分部图如图2所示。

（2）特性说明

与MCS-51 兼容，4K字节可编程闪烁存储器，寿命：1000写/擦循环，数据保留时间10年，全静态工作0Hz-24Hz，三级程序存储器锁定，128×8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。

2.1.2 MT8870管脚及特性说明

（1）MT8870芯片介绍

MT8870是MITEL公司生产的DTMF解码器，为CMOS电路，DIP封装。它具有DTMF信号分离滤波和译码功能，可直接与MCS-51系列单片机接口。图1为MT8870引脚分配图。其引脚说明如下：IN+、IN-为运放的同、反相输入，DTMF信号输入端；FB为运放输出端，通过外部接入的反馈电阻可调节其内部放大器增益；VREF为基准电压输出；IC为内部连接点，应接至VSS端；OSCI、OSCO为振荡器输入、输出，可外接3.58MHZ晶振；EN为数据输出控制端，当它为高电平时允许输出数据；D1~D4为数据输出端；CID为延迟控制输出端；CI/GTO为控制输入端/时间监测输出端；ECO为初始控制输出端；VDD、VSS为正负电源。

MT8870能将DTMF信号译码成四位二进制码，表(1)为MT8870的译码表。

表(1 )MT8870引脚功能：

表(2)为MT8870解码功能表，其工作原理是对接收手机发送的双音多频信号进行解码，然后送入单片机。

表（2）MT8870解码功能表：

图(4)为 MT8870应用电路图，表示了其与单片机接口电路的连接原理。

图(5) 为MT8870 时序图，形象地表示出了MT8870解码集成电路每时每刻的工作情况。

（2）解码器中的抗干扰措施

在电视监控系统中，解码器全天候工作，工作环境比较恶劣，存在着大量的干扰源。这些干扰源的存在有可能使解码器工作混乱，引起控制输出的误动作，直接影响到电视监控系统工作的稳定性。为了增加解码器的抗干扰能力，提高解码器工作的稳定性，采取硬件和软件相结合的抗干扰措施。在硬件方面加光电耦合器件隔离。解码器中单片机的控制对象如云台、雨罩为强电控制，干扰源干扰很大。在电路中引入光电耦合器，将输出控制机构与单片机隔离，避免构成干扰回路。实际运行证明，光电隔离器的抗干扰能力很强，适合于抑制尖峰脉冲和各种噪声干扰。硬件方面另一个抗干扰措施为采用集电源电压监视、上电复位和“看门狗”功能于一身的芯片

MAX813L。当单片机电源发生瞬态欠压、瞬态脉冲干扰时，MAX813L自动地检测出这些干扰脉冲，及时向单片机系统发出复位脉冲，使89C51单片可靠复位。对于干扰造成的解码器程序跑飞现象，“看门狗”电路及时发现并采取措施，使单片机进入正常程序。

在软件方面的抗干扰措施是设置自检程序和将控制寄存器内容反复比较再输出等措施。以上措施的采用，使解码器可以长期、安全、可靠、稳定地运行。

2.2电原理图及电路工作原理

MT8870接收手机的双音多频信号，对双音多频信号解码，发送至MCS51单片机，单片机根据音乐片的信息反馈信号，控制提、挂机电路，发送至执行电路控制电饭煲等家用电器的通、断电。

其电路原理图如下：

2.2.1手机信号接口

在没有振铃前，手机线路由电活交换机提供大约48 V的直流电压。当用户被呼叫时，手机交换机发来振铃信号。振铃信号为回波，振铃以5 s为周期，即1 s送，4 s断。根据振铃信号的特征。

当没有振铃信号时，线路上的供电电压为48 V(老式交换机为60 V)，经二极管D1～D4整流后不足以使稳压管D5导通，振铃信号输出端电压接近0 V；当振铃信号到来时，线路上的回波振铃信号经过二极管D1～D4整流，变换成为峰值90 V的脉动直流电，其峰值足以击穿稳压管D5，经R对C充电，振铃输出端电压升高。

因此，振铃检测电路输出一定周期的脉冲信号，把该信号接在单片机的P3.5口(定时器0计数脉冲输入端)，如果单片机检测到该口连续有5个脉冲输人信号，即P3.5口计数值为5时，仍无人摘机，便由单片机控制自动模拟摘机。

2.2.2 提、挂机电路

根据国家有关标准规定：不论任何手机机，摘机状态的直流电阻应≤300

Ω，在挂机状态下，其漏电流≤5μA。

当用户摘机时，手机机通过叉簧接上约300 Ω的负载，使整个手机线回路流过约30 mA的电流。交换机检测到该电流后便停止铃流发送，并将线路电压变为十几伏的直流，完成接通。

当单片机检测到系统设定的振铃次数后，送出摘机信号：P1.1输出高电平，驱动三极管T1导通，电阻接人电路，实现摘机。当单片机检测到正确的密码，并按照用户设定要求工作后，或者检测到连续密码错误次数达3次，则单片机取消摘机信号(P1.1输出低电平)，三极管截止，系统挂机。

其工作原理如图（7）所示：

2.2.3MT8870与AT89C51单片机接口电路

DTMF双音多频信号是目前在按键手机(固定手机、移动手机)、程控交换机及无线通信设备中广泛应用的一种信号。他是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号，手机键盘上的任何一个键都由两个都互不为谐波关系的频率组成，如下表（3）所示：

表（3）手机键盘的频率组合表：

MITEL公司的MT8870信号接收器可把DTMF信号变为单片机可以识别的二进制数字信号，来识别每一个按键。MT8870和AT89C51的接口电路如下图所示：

输入的DTMF信号经MT8870解调后，在STD端产生一个控制输出信号，该信号与单片机AT89C51的外部中断输入端INT1相连。当该信号发生由1到0的跳变时，引发中断，单片机响应中断后，使MT8870的TOE端产生一个高电平脉冲信号，该信号使MT8870的数据输出端Q0～Q3由原来的高阻状态变为与当前输入的双音频信号相对应的二进制编码，单片机通过P3口将该二进制数读入并识别出键值保存在RAM中。

2.2.4 信息反馈电路

为了方便系统的使用，降低成本，设计了如图(9)所示的信号音提示电路。因为人耳的反应频率范围为20 Hz～20 kHz，而CCITT规定的手机话音信号的频率范围是300～3 400 Hz，本功能单元的发声频率选定为500 Hz和1 000 Hz两种。信号音从单片机P1.0口输出，经音频放大集成电路LM386后输出到手机线上。

主要分为5种提示音：

(1)低音，表示装置已经摘机，请输入密码，其参数：频率，f=500 Hz，延时t=0.5 s／声；

(2)两声低音，表示密码已经通过，清选择电器，其参数：频率f=500 Hz，延时t=0.5 s／声；

(3)三声低音，表示电器已选定，请控制(开／关)，其参数：频率f=500 Hz，延时t=0.5 s／声；

(4)三声高音，表示密码输入错误，其参数：频率f=1 000 Hz，延时t=0.3 s／声；

(5)一声高音，表示控制已经完成，其参数：频率f=1 000 Hz，延时t=0.3 s／声。

提示音发生是使用有限循环，反复使单片机的RXD／P1.0口的电平反转，通过高低电平的持续时间控制脉冲频率。

2.2.5执行电路

该系统的目的是通过手机遥控，控制不同电器的电源通断。图5所示为一路电器控制电路图，在本装置中一共有8路电器可以控制，其他电器控制电

路相同。

当P1.1输出高电平时，二极管Q1导通，继电器JK得电，常开触点闭合，220 V电压加在电器两端，电器打开，反之电器被关断。

3 印刷电路板的设计（PCB设计）

3.1应用电子CAD设计的PCB图

图（11）

3.2电路板设计过程中遇到的问题及解决办法

在设计中一些元件封装在现有库中找不到，由于部分元件封装在外形、焊盘

数与其它元件封装大体相同，故选用该元件封装代替，如双向可控硅VS1采用TO-92A封装，TWH9238采用SIP7封装。部分元件由于未找到类似的元件封装，采取手动制作，如白炽灯和高灵敏度驻极体电容话筒。

加载网络表时，发现很多引线之间没有相连，仔细观察是元件在原理图中的引线号与PCB中的引线号不对应，更改完毕后，手动调整布局，并自动布线。

4 电路制作

4.1 成品的制作过程

1.设计出电路图

2.设计PCB（单面板、手工布线）

3.制版

热转印法制作电路板，是将画好的电路板图形，通过激光打印机打印在热转印纸上，再将转印纸覆盖在敷铜板，经过加热，使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上，等冷却后撕下转印纸，即可看到电路板图形已转印到敷铜板上了，黑色的抗腐蚀图层，即是我们想要的PCB图，最后进行腐蚀了，即可得到我们想要的PCB板。

5.插入元件、焊接

6.检测

4.2实物图

图（12）

5系统程序流程

6 应用

电脑中的远程控制技术，始于DOS时代，只不过当时由于技术上没有什么大的变化，网络不发达，市场没有更高的要求，所以远程控制技术没有引起更多人的注意。但是，随着网络的高度发展，电脑的管理及技术支持的需要，远程操作及控制技术越来越引起人们的关注。远程控制一般支持下面的这些网络方式：LAN、WAN、拨号方式及互联网方式。此外，有的远程控制软件还支持通过串口、并口、红外端口来对远程机进行控制（不过这里说的远程电脑，只能是有限距离范围内的电脑了）。传统的远程控制软件一般使用NETBEUI、NETBIOS、IPX/SPX、TCP/IP等协议来实现远程控制，不过，随着网络技术的发展，很多远程控制软件提供通过Web页面以Java技术来控制远程电脑，这样可以实现不同操作系统下的远程控制。

21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。自从1876年，Alexander Graham Bell（贝尔）发明手机以来，世界各国的手机网络发展非常迅速。

进十年来，手机业务呈现出举世瞩目的快速增长。目前几乎人手一台。现代手机网络是由交换机和手机传输线共同组成，它的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高。

遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。无线电遥控既是利用无线电信号对被控物体实施远距离控制。无线电遥控不可避免的须占用一定的无线电频率资源，造成电磁污染；常规的有线遥控需进行专门的布线，增加了投入；而红外线、超声波遥控则受距离所限。现有的遥控方式中，还有载波通信控制手段和基于无线寻呼的遥控方式。载波方式即通过电力线传递信息，该方式只能局限于同一变电所、同一变压器所辖范围内。因此也存在距离问题，应用范围有限。基于无线寻呼的遥控方式利用了现有的寻呼频率资源，不需占用额外的频谱。而且，随着寻呼网的全国联网，其遥控的距离基本不受限制。但该方式的受控方动作滞后于控制方的操作，不具备实时性，而且不具备很高的可靠性。

手机遥控作为一较新的课题与常规的遥控方式相比，显示出一定的优越性，不需进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免了电磁污染。同时，由于手机线路各地联网，可以充分利用现有的手机网，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。

手机属双工通信手段。因此，这可以大大体现出利用手机进行遥控的更大优越性。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，从而进行进一步的操作。手机遥控这一课题目前已有涉足者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，尤其是对于日常生活尚有一定的差距，并不能完全体现出手机遥控方式的双工通信特点。本作品正是针对这一点进行了较大改进，采取单片机智能控制，利用不同的提示音达到对于不同操作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解受控方信息，使产品达到交互式与智能化。而且本作品的调试都是在线调试，已经在宿舍

连接手机经过真正的交换机实验并且成功。本作品的各种电器接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。

作品为突出手机遥控的信息反馈功能，并使产品达到非常高性价比。故未对手机装置的其他功能进行进一步的扩展，而且所有使用的集成电路和其它元器件都尽量选择廉价的。在该作品的基础上进行了功能扩展是很方便的。譬如:使用语音芯片作为信号音反馈，提高本作品的实用性（此次为了保证整体电路的廉价，所以并未使用语音芯片）。加上留言电路，主人不在家时客人留言。利用遥控方式可使主人很方便地在异地提取留言信息；在各路终端上接上传感器即可实现对环境声响的监听；接上自动拨码电路可定时将预定信息转至主人传呼机或特定手机，从而达到定时提醒主人的目的。本作品还可以应用于工厂企业的自动化控制等领域。

结语

以手机为终端的远程控制装置的毕业设计已全部完成，这次的毕业设计详细分析了利用手机控制家用电器的通、断电的设计。经过这几个月的设计，以手机为终端的远程控制装置的设计基本完成。在设计的试验过程中我进一步了解了单片机的基本知识，而且学习到了很多单片机方面的实用技术。也深刻的认识到到理论与实际查差别和关系。理论需要实际的验证，实际需要理论为基础和指导。

通过这次的设计，我进一步了解了单片机的编程结构，知道单片机在我们日常生活中的应用是多么的广泛，懂得了在设计、调试大型程序时，应需先根据要求划分模块，优化结构；再根据各模块特点确定何为主程序，何为子程序，何为中断服务程序，相互间如何调用；接着根据各模块性质和功能将各模块细化，设计出程序流程图；最后才根据各模块流程图编制具体程序。调试时应先调主程序，实现最基本最主要的功能，在此基础上再将各模块功能往主程序上堆砌，直到各模块联调、统调，实现全部功能。在做实践过程的同时也培养了我在自主研究和独立处理问题时候的掌握和分析的能力。更重要的是我学到了刻苦专研，耐心、细心的精神设计。也使我能明白合作的重要性：当遇到一个人解决不了的困难的时候，同组同学能够互相交流，不

明白的地方能够指点迷经，及时的帮助我完成课程设计，让我懂得了团队精神的有利性，这对于我今后的发展启发很大。

在课设的过程中我也得到了许多同学和老师的帮助，如果没有老师的指导和与同学的探讨，我就无法完成本次课程设计，在此我表示由衷的谢意。

【参考文献】

[1].万光毅。单片机实验与实践教程。北京：北京航空航天大学出版社，2006

[2].刘守义。单片机应用技术。西安：西安电子科技大学出版社，2006

[3].何立民。单片机应用系统设计系统配置与接口技术。北京：北京航空航天大学

出版社，1999

[4].张洪润。单片机应用技术教程。北京：清华大学出版社，1997

[5].薛栋梁。MCS—51/151/251单片机原理与应用。中国水利水电出版社，2001