毕业设计论文-手机遥控电路设计论文-毕业生论文.doc

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1、 河南科技学院本科毕业生论文(设计)论文(设计)题目:手机遥控电路设计所在院系:新科学院 所学专业:电子信息工程 摘 要进入21实际以来,数字化技术取得了更加迅猛的发展并日渗透到各个领域。随着intemet网向普通家庭生活不断扩展,通讯一体化趋势日益明显。智能化信息家电产品已经开始步入社会和家庭。家用电器手机遥控可以用手机远程控制整个智能住宅系统以及实现安防系统的自动电话报警系统。无论你在哪里,只要一个电话就可以随时实现对住宅内所有家用电器的远程控制。离家时忘记关掉电器,打个电话就可以实现关闭,回家前,打个电话可以先把热水器启动,空调打开。若配置了安网系统,则当家庭发生入室抢劫等险情时,安防系

2、统会自动拨打 预设的电话,随时通知主人。 关键词:自动控制技术,手机,遥控The first control circuit design household appliancesAbstract With the level of industrial automation in many industries left unattended at the scene. hope to be able to control remote equipment and measurement. as well as set up remote data terminals and data co

3、llection. the gradual popularization of mobile phone makes cell phone use in the industrial scene as a possible. In addition with the improved quality of life. people would very much like the same as anywhere in the home for the remote control of home appliances. In this way. the heat of summer. the

4、 owner can work the remote control to open half an hour before air-conditioning. work into the home have a very cool feeling. can remotely open the microwave oven. rice cooker and other cooking utensils. a home can enjoy delicious meals. In the high-tech convenience to the people at the same time. t

5、he family has become increasingly security conscious attention. if the police family situation (such as fire. theft alarm. etc.). the owner also informed the police hope that in time the situation and take timely effective measures. Keywords: Automatic control technology, Remote control, Phone目 录1.前

6、言11.1 课题研究背景及意义1 1.2 国内外相关研究情况2 1.3 设计思想22. 系统总体设计2 2.1 系统硬件总框图23. 芯片介绍3 31 MT8870芯片介绍3 3.2 CD4028芯片介绍5 3.3 CD4017芯片介绍6 3.4 LM324芯片介绍 7 3.5 CC4043芯片介绍8 3.5.1 用或非门组成的基本RS触发器.9 3.5.2 特性表和特性方程.94. 电路介绍.10 4.1 自动模拟摘机与自动挂机电路.10 4.2 电源电路11 4.3 双音频解码电路12 4.4 密码锁译码电路.145. 结束语.146. 致谢.15参考文献15附录117附录2181 前言1

7、.1 课题研究的背景及意义 随着我国社会经济的快速发展,各种远程控制的智能家居会逐渐被人们所接受,慢慢进入家庭当中,在我们生活当中起着非常重要的作用,让我们的生活变得丰富、轻松、方便而又更加有意义。智能家居是未来生活中非常重要的部分,当前的发展也是非常热门的,通过对基于固定电话网络的远程控制器的研究,可以使我了解当前智能家居的发展状况,更多的掌握有用的知识,将自己所学的知识综合运用到实践当中,扩大了自己的知识面,能够提高自己的动手动脑能力。智能家居使家具由原来被动静止的结构转变为具有能动智能的工具。除了提供全方位的信息交换功能,还能帮助家庭与外部保持信息交流畅通。随着工业自动化水平的提高,在许

8、多无人看守的工业现场,希望能够对设备进行远程的控制和测量,以及对远程数据终端进行设置和数据采集,手机的逐渐普及使得在工业现场使用手机成为可能。近些年来,由于通讯网络的飞速发展,移动通信与实际应用的结合使得各种基于GSM网络的无线监控系统成为当前远距离无线监控领域最为广泛的应用。另一方面,基于嵌入式概念的单片机和PC通过串行口构成的多微机监测系统己经广泛应用于工业控制、数据传输、水利系统、消防治安、智能楼宇、银行金融等方面,这些系统原来大多采用有线网络、短距离无线网络等通信方式,其固有的缺陷很大程度上限制了其使用的场合。 另外随着生活质量的提高,人们非常希望能像在家里一样随时随地对家电进行遥控。

9、这样,炎炎的夏日,主人可以在下班前半小时遥控打开空调,下班进家就有一种很凉爽的感觉;可以遥控开启微波炉、电饭锅等炊具,一回到家便可享受美味的饭菜。 1.2 国内外相关研究情况智能家居起源甚早,但一直没有具体的建筑案例出现,直到1984年才出现了首栋的“智能型建筑”从此也揭开了全世界争相建筑智能家居的序幕。80年代中末期,形成了家用电器、通信设备和安全防范设备相结合的住宅的自动化。九十年代初,随着通信与信息技术的发展,出现了通过总线技术对住宅中的各种通信、家电、安防设备进行监控和管理的商用系统,也就是现在智能家居的原型。目前,美国有全球最大的智能住宅群,而欧洲、日本、新加坡和韩国等地智能家居的建

10、设也日渐兴起。中国的智能家居发展始于上世纪末,虽然刚刚起步,但经过近几年的发展,无论专业厂商还是代理商、工程商的数量都在大打增加。智能家居产品正在成为一种家居潮流。产品不断涌入市场,虽然形态各异,但其内容都离不开智能电器控制和安防管理。现在中国的房地产业发展迅速,因此中国的智能家居市场潜力巨大。1.3 设计思想远程遥控电路主要由计数器电路U1(CD4007),运算放大器电路U2(L324)三极管VT1等元件,作用是当电话机检测到振铃信号后,会自动 摘机,当用户忘记关机,该电路会控制自动挂;解码电路主要由双音频解码电路U3(M8870),晶振J1等元件组成,其作用是当摘机后,将电话线路传过来的按

11、键码(双音频信号)调解为二进制的8421BCD码;该方法具有操作方便、实用性强、能灵活等特点,尤其适合城乡家庭使用。用手机进行远程遥控是一种崭新的技术。可以充分利用现有的通讯器材和通讯资源,而不需进行专门的布线,同时离不受限制的发展空间。不占用无线电频率资源,避免了电磁由于电话线路全国联网,因此遥控距可跨省市甚至跨洋过海,故它有充分此外,还可用来控制电动窗帘、电饭电器的工作。2 系统总体设计系统硬件总框图 自动模拟摘机与自动挂机电路主要由计数器电路U1(CD4007),运算放大器电路U2(L324)三极管VT1等元件,作用是当电话机检测到振铃信号后,会自动 摘机,当用户忘记关机,该电路会控制自

12、动挂;解码电路主要由双音频解码电路U3(M8870),晶振J1等元件组成,其作用是当摘机后,将电话线路传过来的按键码(双音频信号)调解为二进制的8421BCD码;码锁电路主要由RS触发器6(CD4043,译码器U7(CD4028)等元件组成 ,其作用是当输人的密码正确时可开锁,即可使输出控制电路工作;输出控制电路主要由译码器U4(CD4028)RS触发器U5(CD4043),三极VT2-VT5,继电器K1-K4等元件组成,其作用是当密码锁打开后,其电源接通,电路能够控制相应的电器开或关,否则电路不能工作 。其原理方框图见下图(1)图1 原理方框图3 芯片介绍3.1 MT8870介绍 MT887

13、0音调译码器(Tone Decoder)是MITEL 公司所开发生产为一颗常用复频译码IC,这个电路可以接收DTMF 信号,是一个完整的DTMF 接收器。它接收了DTMF 信号后,内部将信号分成高频带和低频带,并将此信号送至数字译码器,然后将讯号送至数字译码器以解出按键值,接着将解出的按键值以二进制的方式以四条线(Q1、Q2、Q3、Q4)输出到外部共享Bus 上,其MT8870 接脚说明如表1。值得一提的是,当MT8870 解出一个按键值且输出到外部时,其STD 接脚会由低态升为高态,经一段时间后再降为低态,我们便可利用此特点侦测到此脚有讯号时便马上将Q1-Q4 接脚所产生的值读入CPU,然后

14、解出电话的按键值。图4 MT8870引脚图 表1 MT8870引脚功能:PIN 脚位 说明 PIN 脚位 说明 1IN+ OPA 非反相输入端 18VDD 电源正电压 2 IN- OPA 反相输入端 17 ST/GT 动作输入/监视时间 3 GS 增益选择 16EST 提前动作输出 4 VREF 参考电压输出 15 STD 延迟动作输出 5 INH 禁制输入信号检出 14 Q4 三态译码数据输出 6 PWDN 电源下降输入 13 Q3 三态译码数据输出 7 OSC1 内部振荡电路输入端 12 Q2 三态译码数据输出 8 OSC2 内部振荡电路输出端 11Q1 三态译码数据输出 9 VSS 电源

15、地线 10 TOE 三态输出端 表2 MT8870解码功能表Digit TOE INH ESt Q4 Q3 Q2 Q1 ANY L X H Z Z Z Z 1 H X H 0 0 0 1 2 H X H 0 0 1 0 3 H X H 0 0 1 1 4 H X H 0 1 0 0 5 H X H 0 1 0 1 6 H X H 0 1 1 0 7 H X H 0 1 1 1 8 H X H 1 0 0 0 9 H X H 1 0 0 1 3.2 CD4028芯片介绍 图4 芯片CD4028引脚图CD4028是BCD十进制译码电路。BCD码是一种有“权”码,即各位代表的数值不一样,又称它为84

16、21码,它用4位二进制数表示十进制数0-9。数字系统一般用二进制运算,而运算结果常以十进制码的形式出现。CD4028可将BCD码译制十进制码,利用其中的3位二进制输入,可将到八进制的输出。这种电路用以产生0-9的时序脉冲,输出也可驱动辉光数码管或白芷灯,显示出相应的十进制数。CD4028的引脚功能如上图所示,它具有拒绝伪码功能,当输入代码超过1001时,输出全为底电平,当DCBA=0000时,Y0输出高电平,其余输出低电平;当DCBA=0001时,Y1输出高电平,依次类推。次真值表如下表(2)所示。表2 CD4028真值表3.3 CD4017芯片介绍图5 CD4017引脚图CD4017是5位J

17、ohnson计数器,具有10个译码输出端,CP、CR、INH输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能,对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH为低电平时,计数器在时钟上升沿计数;反之,计数功能无效。CR为高电平时,计数器清零。 Johnson计数器,提供了快速操作、2输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通,保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平,只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位,并用作多级计数链的下级脉动时钟。CD4017提供了16引线多层陶瓷双列直插(D)、熔封陶瓷双列直插(J)、塑料双列直插(P)和陶瓷片状载体(C)4种封装形式。 引

18、出端功能符号CO:进位脉冲输渊CP:时钟输入端CR:清除端INH:禁止端Q0-Q9:计数脉冲输出端VDD:正电源VSS:地3.4 LM324芯片介绍LM324为四运放集成电路,采用14脚双列直插塑料封装。,内部有四个运算放大器,有相位补偿电路。电路功耗很小,LM324工作电压范围宽,可用正电源330V,或正负双电源15V15V工作。它的输入电压可低到地电位,而输出电压范围为OVcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输

19、出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。其引角图见下图6。图 (6)由上图可知,LM324共有14个引脚,其中引脚1为输出1,引脚2为反向输入1,引脚3为正向输入1,引脚4为电源,引脚5为正向输入2,引脚6为反向输入2,引脚7为输出2,引脚8为输出3,引脚9为反向输入3,引脚10为正向输入3,引脚11为地线,引脚12为正向输入4,引脚13为反向输入4,引脚14为输出4,其功能具体见下表3,电压要求如下:表(3)LM324芯片介绍3.5 CC4043芯片介绍CC4043

20、引出端的功能图如图2,CC4043是一个内含4个独立或非门的基本RS触发器,为四交叉耦合、三态CMOS或非锁存器。具有独立的Q输出端和单独的置位S和复位R输入端。Q的输出有三态功能,由公共的三态控制输入端EN控制, 当EN=1时,Q端输出内部锁存器的状态;当EN=0时,RS触发器所有输出端悬空而处于高阻抗状态。三态功能使CC4043可以直接连到系统总线上。3.5.1 用或非门组成的基本RS触发器图(7) CC4043的引出端功能图工作原理:电路有两个稳定状态Q,由于交叉耦合的结果,当无输入信号即R=S=0时,无论是0状态Q=0,还是1状态,Q=1都是稳定的。因为若Q=0,反馈送到或非门2的输入

21、端,使Q=0,而Q=0和S=0一起又保证了Q=1,显然0状态是稳定的;同理,当Q=1, 反馈送到或非门G2的输入端,使Q=1,一起与S保证了Q=1,所以1状态也是稳定的。RQS 图(8) 波形图或非门构成的基本RS触发器中,R、S两端同时加信号情况时的波形如图8所示。图7所示波形图具体地说明了上述三种情况。不能预先确定状态的情况用虚线表示。3.5.2 特性表和特性方程根据工作原理分析,即可列出其特性表,如表4:基本RS触发器的主要优点是:(1) 结构简单,只要把两个与非门或者或非门交叉连接起来即可,是触发器的基础结构形式。(2) 具有置0,置1和保持功能,其特性方程为: Qn+1=S+/RQn

22、SR=0表(4)特性表RSQ01110000不变11不定CC4043为高电平有效,违反约束条件即R=S=1时,Q=14 电路介绍4.1 自动模拟摘机与自动挂机电路自动模拟摘机与自动挂机电路主要由计数器电路U1(CD4017)、运算放大器电U2(LM324)和三极管VT1等元件组成,作用是当电话机检测到振铃信号后,会自动摘机, 当用户忘记关机,该会控制自动挂机; 解码电路主要由双音频解码电路U3(MT9170)、晶振J1等元件组成,其作用是当摘机后,将电话线路传过来的按键码(双音频信号)解调为二进制的8421BCD码;密码锁电路主要由RS触发器U6(CD4043)、译码器U7(CD4028)等元

23、件组成,其作用是当输人的密码正确时可开锁, 即可使输出控制电路工作; 输出控制电路主要由译码器U4(CD4028)、RS 触发器El5(CD4043)、三极管VT2一VT5、继电器K1一K4等元件组成,其作用是当密码锁打开后,其电源接通,电路能够控制相应的电器开或关,否则电路不能工作。自动摘,挂电路如附录所示,U1是十进制计数器,作电压比较器使用手机控制必须先摘机,交换机才能将线路接通从而进行控制。用手机电话遥控时,先拨通对方的手记号码,换机向对方话机发送振铃信号,振铃 信 号 是一 串冲电压信。振铃信号传送到自动摘机电路时,信号经6、8、C3、3到4,C1成的积分电路,积分电路控制。每振铃一

24、次,从线路过来一串儿高电平脉冲,使输出一个高电平,计数器计一个数,每计一个 数其输出端的高电平后移一位。在复位状态时,其输出端的高电平在端 。 图 中电路连接,电路接收到第声振铃声响后,1出端的高电平由0移到8,此时Q8端的高电平经R6使VT1导通,VT1导通后经R使线路电压下降,产生摸拟 摘机作用,此时线路接通,可进行遥控操作。自动挂机电路由2B,C2,R5等元件组成,当忘记关机时,能自动模拟挂机。当振铃信号传过来时,一路传到计数电路进行计数,另一路经4进入C2,5组成的长延时积分电路,其C2上的电压控制2的输出端输出低电平。在通话(控制)时,缓慢放电,当C2放完电(通话已结束),输出高电平

25、,高电平经D2进于1的复1脚,使1复位,复位后1输出端的高电平由回到了0,此三极管1由饱和变为截止,电话线路电压回升,产生模拟挂机作用。其电路图见附录一 4.2 电源电路 由于本系统电源电路要为单片机、语音模块ISD1820两个相对来说要对电源要求较高的模块供电,所以采用了变压器降压经整流滤波后由集成稳压器7805稳压后给整个系统提供+5V电圧的方式。电路图如图8所示,其中IN-AC为9V交流变压器输入端,D1、D2、D3、D4构成桥式整流电路,经C6(3300uF)大滤波电容滤波后送入集成稳压器7805输入端,由输出端输出后再由C7(1000uF)滤波后整个系统供电。在此电源电路中,C4、C

26、5为交流高频耦合电容,防止交流高频信号经电源电路串入系统,对系统构成干扰。R5和LED组成电源指示电路,显示电路是否工作。图(9) 电源电路由于7805普遍采用TO-220封装,其Vi-Vo2V。所以选用较为常见的交流9V变压器,7805上的圧降Vi-Vo=5V,在它的可承受范围之内。其封装形式如下图10所示。图(10) 7805封装4.3双音频解码电路 双音频解码电路的作用就是将线路上远方发送过来的各种控制信号转换为4位二进制的数字信号。由于手机按压按键时,每拨一个号码,发出去的都是由两个不同频率的音频信号组合起来的双音频成分,因此叫“双音频”。比如拨0时,发出去的两个音频信号分别是941H

27、z和1336Hz,这就是说,远程控制指令在电话线路上传输的都是双音频信号。由于单片机不能识别双音频信号,因此试验板在接到双音频信号后,必须首先将双音频转换为数字信号,才能被单片机识别和处理。MT8870就是将双音频信号转换为数字信号的专用解码芯片,该芯片的典型应用如图11所示,它有18个引脚,外围电路非常简单。电路有条不紊地工作等。如图11所示,第18、19脚接12MHz石英晶体,在晶体两端各接一个30pF的电容到地。第9脚为复位端,在该脚接一个10k的电阻R8到地,以确保该脚在正常工作时为低电平0。同时,为了在加电时给该脚一个高电平复位脉冲,因此用一个10F的电解电容C4连接到电源VCC,在

28、电容C4两端还接有一个手动复位按钮SB1,R11的作用是避免按压按钮时大电流冲击按 钮触点,避免接点氧化。其他引脚只需按图示连接即可。图11是解码电路,摘机后线路接通,解码电路将对方传过来的按键信号解调为8421BCD码,输送到各密码锁电路及输出控制电路。解码电路主要由解码器u3、晶振J1、电阻R8R10、电容c4c5组成。信号经c4输入,解码后的二进制码从其1 1、12、13、14脚输出,其输入与输出的关系如表3所示。其中MT8870芯片是译码电路的关键芯片,其芯片介绍见图11,引脚功能介绍见表1,其内部结构见表5.解码电路是远程控制电路的关键电路。图(11) 双音频解码电路 表(5) 输入

29、与输出关系表4.4 密码锁译码电路 密码锁电路主要由译码器U7、触发器U6及相关元件组成。7的输入端为A,B,C,D,输出端为0 9。能将解码器送来的二进制码译成十进制码输出;U6内含个RS触发器。每触发器有两个输入端和S一个输出端。当端输入一个高电平脉冲时,其输出端变为低电平“0”态,保持“0”态不变;当其端输入一个高电平脉冲时,其输出端为高电平“1”态,并能保持“1”状态不变。 按图12中连接线路,开机密码为1359。线路接通后,如密码输入顺序正确即可开锁。当对方按“1”键时,经解码、译码后,的输出端1输出高电平,即点高电平,该电平通过23加到U6A的S0端,使其输出端Q0成高电平,D14

30、截止;对方按“3”键时,经解码、译码后,U7的输出端Q3输出高电平,即b点高电平,该电压通过R12加到U6B的S1端,使其输出端Q成高电平,D13截止;依次类推,当对方按“5”键时,U6C的输出端Q2输出高电平,当对方按“9”键时,U6D的输出端Q3输出高电平,该高电平作为U4的电源,使U4开始工作。 图(12) 密码锁译码电路电路总图见附录二,该电路图由摘机挂机电路。密码电路,双音频解码电路,电源电路组成,共同构成了远程遥控控制的功能。5. 结束语 经过这次毕业设计,我觉得自己学到了不少东西。归纳起来,主要有以下几点: 1、大学三年多的时间都是在学习理论基础知识,并未真正地去应用和实践。由于

31、我是校学生科协的成员,平时已经掌握了一定的基础,动手能力也还可以。但是经过这次毕业设计,我接触到了更多平时没有接触到的仪器设备、元器件以及相关的使用调试经验,发现了自己很多不足之处。我还体会到了所学理论知识的重要性:知识掌握得越多,设计得就更全面、更顺利、更好。 2、了解进行一项相对比较大型的科技设计所必不可少的几个阶段。毕业设计能够从理论设计和工程实践相结合、巩固基础知识与培养创新意识相结合、个人作用和集体协作相结合等方面全面的培养学生的全面素质。我经过这次系统的毕业设计,熟悉了对一项课题进行研究、设计和实验的详细过程。这些在我们在将来的工作和学习当中都会有很大的帮助。 3、学会了怎样查阅资

32、料和利用工具书。平时课堂上所学习的知识大多比较陈旧,作为通信工程的学生,由于专业特点自己更要积极查阅当前的最新通信资料。一个人不可能什么都学过,什么都懂,因此,当你在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时,就要去有针对性地查找资料,然后加以吸收利用,以提高自己的应用能力,而且还能增长自己见识,补充最新的专业知识。 4、实践能力得到了进一步提高,在调试过程中积累了一些经验。 5、毕业设计对以前学过的理论知识起到了回顾作用,并对其加以进一步的消化和巩固。6、毕业设计培养了严肃认真和实事求是的科学态度。而且培养了吃苦耐劳的精神以及相对应的工程意识,同学之间的友谊互助也充分的在毕业设计当中体现出来了6.

33、 致谢经过近几个月的艰苦奋战,我的毕业设计已接近尾声。在这几个月的时间里,我衷心感谢我的指导老师田教授,在课题选定、理论指导和方案的论证上,田老师对我精心的指导和耐心的鼓励,使我能够坚持到底,毕业设计有了圆满的结果。他渊博的知识,深邃的思想,严谨的治学风格、平易近人的处事态度和幽默风趣的话语,让我在学习知识和解决问题时感到无比的轻松和愉快。至此论文定稿之际,对田老师表示衷心的感谢! 感谢老师能在繁忙之中抽出时间为我提供耐心的指导,帮我们解决在设计过程中遇到的种种问题。在做毕业设计期间,我还有幸得到其它老师的热心指导和同学们的大力帮助,正因为有了他们,我才能克服各种困难,顺利完成毕业设计和论文。

34、在这里一并向他们表示感谢!最后,再次向各位领导、各位老师致以崇高的敬意和最衷心的感谢!鉴于作者的水平有限,难免存在一些错误和漏洞,望各位老师、学者不吝赐教,在此向大家表示衷心的感谢。参考文献1余成波. 无线点对多点的远程在线数据采集系统的研制. 电子技术用.2002,(12):16-192 杨金岩,郑应强,张振仁.8051单片机数据传输接口扩展技术与应用实例.人民邮电出版社.20053 楼然苗,李光飞.51系列单片机设计实例.北京航空航天大学出版社.20064 李朝青单片机原理及接口技术M北京:北京航空航天大学出版社,20055 林波,李刚.通用LED数码管驱动电路ICM7218BM .电子应

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