基于红外通信技术的家电远程控制系统

第３ｌ卷第４期２００５年４月

电子工蠢晡

ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＥＮＧＩＮＥＥＲ

Ｖ０１．３１Ｎｏ．４

Ａｐｒ．２００５

基于红外通信技术的家电远程控制系统

黄涛，褚淑杰

（武汉理工大学智能信息系统研究所，湖北省武汉市４３００７０）

【摘要】

本系统通过单片机对电话双音多频收发器ＭＴ８８８０和红外编／解码芯片ＭｃＰ２１２０进

行控制，利用现有的程控电话网完成家电的自动报警、远程控制、语音提示和留言等功能，从而实现了基于红外通信技术的智能家电远程控制系统。红外通信技术提高了系统的抗电磁干扰能力，高速可靠。整个系统具有组态灵活、扩展性能好、成本低的特点。

关键词：红外通信技术，双音多频，远程控制系统

中图分类号：ＴＰ２７３

Ｏ

引言

智能家电远程控制系统是集智能家电、设备自动

示音输入密码和相应的控制键，控制键信号经踟

电，从而实现远程控制的目的。

系统主要功能如下：

户收到电话报警信息后，可以根据语音电路发出的提（双音多频）接收电路解码后输入到２号单片机中，相

化、网络通信为一体的安全控制系统。它通过先进的电子传感技术、信息传输技术和网络通信技术将各种智能家电子系统有机地结合在一起，由信息采集、信息传输、智能处理、信息查询显示与反馈控制５个部分组成。其中，信息的智能化处理和控制是智能家电远程控制系统的核心，家电产品的易操作性、稳定性、可靠性、安全性等均是首要考虑的因素。本文采用红外收发模块及程控电话网作为通信平台进行信息反馈和远程控制，实现了家电故障的电话远程报警、远程遥控等

功能。

１

应的控制信息又通过红外光发送到１号单片机，经过光电转换后驱动相应的电器控制电路去控制相应的家

ａ）自动报警功能：当被控对象出现异常情况时，系统会自动拨通用户预先设定的电话号码报警或通过语音现场报警。

ｂ）电话信息接收功能：实现电话的接收号码译码功能，并由单片机根据相应的译码来实现对被控对象工作状态的查询、定时工作及定时停止。

系统基本工作原理

智能家电远程控制系统的工作原理示意图如图１

２系统硬件电路设计

２．１红外收发模块

系统采用的ＭｃＰ２１２０是一种低功耗，高性能的红外编解码芯片，图２给出了ＭＣＰ２１２０芯片的结构框

图。

所示。

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图１

系统设计原理示意图

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图２

ＭＣＰ２１２０模块典型结构框图

系统在正常工作时处于低功耗监控状态，一旦各类传感器检测到如火警、燃气泄露、盗窃等异常信号时，１号单片机就调用预先存储的信息对警报类别进行判断，并通过红外收发模块发出相应的红外报警信息，此信息被接收后，由２号单片机去控制电话机拨通预存的电话号码，从而实现向外界报警的目的。当用

收稿日期：２００４ｍ８一ｌｌ；修回日期：２００４一１２一１１。基金项目：湖北省重点科技攻关项目（２００３ＡＡｌ０１８０５）。

该芯片支持ＩＲＤＡ红外通信协议，波特率可以通过硬件和软件两种方式设置。在硬件设置方式下，ＭｃＰ２１２０有３个引脚，１０脚波特率Ｏ，９脚波特率１，８脚波特率２，当改变它们的逻辑电平组合时，便可以改变芯片传送和接收数据的波特率。当频率低于２ＭＨｚ

６９

万方数据　

计算机与自动化技术 电孑工露师

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时需外设时钟；当频率高于７．５ＭＨｚ时，ＴｘＩＲ脉宽将６个时钟周期为低电平。传输高电平时，ＴｘＩＲ在１６窄于ＩＲＤＡ协议中规定的最小脉宽１．６斗ｓ。在软件设个时钟周期内全部输出低电平（１６个时钟周期构成１置方式下，当７脚ＭＯＤＥ为低电平时，ＭＣＰ２１２０收到个位时间）。图３是调制信号的编码波形示意图。

的任何数据都被回送至控制器，而不被编／解码，回送２）解码

数据失真时间不超过１个位时间。另外，通过０ｘ１１命当收到低电平信号时，则ＲｘＩＲ将输出３个时钟令也可以改变波特率，新的波特率将在回送数据的停

周期的低电平，剩下的保持高电平；当收到高电平信号止位完成时生效。

时，则ＲｘＩＲ在１６个时钟周期内全部为高电平，而Ｒｘ１）编码

将在１６个时钟周期内保持相应的高或低电平。图４若需要传输低电平，则ＴｘＩＲ将输出７个时钟周给出了调制信号的解码波形示意图。

期的低电平，然后输出３个时钟周期的高电平，剩下的

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图３调制信号编码波形示意图

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图４调制信号编码波形示意图

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２．２电话收发控制模块

ＤＴＭＦ主要完成的功能包括：当单片机接收传感ＤＴＭＦ是一种采用两个特定的单音频组合信号来器信号后，按照已设计程序并结合摘挂机电路实现报实现电话号码快速可靠传输的技术。在数据通信系统警电话拨号和语音传送；接收电话线上的双音频信号，中，被广泛用来实现各种数据和语音等信息的远程传经过译码处理和系统解释用户命令后送人单片机中进输。在本系统中，选用电话ＤＴＭＦ收发器Ｍ鸭８８０在行处理，并启动相应的语音控制电路。

呼叫模式下对ＤＴＭＦ信号进行转换和发送，收发电路

具体工作原理如下：当ＤＴＭＦ信号经过耦合隔离

如图５所示。

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．

变压器进入Ｍ髑８８０的输入端ｉ该信号先经其内部的拨号滤波器滤除拨号音信号，然后通过前置放大后送人双音频滤波器，将双音频信号按高、低音频信号分开，再经过高、低频群滤波器和幅度检测器送到输出译码电路，经过数字运算后，在输出端输出相应的８４２１码，直接与单片机数据线连接来实现相应的控制功能。

另外，此模块中还包括振铃检测电路和模拟摘挂图５

Ｄｒｍ腰收发电路

机电路。振铃检测电路主要区分电话系统信号音的拨号音、回铃音和忙音，由于三者均为频率在４２５

Ｈｚ—

７０

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方数据

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黄涛，等：基于红外通信技术的家电远程控制系统 计算机与自动化技术

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Ｈｚ范围的正弦波，只是断续比不同且在时间上有

明显的差异。其中，拨号音为连续信号，回铃音为ｌ

ｓ

通４ｓ断，忙音为Ｏ．３５ｓ通０．３５ｓ断。当用户被呼叫

时，电话交换机送来正弦波的铃流信号，对该信号进行降压、Ｒｃ滤波处理，得到标准的方波信号，再送人单片机的中断计数器输人口，从而完成振铃检测过程。铃流信号检测以５次铃响为准，若５次振铃后无人摘机，系统便进入自动模拟摘机过程。２．３语音电路模块

语音提示电路设计选用ＡＰＲ９６００语音录放芯片。该芯片单片电路录放时间为３２

ｓ一６０

ｓ，串行控制时

可分２５６段以上，并行控制时最大可分８段。具有多种手动控制方式、多段控制电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点。当控制信号从单片机Ａ鸭９ｃ５１的Ｐ０口输出到语音录放芯片ＡＰＲ９６００的８个控制端，语音信号从其１４脚（ＳＰ＋）和１５脚（ＳＰ一）输出，经过隔直电容输人到音频放大集成电路ＬＭ３８６，放大的语音信号从Ｉ朋３８６的５脚输出后经耦合电容送到耦合变压器。语音模块电路如图６所示。由于电话线中直流电压比较高，而且包含有各种噪声信号，它们会随语音信号加载到电话线上，选用耦合变压器的作用是隔离噪声信号。

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图６语音电路模块

当整个电路工作在录音模式时，外部音频信号可以通过话筒输入方式和线路输入方式进入，芯片内的电阻和电容来设定响应速度和增益范围。若信号幅度

在１００ｍＶ左右，即可直接进入线路输入端，音频信号

由内部滤波器、采样电路处理后以模拟量方式存人专

用ＦｌａｓｈＲＡＭ中。由于ＦｌａｓｈＲＡＭ是非易失器件，断

电等因素不会使存储数据丢失。放音时芯片内的读逻辑电路从存储器中取出信号，经过低通滤波器送到功率放大器中，然后直接驱动外部的扬声器放音。

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方数据３软件设计

软件由主程序和中断程序组成。主要有６个模块：系统初始化、振铃检测计数、信号音提示、ＤＴＭＦ信号处理、摘挂机控制、电器控制等部分。单片机ＡＴ８９ｃ５１通过软件程序实现对外部信息进行采集、分析和决策。图７给出了整个系统的软件流程图。其中：初始化完成系统状态设置和数据的初始化，并通过单片机和ＤＴＭＦ电路共同完成电话的自动答录功能；标志判断完成对各传感器的信号检测，以判断异常情况，并通过电话拨号电路报警和进行电话录音；当用户根据提示音输入密码和相应控制键后，音频信号经过Ｍ，１１８８８０解码送人单片机，驱动红外收发装置发出控制信号来完成整个系统的状态检测和控制功能。

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输入控制键卜—叫ＭＴ８８８０解码送人单片机

图７系统软件设计流程

４结束语

随着计算机技术和电信业的发展，通过电话线进行远程通信越来越普遍，并且红外线通信安全可靠，能有效地隔离电气干扰。为了克服红外线传输距离过短以及无法穿透障碍物的缺点，可以通过添加ＩＲ／ＲＦ转换装置，将收到的红外线遥控码转换成ＲＦ信号，再经过ＲＦ／ＩＲ转换装置后发射给相应的控制模块。本系统接口简单，成本低，可靠性高，具有广泛的应用前景。

参考文献

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Ⅱ．

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Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，

２００２，５０（９）：１４９５～１５０２

７ｌ

话筒放大器自带有ＡＧＣ（自动增益调节），可通过外接

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