论文摘要：本设计以PIC16F73单片机为核心，设计了一种能够实现对被控对象的状态进行查询和控制、功能灵活多样的远程电话控制系统。本控制系统由电话接口电路、双音多频解码集成电路、语音电路、键盘与显示等模块组成。此设计常用来实现远程控制空调的开关，采暖器的开关或其他电器的开关。

关键词：单片机；双音多频；语音提示；系统设计与分析

1 总体设计分析
　　远程电话控制系统由PIC单片机作为核心器件对各控制信息进行检测和处理，包括接受外部电话机的信号和输出继电器开关控制信息，同时还完成相关信息的记录；系统主要包括自动摘挂机控制、双音频信号解码、振铃检测，及语音处理电路。系统框图如图1-1所示：
　　其中，模拟摘挂机电路是在无人接听电话时自动控制电话的接通与断开；双音频信号解码是将电话机发送来的DTMF信号解码成有效的8421BCD码，以便单片机能识别；语音处理电路是该作品重要组成部分，在中央处理单元的控制下，语音处理电路会产生相对应的语音提示，并通过音频放大电路反馈到电话外线，从而使操作者对电器的操作达到交互式，并能即时了解有关的信息；操作键盘是为了方便近距离对电器的控制；单片机PIC16F73是进行电话信号的分析与处理，根据不同的指令发送相应的语音地址，并控制相应的电器；电器状态检测控制部分即受控的终端，通过电路状态检测将开关状态反馈到中央处理单元分析，是否准确的开启或关闭，若有误则做出相应的处理；本装置并联于电话机的两端，不会影响到电话机的正常使用。

2 硬件设计
　　2.1 自动摘挂机电路
　　根据国家有关标准规定：普通座机电话摘机状态的直流电阻应小于等于300Ω，有“R”键的电子电话机的摘机状态直流电阻应小于等于350Ω。其挂机状态下，其漏电流不能大于5μA。
　　因为程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大为约30mA的电流，交换机检测到电话线回路电流变大就认为电话机已经摘机，所以控制一个大约300Ω的电阻是否接入电话线两端，就可以完成模拟摘挂机。在这里运用了两个三极管的导通与截止来控制电阻是否接入电话线两端。
　　2.2 振铃检测
　　当用户座机被呼叫的时候，电话交换机就发来铃流信号。振铃为25±3Hz的正弦波，其失真不大于10%，电压有效值为90V左右。振铃的周期为5秒钟，1秒通、4秒断。由于振铃信号电压比较高，即可以用高压稳压二极管进行稳压，电容滤波后再输出到光电耦合器。光电耦合器主要对信号进行由光到电的转换，这样就可以在保证信号无损的情况下使前后电路隔离开来，互不干扰，从光电耦合器输出的波形是方波，由于其不是很标准，所以在设计中加入了RC回路对其进行滤波处理输出更加标准的方波；再把这个方波信号送至PIC单片机进行处理，即完成了整个振铃音检测和计数的全过程。
　　2.3 双音频信号解码
　　这是整个系统的关键所在，它是实现人机交互的环节，其工作的稳定性直接影响着系统的可靠性和实现性。据此，在设计中使用了稳定性较高的电话专用双音频编解码芯片来进行其对输入的双音频信号的解码工作，这样实现其硬件电路简单可靠，体积也小。其工作过程，音频处理芯片解码后的信号可以转换成不同码制的信号，这个信号可以直接送至单片机进行处理。在此设计中因为只用到了双音频信号的接收，所以使用MT8870和HT9170这两种集成电路均可，就成本和可靠性的考虑，本设计采用了双音频解码集成芯片HT9170来实现。其中，考虑到单片机的直接可控性，以及安全性和稳定性的考虑，控制电器部分运用继电器来控制电器的开关，这对电器的保护能力比较好，动作时间也能够达到其要求。

3 软件模块方案
　　经过论证，决定选用PIC16F73单片机作为主要控制芯片，它具有4K大小的程序存储空间，22个双向I/O 口，192K的数据存储器，3个定时器，8级堆栈和8个中断源。
　　其中，关于密码设定和识别，是通过在系统初始化的时候，利用单片机内部数据存储器中的4个寄存器来放置密码，此寄存器作为密码存储专用，不可复用；对于用户输入的密码，将其存放在单片机的另外4个寄存器里面，然后通过减法运算比较这两组存放密码的寄存器中的值是否相等来实现密码检测的功能。再者，对于密码修改单元，是通过比较两次输入的新密码是否相同，从而完成密码的修改。当两次输入的新密码相同时，将新密码写在片外的存储器24C01中，即完成密码修改功能；如两次输入的新密码不相同，则返回到上一级操作。

4 硬件电路设计
　　4.1 PIC单片机电路
　　本设计选用的PIC16F73是美国微芯（Microchip）公司推出的哈佛总总线结构的精简指令集8位单片机。设计中采用内部时钟方式，即利用芯片内部的振荡器，然后在引脚OSC1和OSC2两端接晶体振荡器，就构成了稳定的自激振荡器，发出的脉冲直接送入内部时钟电路，晶振的频率范围可在4MHz-12MHz之间选择。为了保证单片机有效复位，本次设计采用上电+复位电路方式。
　　4.2 振铃检测电路设计
　　此电路由隔直电容、桥式整流、滤波电路、限流电路组成，在座机电话无来电时，线路即无来电铃声信号，电话线路由电话交换机提供至座机端的直流电压为48V左右。当来电呼叫时，电话座机接收到来铃信号，振铃信号为25±3Hz的正弦波，其谐铃失真不大于10%，电压有效值为90±15V，周期为5秒，4秒断、1秒通。
　　4.3 模拟摘挂机电路设计
　　根据座机电路设计的特点，在本设计中，对于模拟摘挂机电路，主要利用两个三极管开关电路控制接入电话线两端的300Ω电阻；摘挂机信号指令送至单片机后，由软件实现，使单片机相应能口变为高、低电平，从而改变三极管导通状态，使其接入电话线两端，控制电流升高，此时，控制电路就会向交换机端发出一个摘机的信号，也就是模拟摘机信号，交换机对这个信号进行响应，使其电话线路接通，即完成了非人为的自动模拟摘机过程。
    　4.4 双音频信号解码电路设计
　　双音频多频率DTMF信号解码电路采用HT9170芯片来实现。通过它来接受来自座机的双音多频脉冲信号，该双音多频信号首先经过内部电路对其进行拨号音滤波，使其拨号音滤掉，以免受干扰，然后经过前置放大器，再送入双音频滤波器进行滤波，将双音频信号按照高、低音频信号分开，再经高，低音频信号滤波器，使其信号纯正，以免产生误差，误动作，最后，经过幅度检测器后，将其送至译码电路，通过数字运算后在HT9170的数据输出端输出与之对应的8421码。
　　4.5 语音处理电路
　　本单元采用华邦公司的单片优质语音录放电路芯片ISD1730。芯片内部包含有自动增益控制、麦克风前置扩大器、扬声器驱动线路、振荡器与内存等的全方位整合系统功能。设计中采用了SPI接口模式，这样能使单片机进行控制输出准确的语音提示，SCLK端被用来同步语音芯片MOSI和MISO端各自的数据输入和输出；语音提示通过AUD/AUX端传输到电话线上；从而完成了语音提示功能。

5 软件设计
　　本设计的大部分功能都是通过软件来实现的，这也是选择的PIC单片机所起到的决定性作用。软件实现的功能部分主要包括系统初始化、控制摘挂机、振铃检测计数、语音提示、双音频信号分析处理、密码识别判定、控制电器信号输出等部分。

6 结束语
　　智能电话远程控制系统设计采用了28个引脚的PIC16F73单片机作为系统的核心信息检测、信息处理，以及控制实现的实现模块，充分利用硬件资源和单片机内部结构资源，并充分结合软件编程，使其发挥最大作用实现了对语音、密码、显示等服务，丰富了设计的功能，系统运行更加人性化，有很强的可操作性。该系统做到了高稳定性、低成本、小体积、内嵌容易，可以远程通过语音提示，实现人机交互，实现对家里面空调器、洗衣机、电饭煲、电灯等设备的开关实现；符合未来家电的智能化、网络化发展方向。另外，本设计也可以用在工业、农业等领域，对一些无人值守岗位的需求，可是实现其远程控制。

参考文献
　　[1]王昊.集成运放应用电路设计360例[M].北京：电子工业出版社，2007.
　　[2]姚福安.电子电路设计与实践[M].山东科技出版社，2001.
　　[3]陈新建.PIC单片机开发应用与实验工具制作.北京：北京航空大学出版社，2006.
　　[4]Microchip Technology Inc.PIC16f87xA数据手册.DS39582B，2003
　　[5]P.L.Jones P.J.Spreadbury：Analogue electronic circuits and systems， Campridge University Press，New York，1991.