原标题：基于AT89S51单片机和RSC4128芯片实现电话远程控制系统的设计方案

　　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。

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　　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。

　　AT89S51

　　AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

　　主要特性

　　AT89S51具有如下特点：40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器(RAM)，32个外部双向输入/输出(I/O)口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗(WDT)电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

　　8031CPU与MCS-51兼容

　　4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)

　　全静态工作：0Hz-33MHz

　　三级程序存储器保密锁定

　　128*8位内部RAM

　　32条可编程I/O线

　　两个16位定时器/计数器

　　6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

　　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。P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2/INT0(外部中断0)P3.3/INT1(外部中断1)P3.4T0(记时器0外部输入)P3.5T1(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。

　　I/O口作为输入口时有两种工作方式即所谓的读端口与读引脚读端口时实际上并不从外部读入数据而是把端口锁存器的内容读入到内部总线经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作这是由硬件自动完成的不需要我们操心1然后再实行读引脚操作否则就可能读入出错为什么看上面的图如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q^为1加到场效应管栅极的信号为1该场效应管就导通对地呈现低阻抗,此时即使引脚上输入的信号为1也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1若先执行置1操作则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入由于在输入操作时还必须附加一个准备动作所以这类I/O口被称为准双向口89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口接下来让我们再看另一个问题从图中可以看出这四个端口还有一个差别除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能

　　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。

　　ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

　　/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。