一种电话远程控制和报警装置

摘要

一种电话远程控制和报警装置，属于智能家电和家庭安防系统领域，其特征在于，数据接入管理芯片实现振铃检测，自动摘挂机，并将电话线路与双音频收发芯片、语音芯片以及单片机连通。单片机控制振铃计数、摘挂机和双音频收发芯片、语音芯片，利用内置的EEPROM存储和修改密码和外拨号码。核对密码确认用户身份之后，接收用户按键指令，并通过串口发给网关，实现家电控制和状态查询。当网关发来报警信号时，单片机通过串口接收来自网管的缩位代码，读取EEPROM中该缩位代码对应的外拨号码，自动拨号。一段延时之后，播放报警提示语音。挂机之后，单片机自动进入休眠状态，具有保密性好、可靠性高、体积小巧、功耗低的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电话远程控制和报警装置，属于智能家电系统和家庭安防系统领域，用以配合家庭网关实现智能家电控制和系统安全报警。

背景技术

我国当前电话的普及率高，采用电话作为信号远程传输的媒体具有先天的优势。尤其是手机的普遍使用，可以随时随地通过电话线与家中的网关进行通信，使得电话远程控制对于网络远程控制来说具有时间和空间上不可比拟的优势，可靠性和稳定性也更高。

现有的电话远程控制技术中，大部分功能不够全面，而且普遍使用了三极管、继电器等自行设计的电路，体积庞大、静态功耗大、可靠性不高。如申请号为99257923.6的发明，利用振铃信号启动用电器械，既无语音提示也无密码保护，不够智能。申请号为03202479.7的发明，仅实现了利用芯片ISD1420往电话线播放报警语音的单一功能，既没有实现自动拨号也没有考虑静态功耗。申请号为96241401.8的发明，没有语音提示，外电路复杂。申请号为02117006.1的专利，摘挂机模块、输入输出转换都是靠自行设计的继电器、三极管搭出来的，外电路复杂，体积庞大，而且语音音质不清晰，没有查询家电状态和查询外拨号码功能。

发明内容

本发明就是针对以上问题而提出的一种解决方案，实现了接收用户按键控制指令和系统安全报警功能，兼具语音提示和密码保护功能，同时考虑了静态功耗和过压保护问题。

本发明的特征在于，含有：数据接入管理芯片MH88435，单片机，DTMF双音多频信号收发芯片，语音芯片以及电源，其中：

MH88435芯片，设有：连接电话线路的端口TIP和RING，双音多频模拟信号输入端VR-，语音信号输入端VR+，摘机指令信号LC的输入端，DTMF模拟信号VX的输出端，振铃脉冲信号RV的输出端，以及摘机标志信号LCD的输出端，该MH88435把电话线路与DTMF收发芯片、语音芯片以及单片机连通；

单片机，采用内含EEPROM，计数器T1的芯片ATMEGA32，设有：所述振铃脉冲信号RV的输入端PB1，所述摘机标志信号LCD的输入端PB4，所述摘机指令信号LC的输出端PB7，语音芯片控制信号输出端，双音多频控制信输出端，与所述DTMF收发芯片双向互连的数据端，另外，还设有与网关互连的串口TXD/RXD，以及电源输入端，该单片机通过内置计数器T1接收来自所述MH88435的振铃脉冲，通过内置的EEPROM存储密码和外拨号码，通过并口控制MH88435摘挂机、控制所述DTMF收发芯片的收发操作、控制所述语音芯片的播放与停止，在该单片机上设有以下按键控制指令：家电控制指令和家电状态查询指令，通过串口通信协议与所述网关通信，把结果用语音通知用户；密码修改指令、外拨号码修改指令、外拨号码查询指令以及挂机指令直接在机内处理后再返回结果，在操作完成后，挂机并进入休眠模式；

DTMF双音多频信号收发芯片，采用MT8888芯片，设有所述VR-信号的输出端以及VX信号的输入端，该MT8888芯片接收来自电话线的DTMF信号，并译码传给单片机；当网关安全报警时，通过并口接收所述单片机的外拨号码，转化为标准的DTMF信号，通过所述MH88435的模拟信号VR-输入端发送到电话线上；

语音芯片，采用WTV170-16P语音芯片，设有所述单片机控制信号的输入端，以及所述语音信号VR+的输出端；

电源，采用LM1117_3.3-5V做电源管理模块，通过所述电源向所述单片机供电。

本发明具有功耗低、保密性好、可靠性高、体积小的优点。

附图说明

图1为本发明装置的连接示意图。

图2为本发明装置的电路原理图(MH88435外围电路)。

图3为本发明装置的电路原理图(MT8888外围电路)。

图4为本发明装置的电路原理图a和b(WTV170和LM1117外围电路)。

图5为本发明装置的电路原理图(单片机ATmega64外围电路)。

具体实施方式

本发明可以理解为一个智能电话模块，有必要从总体上介绍一下它的工作原理：电话线分为TIP和RING两条线，只要两条线接通之后保证回路电阻不大于2000Ω，馈电电流不小于18mA，就可以实现摘机。语音信号和MT8888发送的DTMF信号都是简单地在这条直流回路上叠加交流信号实现的。交换机能将DTMF信号识别出来，并译码成相应的数字，从而实现拨号。同样，MT8888也能译码来自交换机或者用户电话叠加在直流通路上的DTMF信号，传输给单片机。单片机通过串口通信协议与网关进行通信，实现家电控制和系统安全报警等功能。从而建立起了这样一条虚拟的通路：

用户——用户电话——交换机——电话模块——网关——家电

下面详细说明实现本发明的装置。

电路全部由芯片及其外电路组成，电路简洁、易于实现。MH88435集成了振铃检测、摘挂机控制和2线-4线转换功能，AVR单片机具有片内EEPROM。单片机和语音芯片都具有低功耗模式。使得电路不仅功能全面、体积小巧，而且可靠性高、语音清晰、功耗低。

本发明依次按照以下步骤实现电话远程控制和系统安全报警功能：

步骤(1)摘挂机控制电路初始处于挂机状态，单片机处于休眠模式，有可能被计数器1或者串口中断唤醒。当单片机被唤醒时，判断如果是计数器1中断唤醒，说明有电话拨入，进入步骤(2)；如果是串口中断唤醒，说明网关发来了报警信息，进入步骤(5)；

步骤(2)：单片机判断振铃是否达到预定次数。如果在规定的时间内没有达到预定次数，说明被叫用户已经摘机或者主叫用户已经挂机，回到初始状态；如果达到预定次数，则摘机。

步骤(3)：播放提示语音，等待用户用双音频电话按键输入密码，MT8888开始接收用户密码，并译码给单片机。单片机将接收到的密码与其内部EEPROM中存储的密码相比较，如果输入三次错误或者输入超时，则挂机返回初始状态；如果相同，则开始接收用户指令。

步骤(4)：用户通过按键，在控制家电、查询家电状态、修改密码、修改外拨号码、查询外拨号码和挂机六种操作中选择。如果选择前两种操作，单片机通过串口通信协议，把控制信息发给网关，并将网关返回的操作结果，语音通知用户；如果是后四种操作，单片机直接在片内处理，并返回结果。程序设有超时判断和各种错误判断，预设了30多种不同的提示语音。操作完成之后，系统挂机，单片机进入休眠模式，返回初始状态。

步骤(5)：单片机被串口唤醒之后，立即发送数据回网关以确认是否报警。如果一段时间之内，没有收到网关的确认，说明接收到了误码，返回初始状态；如果收到网关的确认信息之后，则接收来自网关的缩位代码。

步骤(6)：从片内EEPROM中读取该缩位代码代表的外拨号码，摘机，并延时一段时间等待线路稳定。通过MT8888将外拨号码转换为双音频信号，发送到电话线上。延时一段时间之后连续播放几遍报警语音，完成报警工作。语音播放完毕之后自动挂机，单片机进入休眠模式，回到初始状态。

实现上述方法的装置包含有：数据接入管理芯片、DTMF信号收发芯片、语音芯片、控制单片机和电源模块。其中：

数据接入管理芯片，采用芯片MH88435，将电话线路与DTMF收发芯片、语音芯片以及单片机连通。它实现了振铃检测并输出振铃脉冲，自动摘挂机和2线-4线转换功能，能够将输入和输出信号分开；

DTMF信号收发芯片，采用芯片MT8888，当接收用户按键控制指令时，它通过MH88435的模拟输出端，接收来自电话线的DTMF信号，并译码传给单片机的并口；当系统安全报警时，它通过并口接收单片机的外拨号码，转化为标准的DTMF信号，通过MH88435的模拟输入端发送到电话线上；

语音芯片，采用芯片WTV170-16P，当采样频率为6kHz时，其储存长度达到170s，最多储存128段语音。语音播放完毕，自动进入省电模式，电流2-3uA，降低了功耗。WTV系列为国产语音芯片，语音清晰，与传统的ISD系列芯片相比具有价格上的优势。而且只需通过单片机并口输入语音编号，而不用传入片内存储的物理地址，操作简单。WTV170是一次性编程语音芯片，语音录入之后不能更改，而家电控制并没有录音的需求，使用没有录音功能的芯片完全能够满足要求，又降低了成本；

控制单片机，采用AVR单片机ATmega64，带有JTAG编程接口，支持在线编程。该芯片的优点是成本低、功耗小，具有总线、SPI、串口等多种接口，单周期指令，运行速度快，而且拥有片内EEPROM和FLASH，符合本发明的需求。它通过计数器接收来自MH88435的振铃脉冲；通过内置的EEPROM储存密码和外拨号码；通过并口控制MH88435摘挂机、MT8888接收和发送DTMF信号和语音的播放与停止；通过串口与网关进行通信。挂机之后，单片机自动进入休眠状态，等待计时器1或者串口中断唤醒；

电源模块，采用LM1117-3.3芯片向语音芯片供电，其余芯片直接5V供电。

参看图1，电话远程控制和报警装置的连接示意图。由于硬件部分全部由各个芯片及其必要的外围电路组成，集成了各项功能，没有复杂的结构。图中简明而又详细地反映出了各个芯片的管脚连接关系。

参看图2，芯片MH88435实现了振铃检测并输出振铃脉冲，自动摘挂机和2线-4线转换功能。MH88435检测到振铃之后，由RV端输出振铃脉冲，通过1K电阻连接到单片机的T1端，开始振铃计数；MH88435的LC端接单片机的PB7端，实现摘挂机控制；MH88435的LCD端接单片机的PB4端，供单片机查询摘挂机状态。两条电话线分别接到MH88435的TIP和RING端，双向二极管D1实现了过压保护。MH88435内部进行了2线-4线转换，实现了输入输出信号的隔离。将模拟输出端VX接到MT8888的DTMF信号接收端IN-，而模拟输入端为差分输入VR+与VR-。VR+接到语音芯片的AMP-N端，将语音信号传送到电话线上；VR-接到MT8888的TONE端，将DTMF信号传送到电话线上。这样将两路输入信号分开之后，有效地避免了相互干扰。

参看图3，芯片MT8888实现了DTMF信号的接收与发送。MT8888的WR、CS、RS0、RD端分别连接单片机的PA0-PA3端，由单片机提供控制信息；MT8888的D0-D3端分别连接单片机的PA4-PA7，用于与单片机的数据传输；IRQ/CP端连接到单片机的INT2端，用于外部中断。DTMF信号的接收与发送都通过MH88435连接到电话线上。

参看图4，芯片WTV170-16P实现了语音播放功能。电源管理芯片LM1117-3.3将电路板上的5V转换为3.3V，为WTV170供电。WTV170的RES、CS、CLK、DATA、BUSY端分别通过1K电阻连接到单片机的PD3-PD7端。其中，RES、CS、CLK端用于接收单片机的控制信息，只要是放音和停止放音指令；DATA端接收单片机的数据，以确定播放第几段语音；BUSY为输出端，供单片机查询语音是否播放完毕。语音信号通过MH88435连接到电话线上。

参看图5，芯片ATmega64为控制单片机，包括复位电路、晶振电路和JTAG编程接口电路。它是控制电路的核心，给MH88435、MT8888、WTV170发送数据信息和进行数据收发；由串口TXD、RXD端，通过串口通信协议，与网关进行通信，包括向网关发送家电控制或查询信息和从网关获取外拨号码的缩位代码；使用内置的EEPROM保存密码和外拨号码，提供密码核对和修改，外拨号码的修改与查询功能；单片机程序提供各种超时和错误判断，并能在通话结束之后，自动进入休眠模式，以降低功耗。