公用电话网远程控制系统的开发与应用

    利用公用电话网进行远程控制，主要要解决的问题是如何利用电话线传递控制信息。使用Modem（调制解调器）与计算机的结合，可以实现控制信息的传递问题，而且控制信息可以非常复杂和丰富，但必须在控制方和被控制方各设置一台计算机及Modem，费用较高。如果被控制方操作较简单，只需要较少命令即可控制的情况下，直接使用电话机上的双音多频（DTMF）信号（*、＃及十个数字键，共十二个键，一般作电话拨号用）或其组合，就足够对远程被控制方进行有效的控制。使用电话机作控制器不但费用低廉，而且方便可靠，不管使用者在任何地方，只要在手边有一部电话机，就可以实现对被控制方的控制。

    １ 系统结构

    电话远程控制系统主要需要完成的功能是对电话双音多频信号进行解码，并自动驱动被控制电器设备进行指定操作。由于电话远程控制系统是利用电话进行控制的系统，因此，系统必须能识别电话的振铃信号，并能自动摘机和挂机。由于电话远程控制系统一般在无人值守的情况下工作，因此，必须能自动开机和关机，并且在用户出现误操作时，必须能自动复位及关机。一般被控制的电器设备有可能是强电驱动的电器，因此，真正控制电器设备开关的电路由继电器实现。另外，系统主要由集成电路和模拟电路组成，因此，必须设置直流电源电路，以提供系统正常运作所需的电力。

    根据以上要求，电话远程控制系统主要设置了电话双音多频（DTMF）信号解码电路、系统控制电路，4/16译码器，驱动电路、继电器开关电路、系统开启电路、系统关闭电路、电话摘机控制电路、电话挂机控制电路、自动复位电路和电源电路等，如图１所示。

    ２ 电话双音多频（DTMF）信号解码

    电话机键盘上包括12个按键（*、＃及十个数字键），在音频设置条件下，每个按键对应一个两频率的正弦波信号的组合，如表１所示。

    本系统采用Motorola公司的MC145436双音调多频接收机作电话双音多频（DTMF）解码核心（见图２）。

    MC145436是硅栅CMOS大规模集成电路，包括有滤波器和译码器用于检测一对音调是否符合十六进制输出双音多频（DTMF）标准。开关电容滤波器技术用于定时控制和输出电路的数字化。MC145436具有优良的电源线噪声指标和拨号音的抑制性能，很适合远端控制设备的电话双音多频（DTMF）信号的解码工作。

    利用MC145436及电话耦合电路、DTMF信号放大电路，可构成一个电话双音多频（DTMF）信号的解码电路，如图３所示。

    由电话线上来的双音多频（DTMF）及电话直流供电混合信号，经耦合器Ｔ滤除电话线上的直流信号。然后送入放大器，将双音多频信号进行放大，之后，再经过一个耦合电容，送入MC145436双音多频（DTMF）解码芯片。经MC145436芯片解码后，DV信号变为有效（高电平），同时输出４位代码（D8，D4，D2，D1）。４位代码（D8，D4，D2，D1）与电话键盘上按键的关系如表２所示。

    ３ 系统开启和关闭电路

    由于电话远程监测控制系统一般都放置在无人值守的环境下，因此，在不使用的情况下，系统应处于关闭状态；另外，当出现误操作时，系统应可以自动复位。因此，在电话远程控制系统中，设置了系统开启电路，系统关闭电路，自动复位开关电路。

    3.1 系统开启电路

    电话远程控制系统利用电话振铃信号，作为系统开启信号，其实现方法如图４所示。

    当电话振铃信号到来时，电话线路上的90V振铃交变信号，经耦合器Ｔ后，再经过一个桥电路Ｂ及滤波电路后，变成一个直流信号，加在可控硅Q的G端上，打开可控硅Q。动力电（220V交流）经可控硅Q后，驱动系统上的直流电源，为整个系统提供电源。此时，系统的电源又反过来保持可控硅Q一直处于开启状态，从而保持整个系统处于开启工作状态。

    3.2 系统关闭电路

    当用户使用完控制系统后，需要关闭系统时，发送一个“关闭系统”命令，系统即自动关闭；另外，在出现误操作，如用户挂机时，未先发“关闭系统”命令，或一个非法用户无意中打开了系统，系统都可以利用自动复位开关送来的关机命令，关闭系统。关闭系统电路如图５所示。

    当用户“关闭系统”命令或系统自动复位关机命令到来时，通过与非门U1后，驱动继电器ＫＲ接通，使可控硅Q的K、A两端短路，当用户关闭系统命令或系统自动复位关机命令失效时，通过与非门U1输出0电平，继电器KR断开，使可控硅Q的KA两点开路，从而使可控硅Q进入关闭状态，切断动力电，关闭整个系统。

    3.3 自动复位开关电路

    当用户挂机前，未关闭系统时，自动复位开关经一设定延迟后，会自动发出关机命令，关闭整个系统。自动复位开关电路如图６所示。

    自动复位开关的延迟时间由R、C组成的电路控制。当用户正在进行操作时，每当按下电话键盘上的一个按键，则MC145436的第12端（DV）变为高电平，该信号作为自动复位开关电路的Sin信号，快速对电容C进行充电。当用户松开电话按键，则DV变为低，即Sin为低，此时，电容C通过电阻R进行放电。当电容C上的电压（即U-4）低于U-5上的电压时，Sout输出一个低电平，即自动复位信号变为有效。

    ４ 控制命令处理电路

    由MC145436电话双音多频芯片输出的４位数字代码，根据系统安排，分别送至系统控制电路和控制命令处理电路。

    控制命令处理电路主要功能是将并行的数字控制信息（即4位数字代码）处理成对应的控制命令，并且实现弱电控制命令与强电控制命令之间的转换功能。控制命令处理电路具体包括三个部分，即4/16译码器，驱动电路和继电器开关电路。

    4.1 4/16译码器

    4/16译码器主要实现４位并行数字代码转换成对应的16位控制功能，可以由一块芯片，如74LS4514来实现。每当４位并行数字代码有效时，74LS4514的16个输出端中即有1个唯一的输出端输出为1，其余皆为0。

    4.2 驱动电路

    驱动电路主要实现驱动继电器，命令复用和命令锁定三个功能。

    · 驱动继电器

    当一个4/16译码器被用作多个控制命令时，由一个74LS4514芯片驱动可能出现电力不足的情况，因此，设置驱动电路为继电器电路提供电力。

    · 多命令选择

    当4/16译码器的某个输出被用作多个控制命令时，可以将其接到不同的驱动门上，如74LS245等，选通某个驱动门，则该驱动门对应的命令有效，其它驱动门对应的命令无效。

    · 命令锁定

    命令锁定主要实现命令保持功能，即每接收到一次命令，即打开继电器或关闭继电器。命令锁定功能可以用74LS74芯片实现。

    4.3 继电器开关电路

    继电器属强电电路，直接用集成电路芯片不能驱动，为此，在集成电路芯片与继电器之间必须设置一个驱动继电器的电路。本系统利用分立三极管的截止和饱和两个状态，来关闭继电器或打开继电器开关，其电路如图７所示。

    本文介绍的电话远程控制系统，可以利用电话机方便地实现远程电器设备的控制操作，例如作为家用电器的远程控制器使用，使用者在任何地方，都可以使用电话机实现对居所的各种家用电器开关电源或其它的控制。系统实验表明，采用电话机作控制器，采用电话双音多频（DTMF）信号作为控制信号，可以可靠地实现远程系统的控制和操作。