專利名稱：紅外遠(yuǎn)端智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種利用基礎(chǔ)電信網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行控制的紅外遠(yuǎn)端智能控制器。
技術(shù)背景智能控制遠(yuǎn)端設(shè)備可以給生產(chǎn)和生活帶來許多方便，目前在生活中最常用的是手持式紅外遙控器，如電視遙控器、空調(diào)遙控器等，這類遙控器在控制距離上是有限的，使得用戶對(duì)電器設(shè)備的控制必須在當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)?，空間上時(shí)間上也就有了相當(dāng)?shù)木窒扌浴?br> 為了方便生活和工作，現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)出一類遠(yuǎn)端控制技術(shù)，是通過電話線來控制電器設(shè)備，但是它最終控制的是繼電器開關(guān)，強(qiáng)制性的通斷電，且需要在物理上布線，安裝不方便，特別是針對(duì)已經(jīng)裝修的房屋，難度較大。
另有一類遠(yuǎn)端控制技術(shù)，如通過WAP手機(jī)或PC機(jī)給連接在網(wǎng)絡(luò)上的電器發(fā)送特定的EMAIL文件或其他控制指令來控制具有IP地址的電器設(shè)備，這類控制技術(shù)需要操作者具備一定的技術(shù)水平和技巧，用戶面很狹窄。
還有一種類似的技術(shù)，是通過自學(xué)習(xí)功能把電器設(shè)備的紅外線信號(hào)以一信號(hào)轉(zhuǎn)換器學(xué)習(xí)起來，并可以通過電話的遙控來發(fā)射。但是，它必須給予每一電器設(shè)備一相對(duì)地址序碼，硬件結(jié)構(gòu)和控制都較為復(fù)雜(比如它需要兩塊存儲(chǔ)器)，并且它沒有自己的語音提示電路，不能讓在遠(yuǎn)端的操作得到信息的反饋，僅僅是一種單向的操作。
由以上分析可見，現(xiàn)有的智能控制遠(yuǎn)端設(shè)備技術(shù)有的控制距離空間有限，有的控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適應(yīng)性差，功能不全，都存在各自的一些缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，目的在于提供一種紅外遠(yuǎn)端智能控制器，控制電路較為簡單，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，使用安裝方便，功能完善。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下紅外遠(yuǎn)端智能控制器，它由單片機(jī)CPU構(gòu)成主控部分，還包括有接口電路、振鈴識(shí)別電路、語音提示電路、音頻識(shí)別電路和電源模塊，這部分與現(xiàn)有的電話控制遠(yuǎn)端設(shè)備的電路基本相同。本控制器所不同的是還設(shè)計(jì)有紅外線發(fā)射電路、紅外線接收與碼制識(shí)別電路和儲(chǔ)存器模塊、用戶控制模塊，其中CPU通過輸出腳連接紅外線發(fā)射電路，紅外線接收與碼制識(shí)別電路的輸出連接CPU，用戶控制模塊由撥碼開關(guān)分別與CPU相連。
所述的紅外線發(fā)射電路的高速與非門的一個(gè)輸入腳與CPU的某一通用輸入輸出腳相連，另一個(gè)輸入腳與38kHz的載波信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出腳相連，其輸出腳與三極管放大電路的基極相連，三極管放大電路的發(fā)射極與紅外線發(fā)射二極管的正極相連。
所述紅外線接收與碼制識(shí)別電路的紅外線接收頭的解調(diào)信號(hào)輸出腳通過上拉電阻與正5V電源相連，同時(shí)也與CPU的某一通用輸入輸出腳相連，另外紅外線接收頭的接地端需接地，電源端通過電阻與正5V電源相連。
所述用戶模塊的撥碼開關(guān)分別與CPU的三個(gè)通用輸入輸出腳相連。存儲(chǔ)器的兩根I2C數(shù)據(jù)線與CPU的某兩個(gè)通用輸入輸出腳相連。
所述語音提示電路為交互式語音提示電路。
另外，本控制器接口電路提供單片機(jī)CPU與電話外線的接口，它與振鈴識(shí)別電路的信號(hào)輸入端相連，還與音頻識(shí)別電路的整流電路的輸入端相連。振鈴識(shí)別電路的輸出信號(hào)與CPU的某一通用的輸入輸出腳相連。語音提示電路APR9600芯片的8個(gè)控制腳分別與CPU的8個(gè)輸入輸出端口相連。音頻識(shí)別MT8870芯片的4個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)輸出腳與CPU的4個(gè)通用輸入輸出端口相連，MT8870的中斷信號(hào)輸出腳通過一個(gè)非門與CPU的某個(gè)中斷信號(hào)輸入腳相連。
本控制器工作所使用的軟件包括振鈴信號(hào)識(shí)別及摘掛機(jī)控制、音頻解碼信號(hào)提取、用戶身份識(shí)別、語音提示信號(hào)控制、紅外線編碼信號(hào)的采集、編碼信號(hào)發(fā)射控制、存儲(chǔ)器操作、軟件看門狗。
本控制器各主要部分所實(shí)現(xiàn)的功能如下1、單片機(jī)CPU構(gòu)成的主控部分進(jìn)行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號(hào)，并完成對(duì)于各種重要信息的記錄；2、接口電路和振鈴識(shí)別電路部分接口電路提供單片機(jī)與電話外線的接口。其中包括鈴流檢測、摘掛機(jī)控制、忙音檢測，并且接口電路還要承擔(dān)向用戶反饋語音提示信息的功能。
3.音頻識(shí)別電路部分音頻識(shí)別電路部分主要對(duì)雙音頻DTMF進(jìn)行識(shí)別(接收外部操作指令形成各種控制信號(hào))，經(jīng)過專用集成電路的解碼，信號(hào)轉(zhuǎn)換成為不同的碼制信號(hào)，直接傳送給主控部分讀取。本設(shè)計(jì)中使用的是電話線專用的雙音頻編解碼芯片，不但外圍電路簡單，而且可靠性強(qiáng)。
4.語音提示電路部分它預(yù)先在語音芯片內(nèi)存入相應(yīng)的語音提示信息，受單片機(jī)的控制將各段語音信息提取出來，并通過接口電路反饋至電話外線。從而使操作者對(duì)電器的操作達(dá)到交互式，并能即時(shí)了解有關(guān)信息。
5.紅外發(fā)射電路部分紅外發(fā)射部分在中央主控部分的指令下，發(fā)出各種不同頻率，不同編碼的紅外線信號(hào)，并將完成指令后的系統(tǒng)狀態(tài)反饋給主控部分。
6.紅外接收和碼制識(shí)別電路部分主要完成紅外線智能學(xué)習(xí)功能，它用紅外線接收頭(38kHz載頻解調(diào))對(duì)用戶使用的紅外線裝置所發(fā)出的帶有編碼信號(hào)的紅外線進(jìn)行解調(diào)，送至CPU后，對(duì)該編碼信號(hào)進(jìn)行掃描，再經(jīng)過軟硬件去干擾后，形成一個(gè)完整的控制碼字信號(hào)，就存入系統(tǒng)中的存貯器中。它能在用戶的操作下，主動(dòng)識(shí)別用戶所使用的紅外遙控器發(fā)出的頻率和碼制，并將其儲(chǔ)存在主控系統(tǒng)中以備用戶在遠(yuǎn)端控制時(shí)使用。
7、用戶控制模塊在系統(tǒng)初始化時(shí)，需要將紅外裝置的相應(yīng)控制碼讀入到模塊中，因此該模塊設(shè)置了撥碼開關(guān)以備上述操作所用。另外，由于用戶可能會(huì)將開關(guān)碼等控制信號(hào)按照相反的順序讀入，因此，設(shè)置了一個(gè)反向開關(guān)，通過系統(tǒng)內(nèi)部軟件判斷，從而調(diào)整發(fā)射時(shí)需要的碼字。
采用上述設(shè)計(jì)，使本控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)；1、適應(yīng)性強(qiáng)它在普通用戶的操作下，能通過軟硬件的自學(xué)習(xí)，識(shí)別出用戶所使用的各種紅外線遙控器發(fā)出的頻率和碼字并能將其模擬發(fā)射。即它能模擬出不同廠家，不同品牌，不同種類的電器設(shè)備的紅外遙控信號(hào)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
2、因?yàn)樗诳刂品绞缴喜捎昧思t外線，所以它無需在室內(nèi)進(jìn)行物理布線，方便用戶的安裝，也保持了室內(nèi)的美觀。
3、它通過基礎(chǔ)電信網(wǎng)絡(luò)作為控制的通路，能使用戶隨時(shí)隨地的對(duì)遠(yuǎn)方設(shè)備，如家里的空調(diào)、電視、微波爐等的工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程查詢、調(diào)整、控制啟動(dòng)和關(guān)閉，給人們的生活和工作帶來極大的方便。
4、它帶有自己的交互式語音提示電路，方便用戶操作的同時(shí)，也可讓操作者準(zhǔn)確地了解電器設(shè)備的工作狀態(tài)。使得操作具有了交互性，而且也保證了操作的可靠性。
5、它可與現(xiàn)有的家用電話并聯(lián)，無須另外安裝一部新電話，為使用者節(jié)約了成本。
6、本控制器使用最簡單的電路、最便宜的電子集成芯片實(shí)現(xiàn)了完善的功能，并且還留有許多可以添加的功能，具有很強(qiáng)的市場前景。


圖1是紅外遠(yuǎn)端智能控制器的功能框圖；圖2是紅外遠(yuǎn)端智能控制器的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本紅外遠(yuǎn)端智能控制器是由單片機(jī)CPU構(gòu)成主控部分，包括與現(xiàn)有的電話控制遠(yuǎn)端設(shè)備的電路基本相同的接口電路和振鈴識(shí)別電路部分、音頻識(shí)別電路部分、語音提示電路部分和電源模塊。另外還包括本控制器獨(dú)特設(shè)計(jì)的紅外線發(fā)射電路、紅外線接收與碼字識(shí)別電路和儲(chǔ)存器模塊、用戶控制模塊。
本控制器的電路參見圖2，其中主控部分的中央控制器CPU采用51系列兼容的8位CPU構(gòu)成，另外也可采用其他通用CPU完成。接口電路由電話線水晶頭、雙刀雙置繼電器開關(guān)和三極管驅(qū)動(dòng)電路組成，電話信號(hào)線通過雙刀雙置繼電器開關(guān)的常閉腳與振鈴識(shí)別電路的電阻R22相連。振鈴識(shí)別電路由5v的穩(wěn)壓二極管、二極管包絡(luò)檢波電路構(gòu)成，其輸出信號(hào)通過電阻R28與CPU的第8腳相連。音頻識(shí)別電路由MT8870或其他能識(shí)別DTMF信號(hào)的相應(yīng)芯片以及整流二極管、有源負(fù)載電路構(gòu)成，電話信號(hào)線通過雙刀雙置繼電器開關(guān)的常開腳與音頻識(shí)別電路的二極管整流輸入腳D6、D9的正端相連；音頻識(shí)別MT8870芯片的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出腳第11腳到第14腳與CPU的第36腳到第39腳相連，74HC04的第二腳與CPU的13腳相連。語音提示電路由APR9600或其他通用語音芯片構(gòu)成，語音提示電路APR9600芯片的第1腳到第6腳，第8腳到第9腳分別與CPU的第21腳到第28腳相連。APR9600的第14腳與射隨器電路Q4的基極相連，然后通過電阻R23反饋到有源負(fù)載電路。紅外線接收電路主要由通用的38kHz紅外線接收頭構(gòu)成，碼字采樣由CPU在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)；紅外線接收頭的第1腳通過上拉電阻與正5V電源相連，同時(shí)第1腳也與CPU的第12腳相連，另外紅外線接收頭的第4腳接地，第3腳通過電阻與正5V電源相連。紅外線發(fā)射電路由38kHz振蕩電路、高速與非門、紅外線發(fā)射二極管構(gòu)成，紅外線發(fā)射電路的高速與非門74HC00的第11腳與CPU的第4腳相連，其第11腳與三極管放大電路的基極相連，三極管放大電路的發(fā)射極與紅外線發(fā)射二極管的正極相連。用戶控制模塊由普通的撥碼開關(guān)構(gòu)成，撥碼開關(guān)分別與CPU的第5腳、第6腳、第10腳相連。存儲(chǔ)器模塊采用24C08或采用其他I2C總線形式的存儲(chǔ)器構(gòu)成。
權(quán)利要求1.紅外遠(yuǎn)端智能控制器，它由單片機(jī)CPU構(gòu)成主控部分，包括有接口電路、振鈴識(shí)別電路、語音提示電路、音頻識(shí)別電路和電源模塊，其特征在于它還設(shè)計(jì)有紅外線發(fā)射電路、紅外線接收與碼制識(shí)別電路和用戶控制模塊，CPU通過輸出腳連接紅外線發(fā)射電路，紅外線接收與碼制識(shí)別電路的輸出連接CPU，用戶控制模塊由撥碼開關(guān)分別與CPU相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外遠(yuǎn)端智能控制器，其特征在于紅外線發(fā)射電路的高速與非門的一個(gè)輸入腳與CPU的某一通用輸入輸出腳相連，另一個(gè)輸入腳與38kHz的載波信號(hào)產(chǎn)生電路的輸出腳相連，其輸出腳與三極管放大電路的基極相連，三極管放大電路的發(fā)射極與紅外線發(fā)射二極管的正極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外遠(yuǎn)端智能控制器，其特征在于紅外線接收與碼制識(shí)別電路的紅外線接收頭的解調(diào)信號(hào)輸出腳通過上拉電阻與正5V電源相連，同時(shí)也與CPU的某一通用輸入輸出腳相連，另外紅外線接收頭的接地端需接地，電源端通過電阻與正5V電源相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外遠(yuǎn)端智能控制器，其特征在于用戶模塊的撥碼開關(guān)分別與CPU的三個(gè)通用輸入輸出腳相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外遠(yuǎn)端智能控制器，其特征在于存儲(chǔ)器的兩根I2C數(shù)據(jù)線與CPU的某兩個(gè)通用輸入輸出腳相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外遠(yuǎn)端智能控制器，其特征在于語音提示電路為交互式語音提示電路。
專利摘要紅外遠(yuǎn)端智能控制器，它由單片機(jī)CPU構(gòu)成主控部分，還包括有接口電路、振鈴識(shí)別電路、語音提示電路、音頻識(shí)別電路和電源模塊，這部分與現(xiàn)有的電話控制遠(yuǎn)端設(shè)備的電路基本相同。本控制器所不同的是設(shè)計(jì)有紅外線發(fā)射電路、紅外線接收與碼制識(shí)別電路和儲(chǔ)存器模塊、用戶控制模塊，其中CPU通過輸出腳連接紅外線發(fā)射電路，紅外線接收與碼制識(shí)別電路的輸出連接CPU，用戶控制模塊由撥碼開關(guān)分別與CPU相連。本控制器能通過基礎(chǔ)電信網(wǎng)絡(luò)作為控制的通路，使用戶隨時(shí)隨地的對(duì)遠(yuǎn)方設(shè)備進(jìn)行控制，電路較為簡單，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，使用安裝方便，功能完善。
文檔編號(hào)G08C23/04GK2609063SQ0323378
公開日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者王波, 朱春雨 申請(qǐng)人:王波, 朱春雨