CN1193578C - 一种智能电话远程控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种智能电话远程控制装置，属于远程通信技术领域，主要应用于家庭网络系统。本发明解决了现有智能电话中没有语音提示和密码保护，容易造成误操作而且系统安全性能差的问题。本发明包括DTMF信号收发及信号判断电路、摘挂机控制电路、振铃检测及计数电路、语音提示电路、信息存取电路、网络节点接口电路和单片机。其结构特点是，所述的摘挂机控制电路包括桥式整流器、继电器、过压保护电路和负载调整电路，电话线a、b连接桥式整流器，桥式整流器负端接地，正端连接继电器的2脚，继电器的4脚与过压保护电路连接，过压保护电路并联负载调整电路，继电器的1脚与单片机的数据总线P2.7连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种电话远程控制装置，属于远程通信领域。
背景技术
现有的电话远程控制类的技术中，通常是利用电话振铃信号或者与单片机相连接驱动控制器或者用继电器来完成对电源的通断控制。这些控制方式在不同程度上存在一定的缺点。如申请号为99257923.6的专利，使用单纯的振铃电流检测进行控制，既无语音提示也无密码保护和自动摘机挂机功能。申请号为96241401.8的专利，使用电话进行远程控制电器的电源开关控制，同样没有语音提示和密码保护，这样很容易造成误操作，系统的安全性很差。专利号为01206368.1的专利提出的技术方案要求被控制电器的电源通过电话控制模块连接以便进行控制，这样的做法存在一定的危险性，一方面出现意外容易影响被控制电器，另一方面可能会损坏电话局的设备，对电话网产生影响。现有技术中，常在电路里接入可变电阻来调整系统的阻值，而为了达到精确调整阻值的目的也可由多个可变电阻进行串、并联连接以更好的满足系统对阻值变化的要求，但这种成本低、使用方便、调整精确的负载调整电路在电话远程控制领域却没有得到应用。
发明内容
针对上述现有技术中的问题与不足，本发明提供了一种安全性能好，对电话网不产生影响，同时具备语音提示和密码保护功能的智能电话远程控制装置。
本发明的技术方案，以如下方式实现：
一种智能电话远程控制装置，包括DTMF信号收发及信号判断电路、摘挂机控制电路、振铃检测及计数电路、语音提示电路、信息存取电路、网络节点接口电路和单片机。摘挂机控制电路和振铃检测及计数电路分别与电话线a、b相接，摘挂机控制电路与DTMF信号收发及信号判断电路和语音提示电路相接，DTMF信号收发及信号判断电路、摘挂机控制电路、振铃检测及计数电路、语音提示电路、信息存取电路、网络节点接口电路分别与单片机连接。其结构特点是，所述的摘挂机控制电路包括桥式整流器、继电器、过压保护电路和负载调整电路。电话线a、b连接桥式整流器，桥式整流器负端接地，正端连接继电器的2脚，继电器的4脚与过压保护电路连接，过压保护电路并联负载调整电路，继电器的1脚与单片机的数据总线P2.7连接。
上述的过压保护电路由PNP型三极管、NPN型三极管、二极管、电阻一、电阻二和电阻三组成。二极管通过电阻一连接到NPN型三极管的基极，二极管的阳极与PNP型三极管的发射极相连。PNP型三极管的基极通过电阻二与NPN型三极管的集电极相连，电阻三连接在PNP型三极管的发射极和基极之间。
上述的负载调整电路由电阻四、电阻五、电阻六和电阻七组成。分别串联的电阻四、电阻六和电阻五、电阻七并联后与过压保护电路中PNP型三极管的集电极和NPN型三极管的发射极相连。
上述的振铃检测及计数电路包括能够接受用户总线上传送振铃信号的型号为LS1240A的振铃信号产生器、光电耦合器、积分电路、型号为74LS14的史密特反相器，振铃信号产生器产生的信号控制光电耦合器光耦的通断，光电耦合器输出端接积分电路，积分电路接史密特反相器，史密特反向器连接单片机的定时器0的输入端T0。
上述的语音提示电路采用工作在直接寻址方式的语音芯片ISD2590，其中ISD2590芯片的地址线A0-A9与单片机P0口的P0.0-P0.7以及P1口的P1.0-1.1连接，且其中A8-A9至少有一个为0，ISD2590芯片的录放模式选择控制输入端P/R、节电模式控制输入端PD、片选信号输入端CE和溢出标志输入端OVF分别与单片机P1口的P1.2-1.5相连接，ISD2590芯片的信息结束标志输出端EOM接单片机的外部中断1的输入INT1，ISD2590芯片的输出信号由SP+端经电容耦合和信号放大电路与电话线连接，电话线的输入信号经电容耦合接ISD2590芯片的MIC端。
上述的信息存取电路由EEPROM24C01A组成，其A0-A2及WP端接地，串行时钟SCL与单片机的P2.1端相连，串行数据/地址输入/输出端SDA与单片机的P2.0端相连，单片机的型号为AT89C51。
本发明由于在摘挂机控制电路中使用了过压保护电路和负载调整电路来调节系统接入电话网的电阻值，保证了装置的回路电阻值不大于2000欧姆，馈电电流不小于18毫安，避免了装置对被控制电器和电话网的影响。本发明装置采用单片机AT89C51和信息存取电路实现了密码保护和反密码探测，从而增加了本发明的安全性和防止他人的恶意探测。本发明的语音提示电路给使用者提供语音操作提示，可有效防止使用者的误操作，同时语音提示电路还提供可以灵活调整的报警语音，结合信息存取电路存储的报警电话，可适应不同的报警需要。
附图说明
图1为本发明的输入/输出信号图；
图2为本发明的工作原理图；
图3为本发明DTMF信号收发及信号判断电路的电路连接图；
图4为本发明摘挂机控制电路的电路连接图；
图5为本发明振铃检测及计数电路的电路连接图；
图6为本发明语音提示电路的电路连接图；
图7为本发明信息存取电路的电路连接图。
具体实施方式
参看图1，对本发明的输入/输出信号进行分析：电话局发送为模拟信号的呼叫进程音信号和双音频信号给本发明，本发明经过处理发送为数字信号的控制信号给网络节点；网络节点向本发明装置发送为数字信号的报警信号，本发明经过处理发送为模拟信号的语音信号和双音频信号给电话局。
参看图2，智能电话远程控制装置，包括DTMF信号收发及信号判断电路1、摘挂机控制电路2、振铃检测及计数电路3、语音提示电路4、信息存取电路5、网络节点接口电路6和型号为AT89C51的单片机7。所述摘挂机控制电路2和振铃检测及计数电路3分别与电话线a、b相接，摘挂机控制电路2与DTMF信号收发及信号判断电路1和语音提示电路4相接，DTMF信号收发及信号判断电路1、摘挂机控制电路2、振铃检测及计数电路3、语音提示电路4、信息存取电路5、网络节点接口电路6分别与单片机7连接。
参看图3，DTMF信号收发及信号判断电路1是用MT8888作为主要芯片，MT8888的WR、CS、RD、RSO、D3端分别连接单片机7的P0.4、P1.6、P0.5、P0.6、P0.3端，MT8888的D0-D2端分别连接单片机7的P0.0-P0.2端，MT8888的IRQ/CP端接单片机7的INT0端，MT8888的IN-端为DTMF信号输入及检测呼叫进程音端，MT8888的Tone端为DTMF信号输出端。MT8888作为DTMF信号收发及信号音判断电路的主要芯片，它可以发送DTMF信号的高频组及低频组中的每一种单频，同时还提供通信线路中的呼叫进程音的接收及识别功能。工作时，由单片机7决定DTMF信号的输入和输出方向。本装置接收控制指令，即接收DTMF信号或检测呼叫进程音时，IN-端与电话线相连。本装置往外拨号时，即发送DTMF信号时，DTMF信号输出端Tone与电话线连通。
参看图4，摘挂机控制电路2包括由二极管DS-D7组成的桥式整流器8、继电器9、过压保护电路10和负载调整电路11。电话线a、b连接桥式整流器8，桥式整流器8负端接地，正端连接继电器9的2脚，继电器9的4脚与过压保护电路10连接，过压保护电路10并联负载调整电路11，继电器9的1脚连接单片机7的数据总线P2.7。其中的过压保护电路10由PNP型三极管16、NPN型三极管17、二极管18、电阻一R16、电阻二R17和电阻三R18组成。二极管18通过电阻一R16连接到NPN型三极管17的基极，二极管18的阳极与PNP型三极管16的发射极相连。PNP型三极管16的基极通过电阻二R17与NPN型三极管17的集电极相连，电阻三R18连接在PNP型三极管16的发射极和基极之间。其中的负载调整电路11由电阻四R19、电阻五R20、电阻六R21和电阻七R22组成。分别串联的电阻四R19、电阻六R21和电阻五R20、电阻七R22并联后与过压保护电路10中PNP型三极管16的集电极和NPN型三极管17的发射极相连。智能电话的摘挂机控制装置主要完成以下功能：摘挂机控制、极性保护、过压保护、负载调整。采用桥式整流器1后，即使用户将电话线插反，也能在后续电路中得到正电平信号，满足正逻辑芯片的电平要求，保证本发明的正常工作。为避免电话线上由于干扰造成的瞬时高电压造成的破坏，采用一个PNP型三极管16和一个NPN型三级管17组成过压保护电路10。正常情况下，PNP型三极管16和NPN型三极管17都工作在线性放大区，当出现高电压时，NPN型三极管17进入饱和状态，PNP型三极管16的基级电流不再随NPN型三极管17的基级电流而有明显的增加，从而限制了PNP型三极管16集电极的电流，避免了过压对系统电路的破坏。负载调整电路11中分别串联的电阻四R19、电阻六R21和电阻五R20、电阻七R22并联后相当于一个终端电阻，使用时通过调节各可变电阻的阻值，从而保证电路中总的阻抗不大于国家标准电话网要求的2000Ω，回路电流不小于18mA。
参看图5，振铃检测及计数电路3包括能够接受用户总线上传送的振铃信号并输出调频双音振铃信号的型号为LS1240A的振铃信号产生器12、光电耦合器13、积分电路14、型号为74LS14的史密特反相器15，振铃信号产生器12产生的信号控制光电耦合器13光耦的通断，光电耦合器13输出端接积分电路14，积分电路14接史密特反相器15，史密特反相器15连接单片机7的定时器0的输入端T0。振铃信号产生器12输出的调频双音振铃信号经5端输出控制光耦的通断，光电耦合器13输出端接到由电容C4和电阻R6组成的积分电路，选择电容C4和电阻R6使电路的充放电时间常数非常小，在振铃信号1秒接通的时间内，积分电路迅速充电，无振铃信号时迅速放电，由此每一次振铃产生一个脉冲，经史密特反相器15整形后，送到单片机7的定时器0输入端T0，由单片机7对振铃脉冲进行计数，当计数达到某个预置的值时，单片机7控制摘挂机控制电路2摘机。
参看图6，语音提示电路4采用工作在直接寻址方式的语音芯片ISD2590，ISD2590芯片的地址线A0-A9与单片机7P0口的P0.0-P0.7以及P1口的P1.0-1.1连接，其中A8-A9至少有一个为0，ISD2590芯片的录放模式选择控制输入端P/R、节电模式控制输入端PD、片选信号输入端CE和溢出标志输入端OVF分别与单片机7P1口的P1.2-1.5相连接，ISD2590芯片的信息结束标志输出端EOM接单片机7的外部中断1的输入INT1端，ISD2590芯片的输出信号由SP+端经由电容C7、电阻R14组成的电容耦合电路和由电阻R11、NPN三极管组成的信号放大电路与电话线连接，电话线的输入信号经电容耦合电路接ISD2590芯片的MIC端，由单片机7确定是否接通放音通路或录音通路。本装置需要多段提示语音，语音段的总长需要在80s左右，而且要求根据用户的操作而播放语音的顺序不同。语音芯片ISD2590具有90s的语音存储量，最多能分600段。通过对地址端最高两位的控制，该芯片可以选择工作在直接寻址方式或其它操作模式。因此，本装置中ISD2590芯片采用直接寻址方式，只要提供语音的起始地址，配合该芯片控制信号，就可以灵活地操作各段语音。本装置需要放音时，单片机7通过P0.0～P0.7以及P1.0～P1.1设置芯片ISD2590中需要播放的语音段的起始地址，由单片机7的P1.2～P1.5控制芯片ISD2590的工作状态，使芯片ISD2590的节电控制端PD为低，录放模式P/R为高，在片选信号CE端加100ns以上的低电平脉冲，本装置就开始播放语音。当该段语音播放结束时，芯片ISD2590的信息结束标志输出端EOM输出低电平脉冲，产生外部中断1，单片机7根据外部中断1判断语音段是否播放完成。放音完成后，使其PD端为高，将芯片ISD2590恢复到节电状态。本装置需要录音时，单片机7的操作与放音相似，由单片机7的P1.2～P1.5控制芯片ISD2590的节电控制端PD为低，录放模式P/R为低，片选信号CE端为低，启动录音操作。片选信号CE端需一直保持低电平，直至录音结束。片选信号CE端为高，则停止录音。录音结束后，使节电控制端PD为高，将芯片ISD2590恢复到节电状态。
参看图7，信息存取电路5由EEPROM24C01A组成，其A0-A2及WP端接地，串行时钟SCL与单片机7的P2.1端相连，串行数据/地址输入/输出端SDA与单片机7的P2.0端相连。EEPROM24C01A的A0～A2接地，设定该芯片的地址为000，若本装置需要扩展存储空间，可再接入另一个EEPROM24C01A，地址选择范围为001～111。EEPROM24C01A的WP端接地，该芯片处于非保护状态，芯片的整个存储空间都可以进行写操作。本装置需要存储数据时，由单片机7通过P2.1控制EEPROM24C01A的串行时钟SCL为高，由单片机7的P2.0端控制EEPROM24C01A的数据线SDA产生高电平向低电平跳变的下降沿，启动EEPROM24C01A开始工作。工作中，在EEPROM24C01A的SCL为高时，其数据线SDA必须保持稳定，表示需要传送的数据。数据线上的数据的改变在EEPROM24C01A的SCL为低时完成。通过单片机7的P2.0和P2.1控制EEPROM24C01A的SCL和SDA配合工作，向EEPROM24C01A写入控制字节、EEPROM存储单元地址后，再向EEPROM24C01A的该存储单元写入一个字节的有效数据。当一个字节的数据写完时，使EEPROM24C01A的SCL为高，EEPROM24C01A的SDA产生低电平向高电平跳变的上升沿，停止数据的传输。如此重复多次，就可将多个字节的有效信息存储到EEPROM24C01A的指定的存储单元中。
本装置可采用7位变长密码，用户可以根据需要使用长度少于7位的密码组合。密码各位为DTMF信号收发及信号判断电路1中MT8888芯片可以接收的双音频信号中除“#”以外的任意键，用户输入时，以“#”为结束标志。因此，共有157+156+155+154+153+152+15＝183063615种密码组合。实际应用中通常电话键盘只有11个键可用于密码，共有117+116+115+114+113+112+11＝21435887种组合。接收密码后，将其存放在型号为AT89C51的单片机7RAM的PASS1中，存放格式为“长度+密码”，长度为密码的长度，不包括“长度”这一字节，因此PASS1所需最大空间为8个字节。用户输入的密码以“#”为结束标志，“#”不记入密码中，本装置根据“#”来判断密码接收结束并计算密码长度，因此用户最大输入也是8个字节。在判断用户密码是否正确时，先从信息存取电路5的EEPROM24C01A中读取系统密码，存放在型号为AT89C51的单片机7RAM的PASS2中，格式也是“长度+密码”，依次比较每个字节，有一个不一致，则输入密码错误。若错误未满3次，则重新接收；若已满3次，则本装置挂机，返回主循环。
修改密码的接收与密码的接收校验程序流程相似，只需比较的是两次输入的密码修改数据是否一致，若一致，则需保存到EEPROM24C01A中；不一致，则密码不予修改，返回。
修改外拨报警号码与修改密码相似，在EEPROM24C01A中，报警号码的存放格式也是“长度+号码”，长度中只计号码本身的字节数，不包括“长度”本身所占的字节。每个报警号码的最大长度为15位，在EEPROM24C01A中除去密码存放的空间，还可存放7组不同的报警号码。因此，在修改报警号码时，必须先给出所需修改的号码的序号，根据序号，确定号码在EEPROM24C01A中的存储地址，进行修改。
虽然本装置的7位不定长度密码提供的组合可能很多，密码被盗用的概率很小，但是为了防止某些恶意的攻击，如设计软件，不断地拨入电话，尝试不同密码组合，对密码进行探测等，本装置进行了反密码探测的设计。用户拨入电话，若三次密码输入都错误，则本次拨入失败，本装置自动挂机，同时，记录拨入失败次数的变量值ERRTM增1。当连续出现失败的拨入多于7次，即该变量值大于7时，本装置锁定，当再有电话拨入时，振铃摘机后，提示多次密码错误，请用户查核，然后挂机，回到主循环。直到本装置重新启动，才恢复自动摘机接听后检查密码并进行后续操作的功能。如果在拨入连续失败未满7次时，有一次密码输入正确，则将记录拨入失败次数的变量ERRTM清0。通过这一措施，可以在一定程度上防止对本发明的恶意破坏，而在用户忘记密码时，允许用户有几次尝试的机会。如果用户家中的电话有来电显示功能而且开通了来电显示业务，当出现被锁的时候，还可以方便地追踪恶意电话的来源。
Claims (8)
1.一种智能电话远程控制装置，包括DTMF信号收发及信号判断电路(1)、摘挂机控制电路(2)、振铃检测及计数电路(3)、语音提示电路(4)、信息存取电路(5)、网络节点接口电路(6)和单片机(7)，摘挂机控制电路(2)和振铃检测及计数电路(3)分别连接电话线a、b，摘挂机控制电路(2)与DTMF信号收发及信号判断电路(1)和语音提示电路(4)相接，DTMF信号收发及信号判断电路(1)、摘挂机控制电路(2)、振铃检测及计数电路(3)、语音提示电路(4)、信息存取电路(5)、网络节点接口电路(6)分别与单片机(7)连接，其特征在于，所述的摘挂机控制电路(2)包括桥式整流器(8)、继电器(9)、过压保护电路(10)和负载调整电路(11)，电话线a、b连接桥式整流器(8)，桥式整流器(8)负端接地，正端连接继电器(9)的2脚，继电器(9)的4脚与过压保护电路(10)连接，过压保护电路(10)并联负载调整电路(11)，继电器(9)的1脚与单片机(7)的数据总线P2.7连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述过压保护电路(10)由PNP型三极管(16)、NPN型三极管(17)、二极管(18)、电阻一(R16)、电阻二(R17)和电阻三(R18)组成，二极管(18)通过电阻一(R16)连接到NPN型三极管(17)的基极，二极管(18)的阳极与PNP型三极管(16)的发射极相连，PNP型三极管(16)的基极通过电阻二(R17)与NPN型三极管(17)的集电极相连，电阻三(R18)连接在PNP型三极管(16)的发射极和基极之间。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述的负载调整电路(11)由电阻四(R19)、电阻五(R20)、电阻六(R21)和电阻七(R22)组成，分别串联的电阻四(R19)、电阻六(R21)和电阻五(R20)、电阻七(R22)并联后与过压保护电路(10)中PNP型三极管(16)的集电极和NPN型三极管(17)的发射极相连。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的振铃检测及计数电路(3)包括能够接收用户总线上传送的振铃信号的振铃信号产生器(12)、光电耦合器(13)、积分电路(14)、史密特反相器(15)，振铃信号产生器(12)产生的信号控制光电耦合器(13)光耦的通断，光电耦合器(13)输出端接积分电路(14)，积分电路(14)接史密特反相器(15)，然后连接单片机(7)的定时器0的输入端T0。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的振铃信号产生器(12)的型号为LS1240A，史密特反相器(15)的型号为74LS14。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述的语音提示电路(4)采用工作在直接寻址方式的语音芯片ISD2590，其中ISD2590芯片的地址线A0-A9与单片机(7)P0口的P0.0-P0.7以及P1口的P1.0-1.1连接，且其中A8-A9至少有一个为0，ISD2590芯片的录放模式选择控制输入端P/R、节电模式控制输入端PD、片选信号输入端CE和溢出标志输入端OVF分别与单片机(7)P1口的P1.2-1.5相连接，ISD2590芯片的信息结束标志输出端EOM接单片机(7)的外部中断1的输入INT1，ISD2590芯片的输出信号由SP+端经电容耦合和信号放大电路与电话线连接，电话线的输入信号经电容耦合接ISD2590芯片的MIC端。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述的信息存取电路(5)由EEPROM24C01A组成，其A0-A2及WP端接地，串行时钟SCL与单片机(7)的P2.1端相连，串行数据/地址输入/输出端SDA与单片机(7)的P2.0端相连。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述单片机(7)的型号为AT89C51。
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