CN2579096Y - 智能家庭电话控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能家庭电话控制器，由处理器电路1、与处理器电路相连的振铃检测电路2、摘挂机电路3、DTMF收发器电路4、语音模块5、存储器电路9、与语音模块相连的输出放大器电路6、输入放大器电路7、录音电路8、扩音器S1、与家庭集中控制器通讯的通讯插头JP5、由家庭集中控制器向电话控制器供电的电源插头JP1及外围电路组成。实现了智能家庭网络家电和家政设备的远程电话控制、家庭安防系统的电话报警以及电话留言等功能。

Description

智能家庭电话控制器

                             技术领域

本实用新型属于家用电器技术领域。更明确地说涉及智能家庭电话控制功能的改进，亦即采用最新的芯片技术实现智能家庭网络家电和家政设备的远程控制、安防报警和电话留言等功能。

                             背景技术

随着信息社会的发展，网络和信息家电已越来越多地出现在人们的生活之中，而这一切发展的最终目标都是给人类提供一个舒适、便捷、高效、安全的生活环境。如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今社会的一个热点问题。近年来，国际和国内许多大公司提出了相应的解决方案，但迄今为止，这一领域的国际标准尚未成熟，各国正努力研制适合于本国国情的智能家居系统。国内已有的类似产品则由于单片机系统功能有限，虽然成本较低，但往往仅用于安防报警，功能单一，使用不便。

本实用新型的目的，提供一种基于家用电话线，采用目前最新的芯片技术，实现智能家庭网络家电和家政设备的远程电话控制、家庭安防系统的电话报警以及电话留言等功能的智能家庭电话控制器。它与家庭集中控制器配合，功能丰富实用，内容层次清晰，操作简便易用，极适合普通家庭使用的智能家居系统。

                             发明内容

本实用新型智能家庭电话控制器的电路框图如图1所示，由处理器电路1、与处理器电路相连的振铃检测电路2、摘挂机电路3、DTMF收发器电路4、语音模块5、存储器电路9、与语音模块相连的输出放大器电路6、输入放大器电路7、录音电路8、扩音器S1、与家庭集中控制器通讯的通讯插头JP5、由家庭集中控制器向电话控制器供电的电源插头JP1及外围电路组成。

各部分的作用如下：

处理器电路1：本实用新型采用ATMEL公司的八位AT89C52单片机，片内有8KB可重新编程可卸载的FLASH程序存储器，片内256字节RAM，32条可编程I/O口线，3个16位定时/计数器，6个中断矢量，一个全双工串行口。通过内部编程实现对语音芯片U3、DTMF收发器芯片U2、存储器芯片U5的控制，以完成远程电话控制、家庭安防系统的电话报警以及电话留言等功能。

振铃检测电路2：由分压电阻R4、R5、晶体管Q5、单稳态触发器U4A以及外围电路构成；当有电话打入时，公共电话交换系统(PSTN)的程控交换机将通过电话线送来幅值为90+15v、频率为25Hz的振铃信号，振铃检测电路检测到有振铃信号送来时，将向单片机的外部中断引脚INTO提供一个单脉冲信号。由于采用了巧妙的设计，使得振铃信号不再是传统设计的方波信号，而是一个单脉冲信号，这就大大减轻了软件资源的消耗，降低了软件产生BUG的可能性，提高了整个系统的稳定性。

摘挂机电路3：由电阻R7、与电阻R7串联的稳压管V5、继电器K1以及由电容C5、二极管V6、电阻R8组成的保护电路和外围电路构成；公共电话交换系统(PSTN)要求电话机摘机时必须保持不小于300mA的电流，摘挂机电路则可以完成上述功能。在需要拨打电话或有电话打入时，摘挂机电路通过继电器K1触点的吸合可以将摘机电路接入电话线两端，当电话打完需要挂机时则断开继电器K1触点，与电话线断开连接，完成挂机功能。

DTMF收发器电路4：由DTMF收发器芯片U2、单稳态触发器U4B以及保护电路组成；电话控制器拨打电话时需要通过电话线向电话局送出双音频即DTMF信号，用户的远程控制和留言功能也需要通过远端电话键盘发送DTMF信号到电话控制器来实现，因此电话控制器需要有DTMF收发器来实现DTMF信号的接收和发送。同时，电话控制器作为主叫方拨打电话时，交换机会根据对方电话机使用状态的不同送回载波频率为450Hz的各种信号音，因此电话控制器还应具有检测信号音的功能。本实用新型的DTMF收发器是采用MITEL公司的MT8888来实现的，该芯片不仅集成了DTMF双音频信号的接收和发送功能，而且具有检测450Hz信号音的功能，采用该芯片的优点是增加了集成度，有效减少了整个电话控制器的体积。

语音模块5：实现语音存储功能，可以方便地实现本地语音录制、本地语音播放、远程语音录制、远程语音播放等功能。语音芯片采用了美国ISD公司的长时语音录放芯片ISD4004。该芯片采用了多电平直接模拟量存储技术，将每个采样值直接存储在片内的快闪存储器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。

输出放大器电路6：由音频放大器U6以及外围电路组成；该放大器有两个功能：一是将DTMF收发器产生的DTMF信号经过放大至标准电平后耦合到用户电话线上；二是将语音模块U3播放的语音信号放大后耦合至扩音器S1，作为在本地播放语音使用。这两个功能的切换在电路上是由处理器单片机U1通过控制一个单刀双掷的继电器K2来实现的。此处音频放大器芯片LM386的电源采用+12V，可以大大提高放大语音信号时的动态范围。

输入放大器电路7：由音频放大器U7以及外围电路组成；该放大器将从用户电话线耦合过来的音频信号放大后供给DTMF收发器U2做解码用，用于通过电话控制器实现远程控制的操作。

录音电路8：由录音话筒X1和晶体管Q4以及外围电路组成；为语音模块U3提供本地录制家庭住址和留言问候语等录音功能。本实用新型采用的录音话筒为驻极体话筒。

存储器电路9：用来存储报警需要拨打的电话号码、自动摘机前的振铃次数、远程控制功能是否有效以及留言是否有效等状态信息。本实用新型采用EEPROMX25045，容量32K，具有上电复位和WATCHDOG功能。

扩音器S1：用于用户在本地收听播放的语音信息，本实用新型采用8Ω、0.5W的扩音器。

通讯插头JP5：实现与家庭集中控制器间的通讯，需要用户配置的信息和操作电话控制器的部分操作是通过家庭集中控制器的LCD显示器和键盘来实现的，因此电话控制器必须通过通讯插头和家庭集中控制器进行通讯以完成上述功能。

电源插头JP1：通过家庭集中控制器向电话控制器提供电源。本实用新型采用+12V、+5V、+3.3V三组电源。

本实用新型智能家庭电话控制器配合家庭集中控制器使用，主要完成以下三个功能：

电话远程控制功能：用户通过拨打电话并根据语音提示信息输入相应键码，可以对家庭中的网络家电和网络家政设备实现远程控制功能；

安防报警功能：家庭集中控制器检测到警情时，电话控制器将按预先设定的几组电话号码拨号，在有人接听时根据不同的警情播送相应的语音信息和地址信息。地址信息可由用户自行录入；

留言功能：当用户家中的电话无人接听时，电话控制器可通过语音信息提示主叫者进行电话留言，留言提示信息也可由用户自行录入。

本实用新型智能家庭电话控制器电路采用滤波、去耦、屏蔽、接地、冗余纠错等软硬件技术电磁兼容措施，使整机通过了电磁兼容有关标准的测试。

本实用新型的语音模块采用ISD公司生产的长达8分钟的新型语音芯片ISD4004提供语音存储功能，由于该芯片采用直接模拟量存储技术，具有单片录放、分段存储、音色纯真、性价比高等特点，可以方便地实现本地语音录制、本地语音播放、远程语音录制、远程语音播放等功能。

                       附图说明

图1为本实用新型的智能家庭电话控制器电路框图。

图2为本实用新型一个实施例的电路图。

在图1中：处理器电路1、振铃检测电路2、摘挂机电路3、DTMF收发器电路4、语音模块5、输出放大器电路6、输入放大器电路7、录音电路8、存储器电路9、扩音器S1、通讯插头JP5、电源插头JP1。

在图2中：处理器电路1中的单片机U1，采用ATMEL公司的八位AT89C52，单片机的上电复位由存储器芯片U5 X25045来提供；DTMF收发器电路3中的DTMF收发器U2采用的是MITEL公司的MT8888，MT8888有两种工作模式：DTMF收发模式和信号音检测模式，在需要接收DTMF信号或者拨号时，由处理器软件将U2设置为DTMF方式，同时，与之相连的音频放大器U7 LM386将电话线上输入的音频信号放大，R9与R10则将电容C6耦合来的用户电话线上的音频信号给音频放大器U7分得合适的输入电压值；DTMF收发器U2的音频输出送入音频放大器U6进行放大，并通过继电器K2和耦合电容C11送到用户电话线上；当需要进行信号音检测时，由处理器单片机U1将U2设为信号音检测模式，当有450Hz的拨号音或忙音等信号音时，U2将通过13脚产生方波中断信号，该中断信号送至单稳态触发器U4B，整形为单个长脉冲的形式，触发处理器单片机U1的外部中断引脚13，单稳态触发器U4A用在振铃检测电路中，通过两个分压电阻R4、R5，经过隔直电容C41将信号耦合并由晶体管Q5将信号倒相放大，交换机送来的90+15v的25Hz振铃信号就可以巧妙地转化为一个单脉冲信号，而不是传统设计的方波信号，这就大大减轻了软件资源的消耗，降低了软件产生BUG的可能性，提高了整个系统的稳定性。U8是极性转换电路，可以使用户通过插头JP4插入电话线时不必区分电话线极性。语音芯片U3，采用ISD4004芯片，由处理器单片机U1控制其处在录音和放音方式；录音时需要录制的信号有两种，一是由C10和C12从用户电话线上耦合而来的音频信号，二是本地录音电路8产生的录音信号，录制时由单片机U1通过继电器K3进行切换。

在摘挂机电路3中，电阻R7和稳压管V5是构成摘机条件的主要元件，形成摘机所需要的电流；电容C5、二极管V6、电阻R8组成保护电路，使摘机电压由摘机瞬间的2伏左右的电压逐渐升高到正常时9伏左右，目的是避免大的摘机电压通过C6、C10、C11等耦合电容损坏后续集成电路芯片。

电路图中的V7、V8、V9是保护电路，防止挂机时C6、C10、C11等电容产生较高的负压，而将电压嵌位在-0.7V以内。R15、R16以及R9和R10除了本身的分压功能外还可以避免C6、C10、C11等耦合电容在摘机后产生较高的静态电压，避免了在继电器K2、K3吸合瞬间损坏后续集成电路芯片。

                         具体实施方式

实施例1：一种智能家庭电话控制器，电路框图如图1所示，实施电路如图2所示，以下说明其网络家电远程控制过程：

将智能家庭集中控制器和本实用新型的电话控制器上电后，随即开始正常工作。首先，集中控制器查询电话控制器是否存在，如果存在，电话控制器就会回发一个信息，集中控制器就会将相关配置信息发送至电话控制器，经过集中控制器配置后电话控制器就可以正式工作了。

首先，用户拨打家中的电话，在响过预定次数的振铃后，电话控制器将自动摘机，同时通过播放预先录制好的语音信息提示用户通过输入指定的按键选择电话留言还是远程电器控制，用户选择进行远程电器控制后，电话控制器将提醒用户输入密码，如果用户输入的密码正确，电话控制器将继续通过语音提示用户输入要控制的电器类型，该类型是厂家预先定义完成的，具体类型对应何种电器在语音信息中也播送给了用户，用户输入电器类型后，如果家中该类型的电器有一台以上，电话控制器将继续通过语音信息提示用户输入电器序号，该序号是用户在家中提前通过智能家庭集中控制器的LCD显示器和键盘预先定义完成的，在输入完电器序号后，就唯一确定了用户想要控制的电器设备，接下来电话控制器将继续提示用户输入对该电器的操作，如打开、关闭以及查询状态等，用户输入完后，远程控制网络家电的操作就将执行，执行结果也将通过语音信息传送给用户。此外，远程控制不仅可以控制智能家庭中的网络家电，还可以完成网络家政设备比如安防系统布撤防的操作，用户按照上述步骤根据相应的语音提示信息即可以安全方便地完成。

通过远程电话访问电话控制器，用户可以根据语音提示信息输入相应键码实现对家庭中的网络家电和网络家政设备实现远程控制功能。功能丰富实用，内容层次清晰，操作简便易用，可广泛应用于普通家庭中，极大地提高了人们居住生活的舒适度和安全性。

Claims (10)

1.智能家庭电话控制器，其特征在于，它由处理器电路(1)、与处理器电路相连的振铃检测电路(2)、摘挂机电路(3)、DTMF收发器电路(4)、语音模块(5)、存储器电路(9)、与语音模块相连的输出放大器电路(6)、输入放大器电路(7)、录音电路(8)、扩音器S1、与家庭集中控制器通讯的通讯插头JP5、由家庭集中控制器向电话控制器供电的电源插头JP1及外围电路组成。

2.根据权利要求1的智能家庭电话控制器，其特征在于，所述的振铃检测电路由分压电阻R4、R5、晶体管Q5、单稳态触发器U4A以及外围电路构成。

3.根据权利要求1的智能家庭电话控制器，其特征在于，所述的摘挂机电路由电阻R7、与电阻R7串联的稳压管V5、继电器K1以及由电容C5、二极管V6、电阻R8组成的保护电路和外围电路构成。

4.根据权利要求1的智能家庭电话控制器，其特征在于，所述的DTMF收发器电路由DTMF收发器芯片U2、单稳态触发器U4B以及保护电路组成。

5.根据权利要求4的智能家庭电话控制器，其特征在于，所述的DTMF收发器芯片采用MT8888。

6.根据权利要求1的智能家庭电话控制器，其特征在于，所述的输出放大器电路由音频放大器U6以及外围电路组成。

7.根据权利要求1的智能家庭电话控制器，其特征在于，所述的输入放大器电路由音频放大器U7以及外围电路组成。

8.根据权利要求6或7的智能家庭电话控制器，其特征在于，所述的音频放大器采用芯片LM386。

9.根据权利要求1的智能家庭电话控制器，其特征在于，所述的录音电路由录音话筒X1和晶体管Q4以及外围电路组成。

10根据权利要求1的智能家庭电话控制器，其特征在于，所述的语音模块采用语音芯片ISD4004.

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