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摘要：電熱水器電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的工作原理及實(shí)現(xiàn)方法；著重描述了該系統(tǒng)的各模塊組成、原理及具體的電路；電力載波調(diào)制解調(diào)器芯片TDA5051在該系統(tǒng)中的應(yīng)用及軟件流程圖。
關(guān)鍵詞：電熱水器 電力載波 遠(yuǎn)程控制 TDA5051
隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，人們的生活節(jié)奏越來越快，時(shí)間觀念也越來越強(qiáng)，并逐步開始運(yùn)用新的科技手段改善自己的生活條件和質(zhì)量，享受高科技給人們帶來的及時(shí)、舒適的生活環(huán)境。本文介紹了一種電話遠(yuǎn)程控制電熱水器的實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)適用于具有電腦控制的電熱水器的電話遠(yuǎn)程遙控，用戶可通過任意一部雙音頻電話（包括手機(jī)、電話分機(jī)）對自己家庭安裝的電熱水器進(jìn)行機(jī)、停機(jī)、設(shè)溫等操作。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)主要由與電話連在一起的電話控制器和與熱水器連在一起的嵌入式電力載波終端組成。
電話控制器主要包括電話振鈴檢測電路、電話自動摘記和掛機(jī)電路、DTMF信號解碼電路、語音提示電路、電力載波調(diào)制解調(diào)器電路以及整個系統(tǒng)的控制心臟CPU 電路。當(dāng)有電話打入時(shí)電話振鈴檢測電路檢測到有振鈴并等待系統(tǒng)默認(rèn)的振鈴次數(shù)后，控制器自動摘機(jī)，并在語音電路的提示下依次輸入用戶的操作密碼和操作指令。DTMF解碼電路將接收到的DTMF解碼后的數(shù)字信號送入CPU，若密碼有誤，系統(tǒng)自動掛斷電路。當(dāng)進(jìn)入正常遙控狀態(tài)后，CPU將控制命令打包后送入電力載波調(diào)制解調(diào)器芯片TDA5051，調(diào)制后由耦合電路耦合到交流220V/50Hz的電力線路。
2 電話遠(yuǎn)程控制部分的實(shí)現(xiàn)方式
電話遠(yuǎn)程控制部分主要由電話振鈴檢測電路、電話自動摘記和掛機(jī)電路、DTMF信號解碼電路、語音提示電路和CPU組成。CPU是整個系統(tǒng)的控制核心，本系統(tǒng)采用AT89C2051，所有電路都是在它的控制之下完成各種規(guī)定的操作。下面具體介紹各單元電路的設(shè)計(jì)方案。
當(dāng)電話振鈴信號到來時(shí)，電話線路上的90V振鈴信號，經(jīng)過一個橋式整流及濾波后，驅(qū)動光電耦合器，如圖2所示。有振鈴信號時(shí)，振鈴信號輸出端為低電平，無振鈴信號時(shí)為高電平。CPU以此判斷有無振鈴信號及振鈴次數(shù)。
2.2 電話自動摘機(jī)和掛機(jī)電路
電話打入并等待默認(rèn)的振鈴次數(shù)后，CPU送出的摘機(jī)信號UP為低電平以驅(qū)動光耦導(dǎo)通使假負(fù)載接入，進(jìn)入摘機(jī)狀態(tài)。當(dāng)整個設(shè)定過程完成后，或輸入錯誤密碼時(shí)，CPU將使摘信號恢復(fù)為高電平以斷開假負(fù)載，進(jìn)入掛機(jī)狀態(tài)，如圖3所示。
2.3 DTMF信號解碼電路
在電話遠(yuǎn)程控制電路中，DTMF信號的解碼電路是非常重要的部分。本系統(tǒng)采用常規(guī)的MT8870DTMF解碼芯片，該芯片具有功耗低、調(diào)整簡單、抑制撥號音能力強(qiáng)等特點(diǎn)。由電話線送來的雙音多頻（DTMF）及電話直流供電混合信號經(jīng)電容耦合到MT8870的信號輸入端，當(dāng)檢測到有DTMF信號輸入并已解調(diào)、鎖存到輸出寄存器后，STD端輸出高電平，CPU檢測到該信號后便可使MT8870的三態(tài)輸出鎖存器使能端TOE有效，并將代表撥號值的四位二進(jìn)制代碼 Q4～Q1送往CPU處理。電路如圖4所示。
當(dāng)有電話打入并且電話遠(yuǎn)程控制器摘機(jī)后，控制者便會在語音提示電路的提示下輸入密碼，而后熱水器執(zhí)行開機(jī)、設(shè)定溫度、掛機(jī)等操作。
語音電路采用美國ISD公司的語音錄放芯片ISD4003。這種錄放芯片采用了多電平直接模擬量存儲技術(shù)，將每個采樣值直接存儲在片內(nèi)的快閃存儲器中，因此能夠非常真實(shí)、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，并且儲存的信號在斷電情況下百年不丟失。將需要提示的語音信息按段錄入到ISD4003后，在CPU 的控制下將錄入的信息按順序由音頻輸出端輸出，然后經(jīng)音頻功率放大器（LM386）放大后送到電話線路。電路如圖5所示。
3 電力載波收發(fā)模塊的實(shí)現(xiàn)方法
在整個電話遠(yuǎn)程控制熱水器的系統(tǒng)中，CPU是整個系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)地工作。但要真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，信號的可靠傳輸才是本系統(tǒng)的關(guān)系。
4 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件的主要工作是進(jìn)行各種狀態(tài)的檢測以及數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。為了確保對熱水器的正確操作，數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)需進(jìn)行編碼并加入校驗(yàn)碼，接收方收到數(shù)據(jù)后再進(jìn)行解碼并判斷校驗(yàn)碼是否正確以確定接收的數(shù)據(jù)是否正確。電話控制器部分的電力載波模塊和熱水器部分的電力載波模塊互相傳送數(shù)據(jù)時(shí)，利用單片機(jī)的串行接口并采用異步通信方式，波特率設(shè)為1200bps，數(shù)據(jù)格式為：
電話控制器下行：AA+命令碼+長度+數(shù)據(jù)+校驗(yàn)碼
熱水口上行：55+命令碼+長度+狀態(tài)+校驗(yàn)碼
熱水器嵌入的電力載波控制模塊CPU對熱水器的控制以及熱水器返回的狀態(tài)，需根據(jù)熱水器控制板的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在此不再述。軟件流程圖如圖7所示。
