基于電話接口的溫濕度記錄儀設(shè)計(jì)

2.4 忙音檢測(cè)

　　通話過(guò)程中一方掛機(jī)后，交換機(jī)會(huì)向另一方發(fā)送忙音信號(hào)。這就要求在后端查詢者掛機(jī)后，記錄儀能檢測(cè)出忙音并自動(dòng)掛機(jī)。忙音信號(hào)頻率為450±25Hz，電平為-10±3dBm，它是0.7s斷續(xù)的信號(hào)音，即0.35s送，0.35s斷。本文采用ML7005檢測(cè)忙音信號(hào)，電話線上的忙音信號(hào)經(jīng)變壓器耦合輸出RXD進(jìn)入芯片后，CP端輸出高低電平信號(hào)，利用單片機(jī)I/O口的中斷功能，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)忙音的檢測(cè)。在軟件部分進(jìn)行忙音次數(shù)的檢測(cè)，達(dá)到一定次數(shù)的忙音后再掛機(jī)，避免誤檢測(cè)，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.5 隔離電路

　　電話線上的信號(hào)是一種懸浮信號(hào)，電話使用的是懸浮地，因此電話信號(hào)一旦與其它的地連接，由于其地端參考點(diǎn)不同，信號(hào)會(huì)被迅速衰減，就無(wú)法得到正確的信號(hào)，系統(tǒng)就不能正常工作。本文采用兩種隔離方法實(shí)現(xiàn)電話接口電路與其它電路的隔離，一是采用變壓器隔離，將信號(hào)音檢測(cè)發(fā)送、語(yǔ)音模塊電路與電話線進(jìn)行隔離。另一種是用光電耦合器4N35進(jìn)行隔離，在振鈴信號(hào)檢測(cè)時(shí)，實(shí)現(xiàn)電話線與單片機(jī)電路的隔離。

2.6 語(yǔ)音播放電路

　　記錄儀發(fā)送的電話語(yǔ)音提示和溫濕度的語(yǔ)音播報(bào)由語(yǔ)音模塊實(shí)現(xiàn)，選用PM66128智能語(yǔ)音模塊，它是一個(gè)整合了錄放音電路、快閃存儲(chǔ)、ADPCM編解碼器、功率放大器、穩(wěn)壓器等電路的全功能錄放系統(tǒng)。使用PM66編程軟件能夠?qū)av格式音頻文件加載到語(yǔ)音模塊，音頻采樣率為8K時(shí)可錄制40分鐘的語(yǔ)音。PM66128與單片機(jī)的通信通過(guò)3根信號(hào)線實(shí)現(xiàn)，分別是DATA數(shù)據(jù)、CLK時(shí)鐘、BUSY忙信號(hào)輸出，放音時(shí)單片機(jī)直接送入要放音的段地址即可播放，結(jié)束時(shí)忙信號(hào)輸出拉低，單片機(jī)可以再發(fā)送下一段語(yǔ)音地址進(jìn)行播放。

2.7 溫度、濕度采集電路

　　溫度采集選用NXP公司的數(shù)字溫度傳感器芯片LM75A，它是一個(gè)高速I²C接口的溫度傳感器，可以在-55℃到 + 125℃的溫度范圍內(nèi)將溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，內(nèi)部的11位ADC提供溫度分辨率達(dá)0.125℃，該芯片采用小型SOP8封裝，供電電壓是2.8V~5.5V，具有過(guò)熱關(guān)斷功能，關(guān)斷溫度在內(nèi)部寄存器中設(shè)置。MCU可以通過(guò)I²C總線直接讀取其內(nèi)部寄存器中的數(shù)據(jù)，并可通過(guò)I2C對(duì)4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行操作，以設(shè)置成不同的工作模式。由于單片機(jī)MSP430F149沒(méi)有I²C接口，本設(shè)計(jì)使用兩個(gè)普通I/O口模擬I²C總線方式。

　　溫度采集選用Humirel公司的濕敏電容傳感器HS1101，相對(duì)濕度在0%~100%RH范圍內(nèi)，電容量由162pF變到200pF，其誤差不大于±2%RH;響應(yīng)時(shí)間小于5s;溫度系數(shù)為0.04pF/℃，精度滿足使用需求。圖4為HS1101的濕度-電容響應(yīng)曲線。HS1101在電路中相當(dāng)于一個(gè)電容器件，它的電容量隨著空氣濕度的增大而增大，本文利用振蕩電路將其電容的變化量轉(zhuǎn)化為頻率可變的方波，再經(jīng)過(guò)整流電路、積分電路和放大電路將脈沖量轉(zhuǎn)換為0V~3V直流信號(hào)，然后利用單片機(jī)MSP430F149片內(nèi)的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC12將直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)濕度采集。采集電路將0V~3V直流信號(hào)輸入到單片機(jī)的ADC12模擬信號(hào)采樣輸入端口P60，并在程序中配置控制寄存器ADC12CTL0和ADC12CTL1，設(shè)置成使用內(nèi)部參考電平，轉(zhuǎn)換模式為單通道單次轉(zhuǎn)換，在定時(shí)器控制下周期性地進(jìn)行AD采樣，轉(zhuǎn)換完成后讀取轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)寄存器ADC12MEN0中12位轉(zhuǎn)換結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度信號(hào)的采集。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)流程如圖5所示。記錄儀上電初始化完成后周期性地進(jìn)行環(huán)境溫濕度采集，采集數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在AT24C256中，同時(shí)監(jiān)測(cè)電話線路有無(wú)來(lái)電呼叫，在三次振鈴后電話接口電路模擬摘機(jī)，對(duì)于異常情況，如振鈴只響過(guò)一次對(duì)方就已經(jīng)掛機(jī)，則不響應(yīng)。摘機(jī)后播放密碼提示音等待用戶輸入密碼，密碼驗(yàn)證通過(guò)記錄儀等待接收查詢命令，解析命令并語(yǔ)音播報(bào)溫濕度值及記錄儀工作狀態(tài)，同時(shí)檢測(cè)電話線路上是否有忙音信號(hào)或者DTMF掛機(jī)命令，若檢測(cè)到忙音，則表示對(duì)方已掛機(jī)則記錄儀也掛機(jī)，若檢測(cè)到DTMF掛機(jī)命令，則表示對(duì)方強(qiáng)制記錄儀掛機(jī)，掛機(jī)后記錄儀返回初始狀態(tài)。如果用戶三次密碼輸入錯(cuò)誤，則認(rèn)為非法操作并掛機(jī)返回初始狀態(tài);在接通電話并輸入密碼正確后超過(guò)60s沒(méi)有輸入DTMF查詢命令，記錄儀也主動(dòng)掛機(jī)。

　　記錄儀在進(jìn)行溫濕度采集時(shí)，同時(shí)判斷當(dāng)前值是否超過(guò)所設(shè)置的報(bào)警范圍，若超標(biāo)則單片機(jī)讀取Flash中的報(bào)警電話號(hào)碼，并摘機(jī)撥打該電話，對(duì)方接通后記錄儀語(yǔ)音播報(bào)當(dāng)前溫濕度值及報(bào)警語(yǔ)音提示，同時(shí)檢測(cè)電話線路上是否有忙音信號(hào)或者DTMF掛機(jī)命令，若檢測(cè)到忙音或者掛機(jī)命令，則記錄儀掛機(jī)并返回初始狀態(tài)。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　基于電話接口的溫濕度記錄儀只需一根電話線，安裝方便，電路性能穩(wěn)定，溫濕度測(cè)量精度高，能夠通過(guò)電話撥號(hào)方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫濕度報(bào)警和查詢，使用方便，具有良好的應(yīng)用前景。

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