完整版czc毕业设计2.docx
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完整版czc毕业设计2
华东交通大学
毕业设计说明书
题目：
电话远程遥控装置的设计
院系：
电气与电子工程
专业：
电气工程及其自动化
班级：
05城轨
（1）班
姓名：
曹智超
学号：
23
指导老师：
林知明
年月日
摘要
本设计介绍的是一种基于AT89C51单片机的远程电话控制系统。
该系统是以AT89C51为核心、利用现有的个人通信终端,实现利用电话远程控制家用电器的目的。
在论文里，首先介绍了本课题的研究背景与国内外现状。
其次介绍了该装置的硬件电路结构与设计原理。
该装置主要由单片机构成系统核心部分，此次设计选用了AT89C51，MT8870和ISD2590等芯片。
在设计电路的原理图和PCB板时用到了Protel99SE这款软件，在文中对该软件的使用方法和设计步骤作了简单介绍。
该系统设计实用，功能灵活多样，可靠性高，操作方便，可以广泛地应用于家庭或者其它场所的智能控制。
关键词：
AT89C51；电话远程控制；DTMF；智能家电；Protel99SE
Abstract
ThedesignpresentedisbasedonAT89C51single-chipremotetelephonecontrolsystem.ThesystemisbasedonAT89C51asthecore,usetheexistingpersonalcommunicationsterminalstoachievethepurposeofthepaper,thefirstintroducedtheresearchbackgroundofthisissuewiththestatusquoatprinciples.Thedeviceisconstitutedmainlybythesingle-chipsystem.ThedesignwaschosenAT89C51,MT8870andISD2590chips,etc.InthedesignofthecircuitschematicandPCBboardsusedinthesoftwareProtel99SE.Inthetextoftheuseofthesoftwaredesignmethodologyandthestepsmadeabriefintroduction.Thissystemispractical,andthefunctionisflexible,andtheoperationisconvenientwithbeusedextensiveinvariouskindsofcontrolequipmenttonet:
检测“同一网络命名多个网络名称”的错误;
2、Unconnectednetlabels:
“未实际连接的网络标号”的警告性检查;
3、Unconnectedpowerobjects:
“未实际连接的电源图件”的警告性检查;
4、Duplicatesheetmnmbets:
检测“电路图编号重号”解决方法是：
在弹出的option对话框中，单击organization标签，在下面的sheetNO.里面填好标号，不要重复了;
5、Duplicatecomponentdesignator:
“元件编号重号”;
6、buslabelformaterrors:
“总线标号格式错误”;
7、Floatinginputpins:
“输入引脚浮接”;
8、Suppresswarnings:
“检测项将忽略所有的警告性检测项,不会显示具有警告性错误的测试报告”;
9、Createreportfile:
“执行完测试后程序是否自动将测试结果存在报告文件中”;
10、Adderrormarkers:
是否会自动在错误位置放置错误符号。
对症下药修改完错误之后，接下来就要创建网络表。
打开Design设计菜单下的CreateNetlist命令，如图4－7所示：
图4－7创建网络表
4.2.2PCB板的设计
再接下来我们就可以开始印制电路板（PCB板）的设计了，在新建文档菜单下选择第三个PCBDocument,如图4－8所示：
图4－8PCBDocument
首先进行PCB结构设计，这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键开关、螺丝孔、装配孔等等。
并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。
接下来是PCB布局，说白了就是在板子上放器件。
这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在PCB图上导入网络表（Design->LoadNets）。
就看见器件全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接，然后就可以对器件布局了。
一般布局按如下原则进行:
1、按电气性能合理分区,一般分为:
数字电路区（即怕干扰、又产生干扰）、模拟电路区（怕干扰）、功率驱动区（干扰源）;
2、完成同一功能的电路,应尽量靠近放置,并调整各元器件以保证连线最为简洁;同时,调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁;
3、对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开放置,必要时还应考虑热对流措施;
4、IO驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件;
5、时钟产生器（如:
晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件;
6、在每个集成电路的电源输入脚和地之间,需加一个去耦电容（一般采用高频性能好的独石电容）;电路板空间较密时,也可在几个集成电路周围加一个钽电容;
7、继电器线圈处要加放电二极管（1N4148即可）;
8、布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉。
需要特别注意,在放置元器件时,一定要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高度）、元器件之间的相对位置,以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时,应该在保证上面原则能够体现的前提下,适当修改器件的摆放,使之整齐美观,如同样的器件要摆放整齐、方向一致,不能摆得“错落有致”。
上面工作做完后就要开始布线了，布线是整个PCB设计中最重要的工序。
这将直接影响着PCB板的性能好坏。
在PCB的设计过程中，布线一般有这么三种境界的划分：
首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。
如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。
其次是电器性能的满足，这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。
这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的电器性能。
接着是美观，假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块，这样会给测试和维修带来极大的不便。
布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。
这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。
布线时主要按以下原则进行：
1、一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。
在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：
地线>电源线>信号线。
通常信号线宽为：
0.2~0.3mm，最细宽度可达0.05~0.07mm，电源线一般为1.2~2.5mm。
对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路，即构成一个地网来使用（模拟电路的地则不能这样使用）；
2、预先对要求比较严格的线（如高频线）进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。
必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合；
3、振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。
时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零；
4、尽可能采用45°的折线布线,不可使用90°折线,以减小高频信号的辐射（要求高的线还要用双弧线）；
5、任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小，信号线的过孔要尽量少；
6、关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地；
7、通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出；
8、关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用；
9、原理图布线完成后，应对布线进行优化；同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用，或是做成多层板，电源、地线各占用一层。
下面是本次毕业设计完成的PCB设计图：
图4－9完成后的PCB电路板
4.3本章小结
Protel99SE是Protel公司近十年来致力于Windows平台开发的结晶，是目前应用最广泛的EDA（电路设计自动化）系统。
本章主要介绍了使用Protel99SE进行电路原理图绘制、PCB印制电路板设计的经典方法和技巧。
在本论文的附录附上了本次毕业设计的电路设计原理图和PCB印制板图。
第5章电话远程遥控系统的应用
5.1系统的应用前景
随着我国信息事业的持续、快速发展,通信基础设施日臻完善,固定电话、移动电话用户总数接近两亿。
利用现有的个人通信终端,实现基于PLMN（陆基移动通信网）和PSTN（公用电话交换网）的电话远程控制系统,既可以节约投资,又便于推广。
电话远程控制系统（ITRCS）,以CCITT及我国标准共同规定的部分标准程控交换信令（DTMF双音多频信号,振铃信号,回铃音信号等）作为系统控制命令,以PLMN与PSTN通信网作为传输介质,使用户可以在远端利用固定电话或移动电话发送DTMF双音多频信号,实现对近端电器设备的远程控制的可能性。
本文介绍的基于单片机的家用电器电话遥控装置性能稳定、工作可靠，当有电话打人时，振铃检测电路检测到电话振铃信号，等待系统默认的振铃次数后，启动自动摘机电路实现摘机，并送出提示音信号，用户输入预先设定的密码，控制装置通过双音多频解码电路读取输入密码，与预设在控制装置中的密码进行对比验证，如果密码错误，系统自动挂机；密码正确，则进入遥控状态。
通过双音多频解码电路获得用户发出的按键命令，并根据用户的命令执行开机、关机等操作。
如果有人在默认的振铃次数之前接听电话，则不进入电话遥控状态，因此不影响电话的正常通话使用。
将本装置嵌入在家用电器的控制器中，成为家用电器的一个功能，也能够实现对电器各项设定的完全控制，但这种方式需要与家用电器的生产厂家合作来实现，这也是将来的发展方向。
该系统用于具有单片机控制的家用电器的电话遥控，用户可通过任意一部双音多频电话（包括手机，电话分机）对自己家庭安装的各种电器（如空调，微波炉，热水器等）进行开机，停机等操作，能够实现家居生活的舒适、安全、方便、节能，因此具有广阔的应用前景。
5.2系统使用说明
本系统使用起来非常方便，下面就系统使用流程图做一下简单的使用方法介绍：
首先用户把本装置的信号线并联在电话线的两端，插上电源线，打开电源开关，本装置自动复位，就能正常工作了。
当用户从异地打来电话，本装置接收到电话振铃音，开始计数。
当电话铃声计到五次，装置自动摘机，回送提示音提示输入密码。
当用户在三次之内输入正确的密码后，用户就可以对装置所连的电器进行选择，然后根据需要对其进行开关控制。
用户可以在一次“通话”中同时控制几个电器。
如果用户控制完毕，可以按‘#’键让装置自动挂机，结束“通话”。
而已经开启的电器将保持其开启的状态，直到下一次的“通话”控制使其关闭。
为增加系统抗电磁干扰能力应该采取以下措施：
1、选用时钟频率低的微控制器。
只要控制器性能能够满足要求，时钟频率越低越好低的时钟可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。
2、减小信号传输中的畸变。
当高速信号（信号频率高、上升沿和下降沿快的信号）在铜膜线上传输由于铜膜线电感和电容的影响会使信号发生畸变，当畸变过大时，就会使系统工作不可靠。
一般要求，信号在电路板上传输的铜膜线越短越好，过孔数目越少越好。
典型值：
长度不超过25cm，过孔数不超过2个。
3、减小来自电源的噪声。
电源向系统提供能源的同时，也将其噪声加到所供电的系统中，系统中的复位、中断以及其它一些控制信号最易受外界噪声的干扰所以应该适当增加滤波电容来滤掉这些来自电源的噪声。
4、元件布置要合理分区元件在电路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。
原则之一就是各个元器件之间的铜膜线要尽量的短，在布局上，要把模拟电路、数字电路和产生大噪声的电路（继电器、大电流开关等）合理分开，使它们相互间的信号耦合最小。
5、处理好地线。
将模拟地、数字地、大功率器件地分开连接，再汇集到电源的接地点。
对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金属屏蔽罩屏蔽。
6、去耦电容。
去耦电容以瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好，设计电路板时，集成电路的电源和地线之间都要加一个去祸电容。
去耦电容有两个作用，一方面是本集成电路的蓄能电容，提供和吸收该集成电路开门和关门瞬间的充放电电能，另一方面旁路掉该器件产生的高频噪声，一般情况下，选取择0.01～0.luF的电容都可以。
一般要求每10片左右的集成电路增加一个10uF的充放电电容。
另外在电源端、电路板的四角等位置应该跨接一个10～100uF的电容。
5.3系统应用的未来发展趋势
人类在追求高度物质文明的同时，更加追求环境绿色化、生活信息化，安全、舒适、方便、现代的家居环境己成为21世纪居家生活的象征。
进入21世纪，日新月异的现代科技的力量，打破了传统的时空界限，计算机网络和层出不穷的信息技术，改变了人类的生产、生活方式，科技正以超乎想象的速度深刻地影响着人类的思维模式和生存状态。
住宅作为人类生存的物质基础，必将受到信息技术的冲击和影响，传统住宅已不能满足现先着眼于人居环境的所有社会功能，着眼于现实与未来的平衡，在可持续发展方面起先导和示范作用;节约能源，节省建材和配套器材等消耗型资源;以人为本，创造人与环境的和谐空间。
尽管目前关于智能家居的称谓多种多样，有电子家（ElectronicHome）、e-Home、数字家园（Digitalfajnily）、家庭自动化（HomeAutomation）、网络家居（NetworkHome）、智能化家庭（Intelligenthome）代社会对其使用功能及其所能提供的环境的更高要求，未来住宅应是高科技与传统技术的有机融合体:
不仅功能齐全、居住舒适、使用方便、而且安全节能，有益人类健康和自然生态环境。
智能家居建设是我国可持续发展战略的组成部分。
我国人口众多，地大而物不博，以快速竭尽自然资源和恶化生态环境为代价的粗放型产业经济发展模式已不符合知识经济时代的要求。
《中国21世纪议程》提出了我国人居环境可持续发展的总方向。
在保持住宅产业高速增长的前提下，实现资源的综合利用和环境质量的不断改善，实现住宅产业可持续发展。
智能家居首等几十种，但智能家居系统现在还缺乏统一明确的国际标准，因此很多公司开发出的产品使用的是自己组网技术和信息交换协议，有的核心技术没有对外公开，技术复杂，不易掌握，有很多产品是针对特定的组网环境开发的产品，因此，限制了其使用的范围，而且由于是少数几家公司约定的技术，相关第三方产品缺乏，各个接入设备之间不能兼容，互操作性差，用户扩充系统很不方便，限制了其进一步的发展，因而也没能广泛推广使用，但就中国目前的经济发展趋势和现金科学技术的发展，中国智能家居市场拥有巨大的潜力，其发展前景广阔。
总之，建设智能家居具有时代的前瞻性，顺应了当今信息社会的潮流，对进一步提高居民生活水平和生活质量具有非常重要的意义。
可见，智能家居具有非常广阔的发展前景。
结论
本课题是围绕单片机控制技术在生产和生活中的应用而开展的，着重于“智能化”和“开放性”。
我主要负责硬件设计，在毕业设计开始后，我对远程控制技术、单片机原理、语音提示和DTMF技术等方面的资料进行了系统的学习和研究。
本系统的设计是在理论上进行模拟研究的，我在本系统中选用了一些结构简单但是性能可靠的硬件电路来实现部分功能，以及性价比很高的芯片。
主要的芯片资料以及一些成熟电路都是我查阅网络资料得来。
经过有计划的对相关知识的学习、强化，以及系统总体方案的制定，硬件电路图的绘制，完成了本系统的硬件电路设计。
本系统设计的中央处理部分采用单片机AT89C51，语音提示芯片是ISD2590，TDMF双音频解码芯片是MT8870等芯片，还采用了其他可靠元器件，如光控三极管、D触发器、74SL04反相器、二极管等。
本设计能够满足在家庭或其他无人坚守岗位的实际应用，并且具有以下的优势：
1、采用硬件电路实现部分功能，从而是整个系统的性能更可靠。
2、使用灵活和操作方便。
本系统既可作为嵌入部分，亦可作为独立部分使用。
3、适应性强，不仅可以完成一定范围内的实时控制，而且经过改进可以完成长距离的控制应用。
但在本课题的设计中，由于课题时间有限，以及本人知识和实际设计经验不足，本系统肯定存在不足之处，从而整个系统还有很多需要改进和完善的地方，下一步的工作需要对其进行深度优化和细节处理。
我想应该从以下几个方面：
1、优化单片机的端口分配，使整个系统的运行更协调。
2、完善系统的对外扩展端口，增强系统的可扩展性。
3、改善系统的硬件电路模块的设计方式和换用功能强大的芯片，从而提高系统的实际功能，满足更加复杂的工作条件的应用。
致谢
这次毕业设计既是对大学所学知识的总结和运用，更是一次创造性的实践活动。
通过此次毕业设计我学到了不少东西，熟悉了一项课题进行研究、设计和实验的详细过程及和导师寻求必要帮助的沟通能力。
这些能力将会在以后的工作和学习中发挥不可估量的作用。
在毕业设计期间，我碰到很多问题，有时间觉得无从下手，不过在林教授和同组同学的帮助之下，我终于完成了此次毕业设计。
在此，诚挚的感谢导师林教授在整个设计过程中给予的细心指导和帮助，还要真诚地感谢在设计期间给我帮助的同组同学。
此外，在大学生活即将结束之际，感谢母校对我四年的培养，是她让我成长。
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附录一
电话远程遥控装置电路原理图
附录二
PCB印刷电路板
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