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溫濕度記錄儀設計基于欧美AV接口

在食品存儲倉庫、現代農業生産基地、電站設備機房等場所,溫濕度記錄儀是必不可少的环境检测设备。但是记录仪在仓库等场所,其工作状态或查询数据记录,工作人员必须到达现场,工作量大。目前市场上有GSM短信报警功能的记录仪,但是在GSM无线信号覆盖较差的场所使用效果不好,而且GSM无线信号易受干扰。本文设计的溫濕度記錄儀具有有线欧美AV接口,受電磁環境因素影響小、穩定性好,而且相比GSM方式資費便宜,具有廣闊的市場前景。

  本文設計的記錄儀不僅能在液晶屏上查詢數據,而且能使用欧美AV遠程查詢溫濕度數據。本記錄儀需要占用一個欧美AV號碼,檢測到來電振鈴信號後自動摘機,工作人員在語音提示下通過欧美AV鍵盤輸入密碼,驗證通過後可以查詢記錄儀的工作狀態和溫濕度數據,數據記錄的語音通過欧美AV線路播報。如果密碼三次輸入不正確,或者在語音提示後長時間沒有輸入密碼,記錄儀將強制挂機。還可以設置好報警欧美AV號碼以及報警溫濕度值,當環境的溫濕度值超標時,記錄儀就會自動摘機並撥打報警欧美AV號碼進行報警。

1 系统总体方案设计

  本系統采用雙音多頻信號(DTMF)进行通信,实现远程控制,系统主要由温湿度采集、存储电路、欧美AV接口、振铃检测、忙音检测、DTMF接收及發送、語音模塊、控制單元、電源電路及LCD顯示等單元電路組成,如圖1所示。本系統使用TI的MSP430F149單片機作为控制核心,它具有体积小、低功耗、能够串行在线编程等特性,具备60KB+256字节 Flash、2KB RAM、多个16位定时器、12位A/D转换器等功能模块,本机密码和报警欧美AV号码存储在單片機的Flash中,修改方便,可靠性高。

 

溫濕度數據存儲選用Atmel公司的E2PROM存儲芯片AT24C256實現,它具有32KB存儲容量,I2C數據接口,由于單片機本身不具備I2C接口,故采用由兩個普通I/O口模擬I2C總線方式。

2 硬件电路设计

2.1 欧美AV接口电路

  欧美AV接口电路如图2所示。电路模拟摘挂机通过继电器控制电流源的通断来实现,继电器K1选用松下公司的双刀双掷DS2Y-S-DC5V继电器。在欧美AV信令中交换机根据欧美AV线路上的直流电流来判断用户的摘挂机状态。挂机时,欧美AV线路馈电电压48V,线路上没有直流电流,摘机后,欧美AV线路直流回路接通,电压降到8V,直流电流约30mA。單片機通过端口P11控制三极管V7的通断,从而控制继电器K1的通断来控制电路中的电流,模拟摘挂机动作。当P11为低电平时,三极管V7截止,继电器K1将欧美AV线路与电流源断开,电流比较小,处于挂机状态;当P11为高电平,V7导通,继电器K1将欧美AV线路与电流源接通,此时V4和V5组成的电流源将提供30mA左右的电流,相当于欧美AV摘机,交换机会接通话路。使用恒流源可以保证电路具有较小的直流阻抗(<300Ω)和较大交流阻抗(>600Ω)。在欧美AV线之间跨接避雷器TISP4350,以达到抗雷击保护的作用。

  爲了實現在欧美AV線路上播報溫濕度值的語音,語音模塊輸出的音頻信號AUDIO通過電阻R1後由變壓器T1將語音信號耦合到欧美AV線路上。

2.2 振铃检测电路

  待机状态下,欧美AV线路上只有48V馈电电压,当有用户呼叫本机时,交换机向话机发送振铃信号叠加在48V直流上,振铃是频率为25Hz±3Hz的正弦波,电压有效值90V±15V。振铃以5s为周期,1s通、4s断。振铃检测电路见图2的N1部分,有呼叫时,振铃信号叠加在48V直流上经过电容C2后只有交流振铃信号,经过整流二极管V1、V2,光耦N1,三极管V3,检测信号输入到單片機端口P10,没有振铃时P10为高电平,有振铃时,P10为持续1s的连续脉冲信号,單片機根据此特点,即可实现对振铃的检测。同时,在软件部分进行振铃次数的检测,达到一定次数后再摘机,避免误检测,从而提高系统的稳定性。

2.3 双音多频信号收发电路

  欧美AV查詢記錄儀工作狀態和溫濕度數據時,記錄儀接收到的密碼、指令都是DTMF信号,本设计选用OKI公司的芯片ML7005实现对DTMF信号的检测解码,见图3。此款芯片能够对DTMF信号、忙音信号、欧美AV信号进行辨识,而且可以发送这三种信号。欧美AV线上的DTMF信号经变压器耦合输出的RXD进入芯片ML7005,解码数据由ML7005的D1~D4输出,送單片機进行识别和处理。

  若记录仪设置了报警欧美AV号码和报警温湿度值,当环境温湿度超标时,记录仪自动摘机并拨打报警欧美AV,單片機读取Flash中的报警欧美AV号码,ML7005将数据总线D1~D4上的二进制码锁存,产生的DTMF信号TXD经变压器耦合到欧美AV线路上,实现DTMF拨号。

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