PIC單片機在遠程控制中的應用

    關鍵詞： PIC16C54 單片機 遠程控制 

    本文介紹了一種用單片機控制的采用電話遙控的簡易遠程教學系統。它借助于現有的豐富的電話網絡資源，具有結構簡單，造價低廉，易于操作等特點，可以實現對錄像機的各種遠距離控制操作。非常適合于貧困地區的電化教育的普及與發展。

     １ 系統的總體結構

    該電話遙控教學系統的總體結構如圖１所示。

    該系統由電話機、小型程控機、遠程控制器和數臺錄像機、電視機組成，該系統既可以通過小型程控機構成一個局域的小系統，也可以利用電信網構成一個跨省市的遠距離遙控系統。在該系統中，遠程控制器的設計與制造是該系統的核心與關鍵。

    ２ 遠程控制器的結構及工作原理

    該控制器的CPU采用美國Ｍicrochip公司生產的PIC16C54一次性用戶可編程（OPT）單片機，同時，配以鈴流檢測、模擬摘機、雙音多頻接收等技術，接收遠程操作指令，實現對錄像機的放像、暫停、快進和倒帶等操作。

    2.1 PIC單片機說明

    PIC16C54單片機是８位單片機，它采用精簡指令集（RISC）和Harvard總線結構，其數據總線是8位，指令總線則是12位。這意味著PIC的一個指令字長比采用CISC指令集的8位字長的單片機指令包含更多的處理信息。它僅有33條指令，且均為單字指令。它的工作電壓為2.5～6.0V，內部有自振式看門狗（ＷDT），且具有保密可熔斷絲，保護程序不被拷貝。該芯片（見圖２）具有0.5K程序存儲器（ROM），25個內部寄存器組（RAM），8個特殊功能寄存器，２級子程序堆棧。它的各引腳功能如下：

    RA0～RA3：4輸入／輸出雙向單獨可編程I/OA口。

    RB0～RB7：8輸入／輸出雙向單獨可編程I/OB口。

    RTCC：實時時鐘／計數器輸入端。

      ：低電平觸發主復位端。

    OSC1和OSC2：振蕩信號輸入和輸出端。

    振蕩方式有阻容、晶體、陶瓷等多種方式，本系統采用阻容式芯片，指令周期為1μs。

    VDD和VSS：電源和地。

   2.2 遠程控制器的工作原理

    遠程控制器的工作原理如圖３所示，整個電路由振鈴檢測，模擬摘機，雙音多頻解碼器，輸出驅動等部分組成，各部分在PIC單片機控制下，完成對錄像機的遙控操作。其工作原理如下：

    當電話鈴聲響時，鈴流進入以光耦817為主構成的振鈴檢測電路，鈴流進入輸入端，輸出端輸出方波信號。脈沖數等于振鈴次數，計數任務由CPU的RTCC端完成。當RTCC接收到２次振鈴就發1kHz的模擬摘機提示音，提示用戶可以進行遙控操作了。

    雙音多頻DTMF接收器由SC8870實現，它的2、3腳接收來自電話線路的雙音多頻脈沖信號，經譯碼輸出4位二進制代碼D4～D1。D4～D1連到CPU的RA3～RA0輸入端，CPU經RA口識別4位代碼。

   電話按鍵與相應的譯碼輸出關系如表１所示。

   其中，A,B,C,D4個按鍵常被用作重撥、掛機、免提等功能。

    為了獲得有效數據，需將PIC16C54的RB7端與SC8870的數據有效端CID端相連，當SC8870獲取有效的雙音多頻信號時，CID端的電平由低變高，當CPU檢測到這個上跳沿時，通過CPU的A口接收有效的二進制代碼。

    ３ 系統控制軟件及工作過程

   系統的軟件流程如圖４所示。

    為了保證系統的安全性，通過軟件為系統設置了密碼，同時，系統還提供了模擬摘機后10秒鐘內無任何操作或操作不完整就自動掛機的功能。

    下面以操作錄像機放像為例說明系統的工作過程：

    假設系統的密碼為99，錄像機放像的操作碼為4#。當操作人員撥通控制目標電話號碼時開始振鈴，當CPU連續收到2次振鈴時RB5端輸出高電平，致使外線電壓降至5V左右，接通話路，此時，CPU發模擬摘機提示音，操作人員聽到提示音后，可以連續輸入密碼和操作碼。當密碼有效且操作碼正確時（如994＃），對應的輸出端RB2端輸出高電平，同時發操作成功提示音，然后系統自動掛機。若密碼或操作碼無效，則系統直接掛機不發提示音。

    該遠程控制系統具有結構簡單，操作方便的特點，經反復測試，運行正常。此外，該系統也可改造成控制其它開關量的遠程控制系統，滿足不同的需求。