PIC单片机在远程控制中的应用

本文介绍了一种用单片机控制的采用电话遥控的简易远程教学系统。它借助于现有的丰富的电话网络资源，具有结构简单，造价低廉，易于操作等特点，可以实现对录像机的各种远距离控制操作。非常适合于贫困地区的电化教育的普及与发展。
1 系统的总体结构
　　该电话遥控教学系统的总体结构如图1所示。

该系统由电话机、小型程控机、远程控制器和数台录像机、电视机组成，该系统既可以通过小型程控机构成一个局域的小系统，也可以利用电信网构成一个跨省市的远距离遥控系统。在该系统中，远程控制器的设计与制造是该系统的核心与关键。
2 远程控制器的结构及工作原理
　　该控制器的CPU采用美国Microchip公司生产的PIC16C54一次性用户可编程(OPT)单片机，同时，配以铃流检测、模拟摘机、双音多频接收等技术，接收远程操作指令，实现对录像机的放像、暂停、快进和倒带等操作。
2.1 PIC单片机说明
　　PIC16C54单片机是8位单片机，它采用精简指令集(RISC)和Harvard总线结构，其数据总线是8位，指令总线则是12位。这意味着PIC的一个指令字长比采用CISC指令集的8位字长的单片机指令包含更多的处理信息。它仅有33条指令，且均为单字指令。它的工作电压为2.5～6.0V，内部有自振式看门狗(WDT)，且具有保密可熔断丝，保护程序不被拷贝。该芯片(见图2)具有0.5K程序存储器(ROM)，25个内部寄存器组(RAM)，8个特殊功能寄存器，2级子程序堆栈。它的各引脚功能如下：
　　RA0～RA3：4输入/输出双向单独可编程I/OA口。
　　RB0～RB7：8输入/输出双向单独可编程I/OB口。
　　RTCC：实时时钟/计数器输入端。
　　：低电平触发主复位端。
　　OSC1和OSC2：振荡信号输入和输出端。
　　振荡方式有阻容、晶体、陶瓷等多种方式，本系统采用阻容式芯片，指令周期为1μs。
　　VDD和VSS：电源和地。

2.2 远程控制器的工作原理
　　远程控制器的工作原理如图3所示，整个电路由振铃检测，模拟摘机，双音多频解码器，输出驱动等部分组成，各部分在PIC单片机控制下，完成对录像机的遥控操作。其工作原理如下：
　　当电话铃声响时，铃流进入以光耦817为主构成的振铃检测电路，铃流进入输入端，输出端输出方波信号。脉冲数等于振铃次数，计数任务由CPU的RTCC端完成。当RTCC接收到2次振铃就发1kHz的模拟摘机提示音，提示用户可以进行遥控操作了。
　　双音多频DTMF接收器由SC8870实现，它的2、3脚接收来自电话线路的双音多频脉冲信号，经译码输出4位二进制代码D4～D1。D4～D1连到CPU的RA3～RA0输入端，CPU经RA口识别4位代码。
　　电话按键与相应的译码输出关系如表1所示。

　其中，A，B，C，D4个按键常被用作重拨、挂机、免提等功能。
　　为了获得有效数据，需将PIC16C54的RB7端与SC8870的数据有效端CID端相连，当SC8870获取有效的双音多频信号时，CID端的电平由低变高，当CPU检测到这个上跳沿时，通过CPU的A口接收有效的二进制代码。
3 系统控制软件及工作过程
　　系统的软件流程如图4所示。

为了保证系统的安全性，通过软件为系统设置了密码，同时，系统还提供了模拟摘机后10秒钟内无任何操作或操作不完整就自动挂机的功能。
　　下面以操作录像机放像为例说明系统的工作过程：
　　假设系统的密码为99，录像机放像的操作码为4#。当操作人员拨通控制目标电话号码时开始振铃，当CPU连续收到2次振铃时RB5端输出高电平，致使外线电压降至5V左右，接通话路，此时，CPU发模拟摘机提示音，操作人员听到提示音后，可以连续输入密码和操作码。当密码有效且操作码正确时(如994#)，对应的输出端RB2端输出高电平，同时发操作成功提示音，然后系统自动挂机。若密码或操作码无效，则系统直接挂机不发提示音。
　　该远程控制系统具有结构简单，操作方便的特点，经反复测试，运行正常。此外，该系统也可改造成控制其它开关量的远程控制系统，满足不同的需求。