電話撥號遠(yuǎn)程燈光控制系統(tǒng)

郭德賢

（廈門市體育中心，福建廈門，361012）

0 引言

對于運(yùn)動場館，如羽毛球館或乒乓球館，內(nèi)設(shè)運(yùn)動場地較多，需根據(jù)實(shí)際訂場情況進(jìn)行燈光控制。現(xiàn)在的燈光回路一般由接觸器分合控制，再由手動旋鈕或按鈕控制接觸器二次線圈的供電來控制燈光。有的燈光控制箱遠(yuǎn)離服務(wù)臺，甚至在不同樓層，給燈光控制帶來諸多不便。如果用電話撥號來控制燈光，管理員可在服務(wù)臺或任何地方利用電話撥號來控制燈光，極為方便。此系統(tǒng)配合網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實(shí)時觀察運(yùn)動場地及燈光，效果更佳。

1 系統(tǒng)設(shè)計

羽毛球館場地?zé)艄夥植计矫鎴D圖1所示，分南館和北館、24片場地、28路燈光。

圖1 場地?zé)艄夥植计矫鎴D

羽毛球場燈光分布特點(diǎn)：為防眩光，羽毛球場燈帶需設(shè)置于兩場地之間的中間位置，所以兩個場地共用一路燈帶，在燈光開關(guān)過程中需考慮臨近場地是否正在使用。

系統(tǒng)原理方框圖如圖2所示，由振鈴檢測、模擬提掛機(jī)、雙音多頻解碼、單片機(jī)、輸出電路組成。

圖2 系統(tǒng)原理方框圖

系統(tǒng)原理：系統(tǒng)由一路電話線引入，控制28路燈光回路的開和關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)接收到電話鈴聲后，由單片機(jī)控制模擬提機(jī)，提機(jī)后可接收雙音頻指令，指令經(jīng)DTMF解碼電路解碼后送單片機(jī)分析，輸出控制燈光回路接觸器二次線圈的得電與否，從而控制28路燈光回路的開和關(guān)。當(dāng)15秒內(nèi)未收到雙音頻信號，系統(tǒng)自動掛機(jī)。

2 指令代碼

■2.1 指令代碼表

見表1。

表1 24片羽毛球場燈光控制代碼表

29 0909 #9號場關(guān)燈#9場開關(guān)標(biāo)志位置0，分9回路（當(dāng)#7場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分11回路（當(dāng)#11場開關(guān)標(biāo)志位為0時）30 1019 #10號場開燈 #10場開關(guān)標(biāo)志位置1，合10、12回路31 1009 #10號場關(guān)燈#10場開關(guān)標(biāo)志位置0，分10回路（當(dāng)#8場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分12回路（當(dāng)#12場開關(guān)標(biāo)志位為0時）32 1119 #11號場開燈 #11場開關(guān)標(biāo)志位置1，合11、13回路33 1109 #11號場關(guān)燈 #11場開關(guān)標(biāo)志位置0，分11回路（當(dāng)#9場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分13回路34 1219 #12號場開燈 #12場開關(guān)標(biāo)志位置1，合12、14回路35 1209 #12號場關(guān)燈 #12場開關(guān)標(biāo)志位置0，分12回路（當(dāng)#10場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分14回路36 1319 #13號場開燈 #13場開關(guān)標(biāo)志位置1，合15、17回路37 1309 #13號場關(guān)燈 #13場開關(guān)標(biāo)志位置0，分15回路、分17回路（當(dāng)#15場開關(guān)標(biāo)志位為0時）38 1419 #14號場開燈 #14場開關(guān)標(biāo)志位置1，合16、18回路39 1409 #14號場關(guān)燈 #14場開關(guān)標(biāo)志位置0，分16回路、分18回路（當(dāng)#16場開關(guān)標(biāo)志位為0時）40 1519 #15號場開燈 #15場開關(guān)標(biāo)志位置1，合17、19回路41 1509 #15號場關(guān)燈#15場開關(guān)標(biāo)志位置0，分17回路（當(dāng)#13場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分19回路（當(dāng)#17場開關(guān)標(biāo)志位為0時）42 1619 #16號場開燈 #16場開關(guān)標(biāo)志位置1，合18、20回路43 1609 #16號場關(guān)燈#16場開關(guān)標(biāo)志位置0，分18回路（當(dāng)#14場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分20回路（當(dāng)#18場開關(guān)標(biāo)志位為0時）44 1719 #17號場開燈 #17場開關(guān)標(biāo)志位置1，合19、21回路45 1709 #17號場關(guān)燈#17場開關(guān)標(biāo)志位置0，分19回路（當(dāng)#15場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分21回路（當(dāng)#19場開關(guān)標(biāo)志位為0時）46 1819 #18號場開燈 #18場開關(guān)標(biāo)志位置1，合20、22回路47 1809 #18號場關(guān)燈#18場開關(guān)標(biāo)志位置0，分20回路（當(dāng)#16場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分22回路（當(dāng)#20場開關(guān)標(biāo)志位為0時）48 1919 #19號場開燈 #19場開關(guān)標(biāo)志位置1，合21、23回路49 1909 #19號場關(guān)燈#19場開關(guān)標(biāo)志位置0，分21回路（當(dāng)#17場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分23回路（當(dāng)#21場開關(guān)標(biāo)志位為0時）50 2019 #20號場開燈 #20場開關(guān)標(biāo)志位置1，合22、24回路51 2009 #20號場關(guān)燈#20場開關(guān)標(biāo)志位置0，分22回路（當(dāng)#18場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分24回路（當(dāng)#22場開關(guān)標(biāo)志位為0時）52 2119 #21號場開燈 #21場開關(guān)標(biāo)志位置1，合23、25回路53 2109 #21號場關(guān)燈#21場開關(guān)標(biāo)志位置0，分23回路（當(dāng)#19場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分25回路（當(dāng)#23場開關(guān)標(biāo)志位為0時）54 2219 #22號場開燈 #22場開關(guān)標(biāo)志位置1，合24、26回路#22場開關(guān)標(biāo)志位置0，分24回路（當(dāng)#20場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分26回路（當(dāng)#24場開關(guān)標(biāo)志位為0時）56 2319 #23號場開燈 #23場開關(guān)標(biāo)志位置1，合25、27回路57 2309 #23號場關(guān)燈 #23場開關(guān)標(biāo)志位置0，分25回路（當(dāng)#21場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分27回路58 2419 #24號場開燈 #24場開關(guān)標(biāo)志位置1，合26、28回路59 2409 #24號場關(guān)燈 #24場開關(guān)標(biāo)志位置0，分26回路（當(dāng)#22場開關(guān)標(biāo)志位為0時）、分28回路55 2209 #22號場關(guān)燈

■2.2 指令代碼編碼規(guī)則：（詳見指令代碼表，共59條）

（1）系統(tǒng)使能設(shè)置：分使能開啟和使能關(guān)閉，使能開啟后，系統(tǒng)接受指令控制；使能關(guān)閉后，系統(tǒng)不接受指令控制。類似于系統(tǒng)密碼，需要時設(shè)置，不必每次使用系統(tǒng)都用它。使能代碼為4位任意數(shù)字，再按＊號鍵結(jié)束。如：4321＊（使能開啟），4320＊（使能關(guān)閉）。使能密碼寫入程序代碼中，不可更改。

（2）燈光控制代碼：由2位地址碼+2位操作碼組成，再按#號鍵結(jié)束。

（3）地址碼：南館88；北館99；南北館89；24片場地01-24。

（4）操作碼：全開11；全關(guān)00；只開一組其余關(guān)閉01，用于打掃衛(wèi)生或只需低照度時使用；24片場地的開關(guān)：19表示開；09表示關(guān)。

3 系統(tǒng)操作

使用固定電話或手機(jī)撥通控制系統(tǒng)電話號碼，對方自動摘機(jī)，輸入4位指令代碼，再按“＊”或“#”號鍵結(jié)束。按“＊”號鍵結(jié)束，設(shè)置系統(tǒng)使能；按“#”號鍵結(jié)束，控制燈光的開啟和關(guān)閉。當(dāng)輸入錯誤指令時，可繼續(xù)輸入4位正確指令，因?yàn)橹挥邪唇Y(jié)束鍵（＊或#）后，系統(tǒng)才讀取前面輸入的4位指令。指令可連續(xù)操作，當(dāng)操作完成后可直接掛機(jī)，15秒未輸入指令，系統(tǒng)也會自動掛機(jī)。

4 電路圖設(shè)計

■4.1 整體電路圖

整體電路圖如圖3所示。

圖3 整體電路圖

■4.2 振鈴檢測和提掛機(jī)電路

L1和L2為電話線，R1為壓敏電阻，R2、C1為振鈴信號濾波，D1為整流二極管，光電耦合器件U1內(nèi)部也是整流發(fā)光二極管。當(dāng)振鈴信號到來時，Ring點(diǎn)被拉低，Ring接單片機(jī)P3.2外中斷INT0腳，此管腳被拉入低電平，通知單片機(jī)有振鈴信號，進(jìn)入外中斷0處理程序。此時單片機(jī)P0.5管腳輸出低電平，Q3導(dǎo)通，繼電器K1吸合，把150歐姆電阻R8經(jīng)小型音頻變壓器T1并入電話線路中，線路電壓被拉低，模擬摘機(jī)。此時，可接收控制指令。當(dāng)單片機(jī)15秒內(nèi)未接收到指令，P0.5管腳輸出高電平，繼電器K1釋放，模擬掛機(jī)。

■4.3 雙音多頻DTMF解碼電路

當(dāng)模擬摘機(jī)后，雙音多頻指令通過小型音頻變壓器T1耦合，經(jīng)C2、R5輸入至解碼芯片U2，解碼后指令從Q1-Q4輸出，送入單片機(jī)的P0.0-P0.3腳，由單片機(jī)分析相應(yīng)指令并進(jìn)行相應(yīng)操作。

■4.4 主控單片機(jī)

主控單片機(jī)U3選用宏晶1時鐘、高速、低功耗、高抗干擾的STC12C5A60S2，40腳封裝，有35個IO腳。28個IO腳用于控制燈光繼電器；5個IO腳P0.0-P0.4用于讀取指令代碼；1個IO腳P3.2用于接收振鈴信號；1個IO腳P0.5輸出控制提掛機(jī)。35個IO腳正好用完。因晶振選用6MHZ，9腳復(fù)位腳用1k電阻接地即可。

■4.5 輸出驅(qū)動電路

主控單片機(jī)28個IO腳輸出控制28路燈光回路的開啟和關(guān)閉。因單片機(jī)復(fù)位后IO輸出高電平，所以，高電平表示關(guān)閉燈光，低電平表示開啟燈光。輸出經(jīng)74LS04反相器，送至驅(qū)動芯片ULN2003進(jìn)行輸出繼電器驅(qū)動。一片74LS04有6路反相器，所以使用5片74LS04芯片；一片ULN2003有7路開漏驅(qū)動輸出，所以使用4片ULN2003芯片，驅(qū)動12V繼電器線圈。圖3畫出第3回路驅(qū)動電路，其余相同。輸出的交流220伏電壓控制燈光控制接觸器二次線圈。

■4.6 輸出繼電器分合聲監(jiān)聽

利用電話線路話音傳輸功能，在輸出繼電器附近設(shè)置駐極話筒進(jìn)行拾音，可在撥出指令后聽到繼電器的分合聲，以此了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。Q2對話筒MK1信號進(jìn)行前置放大，再經(jīng)Q1放大，T1耦合至電話線路中。

5 單片機(jī)程序流程圖

程序流程圖如圖4所示。

圖4 程序流程圖

主程序流程圖：主要為IO口輸入輸出設(shè)置及初始化，外中斷0、定時器0設(shè)置等。

定時器0中斷子程序流程圖：每中斷一次對15秒累加器進(jìn)行增量。

外中斷0子程序流程圖：當(dāng)收到振鈴聲后進(jìn)入外中斷0子程序，是系統(tǒng)主要功能處理程序?？稍O(shè)置系統(tǒng)使能，操作燈光，提掛機(jī)等。

6 總結(jié)

電話網(wǎng)絡(luò)是廣泛使用和系統(tǒng)可靠的成熟網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)以電話撥號方式遠(yuǎn)程控制羽毛球館的燈光開啟和關(guān)閉，線路簡單可靠，操作方便。配合網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)使用效果更佳。