防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

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1、摘 要防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要所設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)，該系統(tǒng)是指當(dāng)非法侵入防范區(qū)時(shí)，引起報(bào)警的裝置，它是用來發(fā)出出現(xiàn)危險(xiǎn)情況信號(hào)的。防盜報(bào)警系統(tǒng)就是用探測器對(duì)建筑內(nèi)外重要地點(diǎn)和區(qū)域進(jìn)行布防。它可以及時(shí)探測非法入侵，并且在探測到有非法人侵時(shí)，及時(shí)向有關(guān)人員示警。防盜報(bào)警系統(tǒng)采用了由熱釋電紅外傳感器和振動(dòng)位移傳感器構(gòu)成的復(fù)合式傳感器，這種防盜器安裝隱蔽，同時(shí)它的信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件部分設(shè)計(jì)主要包括檢測電路接收信號(hào)，LED控制電路控制發(fā)光及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路執(zhí)行報(bào)警等。軟件部分設(shè)計(jì)主要包括

2、中斷、定時(shí)等程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警的作用。此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能簡單而實(shí)用。當(dāng)人員外出時(shí)，可把報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來。當(dāng)有人闖入時(shí)，傳感器將探測到動(dòng)作，設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的探頭將人體輻射的紅外光譜和振動(dòng)的位移變換成電信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平，然后經(jīng)鎖存器送至AT89C51單片機(jī)，又經(jīng)單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路使警號(hào)發(fā)聲。1關(guān)鍵詞：單片機(jī)；紅外傳感器；信號(hào)接收；報(bào)警電路AbstractThe design of anti-theft alarm system is for the family of electronic secu

3、rity systems designed to meet the needs of modern residential burglar.Anti-theft alarm system uses the combination sensor which consists of Pyroelectric infrared sensor and Vibration transducer for displacement,the fixing of this alarm is covert, after has been processed by SCM, the signal of alarm

4、communicates with PC, which is convenient for uniform management. Anti-theft alarm design includes hardware part and software part.The hardware part of the design includes detection circuit receiving the signal, the LED control circuit to control light-emitting and driving the implementation of the

5、implementation of the alarm circuit to alarm.The software part of the design includes programs like interrupt,timing to achieve the role of acousto-optic alarm,etc.The functions of the design is simple and pratical.When people go out,we can set the alarm system in the conditon of protection ,the det

6、ector begins to work. Pyroelectric infrared sensor will detect the action when people break in ,and the infrared probe setted in the observing point will convert the infrared radiation and the displacement of the vibration from the human body into the electrical signal.The signal is sent to the thre

7、shold switch through amplifier circuit and comparison circuit,then open the threshold valves and send out the TTL level,then send it to the AT89C51 SCM via the latch,and make the performing alarm circuit sounding via the processing oprations of the SCM .KEYWORDS SCM;infrared sensor;signal receiving;

8、alarm circuit2 第1章 緒 論隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)其住宅的要求也越來越高，表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適的住所，而且對(duì)安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。本文設(shè)計(jì)了一種新型盜報(bào)警系統(tǒng)，能可靠的進(jìn)行日常安全防范工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種險(xiǎn)情并通知戶主，以便將險(xiǎn)情消滅在萌芽狀態(tài)。1.1 課題背景隨著電子通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)以其具有體積小、價(jià)格低、集成度高、性價(jià)比高等突出優(yōu)點(diǎn)已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機(jī)床、數(shù)據(jù)采集以及各種家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用。因此，利用單片機(jī)和一些簡單的外圍器件來開發(fā)種適合于家庭的低價(jià)位、運(yùn)行可靠的智能型安全防盜報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)室內(nèi)出現(xiàn)入室盜竊等自動(dòng)發(fā)出報(bào)警

9、信息并通知戶主進(jìn)行及時(shí)處理已經(jīng)勢(shì)在必行。紅外線作為一種不可見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外報(bào)警器大多數(shù)采用國外的先進(jìn)技術(shù),其功能也非常先進(jìn)。其中包括被動(dòng)式熱釋電型紅外報(bào)警器,還有紅外監(jiān)控?zé)o線報(bào)警器、超聲波防盜報(bào)警器、紅外線防盜報(bào)警器、高靈敏紅外報(bào)警器、觸摸式延時(shí)防盜報(bào)警器、 觸摸式防盜報(bào)警器、紅外報(bào)警器、 紅外線聲光報(bào)警器等。為滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)，它在以前的防盜器基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的改進(jìn)，不但可以用于單一的住宅區(qū)，也可以規(guī)模用于比較大規(guī)模住宅區(qū)的防盜。它的工作性能好，不易出現(xiàn)不報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象，安全可靠。不僅如此

10、，它使用了單片機(jī)做信號(hào)處理器，這樣非常有利于與計(jì)算機(jī)相連接，利用計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理，使整個(gè)小區(qū)的住戶基本情況、資料等在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)起來，方便來訪人的查詢和保安人員的統(tǒng)一管理。1.2 防盜報(bào)警系統(tǒng)的介紹防盜報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)自動(dòng)探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并提示值班人員發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取對(duì)策的系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報(bào)警信號(hào)在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，便于迅速采取應(yīng)急措施。防盜報(bào)警系統(tǒng)與出入口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對(duì)講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構(gòu)成了安全防范系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)由探

11、測器、傳感器、控制器、報(bào)警器、顯示器幾部分構(gòu)成?？刂破鲗?shí)現(xiàn)對(duì)熱釋電紅外探測器和振動(dòng)位移傳感器的循環(huán)掃描，并控制報(bào)警信號(hào)處理電路作出相應(yīng)狀態(tài)處理，如果有報(bào)警信號(hào)的話，延時(shí)12秒對(duì)該端口進(jìn)行一次掃描確保真的有險(xiǎn)情時(shí)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)通過液晶顯示器顯示單元顯示具體的事發(fā)位置。1.2.1 防盜報(bào)警器的分類報(bào)警探測器按工作原理主要可分為紅外報(bào)警探測器、微波報(bào)警探測器、被動(dòng)式紅外/微波報(bào)警探測器、玻璃破碎報(bào)警探測器、振動(dòng)報(bào)警探測器、超聲波報(bào)警探測器、激光報(bào)警探測器、磁控開關(guān)報(bào)警探測器、開關(guān)報(bào)警探測器、視頻運(yùn)動(dòng)檢測報(bào)警器、聲音探測器等許多種類。報(bào)警探測器按工作方式可分為主動(dòng)式報(bào)警探測器

12、和被動(dòng)式報(bào)警探測器。報(bào)警探測器按探測范圍的不同又可分為點(diǎn)控報(bào)警探測器、線控報(bào)警探測器、面控報(bào)警探測器和空間防范報(bào)警探測器。防盜探測器是否采用電源分類可分為無源和有源兩種。從防盜探測器與報(bào)警主機(jī)的連接方式可分有線與無線。除了以上區(qū)分以外，還有其他方式的劃分。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)使用情況不同，合理選擇不同防范類型的報(bào)警探測器，才能滿足不同的安全防范要求。報(bào)警探測器作為傳感探測裝置，用來探測入侵者的入侵行為及各種異常情況。在各種各樣的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的場所很多。因此，就需要各種各樣的報(bào)警探測器，以滿足不同的安全防范要求。1.2.3 防盜報(bào)警系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展在我國，家庭智能報(bào)警是一項(xiàng)

13、重要內(nèi)容，報(bào)警器應(yīng)具有多個(gè)探測器接口，可接收紅外及微波探測器、感煙探測器、溫度探測器、煤氣泄漏探測器等傳來的報(bào)警信號(hào)，然后通過通訊網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息傳送到相關(guān)人的通訊設(shè)備上，以使災(zāi)情得到及時(shí)處理，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。國內(nèi)報(bào)警設(shè)備主要是在兩方面發(fā)展較快，一方面是探測器技術(shù)和探測器的發(fā)展，一方面是遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展。探測器的發(fā)展主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了被動(dòng)紅外、超聲波和微波三種不同的探測技術(shù)。但前途的是復(fù)合式探技術(shù)，即在同一個(gè)封裝盒里安裝兩種以上不同的探測器，兩者組合后誤報(bào)率將會(huì)大大降低。目前我國有關(guān)報(bào)警系統(tǒng)主要就是無線式系統(tǒng)。它具有安裝方便、簡單，一次性投資小的特點(diǎn)，但它存在覆蓋面積小、誤報(bào)率高等問題，

14、使用場合受到一定限制。但由于此類產(chǎn)品具有體基于彩信的無線紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).體積小、耗電低、成本低、功能單一等優(yōu)點(diǎn)，適合住宅小區(qū)的防盜報(bào)警。在北美，從上世紀(jì)初報(bào)警呼救箱放置在街頭巷尾，在呼救時(shí)發(fā)出聲響提示，以尋求附近警察的幫助；同時(shí)，這種呼救箱直接連接到附近的警局，使得稍遠(yuǎn)一些的警察也能夠收到呼救信息。隨后，由于通信技術(shù)的發(fā)展，提供遠(yuǎn)程通信服務(wù)的電報(bào)公司加入到這個(gè)行業(yè)中，從而使得報(bào)警信息可以通達(dá)到更遠(yuǎn)的地方；不過，這種電報(bào)方式畢竟難以普及，所以稍后出現(xiàn)的電話理所當(dāng)然地成為報(bào)警通訊的主要手段。而此后自動(dòng)撥號(hào)系統(tǒng)的出現(xiàn)以及電話普及到千家萬戶，更使得通過電話線報(bào)警的方式得到了前所未有的發(fā)展。

15、目前，對(duì)北美的安防產(chǎn)業(yè)來說，最成功的經(jīng)營模式就是聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)模式，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警將整個(gè)北美的安防產(chǎn)業(yè)從橫向到縱向進(jìn)行整合串并，形成了一個(gè)集中許多高科技手段和產(chǎn)業(yè)化管理水準(zhǔn)的一體化綜合性產(chǎn)業(yè)。比如世界排名第一，北美最大的安防跨國公司一美國棋諾亞公司，它在世紀(jì)年代開始搞簡單的防盜報(bào)警，其當(dāng)時(shí)的業(yè)務(wù)范圍和技術(shù)水平跟中國現(xiàn)在很多安防企業(yè)是相當(dāng)?shù)?。?0年代，它對(duì)其產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展方向做了很大的調(diào)整，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)商，建立了首家網(wǎng)管中心，尤其引用了大量的網(wǎng)管技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和電子技術(shù)，現(xiàn)己成為十分先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)平臺(tái)。從以上過程來看，報(bào)警行業(yè)的發(fā)展是以工業(yè)技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)的，只有具備良好的通信手段，才能夠把

16、各地的報(bào)警信息匯聚到相應(yīng)的權(quán)威部門，然后由權(quán)威部門負(fù)責(zé)分配有限的警力來幫助到所有的社會(huì)個(gè)體。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的支持下，安防系統(tǒng)也是一個(gè)很完善的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，防盜報(bào)警系統(tǒng)，電視監(jiān)控系統(tǒng)，聲音系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)和巡更系統(tǒng)統(tǒng)一由一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，標(biāo)志我國的安防事業(yè)進(jìn)入一個(gè)新階段。1.2.4 防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展前景與趨勢(shì)傳統(tǒng)的機(jī)械式家居防衛(wèi)在實(shí)際使用中暴露出一些明顯的問題，如：影響樓房美觀，市容整潔；影響火災(zāi)救援通道；給犯罪分子提供了便利的翻越條件；時(shí)間久了會(huì)有高空墜物的危險(xiǎn)等。因此，作為新一代的智能安全防盜報(bào)警器系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，并日益受到廣泛的重視和運(yùn)用。數(shù)字化、無線化、

17、集成化是防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的要求，所以我們不難發(fā)現(xiàn)防盜報(bào)警的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：更穩(wěn)定可靠：如探測器可抗RFI/EMI（電磁干擾/射頻干擾）、防雷電等，以適應(yīng)惡劣氣候；更多樣的功能：如探測器可調(diào)頻、防遮擋、防噴蓋、防破壞等；更精美、小巧的外觀：以符合品味日益提高的室內(nèi)裝潢需求；更智能化的設(shè)計(jì)：方便地設(shè)/撤防，人性化的操作界面；更強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能；更方便的擴(kuò)展性。上述發(fā)展趨勢(shì)，事實(shí)上都建立在數(shù)字化、無線化、集成化的三大核心技術(shù)基礎(chǔ)上。1.3 設(shè)計(jì)要求與研究內(nèi)容防盜報(bào)警系統(tǒng)是利用探測器裝置對(duì)建筑物內(nèi)外重要地點(diǎn)和區(qū)域進(jìn)行布防、探測。當(dāng)探測器探測到非法入侵，報(bào)警器工作狀態(tài)變?yōu)閳?bào)警狀態(tài)，產(chǎn)生報(bào)警聲。本論文的

18、目的就是設(shè)計(jì)出一種符合上述要求的防盜報(bào)警系統(tǒng)。1.3.1 設(shè)計(jì)要求本文所研制的報(bào)警系統(tǒng)的功能要求如下:主控芯片：AT89C51,工作在12MHz時(shí)鐘頻率；檢測信號(hào)：采用復(fù)合式傳感器，熱釋電紅外傳感器和振動(dòng)位移傳感器并接使用，增加報(bào)警可靠性，下降沿觸發(fā)，低電平保持寬度 1ms，監(jiān)測負(fù)載 600；輸入通道：監(jiān)測信號(hào)，220V交流電源輸入；報(bào)警方式：聲光報(bào)警，自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警；顯示方式：液晶顯示，LED電源指示，LED報(bào)警顯示；輸入方式：4*4矩陣鍵盤和系統(tǒng)復(fù)位獨(dú)立按鍵；系統(tǒng)電源：工作電源 220V交流輸入，3.6V備用電源；相關(guān)功能：正常情況下顯示當(dāng)前時(shí)間，時(shí)間可調(diào)；實(shí)時(shí)對(duì)16路輸入信號(hào)異常產(chǎn)生聲光報(bào)

19、警，并顯示當(dāng)前異常通道和產(chǎn)生異常時(shí)間并記錄相應(yīng)時(shí)間，報(bào)警時(shí)長可調(diào)（0198s，199不自動(dòng)停止），每通道能夠記錄2次異常時(shí)間（最早和最新時(shí)間）； 具有記錄查詢和刪除功能，能夠查詢每路歷史異常記錄，并能刪除記錄 系統(tǒng)對(duì)自身部分?jǐn)?shù)據(jù)處理錯(cuò)誤能產(chǎn)生提示。1.3.2 研究內(nèi)容本課題需要研究的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：根據(jù)系統(tǒng)功能要求且考慮產(chǎn)品的性價(jià)比，進(jìn)行系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)。該方案采用模塊化設(shè)計(jì)方法，以方便系統(tǒng)的調(diào)試和用戶的使用。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括芯片的選型、所選芯片的功能、芯片外圍電路的合理設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有單片機(jī)的選擇、主機(jī)電路的設(shè)計(jì)、傳感器的選擇、報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。下面分4章從系統(tǒng)總體的方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的

20、硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的抗擾對(duì)本設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)方法有多種，傳統(tǒng)的報(bào)警方式采用聲光報(bào)警，新型報(bào)警系統(tǒng)通過電話網(wǎng)絡(luò)將警情及時(shí)通知主人。2.1 方案選擇論證該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下兩種：方案一：報(bào)警方式只有傳統(tǒng)的聲光報(bào)警；顯示方式采用數(shù)碼顯示，占用I/O較多，體積較大，采用掃描顯示占用機(jī)時(shí)，采用靜態(tài)顯示則需要更多芯片；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)直接利用單片機(jī)內(nèi)部RAM存儲(chǔ)記錄數(shù)據(jù)；按鍵方式采用中斷矩陣鍵盤，相同按鍵占用I/O口較少，中斷方式不占用多余機(jī)時(shí)，但多占用一位中斷口；時(shí)間運(yùn)行方式采用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)中斷計(jì)時(shí)，存在加大誤差，而且完成日的處理程序復(fù)雜。如下圖2.

21、1所示。 單片機(jī) AT89C51電 源內(nèi)部RAM存儲(chǔ)熱釋電傳感器中斷矩陣鍵盤LED報(bào)警蜂鳴器數(shù)碼顯示 圖2.1 方案一設(shè)計(jì)框圖方案二：報(bào)警方式在聲光報(bào)警的基礎(chǔ)上添加了自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警方式，更加安全可靠；顯示方式采用1602液晶顯示模塊，僅需8位數(shù)據(jù)線和3位控制線，占用I/O口較少，而且能顯示字符，顯示位數(shù)更多，不需要其余外圍芯片；按鍵方式采用掃描矩陣鍵盤，相同按鍵占用I/O口較少，掃描鍵盤占用機(jī)時(shí)。其設(shè)計(jì)框圖如圖2.2。通過比較，方案二能滿足我們實(shí)時(shí)快捷的要求，更加簡單有效，故本設(shè)計(jì)選擇方案二。采用掃描式4*4掃矩陣遙控鍵盤，僅當(dāng)需要輸入時(shí)掃描鍵盤。2電源X25045存儲(chǔ)復(fù)合式傳感器4*4矩陣鍵盤

22、蜂鳴器報(bào)警 LCD顯示 單片機(jī) AT89C51撥號(hào)報(bào)警電路 LED報(bào)警 圖2.2 方案二系統(tǒng)框圖本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、信號(hào)放大處理、人工鍵盤控制、報(bào)警執(zhí)行、報(bào)警顯示等子模塊。系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)可劃分為：傳感器檢測、報(bào)警執(zhí)行電路、單片機(jī)控制電路、LCD控制顯示電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、報(bào)警等功能。整個(gè)系統(tǒng)由AT89C51、鍵盤、LCD顯示屏、X25045存儲(chǔ)芯片、檢測信號(hào)輸入、聲光報(bào)警電路和自動(dòng)撥號(hào)電路組成。通過結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)可看出：以AT89C51為系統(tǒng)中心，單片機(jī)與AT24C02交換存儲(chǔ)號(hào)碼記錄信息，通過4*4矩

23、陣遙控鍵盤掃描輸入相關(guān)信息，通過LCD 顯示屏顯示相關(guān)信息，檢測信號(hào)異常時(shí)對(duì)單片機(jī)申請(qǐng)中斷，單片機(jī)通過相關(guān)處理產(chǎn)生異常信息，通過聲光報(bào)警（蜂鳴器，報(bào)警指示燈）并進(jìn)行自動(dòng)撥號(hào)。本系統(tǒng)電源可采用220V交流電輸入，也可直接提供5V電源，。系統(tǒng)的單片機(jī)時(shí)鐘采用12MHz晶振；4*4鍵盤輸入行線接入P1.0P1.3口，列線接入P1.4P1.7口；P3.4口接報(bào)警系統(tǒng)的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)，蜂鳴器采用三極管驅(qū)動(dòng)，并聯(lián)續(xù)流二極管防止三級(jí)管擊穿；P3.7口接報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警指示燈。單片機(jī)的P0口做數(shù)據(jù)輸入輸出口；LCD的數(shù)據(jù)輸入經(jīng)過P0口，LCD三位控制線分別連接P2.5、P2.6、P2.7。2.2 主控芯片AT89C

24、51所謂單片機(jī)就是一塊芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口電路等而具有一定規(guī)模的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)與通用微型計(jì)算機(jī)相比較，它在硬件結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有其獨(dú)到之處。單片機(jī)在控制應(yīng)用領(lǐng)域中，有如下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：體積小，成本低，運(yùn)用靈活，易于產(chǎn)品化，它能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電儀一體化；面向控制，能針對(duì)性地解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得更佳的性能價(jià)格比；抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機(jī)種無法比擬的；實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。AT89C51是一種帶4KB FLASH

25、存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。故此設(shè)計(jì)采用AT89C51，其引腳圖如圖2.3所示。3 圖2.3 AT89C51引腳圖2.3 傳感器的選擇 通過

26、幾種常見傳感器的比較，最終選擇熱釋電傳感器和振動(dòng)位移傳感器相結(jié)合的復(fù)合式傳感器。2.3.1 常見的幾種紅外傳感器介紹 紅外探測器 紅外探測器按照探測的機(jī)理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相應(yīng)的電量變化。 紅外測溫產(chǎn)品 50多種紅外測溫儀和非接觸紅外測溫系統(tǒng)可滿足不同行業(yè)用戶的特殊需求,提供最優(yōu)非接觸紅外測溫解決方案。在高性能和高品質(zhì)的紅外測

27、溫產(chǎn)品市場，來自德國的HEITRONICS以其在尖端領(lǐng)域應(yīng)用中良好的品質(zhì)紀(jì)錄，被廣泛公認(rèn)為是世界一流的紅外測溫產(chǎn)品供應(yīng)者而受到信任。 人體熱釋電紅外傳感器在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測器的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。 無線紅外傳感器無線紅外傳感器又名無線紅外探測器，無線智能幕簾/廣角紅外探測器采用美國軍用紅外傳感器進(jìn)行信號(hào)采集探測與摩托羅拉芯片組合集成單片機(jī)智能技術(shù)控制，自動(dòng)溫度補(bǔ)償、微電流省耗、無誤報(bào)、無漏報(bào)、探測距離遠(yuǎn)、工作穩(wěn)定、性能可靠、外形精巧、美觀大方。機(jī)內(nèi)設(shè)置電源外撥開關(guān)，外出設(shè)防可以接通電源，達(dá)到更加省電的效果。它是

28、根據(jù)人體紅外光譜而工作，當(dāng)人體在其接收范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，探測器輸出報(bào)警信號(hào)，廣泛用于銀行、倉庫和家庭等場所的安全防范。它是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測部分采用報(bào)警器用傳感器和紅外專用處理IC。高頻發(fā)射部分采用最新聲表面（S）穩(wěn)頻技術(shù)，配合成熟的外圍電路，使得產(chǎn)品具有紅外探測靈敏度好、誤報(bào)率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率大的特點(diǎn)?？偠灾?，不同類型的探測器用不同的手段探測各種入侵行為，如人體的移動(dòng)、物體的震動(dòng)、玻璃的破碎和門窗的開關(guān)等，系統(tǒng)將所得的信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，發(fā)出警報(bào)。常用的傳感器有對(duì)射紅外探測器、磁控管（門磁）、震動(dòng)開關(guān)、被動(dòng)紅外探測器（PIR）、雙鑒探測器、煙感、溫感探測頭等。這些傳感器

29、不僅可以對(duì)室內(nèi)的門、窗、敞開的陽臺(tái)、固定玻璃、保險(xiǎn)箱等的異常情況進(jìn)行監(jiān)測，而且還能對(duì)家中的火警進(jìn)行監(jiān)測。在家中無人的情況下還具有探測有無物體移動(dòng)的功能，以發(fā)現(xiàn)家中是否有偷竊等異常情況。這些器件有效地為控制單元傳送現(xiàn)場的資料，提供報(bào)警控制。而本設(shè)計(jì)采用由熱釋電紅外線傳感器和振動(dòng)位移傳感器構(gòu)成的復(fù)合式傳感器，通過探測人體特有的紅外線和人體的運(yùn)動(dòng)來檢測盜情。42.3.2 熱釋電紅外傳感器的原理熱釋電紅外(PIR)傳感器5是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置，它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，將這個(gè)電壓信號(hào)

30、加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如圖2.4所示, 在VCC電源端利用C1和R2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。 圖2.4 熱釋電紅外傳感器原理圖熱釋電紅外傳感器是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾，該傳感器在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)平衡電路方式，因而能以

31、非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。2.3.3 熱釋電紅外傳感器的選擇 目前常用的熱釋電紅外傳感器型號(hào)主要有P228、LHI958、LHI954、RE200B、等。熱釋電紅外傳感器通常采用3引腳金屬封裝，各引腳分別為電源供電端（內(nèi)部開關(guān)管D極，DRAIN)、信號(hào)輸出端（內(nèi)部開關(guān)管S極，SOURCE）、接地端（GROUND

32、)。本設(shè)計(jì)傳感器采用雙元熱釋電紅外傳感器RE200B，該傳感器翻用熱釋電材料極化隨溫度變化的特殊探測紅外輻射，并采用雙靈敏元互補(bǔ)方法抑制干擾，以提高傳感器的工作溫度。傳感器RE200B內(nèi)部電路圖如下：D腳接工作電壓，其工作電壓低且范圍寬（2.2-15V）；S腳為輸出源極電壓；GND腳為接地。如圖2.5所示，為熱釋電紅外傳感器RE200B的內(nèi)部電路框圖。 圖2.5 熱釋電紅外傳感器RE200B的內(nèi)部電路框圖熱釋電紅外傳感器RE200B的主要工作參數(shù)：工作電壓：常用工作電壓范圍為315V；工作波長：通常為7.514um；源極電壓：通常為0.41.1V，R約為47k；輸出信號(hào)電壓：通常大于2.0V；

33、檢測距離：檢測距離約為610m；工作溫度范圍：-1040。2.3.4 振動(dòng)位移傳感器的選定本系統(tǒng)采用ND1型振動(dòng)位移傳感器6，它是一種集振動(dòng)和位移于一體的全方位傳感器。它的技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)見表2.1。其內(nèi)部采用先進(jìn)的固態(tài)加速度檢測器件，對(duì)外來振動(dòng)十分敏感。圖2.6是ND1型振動(dòng)位移傳感器的內(nèi)部組成框圖，它由振動(dòng)和位移傳感元件、靈敏度限制電路、檢測控制電路、延時(shí)電路和輸出級(jí)等構(gòu)成。由于器件內(nèi)部集成度很高,外圍電路相當(dāng)簡單，圖中的C是延時(shí)控制電容，取值越大，延時(shí)就越長，反之則越短，一般取值0.1uF10uF，這里取值為4.7uF。當(dāng)人體在不斷運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出為高電平，并通過內(nèi)部電路延時(shí)，當(dāng)人體停止運(yùn)動(dòng)時(shí)

34、，輸出轉(zhuǎn)為低電平。R是外接靈敏度設(shè)定電阻，取值在51K100K之間，阻值越大，靈敏度就越高，此電阻可以不接，這時(shí)傳感器靈敏度最高。 圖2.6 ND1型振動(dòng)位移傳感器的內(nèi)部 表2.1 振動(dòng)位移傳感器技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)工作電壓靜態(tài)電流靈敏度檢測方向位移檢測依據(jù)工作溫度體積3V12V3V時(shí)500毫安0.1g全向加速度3065122232mm2.4 12864顯示器工作原理及其選擇LED數(shù)碼管在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍，其由發(fā)光二極管組成。LED數(shù)碼管有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二級(jí)管恒定地導(dǎo)通或截止。這種顯示方式每一位都需要有一個(gè)8位輸出口控制，靜態(tài)顯示時(shí)，

35、較小的電流就可以得到較高的亮度且字符不閃爍，所以可以采用8255A的輸出口直接驅(qū)動(dòng)。當(dāng)顯示器位數(shù)較少時(shí)采用靜態(tài)顯示的方法是適合的。當(dāng)位數(shù)較多是，用靜態(tài)顯示所需I/O口太多，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方法。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位（掃描），對(duì)于顯示器的每一位來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共位只需要一個(gè)I/O口（稱為掃描口），控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個(gè)8位口（稱

36、為段數(shù)據(jù)口），為了防止閃爍，顯示的時(shí)間在12ms。帶中文字庫的128X64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線或3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡體 中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192 個(gè)16*16 點(diǎn)漢字，和128 個(gè)16*8 點(diǎn)ASCII 字符 集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示84 行1616 點(diǎn) 陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低

37、于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。其具有如下特性（1）低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）（2）顯示分辨率:12864 點(diǎn)（3）內(nèi)置漢字字庫，提供8192 個(gè)1616 點(diǎn)陣漢字(簡繁體可選)（4）內(nèi)置128 個(gè)168 點(diǎn)陣字符（5）2MHZ 時(shí)鐘頻率（6）顯示方式：STN、半透、正顯（7）驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS（8）視角方向：6 點(diǎn)（9）背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED 的1/51/10（10）通訊方式：串行、并口可選（11）內(nèi)置DC-DC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓（12）無需片選信號(hào)，簡化軟件設(shè)計(jì)（13）工作溫度: 0 - +55 ,存儲(chǔ)溫度: -20 - +

38、60 圖2.5 12864引腳圖2.5 可編程EEPROM-X25045的介紹本設(shè)計(jì)中采用了具有可編程的串行EEPROM-X250457實(shí)現(xiàn)記憶儲(chǔ)存功能，電話號(hào)碼，報(bào)警信息存錄等所有輸入都不會(huì)因?yàn)殡娫词ザ儎?dòng)。X25045 是美國公司XlCOR 低功耗CMOS 的產(chǎn)品（備用電流10uA 、工作電流3mA) ，它把看門狗定時(shí)器、VCC 監(jiān)控電路和EEPROM 三種常用功能組合在單個(gè)封裝內(nèi)，增大了電路密度，減少了體積，提高了系統(tǒng)的可靠性，是設(shè)計(jì)成直接與許多通用的微控制器系列的同步串行外設(shè)接口（SPI）相接的512X8 位EEPROM 。其引腳圖如圖2.6所示。本系統(tǒng)中X25045 依次存儲(chǔ)了標(biāo)志

39、字段、用戶編號(hào)、話機(jī)號(hào)碼、報(bào)警器編號(hào)、警情代號(hào)、系統(tǒng)設(shè)置等數(shù)據(jù)信息。VCC 監(jiān)控功能是指只要VCC 電平降至低于最小轉(zhuǎn)換電壓或者看門狗定時(shí)器達(dá)到其編程的超時(shí)極限值，RESET 的輸出為高電平。 其引腳功能如下。 圖2.6 X25045引腳圖CS：片選擇輸入；SO：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出；SI：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫入X25045； SCK：串行時(shí)鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出；WP：寫保護(hù)輸入。當(dāng)它低電平時(shí)，寫操作被禁止；Vss：地；Vcc：電源電壓；RESET：復(fù)位輸出。X25045 包括一個(gè)8 位指令寄存器，它可以通過SI (P0.4）輸入來訪問，數(shù)

40、據(jù)在SCK (P0.6）的上升沿由時(shí)鐘同步輸入。在整個(gè)工作周期內(nèi)，/CS (P0.7）必須為低電平，/WP 必須為高電平。X25045 監(jiān)視總線，如果在預(yù)置時(shí)間內(nèi)沒有總線活動(dòng)，那么它將提供RESET 信號(hào)輸出。在S1 線上輸入的數(shù)據(jù)在/CS 變?yōu)榈碗娖胶蟮腟CK 的第一個(gè)上升沿被采樣，由SCK 的下降沿輸出到50 (P0.5）線上。SCK 是靜態(tài)的，允許用戶停止時(shí)鐘并在其后恢復(fù)操作。所有的指令、地址和數(shù)據(jù)都以MSB （最高有效位）在前的方式傳送，讀和寫指令的指令格式中均包含有地址高位A8 ，此位用于選擇器件的上半部或下半部。在上電和字節(jié)、頁或狀態(tài)寄存器寫周期完成以后及WP 變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，寫使能

41、鎖存器被復(fù)位（即禁止寫操作），因此寫操作前必須設(shè)置寫使能鎖存器。如圖2.7所示：D7D6D5D4D3D2D1D01-正在寫，0-沒有寫操作1-鎖存器置位，0-鎖存器復(fù)位塊保護(hù)位看門狗定時(shí)器位 圖2.7 狀態(tài)寄存器格式2.6 MT8888芯片的介紹 MT8888芯片在本系統(tǒng)中用作撥號(hào)電路。加拿大Mitel 公司生產(chǎn)的DTMF 信號(hào)編解碼芯片MT8888 芯片，不僅具有雙音多頻DTMF 信號(hào)收發(fā)功能，而且具有電話信號(hào)音檢測功能。由于是采用CMOS 制造工藝，芯片集成度高，功耗低（只有57.8mW) ，工作穩(wěn)定可靠，因此在必須同時(shí)具備DTMF 信號(hào)接收和發(fā)送的功能的系統(tǒng)中倍受人們的青睞。另外，MT8

42、888 可以方便與MCS51 系列單片機(jī)接口，外圍電路簡單。MT8888 芯片特點(diǎn)：1. 具有多種工作模式，可由內(nèi)部控制寄存器選擇，所以功能很強(qiáng)。如編程選擇雙音群 ( BURST）發(fā)送模式時(shí)，它間歇發(fā)送任意個(gè)數(shù)的雙音信號(hào)，雙音信號(hào)持續(xù)時(shí)間精確控制在51ms ，符合DTMF 信號(hào)解碼標(biāo)準(zhǔn)。也可擴(kuò)充為1O2ms 雙音群模式，符合電話自動(dòng)撥號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。編程選擇呼叫進(jìn)程檢測（call programs）模式時(shí)，能檢測電話信號(hào)音。2. 頻率精度高，片內(nèi)對(duì)雙音群模式的占空時(shí)間精確定時(shí)。2.6.1 芯片工作原理MT8888 硬件電路由接收、發(fā)送和控制三個(gè)主要部分組成。接收電路包括信號(hào)放大、撥號(hào)音抑制濾波、輸入信

43、號(hào)的高低頻帶通濾波、譯碼及鎖存等功能，用于完成DTMF 信號(hào)的接收、分離和譯碼，并以4 位（16個(gè)數(shù)字）并行二進(jìn)制碼的方式輸出。發(fā)送電路包括數(shù)據(jù)鎖存、行列計(jì)數(shù)、D / A 轉(zhuǎn)換和混頻等功能。MT8888 的發(fā)送部分采用信號(hào)失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式D/A 變換器，可發(fā)出16 種雙音多頻DTMF 信號(hào)。MT8888 芯片可調(diào)整雙音頻模式的占空比，能自動(dòng)抑制撥號(hào)音和調(diào)整信號(hào)增益，還帶有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線，可與TTL 電平兼容，并可方便地進(jìn)行編程控制。接收部分：前置輸入電路可以有差分輸入和單端輸入兩種形式。差分輸入電壓增益：Avdiff=R5/Rl 差分輸入阻抗： 單端輸入電壓增益：Av -Rf/

44、Rin 。元件典型值C1= C2 = IOnF 、Rl = R4 = R5 = IOOk、R2 = 60k、R3 = 37.5k、R3=（R2 X R5) / (R2 + R5) DTMF信號(hào)經(jīng)運(yùn)放輸出到兩組6 階開關(guān)電容式帶通濾波器，分離出低頻組Flow 和高頻組Fhigh信號(hào)。低頻組中的陷波器把35OHz 和440Hz 的撥號(hào)音濾除，每組濾波器連接一階開關(guān)電容式濾波器以提高分離信號(hào)的信噪比，由高增益比較器組成的限幅器去除低于檢測門限的弱信號(hào)或噪聲。解碼器采用數(shù)字計(jì)數(shù)方式檢測DTMF 信號(hào)頻率，利用復(fù)雜的平均算法防止外來的各種干擾，當(dāng)檢測器識(shí)別到有效的DTMF 信號(hào)時(shí)，預(yù)控端EST 輸出高電

45、平。發(fā)送部分：DTMF 產(chǎn)生器是發(fā)送部分的主體，它產(chǎn)生全部16 種失真小、精度高的標(biāo)準(zhǔn)雙音信號(hào)，這些頻率均由3.5795MHz 晶體振蕩器產(chǎn)生。電路由數(shù)字頻率合成器、行列可編程分頻器、開關(guān)電容式D/A 變換器組成。行和列單音正弦波經(jīng)混合、濾波后產(chǎn)生雙音信號(hào)。DTMF 編解碼表把編碼數(shù)據(jù)寫入MT8888 的發(fā)送寄存器產(chǎn)生單獨(dú)的Flow和Fhigh，F(xiàn)high和Flow dB輸出的幅度之比為2dB ，目的在于補(bǔ)償高頻組信號(hào)經(jīng)通信線路的衰減，即經(jīng)過預(yù)加重處理。寫操作時(shí)，總線上的4 位數(shù)據(jù)被鎖存，可編程分頻器進(jìn)行8 中取2 的編碼變換，定時(shí)長度確定該信號(hào)的頻率，當(dāng)分頻器達(dá)到由輸入編碼確定的計(jì)數(shù)值時(shí)，產(chǎn)

46、生復(fù)位脈沖，計(jì)數(shù)器重新計(jì)數(shù)，改變定時(shí)長度可變頻率。編碼電路由開關(guān)電容式D/A 變換器組成，得到高精度的量化電平。低噪聲加法放大器完成行和列單音信號(hào)的混合。輸出級(jí)有帶通濾波器，用來衰減大于8kHz 的諧波?？刂撇糠? 前兩部分為模擬信號(hào)處理系統(tǒng)，當(dāng)滿足信號(hào)條件時(shí)系統(tǒng)有輸出。為了接收可靠，還應(yīng)滿足識(shí)別條件，即檢測有效信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，EST型號(hào)驅(qū)動(dòng)外接R1,C1積分電路，如圖2.8所示。C1放電，在有效時(shí)間內(nèi)EDT維持高電平，當(dāng)VC=Vtst時(shí)（控制邏輯的門限電平）, GT 輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)VC 至電源電壓VDD ，經(jīng)延時(shí)后，控制邏輯把片內(nèi)狀態(tài)寄存器的延遲輸出標(biāo)志位置提高。 圖2.8 控制電路原理圖如選

47、擇中斷模式，當(dāng)延遲標(biāo)志位置高時(shí)，IRQ/CP 引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，為CPU 提供中斷請(qǐng)求信號(hào)，延遲控制電壓的跳變沿把數(shù)據(jù)鎖存至輸出端。2.6.2 芯片工作方式MT8888 通過微處理器接口由RSO 、WR、RD 、D0-D3 選擇內(nèi)部寄存器，以控制電路的工作模式。它有5 個(gè)寄存器：發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器（TDR）、接收數(shù)據(jù)寄存器（RDR）、狀態(tài)寄存器（SR）、控制寄存器A (CRA）和控制寄存器B (CRB）。其中CRA 和CRB 占用同一地址，先寫CRA ，后寫CRB ，是否寫CRB 由CRA 的最高位控制。MT8888 有多種工作方式，它們分別為：1. DTMF 模式：發(fā)送與接收DTMF 信號(hào)

48、。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)TDR 控制可編程行、列計(jì)數(shù)器、D/A 變換器，合成需要發(fā)送的DTMF 信號(hào)?；駾TMF 信號(hào)經(jīng)撥號(hào)音抑制、分離帶通濾波器、監(jiān)頻與確認(rèn)，譯成相應(yīng)的4 比特碼，經(jīng)RDR 輸至數(shù)據(jù)總線。2. 呼叫處理（CALL）模式：電路可以檢測電話呼叫過程中的各種信號(hào)音，只要信號(hào)的頻率落在32OHz-51OHz 范圍內(nèi)，片內(nèi)呼叫處理濾波器便可濾出。經(jīng)限幅得到的方波信號(hào)，由IRQ/CP 端輸出，以用于微處理器對(duì)呼叫性質(zhì)和類別進(jìn)行判斷。若無信號(hào)濾出，則IRQ/CP 端始終保持低電平。3. 突發(fā)（BURST）模式：在DTMF 模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號(hào)突發(fā)和暫停時(shí)間各為51ms ；在CP 模式下，工作于

49、突發(fā)狀態(tài)，信號(hào)突發(fā)和暫停時(shí)間各為102ms ，此時(shí)電路只可發(fā)送DTMF 信號(hào)，但不能接收。4. 單/雙音（S/D）產(chǎn)生模式：電路可產(chǎn)生單音或DTMF 信號(hào)（由CRB控制），用于測試和監(jiān)測。5. 測試（TEST）模式：使電路從DTMF 接收部分得到延遲監(jiān)測信號(hào)，并從IRQ/CP 端輸出。6. 中斷模式：此模式下若選擇狀態(tài)，當(dāng)DTMF 信號(hào)被接收或出現(xiàn)在監(jiān)測時(shí)間內(nèi)，或準(zhǔn)備發(fā)送更多數(shù)據(jù)（突發(fā)模式下）時(shí)，則IRQ/CP 端下接至低電平。2.6.3 DTMF撥號(hào)原理現(xiàn)在的電話機(jī)多數(shù)是雙音頻電話，下面就以雙音頻為例介紹電話撥號(hào)的原理。雙音多頻（DTMF）是指用兩個(gè)特定的單音信號(hào)的組合來代表數(shù)字或功能。兩個(gè)

50、單音頻的頻率不同，所代表的數(shù)字和功能也不同。雙音多頻撥號(hào)方式中有16個(gè)按鍵，對(duì)應(yīng)有8種不同的單音信號(hào)，因其采用的頻率有8種，所以稱為多頻，如表2.2 所示。從中任意抽出2 中進(jìn)行組合，又稱其為8中取2的編碼方法。根據(jù)國際電話電報(bào)咨詢委員會(huì)（CCITT) Q.23 號(hào)建議，DTMF 選號(hào)方式選用8個(gè)頻率，把這8種頻率分成兩個(gè)群，即高頻群和低頻群，其中低頻群有4種頻率：679MHz,770MHz,852MHz,941MHz，高頻群也有4種頻率：1209MHz,1336MHz,1477MHz,1633MHz。從高頻群和低頻群中任意各抽出一種頻率進(jìn)行組合，共有16種不同的組合，每一個(gè)鍵號(hào)分別對(duì)應(yīng)于一種

51、低音頻和高音頻的正弦波之和，代表16種不同的數(shù)字或功能。表2.2 DTMF撥號(hào)方式中16鍵組合表1029MHz 1366MHz 1477MHz 1633MHz679MHz 1 2 3 A770MHz 4 5 6 B862MHz 7 8 9 C941MHz * 0 # D用雙音多頻撥號(hào)方式傳遞音頻信號(hào)，其傳播速度快，不發(fā)生畸變，傳輸方便，抗干擾能力強(qiáng)，可以減少交換機(jī)的差錯(cuò)。2.7 ISD1420語音芯片 ISD14209語音芯片在本系統(tǒng)中用作報(bào)警電路中語音信號(hào)輸出模塊,是由美國ISD ( Information Storage Device ）公司開發(fā)的高保真、不怕斷電、錄放一體化的單片固態(tài)語音

52、集成電路。2.7.1 芯片介紹其片內(nèi)設(shè)有時(shí)鐘振蕩器、128K 字節(jié)EEPROM （電可編程可擦除只讀存貯器）、低噪前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、反混疊濾波器、平滑濾波器、模擬轉(zhuǎn)發(fā)器、差動(dòng)功率放大器等高品質(zhì)語音錄放系統(tǒng)所需的全部基本功能電路。 ISD 系列語音芯片特點(diǎn)：1.所需外圍元件少，電路簡單，操作方便。2.采用直接模擬量存貯技術(shù)DAST ( Direct Analogs Srorage Technology ) ，再現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲。3.零功率信息存貯，省掉備用電源。淤信息可保存10 年以上，可反復(fù)錄放達(dá)10 萬次之多。4.易于使用，語音固化無需專用編程或開發(fā)裝置，可隨意改變錄音內(nèi)容。5.較強(qiáng)的

53、選址能力，可進(jìn)行分段管理和分段存儲(chǔ)多段信息。6.具有自動(dòng)省電模式，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式，此時(shí)僅需0.5 uA的維持電流。7.自帶時(shí)鐘源，高抗干擾性能。8.可直接驅(qū)動(dòng)8-16 喇叭工作，輸出不失真功率大于50mW 。也可作激勵(lì)信號(hào)單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的1/4 ，約為12OmW 左右。 9.采用總線技術(shù)，適于同單片機(jī)接口。2.7.2 芯片工作原理錄音過程中，ISD1420在進(jìn)行存儲(chǔ)操作之前，要分幾個(gè)階段對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。首先要輸入信號(hào)放大到存儲(chǔ)電路動(dòng)態(tài)范圍的最佳電平，這個(gè)階段由前置放大器和自動(dòng)增益控制部分來完成。前置放大器通過隔直流電容與麥克風(fēng)連接，隔直流電容用來

54、去掉交流小信號(hào)中的直流成份（大約2mA ）。信號(hào)的放大分兩步完成，先經(jīng)過輸入前置放大器，然后經(jīng)過固定增益放大器。完成信號(hào)的通路要在模擬輸出端（ANA OUT）和模擬輸入端（ANA IN）兩個(gè)管腳之間連接一個(gè)電容器。自動(dòng)增益控制電路動(dòng)態(tài)地監(jiān)控放大器輸出的信號(hào)電平并發(fā)送增益控制電壓到前置放大器。前置放大器增益自動(dòng)調(diào)節(jié)以便維持進(jìn)入濾波器的信號(hào)為最佳電平，這樣錄音的信號(hào)能得到最高電平又使削波減至最小。我們可以通過選擇連接到AGC 管腳的電阻和電容值來調(diào)節(jié)描述自動(dòng)增益電路特性的兩個(gè)時(shí)間常量，即響應(yīng)時(shí)間和釋放時(shí)間。下一個(gè)階段的信號(hào)調(diào)整是由輸入濾波器完成的。由于模擬信號(hào)的存儲(chǔ)仍然是采用取樣技術(shù)，因此還需要一

55、個(gè)抗混淆濾波器以去掉（或至少減到可忽略不計(jì)的程度）取樣頻率1/2 以上的輸入頻率分量。這樣就滿足了所有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都遵循的奈奎斯特取樣定律。語音的質(zhì)量要想優(yōu)于電話的音質(zhì)，取樣頻率要用8kHz 。低通濾波器的高頻頻限選在3.4kHz ，可滿足奈奎斯特取樣定律，而且仍有足夠?qū)挼念l帶以得到高音質(zhì)的語音。濾波器是一個(gè)連續(xù)時(shí)間五極點(diǎn)低通濾波器，在3.4kHz 每個(gè)倍頻程衰減40dB 。信號(hào)的調(diào)整完成后，將輸入波形通過模擬收發(fā)器寫入模擬存儲(chǔ)陣列中。由skHz 取樣時(shí)鐘取樣，并且經(jīng)過電平移位而產(chǎn)生不揮發(fā)寫入過程所需要的高電壓，取樣時(shí)鐘也用于存儲(chǔ)陣列的地址譯碼，以便輸入信號(hào)順序的寫入存儲(chǔ)陣列。 放音時(shí)，錄入的

56、模擬電壓在取樣時(shí)鐘的控制下順序地從存儲(chǔ)陣列中讀出，恢復(fù)成原來的取樣波形。輸出通道上的平滑濾波器去掉取樣頻率分量并恢復(fù)原始波形，平滑濾波器的輸出通過一個(gè)模擬多路開關(guān)連接到輸出功率放大器，兩個(gè)輸出管腳直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。2.7.3 芯片工作模式ISD142O 具有多種工作模式，其地址輸入端具有雙重功能。它可以根據(jù)地址中的A6,A7 的電平狀態(tài)決定AO-A7 的功能。如果A6,A7 有一個(gè)低電平，A0-A7 輸入全解釋為地址位，即作為起始地址用，此時(shí)地址線僅作為輸入端，在操作過程中不能輸出內(nèi)部地址信息。根據(jù)PLAYE 、PLAYL 或REC 的下降沿信號(hào)，地址輸入被鎖定。如果A6、A7 同為高電平時(shí)，它

57、們即為模式位。操作模式可以方便的與微控制器一起使用，也可通過硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。 地址0是ISD1420 存儲(chǔ)空間的起始端，所有初始操作都是從O 地址開始，后面的操作可根據(jù)模擬模式的不同，而從不同的地址開始工作。當(dāng)電路中的錄、放音轉(zhuǎn)換將進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。當(dāng)PLAYE 、PLAYL 或REC 變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)A6 、A7為高電平時(shí)，執(zhí)行地址線所對(duì)應(yīng)的操作模式。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個(gè)低電平控制輸入信號(hào)出現(xiàn)為止。 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章著重介紹了系統(tǒng)的各模塊設(shè)計(jì)，包括電源電路設(shè)計(jì)、報(bào)警模塊設(shè)計(jì)、檢測信號(hào)設(shè)計(jì)、LCD顯示電路設(shè)計(jì)、4*4鍵盤電路設(shè)計(jì)，其中報(bào)警模塊分為自動(dòng)

58、撥號(hào)報(bào)警和聲光報(bào)警兩個(gè)部分。3.1 電源電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3.1所示，系統(tǒng)的電源采用220V交流供電。電網(wǎng)的220V交流電經(jīng)橋路整流，電容濾波，送入7805、7809和7812的輸入端，最后輸出5V、9V和12V的直流電。在電源的兩端并聯(lián)的大電容和小電容起濾波作用。大電容是濾除低頻，小電容是濾除高頻。在其兩端再并入同系列的大小電容可獲得很寬頻率范圍的濾波特性。下面對(duì)三端集成穩(wěn)壓器的作簡單的介紹。輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器7800系列組成的電源,CW7800/CW78M00/CW78L00系列的最后兩位數(shù)字表示該集成穩(wěn)壓器的輸出電壓值。這類集成穩(wěn)壓器的輸出電壓有5V、6V、9V和

59、24V等幾種。其輸出電壓的偏差在2%以內(nèi)。若考慮輸出電流的要求，則在1.5A以內(nèi)的,應(yīng)選用CW7800系列的;在0.5A以內(nèi)的,選用CWM00系列的;小于100MA的,選用CW78L00系列10。有正電壓輸出的78LXX系列的基本電路有：啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路和調(diào)整電路、保護(hù)電路這些部分組成。12 圖3.1 電源的電路設(shè)計(jì)3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)電路見圖3.2 14。時(shí)鐘電路由兩個(gè)30P 的電容和12MHz 的晶振構(gòu)成。復(fù)位電路由電阻、電容、二極管和按鍵開關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的功能。單片機(jī)的INTO 與盜警相連接，實(shí)現(xiàn)警情的采集。為防止環(huán)境干擾信號(hào)對(duì)觸發(fā)中斷的影

60、響，當(dāng)響應(yīng)中斷后，對(duì)中斷信號(hào)多次（如5 次）巡檢，確認(rèn)是中斷信號(hào)時(shí)，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認(rèn)為是外界干擾信號(hào)不執(zhí)行報(bào)警處理，有效降低誤報(bào)幾率。 圖3.2 自動(dòng)報(bào)警器電路P2.1 與語音電路相連，實(shí)現(xiàn)語音的回放控制。P2.2 接通訊接口轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收片選端RE (DE）。P2.3 與電話接口電路相連，實(shí)現(xiàn)模擬摘掛機(jī)的控制。P2.4 接探頭掉線檢測端，單片機(jī)對(duì)該口定時(shí)查詢，正常時(shí)為高電平，當(dāng)檢測到低電平即發(fā)出掉線警報(bào)。P2.5 接交流電源掉電報(bào)警信號(hào)（交流斷電后由直流電源繼續(xù)供電，直流電源放電低于預(yù)警值后向自動(dòng)報(bào)警器發(fā)直流斷電預(yù)警信號(hào)。P1.0 、P1.1 、Pl.2 為接鍵盤電路

61、的三根I/0 口線，Pl.3 接緊急呼救按鍵。Pl.5 接液晶顯示器的串行時(shí)鐘輸入端，Pl.6 接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端。輸出分別接報(bào)警LED 、蜂鳴器，有警報(bào)發(fā)生時(shí)開關(guān)的輸出I/O 口給出高電平信號(hào)。PO.O 、P0.1 、P0.2 和P0.3 分別與MT8888 的DO 、Dl 、D2 和D3 相連，用作數(shù)據(jù)總線。P2.0 與MT8888 的RSO 相連，控制MT8888 內(nèi)部寄存器的選擇。P2.7 與MT8888 的CS 相連，控制MT8888 的選通。P3.6 、P3.7 分別與MT8888 的WR和RD相連，控制MT8888 的讀寫。P0.4 、P0.5 接EEPROM 的串行輸入和

62、串行輸出端，P0.6 、PO.7 分別接EEPROM 的串行時(shí)鐘輸入和片選輸入端。3.3 自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警設(shè)計(jì)用戶端自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警器是本課題的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，自動(dòng)報(bào)警器組成框圖如圖3.3 所示，主要包括撥號(hào)模塊、語音模塊、電話接口模塊、鍵盤密碼顯示模塊以及電源模塊。報(bào)警器功能已在緒論中具體描寫過，這里不再詳述，本節(jié)著重介紹與自動(dòng)撥號(hào)功能相關(guān)的硬件電路設(shè)計(jì)。熱釋電紅外傳感器振動(dòng)位移傳感器用戶端自動(dòng)報(bào)警器CPUAT89C51看門狗EEPROMDTMF撥號(hào)電路語音檢測電路電話接口電路開關(guān)電路輸入輸出控制電路 備用電源 圖3.3 用戶端自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警組成框圖3.3.1 自動(dòng)撥號(hào)電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)撥號(hào)電路可通過電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋呼，對(duì)所指定的機(jī)構(gòu)或人員發(fā)出求救信號(hào)，簡述事故性質(zhì)及地點(diǎn)，使救援人員采取相應(yīng)措施來制止事故，系統(tǒng)主要功能如下：1. 報(bào)警優(yōu)先功能：主機(jī)與用戶電話機(jī)共用一條電話線，非報(bào)警時(shí)，不影響電話的正常使用，電話機(jī)的正常使用 不影響也不干擾主機(jī)報(bào)警。主機(jī)報(bào)警