防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文

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1、摘 要 防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計是為滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要所設(shè)計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，引起報警的裝置，它是用來發(fā)出出現(xiàn)危險情況信號的。防盜報警系統(tǒng)就是用探測器對建筑內(nèi)外重要地點和區(qū)域進(jìn)行布防。它可以及時探測非法入侵，并且在探測到有非法人侵時，及時向有關(guān)人員示警。 防盜報警系統(tǒng)采用了由熱釋電紅外傳感器和振動位移傳感器構(gòu)成的復(fù)合式傳感器，這種防盜器安裝隱蔽，同時它的信號經(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。防盜報警系統(tǒng)設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。硬件部分設(shè)計主要包括檢測電路接收信號，LED控制電路控制發(fā)光及驅(qū)動執(zhí)行報警電路執(zhí)行報警等。軟件部

2、分設(shè)計主要包括中斷、定時等程序設(shè)計來實現(xiàn)聲光報警的作用。此設(shè)計實現(xiàn)的功能簡單而實用。當(dāng)人員外出時，可把報警系統(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，傳感器將探測到動作，設(shè)置在監(jiān)測點上的探頭將人體輻射的紅外光譜和振動的位移變換成電信號。此信號經(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)處理運算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲。[1] 關(guān)鍵詞：單片機(jī)；紅外傳感器；信號接收；報警電路 Abstract The design of anti-theft alarm system

3、 is for the family of electronic security 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

4、 processed by SCM, the signal of alarm 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

5、 and driving the implementation of the 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

6、 in the conditon of protection ,the detector 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 electrica

7、l signal.The signal is sent to the threshold 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 . KEY

8、WORDS SCM;infrared sensor;signal receiving;alarm circuit 2 第1章 緒 論 隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對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，而且對安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。本文設(shè)計了一種新型盜報警系統(tǒng)，能可靠的進(jìn)行日常安全防范工作，及時發(fā)現(xiàn)各種險情并通知戶主，以便將險情消滅在萌芽狀態(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、價格低、集成度高、性價比高等突出優(yōu)點已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機(jī)床、數(shù)

9、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位、運行可靠的智能型安全防盜報警系統(tǒng)，對室內(nèi)出現(xiàn)入室盜竊等自動發(fā)出報警信息并通知戶主進(jìn)行及時處理已經(jīng)勢在必行。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)。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器,還有紅外監(jiān)控?zé)o線報警器、超聲波防盜報警器、紅外線防盜報警器、高靈敏紅外報警器、觸摸式延時防盜報警器、 觸摸式防盜報警器、紅外報警器、 紅外線聲光報警器等。 為滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計的基于單片機(jī)的家

10、庭防盜報警系統(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)不報和誤報現(xiàn)象，安全可靠。不僅如此，它使用了單片機(jī)做信號處理器，這樣非常有利于與計算機(jī)相連接，利用計算機(jī)統(tǒng)一管理，使整個小區(qū)的住戶基本情況、資料等在計算機(jī)內(nèi)存儲起來，方便來訪人的查詢和保安人員的統(tǒng)一管理。 1.2 防盜報警系統(tǒng)的介紹 防盜報警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)自動探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，并提示值班人員發(fā)生報警的區(qū)域部位，顯示可能采取對策的系統(tǒng)。防盜報警系統(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

11、通過聲光報警信號在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事地點，便于迅速采取應(yīng)急措施。防盜報警系統(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)。 防盜報警系統(tǒng)由探測器、傳感器、控制器、報警器、顯示器幾部分構(gòu)成。控制器實現(xiàn)對熱釋電紅外探測器和振動位移傳感器的循環(huán)掃描，并控制報警信號處理電路作出相應(yīng)狀態(tài)處理，如果有報警信號的話，延時1～2秒對該端口進(jìn)行一次掃描確保真的有險情時立即發(fā)出報警信號，控制報警電路報警，同時通過液晶顯示器顯示單元顯示具體的事發(fā)位置。 1.2.1 防盜報警器的分類 報警探測器按工作原理主要可分為紅外報警探測器、微波報警探測器、被動式紅外/微波報

12、警探測器、玻璃破碎報警探測器、振動報警探測器、超聲波報警探測器、激光報警探測器、磁控開關(guān)報警探測器、開關(guān)報警探測器、視頻運動檢測報警器、聲音探測器等許多種類。 報警探測器按工作方式可分為主動式報警探測器和被動式報警探測器。 報警探測器按探測范圍的不同又可分為點控報警探測器、線控報警探測器、面控報警探測器和空間防范報警探測器。 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警探測器，才能滿足不同的安全防范要求。報警探測器作為傳感探測裝置，用來探測入

13、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警探測器，以滿足不同的安全防范要求。 1.2.3 防盜報警系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展 在我國，家庭智能報警是一項重要內(nèi)容，報警器應(yīng)具有多個探測器接口，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警信號，然后通過通訊網(wǎng)絡(luò)將報警信息傳送到相關(guān)人的通訊設(shè)備上，以使災(zāi)情得到及時處理，保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全。 國內(nèi)報警設(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)了被動紅外、超聲波和微波三種不同的探

14、測技術(shù)。但前途的是復(fù)合式探技術(shù)，即在同一個封裝盒里安裝兩種以上不同的探測器，兩者組合后誤報率將會大大降低。 目前我國有關(guān)報警系統(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，但它存在覆蓋面積小、誤報率高等問題，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警系統(tǒng)的硬件設(shè)計.體積小、耗電低、成本低、功能單一等優(yōu)點，適合住宅小區(qū)的防盜報警。 在北美，從上世紀(jì)初報警呼救箱放置在街頭巷尾，在呼救時發(fā)出聲響提示，以尋求附近警察的幫助；同時，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)的電報公司加入

15、到這個行業(yè)中，從而使得報警信息可以通達(dá)到更遠(yuǎn)的地方；不過，這種電報方式畢竟難以普及，所以稍后出現(xiàn)的電話理所當(dāng)然地成為報警通訊的主要手段。而此后自動撥號系統(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警的方式得到了前所未有的發(fā)展。 目前，對北美的安防產(chǎn)業(yè)來說，最成功的經(jīng)營模式就是聯(lián)網(wǎng)報警服務(wù)模式，聯(lián)網(wǎng)報警將整個北美的安防產(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警，其當(dāng)時的業(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，它對其產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)

16、展方向做了很大的調(diào)整，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報警服務(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)報警服務(wù)平臺。 從以上過程來看，報警行業(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，才能夠把各地的報警信息匯聚到相應(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個體。在現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的支持下，安防系統(tǒng)也是一個很完善的計算機(jī)控制系統(tǒng)，防盜報警系統(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)一由一臺計算機(jī)進(jìn)行管理，標(biāo)志我國的安防事業(yè)進(jìn)入一個新階段。 1.2.4 防盜報警系統(tǒng)的發(fā)展前景與趨勢 傳統(tǒng)的機(jī)械

17、式家居防衛(wèi)在實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；時間久了會有高空墜物的危險等。因此，作為新一代的智能安全防盜報警器系統(tǒng)就應(yīng)運而生，并日益受到廣泛的重視和運用。 數(shù)字化、無線化、集成化是防盜報警系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的要求，所以我們不難發(fā)現(xiàn)防盜報警的技術(shù)發(fā)展趨勢：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：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

18、便的擴(kuò)展性。上述發(fā)展趨勢，事實上都建立在數(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)計要求與研究內(nèi)容 防盜報警系統(tǒng)是利用探測器裝置對建筑物內(nèi)外重要地點和區(qū)域進(jìn)行布防、探測。當(dāng)探測器探測到非法入侵，報警器工作狀態(tài)變?yōu)閳缶癄顟B(tài)，產(chǎn)生報警聲。本論文的目的就是設(shè)計出一種符合上述要求的防盜報警系統(tǒng)。 1.3.1 設(shè)計要求 本文所研制的報警系統(tǒng)的功能要求如下: 主控芯片：AT89C51,工作在12MHz時鐘頻率； 檢測信號：采用復(fù)合式傳感器，熱釋電紅外傳感器和振動位移傳感器并接使用，增加報警可靠性，下降沿觸發(fā)，低電平保持寬度 ≥ 1ms，監(jiān)測負(fù)載 ≥ 600Ω； 輸入通道：監(jiān)測

19、信號，220V交流電源輸入； 報警方式：聲光報警，自動撥號報警； 顯示方式：液晶顯示，LED電源指示，LED報警顯示； 輸入方式：4*4矩陣鍵盤和系統(tǒng)復(fù)位獨立按鍵； 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)前時間，時間可調(diào)；實時對16路輸入信號異常產(chǎn)生聲光報警，并顯示當(dāng)前異常通道和產(chǎn)生異常時間并記錄相應(yīng)時間，報警時長可調(diào)（0—198s，199不自動停止），每通道能夠記錄2次異常時間（最早和最新時間）； 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)對自身部分?jǐn)?shù)據(jù)處理錯誤能產(chǎn)生提示

20、。 1.3.2 研究內(nèi)容 本課題需要研究的內(nèi)容主要有以下幾個方面： 根據(jù)系統(tǒng)功能要求且考慮產(chǎn)品的性價比，進(jìn)行系統(tǒng)的整體方案設(shè)計。該方案采用模塊化設(shè)計方法，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。主要內(nèi)容有單片機(jī)的選擇、主機(jī)電路的設(shè)計、傳感器的選擇、報警電路的設(shè)計。 下面分4章從系統(tǒng)總體的方案設(shè)計、系統(tǒng)的硬件設(shè)計、系統(tǒng)的軟件設(shè)計、系統(tǒng)的抗擾對本設(shè)計做詳細(xì)的介紹。 第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 實現(xiàn)家庭防盜報警系統(tǒng)方法有多種，傳統(tǒng)的報警方式采

21、用聲光報警，新型報警系統(tǒng)通過電話網(wǎng)絡(luò)將警情及時通知主人。 2.1 方案選擇論證 該系統(tǒng)設(shè)計方案有以下兩種： 方案一：報警方式只有傳統(tǒng)的聲光報警；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，采用靜態(tài)顯示則需要更多芯片；數(shù)據(jù)存儲直接利用單片機(jī)內(nèi)部RAM存儲記錄數(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，但多占用一位中斷口；時間運行方式采用單片機(jī)內(nèi)部定時中斷計時，存在加大誤差，而且完成日的處理程序復(fù)雜。如下圖2.1所示。 單片機(jī) AT89C51 電 源 內(nèi)部RAM存儲 熱釋電傳感器

22、 中斷矩陣鍵盤 LED報警 蜂鳴器 數(shù)碼顯示 圖2.1 方案一設(shè)計框圖 方案二：報警方式在聲光報警的基礎(chǔ)上添加了自動撥號報警方式，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。其設(shè)計框圖如圖2.2。 通過比較，方案二能滿足我們實時快捷的要求，更加簡單有效，故本設(shè)計選擇方案二。采用掃描式4*4掃矩陣遙控鍵盤，僅當(dāng)需要輸入時掃描鍵盤。[2] 電源 X2

23、5045存儲 復(fù)合式傳感器 4*4矩陣鍵盤 蜂鳴器報警 LCD顯示 單片機(jī) AT89C51 撥號報警電路 LED報警 圖2.2 方案二系統(tǒng)框圖 本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、信號放大處理、人工鍵盤控制、報警執(zhí)行、報警顯示等子模塊。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、報警等功能。 整個系統(tǒng)由AT89C51、鍵盤、LCD顯示屏、X250

24、45存儲芯片、檢測信號輸入、聲光報警電路和自動撥號電路組成。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交換存儲號碼記錄信息，通過4*4矩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，檢測信號異常時對單片機(jī)申請中斷，單片機(jī)通過相關(guān)處理產(chǎn)生異常信息，通過聲光報警（蜂鳴器，報警指示燈）并進(jìn)行自動撥號。 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)時鐘采用12MHz晶振；4*4鍵盤輸入行線接入P1.0—P1.3口，列線接入P1.4—P1.7口；P3.4口接報警系統(tǒng)的蜂鳴器驅(qū)動，蜂鳴器采用三極管驅(qū)動，并聯(lián)續(xù)流二極管防止三級管擊穿

25、；P3.7口接報警系統(tǒng)的報警指示燈。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AT89C51 所謂單片機(jī)就是一塊芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定時/計數(shù)器和多種I/O接口電路等而具有一定規(guī)模的微型計算機(jī)。單片機(jī)與通用微型計算機(jī)相比較，它在硬件結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有其獨到之處。 單片機(jī)在控制應(yīng)用領(lǐng)域中，有如下幾方面的優(yōu)點：體積小，成本低，運用靈活，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格比；

26、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；實現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。 AT89C51是一種帶4KB FLASH存儲器（FPEROM—Flash 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)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(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和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效

27、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廉的方案。故此設(shè)計采用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 通過幾種常見傳感器的比較，最終選擇熱釋電傳感器和振動位移傳感器相結(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

28、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，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，被動式熱釋電紅外探測器的應(yīng)用非常廣泛，因其價格低廉、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

29、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，自動溫度補(bǔ)償、微電流省耗、無誤報、無漏報、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)活動時，探測器輸出報警信號，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、誤報率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率

30、大的特點。 總而言之，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、物體的震動、玻璃的破碎和門窗的開關(guān)等，系統(tǒng)將所得的信號進(jìn)行邏輯判斷，發(fā)出警報。常用的傳感器有對射紅外探測器、磁控管（門磁）、震動開關(guān)、被動紅外探測器（PIR）、雙鑒探測器、煙感、溫感探測頭等。這些傳感器不僅可以對室內(nèi)的門、窗、敞開的陽臺、固定玻璃、保險箱等的異常情況進(jìn)行監(jiān)測，而且還能對家中的火警進(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，提供報警控制。而本設(shè)計采用由熱釋電紅外線傳感器和振動位移傳感器構(gòu)成的復(fù)合式傳感器，通過探測

31、人體特有的紅外線和人體的運動來檢測盜情。[4] 2.3.2 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的傳感器。它能組成防入侵報警器或各種自動化節(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)換成電壓信號輸出，將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路。其工作電路原理及設(shè)計電路如圖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。當(dāng)檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。

32、 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特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以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)計時應(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，然后加電對其進(jìn)行極化，這

33、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)、信號輸出端（內(nèi)部開關(guān)管S極，SOURCE）、接地端（GROUND)。本設(shè)計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

34、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3~15V； 工作波長：通常為7.5~14um； 源極電壓：通常為0.4~1.1V，R約為47kΩ； 輸出信號電壓：通常大于2.0V； 檢測距離：檢測距離約為6~10m； 工作溫度范圍：-10℃~40℃。 2.3.4 振動位移傳感器的選定 本系統(tǒng)

35、采用ND—1型振動位移傳感器[6]，它是一種集振動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，對外來振動十分敏感。圖2.6是ND—1型振動位移傳感器的內(nèi)部組成框圖，它由振動和位移傳感元件、靈敏度限制電路、檢測控制電路、延時電路和輸出級等構(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是延時控制電容，取值越大，延時就越長，反之則越短，一般取值0.1uF～10uF，這里取值為4.7uF。當(dāng)人體在不斷運動時，輸出為高電平，并通過內(nèi)部電路延時，當(dāng)人體停止運動時，輸出轉(zhuǎn)為低電平。R是外接靈敏度設(shè)定電阻，取值在51K～100K之間，阻值越大，靈

36、敏度就越高，此電阻可以不接，這時傳感器靈敏度最高。 圖2.6 ND—1型振動位移傳感器的內(nèi)部 表2.1 振動位移傳感器技術(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 3V—12V 3V時500毫安 0.1g 全向 加速度 －30℃～65℃ 122232mm 2.4 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。

37、LED數(shù)碼管有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。 所謂靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某一個字符時，相應(yīng)的發(fā)光二級管恒定地導(dǎo)通或截止。這種顯示方式每一位都需要有一個8位輸出口控制，靜態(tài)顯示時，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。當(dāng)顯示器位數(shù)較少時采用靜態(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，一般采用動態(tài)顯示方法。 所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮顯示器各個位（掃描），對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，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)，也與點亮?xí)r間和間隔時間

38、有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)，可實現(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8位口（稱為段數(shù)據(jù)口），為了防止閃爍，顯示的時間在1～2ms。 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、二級簡體 中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192 個16*16 點漢字，和128 個16*8 點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?？梢燥@示84 行1616 點 陣

39、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。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶 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，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。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 （3）內(nèi)置漢字字庫，提供8192 個1616 點陣漢字(簡繁體可選) （4）內(nèi)置128 個168 點陣字符 （5）2MHZ 時鐘頻率 （6）顯示方式：STN、半透、正顯 （7）驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS （8）視角方向：6 點 （9）背光方式：側(cè)部高亮白色

40、LED，功耗僅為普通LED 的1/5—1/10 （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，簡化軟件設(shè)計 （13）工作溫度: 0℃ - +55℃ ,存儲溫度: -20℃ - +60℃ 圖2.5 12864引腳圖 2.5 可編程EEPROM-X25045的介紹 本設(shè)計中采用了具有可編程的串行EEPROM-X25045[7]實現(xiàn)記憶儲存功能，電話號碼，報警信息存錄等所有輸入都不會因為電源失去而變動。 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

41、時器、VCC 監(jiān)控電路和EEPROM 三種常用功能組合在單個封裝內(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 依次存儲了標(biāo)志字段、用戶編號、話機(jī)號碼、報警器編號、警情代號、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器達(dá)到其編程的超時極限值，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；

42、 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，寫操作被禁止； Vss：地； Vcc：電源電壓； RESET：復(fù)位輸出。 X25045 包括一個8 位指令寄存器，它可以通過SI (P0.4）輸入來訪問，數(shù)據(jù)在SCK (P0.6）的上升沿由時鐘同步輸入。在整個工作周期內(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)置時間內(nèi)沒有總線活動，那么它將提供RESET 信號輸

43、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，寫使能鎖存器被復(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： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1-正在寫，0-沒有寫操作 1-鎖存器置位，0-鎖存器

44、復(fù)位 塊保護(hù)位 看門狗定時器位 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)中用作撥號電路。加拿大Mitel 公司生產(chǎn)的DTMF 信號編／解碼芯片MT8888 芯片，不僅具有雙音多頻DTMF 信號收發(fā)功能，而且具有電話信號音檢測功能。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，因此在必須同時具備DTMF 信號接收和發(fā)送的功能的系統(tǒng)中倍受人們的青睞。另外，MT8888 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： 1. 具有多種工作模式，可由內(nèi)部控制寄存

45、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，它間歇發(fā)送任意個數(shù)的雙音信號，雙音信號持續(xù)時間精確控制在51ms ，符合DTMF 信號解碼標(biāo)準(zhǔn)。也可擴(kuò)充為1O2ms 雙音群模式，符合電話自動撥號標(biāo)準(zhǔn)。編程選擇呼叫進(jìn)程檢測（call programs）模式時，能檢測電話信號音。 2. 頻率精度高，片內(nèi)對雙音群模式的占空時間精確定時。 2.6.1 芯片工作原理 MT8888 硬件電路由接收、發(fā)送和控制三個主要部分組成。接收電路包括信號放大、撥號音抑制濾波、輸入信號的高低頻帶通濾波、譯碼及鎖存等功能，用于完成DTMF 信號的接收、分離和譯碼，并以4 位（16個數(shù)字）并行二進(jìn)

46、制碼的方式輸出。發(fā)送電路包括數(shù)據(jù)鎖存、行列計數(shù)、D / A 轉(zhuǎn)換和混頻等功能。MT8888 的發(fā)送部分采用信號失真小、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。MT8888 芯片可調(diào)整雙音頻模式的占空比，能自動抑制撥號音和調(diào)整信號增益，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/Rin 。 元件典型值C1= C2 = IOnF 、Rl = R4 = R5 = I

47、OOk、R2 = 60k、R3 = 37.5k、R3=（R2 X R5) / (R2 + R5) DTMF信號經(jīng)運放輸出到兩組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。低頻組中的陷波器把35OHz 和440Hz 的撥號音濾除，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或噪聲。解碼器采用數(shù)字計數(shù)方式檢測DTMF 信號頻率，利用復(fù)雜的平均算法防止外來的各種干擾，當(dāng)檢測器識別到有效的DTMF 信號時，預(yù)控端EST 輸出高電平。 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

48、小、精度高的標(biāo)準(zhǔn)雙音信號，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。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)償高頻組信號經(jīng)通信線路的衰減，即經(jīng)過預(yù)加重處理。寫操作時，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，定時長度確定該信號的頻率，當(dāng)分頻器達(dá)到由輸入編碼確定的計數(shù)值時，產(chǎn)生復(fù)位脈沖，計數(shù)器重新計數(shù)，改變定時長度可變頻率。編碼電路由開關(guān)電容

49、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的混合。輸出級有帶通濾波器，用來衰減大于8kHz 的諧波。 控制部分: 前兩部分為模擬信號處理系統(tǒng)，當(dāng)滿足信號條件時系統(tǒng)有輸出。為了接收可靠，還應(yīng)滿足識別條件，即檢測有效信號的持續(xù)時間，EST型號驅(qū)動外接R1,C1積分電路，如圖2.8所示。C1放電，在有效時間內(nèi)EDT維持高電平，當(dāng)VC=Vtst時（控制邏輯的門限電平）, GT 輸出信號驅(qū)動VC 至電源電壓VDD ，經(jīng)延時后，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 如選擇中斷模式，當(dāng)延遲標(biāo)志位置高時，IRQ/

50、CP 引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，為CPU 提供中斷請求信號，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。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)TDR 控制

51、可編程行、列計數(shù)器、D/A 變換器，合成需要發(fā)送的DTMF 信號?；駾TMF 信號經(jīng)撥號音抑制、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音，只要信號的頻率落在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，由IRQ/CP 端輸出，以用于微處理器對呼叫性質(zhì)和類別進(jìn)行判斷。若無信號濾出，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)，信號突發(fā)和暫停時間各為51ms ；在CP 模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號突

52、發(fā)和暫停時間各為102ms ，此時電路只可發(fā)送DTMF 信號，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（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，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 信號被接收或出現(xiàn)在監(jiān)測時間內(nèi)，或準(zhǔn)備發(fā)送更多數(shù)據(jù)（突發(fā)模式下）時，則IRQ/CP 端下接至低電平。 2.6.3 DTMF撥號原理 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的原理。雙音多頻（DTMF）是指用兩個特定的單音信號的組合來代表數(shù)字或功能

53、。兩個單音頻的頻率不同，所代表的數(shù)字和功能也不同。雙音多頻撥號方式中有16個按鍵，對應(yīng)有8種不同的單音信號，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)國際電話電報咨詢委員會（CCITT) Q.23 號建議，DTMF 選號方式選用8個頻率，把這8種頻率分成兩個群，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，每一個鍵號分別對應(yīng)

54、于一種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撥號方式中16鍵組合表 1029MHz 1366MHz 1477MHz 1633MHz 679MHz 1 2 3 A 770MHz 4 5 6 B 862MHz 7 8 9 C 941MHz * 0 #

55、 D 用雙音多頻撥號方式傳遞音頻信號，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。 2.7 ISD1420語音芯片 ISD1420[9]語音芯片在本系統(tǒng)中用作報警電路中語音信號輸出模塊,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)語音集成電路。 2.7.1 芯片介紹 其片內(nèi)設(shè)有時鐘振蕩器、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

56、電路。 ISD 系列語音芯片特點： 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)的選址能力，可進(jìn)行分段管理和分段存儲多段信息。 6.具有自動省電模式，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式，此時僅需0.5 uA的維持電流。 7.自帶時鐘源，高抗干擾性能。 8.可直接驅(qū)動8-16 喇叭工作，

57、輸出不失真功率大于50mW 。也可作激勵信號單端輸出，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)行存儲操作之前，要分幾個階段對信號進(jìn)行調(diào)整。首先要輸入信號放大到存儲電路動態(tài)范圍的最佳電平，這個階段由前置放大器和 自動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，隔直流電容用來去掉交流小信號中的直流成份（大約2mA ）。信號的放大分兩步完成，先經(jīng)過輸入前置放大器，然后經(jīng)過固定增益放大器。完成信號的通路要在模擬輸出端（ANA OUT）和模擬輸入端（

58、ANA IN）兩個管腳之間連接一個電容器。自動增益控制電路動態(tài)地監(jiān)控放大器輸出的信號電平并發(fā)送增益控制電壓到前置放大器。前置放大器增益自動調(diào)節(jié)以便維持進(jìn)入濾波器的信號為最佳電平，這樣錄音的信號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)描述自動增益電路特性的兩個時間常量，即響應(yīng)時間和釋放時間。下一個階段的信號調(diào)整是由輸入濾波器完成的。由于模擬信號的存儲仍然是采用取樣技術(shù)，因此還需要一個抗混淆濾波器以去掉（或至少減到可忽略不計的程度）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

59、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。濾波器是一個連續(xù)時間五極點低通濾波器，在3.4kHz 每個倍頻程衰減40dB 。信號的調(diào)整完成后，將輸入波形通過模擬收發(fā)器寫入模擬存儲陣列中。由skHz 取樣時鐘取樣，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，取樣時鐘也用于存儲陣列的地址譯碼，以便輸入信號順序的寫入存儲陣列。 放音時，錄入的模擬電壓在取樣時鐘的控制下順序地從存儲陣列中讀出，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模擬多路開關(guān)

60、連接到輸出功率放大器，兩個輸出管腳直接驅(qū)動揚聲器。 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 有一個低電平，A0-A7 輸入全解釋為地址位，即作為起始地址用，此時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，地址輸入被鎖定。如果A6、A7 同為高電平時，它們即為模式位。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 存儲空間的起始端，所有初始操作都

61、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，地址計數(shù)器復(fù)位為0。當(dāng)PLAYE 、PLAYL 或REC 變?yōu)榈碗娖剑瑫rA6 、A7為高電平時，執(zhí)行地址線所對應(yīng)的操作模式。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個低電平控制輸入信號出現(xiàn)為止。 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 本章著重介紹了系統(tǒng)的各模塊設(shè)計，包括電源電路設(shè)計、報警模塊設(shè)計、檢測信號設(shè)計、LCD顯示電路設(shè)計、4*4鍵盤電路設(shè)計，其中報警模塊分為自動撥號報警和聲光報警兩個部分。 3.1 電源電路設(shè)計 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。

62、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

63、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 3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)電路見圖3.2 [14]。時鐘電路由兩個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)位和手動復(fù)位的功能。單片機(jī)的INTO 與盜警相連接，實現(xiàn)警情的采集。為防止環(huán)境干擾信號對觸發(fā)中斷的影響，當(dāng)響應(yīng)中斷后，對中斷信號多次（如5 次）巡檢，確認(rèn)是中斷信號時

64、，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認(rèn)為是外界干擾信號不執(zhí)行報警處理，有效降低誤報幾率。 圖3.2 自動報警器電路 P2.1 與語音電路相連，實現(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)對該口定時查詢，正常時為高電平，當(dāng)檢測到低電平即發(fā)出掉線警報。P2.5 接交流電源掉電報警信號（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)警值后向自動報警器發(fā)直流斷電預(yù)警信號。P1.0 、P1.1 、Pl.2 為接鍵盤電路的三根I/0 口線，Pl.3 接緊急呼救按鍵

65、。Pl.5 接液晶顯示器的串行時鐘輸入端，Pl.6 接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端。輸出分別接報警LED 、蜂鳴器，有警報發(fā)生時開關(guān)的輸出I/O 口給出高電平信號。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 的串行輸入和串行輸出端，P0.6 、PO.7 分別接EE

66、PROM 的串行時鐘輸入和片選輸入端。 3.3 自動撥號報警設(shè)計 用戶端自動撥號報警器是本課題的設(shè)計重點，自動報警器組成框圖如圖3.3 所示，主要包括撥號模塊、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)著重介紹與自動撥號功能相關(guān)的硬件電路設(shè)計。 熱釋電紅外傳感器 振動位移傳感器 用戶端自動報警器 CPU AT89C51 看門狗EEPROM DTMF撥號電路 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 用戶端自動撥號報警組成框圖 3.3.1 自動撥號電路設(shè)計 本系統(tǒng)設(shè)計的自動撥號電路可通過電話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)自動尋呼，對所指定的機(jī)構(gòu)或人員發(fā)出求救信號，簡述事故性質(zhì)及地點，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，非報警時，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)報警。主機(jī)報警