畢業(yè)論文----基于固定電話防盜系統(tǒng)設計

本 科 畢 業(yè) 設 計 論文題目： 基于固定電話的防盜系統(tǒng)的設計 學生姓名 ： 王 專業(yè)年級： 電子信息科學與技術專業(yè) 指導教師： 職稱 講 師 2008 年 6 月 1 日 I 目 錄 摘要 . I 1 前 言 . 1 1.1 題目開發(fā)的目的 . 1 1.2 題目的內容和意義 . 1 2 題目總體設計方案 . 2 2.1 方案論證 . 2 2.2 題目的功能概述 . 2 2.3 題目 的基本工作過程 . 4 3 系統(tǒng)硬件設計 . 4 3.1 熱釋電紅外線探測器設計 . 4 3.1.1 熱釋電效應 . 4 3.1.2 熱釋電傳感器的結構 . 5 3.1.3 熱釋電紅外探測器基本原理 . 6 3.1.4 熱釋電紅外探測器的電路設計 . 6 3.1.4.1 熱釋電紅外傳感信號處理器 BIS0001 . 6 3.2 電話防盜自動報警器電路硬件設計 . 7 3.2.1 單片機的功能 . 7 3.3 主機硬件電路設計 . 9 3.4 脈沖撥號電路的設計 . 10 3.4.1 電路的原理與組成 . 10 3.4.2 脈沖撥號實現(xiàn)過程 . 10 3.5 語音電路的設計 . 11 3.5.1 SD1420 功能 . 11 3.5.2 ISD 1420 語音錄放電路 . 12 3.6 電話接口電路 . 13 3.7 鍵盤接口電路 . 14 3.8 電源的設計 . 14 4 系統(tǒng)的軟件設計 . 14 4.1 主程序設計 . 14 4.2 初始化模塊 . 15 4.2 撥號模塊程序設計 . 15 4.3 語音模塊程序設計 . 15 4.4 鍵盤掃描程序設計 . 16 5 調試及性能分析 . 16 6. 結果與討論 . 16 6.1 結果 . 16 6.2 討論 . 17 參考文獻 . 18 致 謝 . 18 附錄一 系統(tǒng)總體電路圖 . 19 II 附錄二程序流程圖 . 23 附錄三程序清單 . 28 I 基于固定電話的防盜系統(tǒng)的設計 學 生： 王 麗麗 專 業(yè) ： 電子信息科學與技術 指導教師： 宮 鶴 摘要 ： 本文首先討論了智能住宅安全防范技術的國內外發(fā)展概況，并根據(jù)國外發(fā)展的趨勢和我國的國情，研究并設計了一種智能住宅的安全防范報警系統(tǒng)，由紅外探測器實現(xiàn)防 盜并自動電話撥號報警。當探側器檢測到警情的時候，中斷請求，再由單片機控制電話接口電路，實現(xiàn)模擬摘機，通過 DTMF 就會向單片機發(fā)出撥號電路實現(xiàn)自動撥號，并由語音電路通過電話完成播放預先錄制好的語音信息，實現(xiàn)語音報警，來通知用戶發(fā)生警情，以便讓他們及時的作出相應措施。另外，本系統(tǒng)還設置了密碼驗證，通過鍵盤可輸入驗證碼并 可修改密碼。本系統(tǒng)還配置了備用電源以及具有掉線和斷電自診斷功能，增強了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。 關鍵詞： 安全防范 :智能報警系統(tǒng) ;語音報警 ;單片機控制；脈沖撥號 The Design of Forimmobility Telephone System of Guard Against Theft of Design Name： Wang Li Li Major： Electronics Information Science and Technology Tutor： Gong He Abstract: In this text， the development survey of security keeping away technology of Smarthome in the world is debated. According to the developmental direction of the technology overseas and the situations of our countries， we have researched and designed a kind of intelligent alarm system for SmartHome. It has the function of theft-proof, performing automatic detection and automatic dial. Pyroelectricinfrared sensor is used for theft-proof so as to realize automatic detection. It is designed to make the least fail to alarm and false alarm andenhance the reliability of the system. When detector has detected any abnormalitysignals ， an interrupt request will be sent to the MCU. Next the MCU control the interface circuit of telephone to accomplish simulated off-hook, then auto-dialby dial-up circuit of pulse dial-up, and play the phonetic information which has been recorded beforehand by phonetic circuit， to tell the user of the emergency which has occurred so that they can take corresponding step on time. In order to buildup the systemic security and stability,the system has standby stability, the system has standby power supply and can inspect whether the wire and the power break or not.2 Key words: security keeping away; intelligent alarmsystem; phonetic alarm MCLIcontrolling;pulse dial-up 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 1 1 前 言 1.1 題目開發(fā)的目的 隨著人類社會的進步和科學技術的迅猛發(fā)展，人類開始邁入以數(shù)字化和 網(wǎng)絡化為平臺的智能化社會，人們對工作、生活等環(huán)境的要求也越來越高，開始出現(xiàn) 了諸如智能化儀表、智能化家電、智能化汽車、智能化小區(qū)等具有不同智能程度的產品、設備、工具甚至工作環(huán)境和生活環(huán)境，并且呈現(xiàn)出高速發(fā)展的趨勢。伴隨著數(shù)字化和網(wǎng)絡化的進程，智能化的浪潮席卷了世界的每一個角落，成為一種勢不可擋的歷史趨勢。其中正在興起的智能小區(qū)建設熱潮，反映和適應了國際社會信息化和智能化的發(fā)展要求，是 21 世紀的新概念住宅 1。 智能住宅的概念起源于美國，美國的智能住宅發(fā)展是最為迅猛的。繼美國之后，歐洲、日本、新加坡等經濟比較發(fā)達國家先后提出了“智能住宅 (Smart Home)”的概念，住宅智能化也 得到了飛速發(fā)展。 主要包括以下六方面的內容 : 1 家庭中心控制器 ; 2 安全防范系統(tǒng) : 3.水、電、氣三表遠傳自動抄表系統(tǒng) ; 4 緊急呼救系統(tǒng) ; 5 家電自動化控制系統(tǒng) ; 6.通信系統(tǒng)。 其實現(xiàn)目標就是 :“ 將家庭中各種與信息相關的通信設備、家用電器和家庭保安裝通過家庭 總線技術 (HBS)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上，進行集中的或異地監(jiān)視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調?！?國家建設部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應實現(xiàn)六項智能化要求，其中包括實行安全防范系統(tǒng)自動化監(jiān)控管理 ;住宅的火災、有害氣體泄漏 實行自動報警 ;火災報警系統(tǒng)應是以煙、溫及可燃氣體等探測器為主體 ;防盜報警系統(tǒng)應安裝紅外或微波等各種類型報警探測器 ;系統(tǒng)應能與計算機安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) ;計算機系統(tǒng)能對防盜報警系統(tǒng)進行集中管理和控制。 1.2 題目 的 內容和意義 本課題根據(jù)安全防范系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，研究并設計了一個比較完整的安全防范系統(tǒng)，其中重點設計了基于 PC 單片機的防盜報警系統(tǒng)。防盜報警系統(tǒng)包括探測器、自動報警器、電源自動切換等組成部分，并引入模塊化思想，從而使系統(tǒng)整體更簡潔、完善。本課題重點設計了探測器部分和自動撥號報警部分，其中 對紅外探測器以及 脈沖 撥號的下作原理作了詳細分析。本課題內容屬于硬件電路的設計與應用方面，實吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 2 現(xiàn)過程包括電路原理設計、元器件 (芯片 )選擇與特性測試、分立元件面包板模擬、編制程序及軟件調試、整體電路編程器調試等。 住宅安全防范系統(tǒng)是我國未來智能住宅建筑的重點發(fā)展方向，而智能防盜報警系統(tǒng)又是當前智能報警領域的技術熱點，因此，開發(fā)一套功能和結構合理、包含多種技術和功能的高性價比的新型報警系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。 2 題目 總體設計方案 2.1 方案論證 目前在國內各種安防設備的越來越多，電氣安裝、控制線路也日趨復雜。但 存在某些系統(tǒng)性價比低下，使用的系統(tǒng)與設備不符合標準化及開放性的要求及智能化相關產品不成熟等問題。也已經有很多產品實現(xiàn)了無線化，例如各種無線探測器、攝像機等，但是在技術上還不十分完善。在滿足防盜報警功能要求的同時應使安裝工作和使用簡單化，并且能保證很好的靈活性和低廉的運行成本。因此本課題從智能報警系統(tǒng)的簡單、可靠、 低成本等方面進行研究和設計。這里涉及到 報警系統(tǒng)的功能、可靠性以及在使用過程中是否簡單方便、便于編程等一系列的問題 2。 2.2 題目的功能概述 經過長期調查研究，從技術上認真分析，認為需滿足下列技 術要求，方能實現(xiàn)功能完善、操作方便、經濟可靠這些主要目標 : (1)通過探測器檢測警情，報警器靈敏度要高，又要求防止誤報。 (2)控制器可以實現(xiàn)自動模擬摘掛機 ; (3)通過 脈沖 自動撥號，語音報警 ; (4)停電保護。斷電后，本報警器的備用電池立即自動啟用，并可支持 24 小時。 (5)如因故死機，應能自動恢復正常運行。 為此采用以下技術措施，實現(xiàn)上述目標 : (1)采用 固定 電話線作為信息傳輸媒體，不用無線電方式。這樣，機器受干擾少，誤報率低，使用范圍更加寬廣。充分利用電話線路的優(yōu)勢，成本大大降低。同時簡化了設計，提高了可靠性。 (2)傳送報警信息用語音方式。語音簡短明確，可在電話機上收聽，使用方便。 (3)使用看門狗電路，因故死機后能自動恢復正常運行。 (4)加后備電源。 根據(jù)報警系統(tǒng)的具體設計要求，設計一此系統(tǒng)必須具有一以下單元功能模塊 : (1)前端探測器 ; (2)鍵盤輸入 ; (3)脈沖撥號 (4)語音錄放 ; 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 3 (5)單片機 控制器 ; 為了使系統(tǒng)的結構、性能、體積以及成本達到最優(yōu)化的組合，必須對完成各功能的軟件和硬件作出不同的分工，具體如下 : 探測器、電源和自動摘掛機部分必須使用具體的電路來實 現(xiàn) ;連接電話機和系統(tǒng)之間的部分也只能用硬件電路來實現(xiàn) ;輸入信息分析處理以及信號音的識別等功能模塊使用軟件編程方式要比硬件電路簡單得多，還可減小系統(tǒng)的體積，降低成本，實現(xiàn)也很容易。 因此，探測器、電源、自動摘掛機、電話接口、 脈沖 撥號以及錄放音的啟動等功能模塊用硬件電路實現(xiàn) ;而輸入信息的分析處理等功能模塊使用軟件編程完成。我們將在后續(xù)章節(jié)對系統(tǒng)硬件和軟件部分的設計作詳細地介紹。 由單片機構成主控部分，進行主要的信息處理，接收外部操作指令形成各種控制信號，并完成對于各種信息的記錄 ;接口電路提供單片機與電話外線的 接口。其中包括摘掛機控制、語音提示電路等。系統(tǒng)結構框圖如圖 2. 1 所示。 本系統(tǒng)的每一個接口電路 (模擬摘掛機、語音電路、 )都己經經過實際的交換機在線實驗，具有很強的實用性。本系統(tǒng)使用最簡單的電路、最便宜的電路芯片實現(xiàn)了完善的功能。本系統(tǒng)還有許多可以添加的功能，具有很強的市場前景。 圖 2. I 系統(tǒng)結構框圖 Fig.2.1 Whole structure of the system 單元模塊的功能如下 : 前端探測器 /傳感器完成對人體熱釋電紅外信號的可靠 監(jiān)測工作。它將數(shù)據(jù)采集、AD 轉換、比較判斷等功能集成于一體，輸出報警開關量，即只有實際參數(shù)達到用戶設定的報警值時，才輸出報警開關信號，然后送給自動報警器主機。 自動報警主機的核心器件是單片機，它是整個系統(tǒng)的“心臟”，由它來接收報警信號并控制、協(xié)調各功能模塊的正常工作，本系統(tǒng)采用的是 AT89S51 單片機。 輸入輸出設備包括鍵盤、 數(shù)碼管 、按鈕等。鍵盤用于用戶預存電話號碼的輸入 ;按鈕用于系統(tǒng)電路調試工作或一些用到手工觸發(fā)的場合 。 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 4 撥號電路主要采用 脈沖撥號 完成電話號碼的發(fā)送，并配合單片機完成電話線上各種信號音的監(jiān) 測等工作。 語音電路采用美國 ISD 公司的高保真錄放體化語音芯 ISD1420 來完成報警時進行語音提示的預存工作，根據(jù)警情進行相應的提示語音錄存。 2.3 題目 的基本工作過程 報警探測器安裝在用戶家里需要防范的部位，例如門窗、廚房，臥室等，報警主機放在家里比較隱蔽的區(qū)域。在通常情況下，監(jiān)控器是處于休眠狀態(tài)，當用戶要出門，家中沒人時，用戶可以通過鍵盤啟動監(jiān)控器，監(jiān)控器接到用戶命令后，等待一個時間 (如3min)，讓用戶啟動監(jiān)控器后有足夠的時間離開住宅，該時間過后，監(jiān) 控器會啟動探頭，此時監(jiān)控器處于真正的布防狀態(tài)，只要有人在探頭檢測范圍內經過，報警探測器立即向自動報警主機發(fā)出報警信號，接到警情事件后，自動報警主機立即進行確認 (多次巡檢中斷信號 )，確認無誤后，從 輸入的號碼 中讀出相應的報警電話號碼，通過 脈沖 撥號 電路 自動撥打用戶預先設置好的報警電話號碼 (如手機號碼，辦公室號碼 )進行遠程撥號報警 :待對方摘機后，啟動語音電路，將預先錄制好的語音信息通過電話線傳給對方，通知對方發(fā)生警情，同時自動記錄警情信息，以備查詢 :如果對方沒有摘機，就連續(xù)撥打三次，并進行現(xiàn)場警鈴報警。 3 系統(tǒng)硬 件設計 3.1 熱釋電紅外線探測器設計 3.1.1 熱釋電效應 熱釋電紅外傳感器是一種非常有應用潛力的傳感器。它能檢測人或某些動物發(fā)射的紅外線并轉換成電信號輸出。 在熱釋電紅外探測器中有兩個關鍵性的元件，一個是熱釋電紅外傳感器 (PTR ) , PTR 能將紅外信號變化轉變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用。另一個是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡是一種由塑料制成的特殊設計的光學透鏡，它用來配合熱釋電紅外線傳感器，以提高接收靈敏度。用菲涅爾透鏡配合放大電路將信號放大b0-70db,就可以檢測 10-20m 處 人的活動。于民用領域。 本課題選用熱釋電紅外線傳感器，既能利用此傳感器的優(yōu)勢，又能滿足要求，從經濟上和實用價值綜合考慮來看是一理想的選擇。但要其正常使用，既要防止漏報，又要減少誤報，特別是如何將誤報現(xiàn)象降到最低的限度是一個擺在廣大工程設計人員面前的一個課題。要做到這一點，必須首先要了解被動紅外探測器的一些基本概念及其技術特點，這樣才能根據(jù)這些基本的技術特點，從安裝、調試、使用等各個環(huán)節(jié)，按照探測器的基本技術特點，最大限度的發(fā)揮探測器的功效。 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 5 3.1.2 熱釋電傳感器的結構 熱釋電紅外傳感器通常包括熱釋電晶體 、電極、氧化膜、襯底、 FET 和負載電阻幾個組成部分。熱釋電晶體一般是 PZT 或其他材料，在晶體上下表面分別設置電極，在上表面再加一層黑色氧化膜以提高其轉換效率。如圖 3. 2 和 3. 3 分別為熱釋電紅外線傳感器 RE200B 的結構示意圖及其等效電路圖 : 圖 3.1 熱釋電紅外線傳感器結構示意圖 Fig3.1 Sketch map of the structure of Pytoelectric sensor 圖 3.2 等效電路圖 Fig3.2 Equivalent circuit 熱釋電晶體的等效電路是 一個在負載電阻上并聯(lián)一個電容的電流發(fā)生器，其輸出阻抗很高，一般為 l0K 47K，而且輸出電壓信號又極其微弱，故在管內附有 FET 放大器及厚膜電阻，以達到阻抗變換的目的。 在管殼頂端裝有濾光鏡片及窗口，用以選擇接收不同的波長。在窗口上裝濾光鏡的目的是使不需要的紅外線不能進入傳感器。一般熱釋電紅外傳感器在光譜范圍內的靈敏度是相當平坦的 (并且不受可見光的影響 )。一般常用硅質聚乙烯材料的濾光鏡，它能以非接觸形式檢測出物體放射出來的紅外線能量變化，并將其轉換成電信號輸出。傳感器探頭前部裝有菲涅爾透鏡。由于人的活動頻率范 圍在 0. 1-l0Hz，因此需要對人體活動頻率加以增頻，而菲涅爾透鏡是一種多面反 (折 )射鏡，比較理想。當人體進入菲涅爾透鏡吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 6 的一個視場時，在熱釋電傳感器上產生一個交變紅外輻射信號，就會使傳感器電路產生一個微弱的電壓信號 。樹脂封裝的菲涅爾透鏡則設在側面 3。 3.1.3 熱釋電紅外探測器基本原理 熱釋電紅外傳感器通過接收移動人體輻射出的特定波長的紅外線，可以將其轉化為與人體運動速度、距離、方向等有關的低頻電信號。傳感器的電壓響應度與入射光輻射變化的頻率成反比，因 此，當恒定的紅外輻射照射在探測器上時，探測器沒有電信號輸出，所以恒定的紅外輻射不能被檢測到 ;而物體移動速度越快，同樣的入射功率下，輸出電壓就會越小。只有電壓達到報警閥值電平時，探測器才會有電壓信號輸出。根據(jù)該特性，選擇熱釋電紅外探測器適用于盜情信號的檢測。 熱釋電紅外線探測器原理框圖如圖 3. 5 所示。 圖 3.3 熱釋電紅外線探測器原理框圖 Fig.3.3 Principle of Pyroelectric infrared detector 當人體進入警戒區(qū)，人體溫度會引起環(huán)境溫度輻射場的變化，通過菲 涅爾透鏡，熱釋電紅外探頭感應到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，則在負載電阻上產生一個電信號，電信號的大小，決定于敏感元件溫度變化的快慢。經過后級比較器與狀態(tài)控制器產生相應輸出信號 Uo。 3.1.4 熱釋電紅外探測器的電路設計 3.1.4.1 熱釋電紅外傳感信號處理器 BIS0001 熱釋電紅外探測器電路采用的器件是熱釋電紅外傳感信號處理器 BIS0001、熱釋電紅外傳感器 RE200B 和少量外接元器件。 BIS0001 是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件就可構成被動式 的熱釋電紅外開關、報警用人體熱釋電傳感器等。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風扇、烘干機和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。 芯片特點 : *CMOS 工藝制造 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 7 *數(shù)模混合 *具有獨立的高輸入阻抗運算放大器 *內部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾 *內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器 *采用 16 腳 DIP 封裝 4 3.2 電話防盜 自動報警 器電路硬件設 計 自動報警器是本課題的設計重點，主要包括 單片機 控制器、撥號模塊、語音模塊、電話接口模塊、鍵盤模塊以及電源模塊。本章主要介紹系統(tǒng)各個模塊的硬件部分的設計，包括微處理器主機的設計、自動撥號和語音電路的設計、電話接口電路的設計、鍵盤電路的設計、系統(tǒng)電源的設計 5。 3.2.1 單片機的功能 在眾多的 51 系列單片機中，要算 ATMEL 公司的 AT89C51, AT89S51 更實用，因它不但和 8051 指令、管腳完全兼容，而且其片內的 4K 程序存儲器是 FLASH 工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一 般專為 ATMEL AT89XX 做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機內的程序還可以進行加密，這又很好地保護了你的勞動成果。 : AT89S51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器 (FPEROM-Fal sh 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。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的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 AT89S51 是一種高效微控制器，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。 AT89S51 主要功能列舉如下 : 1、為一般控制應用的 8 位單芯片 2、晶片內部具時鐘振蕩器 (傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz ) 3、內部程式存儲器 ( ROM)為 4KB 4、內部數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)為 128B 5、外部程序存儲器可擴充至 64KB 6、外部數(shù)據(jù)存儲器可擴充至 64KB 7、 32 條雙向輸入輸出線，且每條均可以單獨做 I/0 的控制 8、 5 個中斷向量源 9、 2 組獨立的 16 位定時器 10、 1 個全多工串行通信端口 11、 8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)保密的功能 12、 單芯片提供位邏輯運算指令 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 8 *引腳排列如圖 3.4 所示 : AT89S51 各引腳功能介紹 : VCC: AT89S51 電源正端輸入，接 +5Vo VSS:電源地端。 XTAL1:單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。 XTAL2:系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 30PF 的小 電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免因噪聲干擾而死機。 RESET: AT89S51 的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內部特殊功能寄存器之內容均被設成己知狀態(tài)，并且至地址 OOOOH 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 EA/Vpp: EA”為英文“ External Access”的縮寫，表示存取外部程序代碼之怠，低電平動作，也就是說當此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼 (存于外部EPROM 中 )來執(zhí)行程 序。因此在 8031 及 8032 中， EA 引腳必須接低電平，因為其內部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內部 EPROM 時，可以利用此引腳來輸入 21V 的燒錄高壓(Vpp)。 ALE/PROD: ALE 是英文“ Address Latch Enable”的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。 AT89S51 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器 (如 74LS373)，將端口 0 的地址總線 (AOA7)鎖進鎖存器中，因為 AT89S51 是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù) 。平時吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 9 在程序執(zhí)行時 ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。 PSEN:此為“ Program Store Enable”的縮寫，其意為程序儲存啟用，當 8051 被設成為讀取外部程序代碼工作模式時 (EA=0)，會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳。 AT89S51 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟用外部的 RAM與 EPROM, 使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍。 如表 3.5 所示 : 表 3.5 P1.5、 P1.6、 P 1.7 第二功能 Tab.3.5 The second function of P1.5、 P1.6、 P 1.7 其引腳分配如下 : P3. 0: RXD，串行通信輸入。 P3. 1: TXD，串行通信輸出。 P3. 2:工 NTO，外部中斷 0 輸入。 P3. 3: INT1，外部中斷 1 輸入。 P3. 4: TO，計時計數(shù)器 0 輸入。 P3. 5: T1，計時 計數(shù)器 1 輸入。 P3. 6: WR:外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 P3. 7: RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 6 3.3 主機硬件電路設計 根據(jù)系統(tǒng)設計的需要，本報警器的主機 是 一片 AT89S51 單片機組成，主機電路如圖4. 2 所示。 時鐘電路選用外接 12119-f z 石英晶體，考慮電容 C1, C2 的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，選用 30PFo 復位電路由電阻、電容和按鍵開關構成，具有上電復位和手動復位的功能。單片機的 INTO 與紅外探測器輸出 端經非門相連。為防止環(huán)境干擾信號對觸發(fā)中斷的影響，當響應中斷后，對中斷信號多次巡檢，確認是中斷信號時，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認為是外界干擾信號不執(zhí)行報警處理。 電路圖見附錄二 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 10 由于內部集成看門狗計時器，不再需要像 89C51 那樣外接看門狗計時器單 路 7。 3.4 脈沖撥 號電路的設計 3.4.1 電路的原理與組成 本部分電路主要完成對電話 脈沖撥號 ，同時，當有人非法進入室內時，撥預置的電話號碼可進行遠程預警，以便對警情進行處理。由于本系統(tǒng)是利用電話進行自動報警，所以系統(tǒng)必須能自動摘機、撥號和掛機，并能進行 錄音和自動放音。 3 脈沖撥號就是指在電話機上撥入的 電話號碼以脈沖的形式發(fā)出，也就是說，在已經通以直流的回路上，利用撥號盤與發(fā)號電路將回路斷開、再接通而形成的脈沖信號，來完成輸入電話號碼的發(fā)送。在操作中，若用戶撥 1，則送出 1 個脈沖，回路中斷一次、接通一次；撥 2， 則發(fā)出 2 個脈沖，回路斷一次、接通一次、再斷一次、再接通一次； ；而撥 0 時，則發(fā)出 10 個脈沖，回路斷、接通輪流 10 次。圖 3.2 為電話號碼 32 的脈沖波形。 圖 3. 6 電話號碼“ 32”的脈沖波形 Fig3.6 pulse wave shape of telephone number”32” 正常撥號時，電路電流中斷的時間一般在 5865ms 之間，視斷續(xù)比的不同而不同?？焖贀芴枙r ， 要去一半時間即可。電路電流接同的時間（即在同一位號碼中的 2 個斷脈沖之間的接通電流時間）約在 3242ms 之間，視斷續(xù)比的不同而不同 。快速撥號時，要去一半時間即可。顯然脈沖周期等于脈沖中斷時間和脈沖接同時間之和，每一個周期的時間為 100ms 左右?？焖贀芴枙r，在 50ms 左右。 2 位號碼（即 2 組脈沖串）之間的最小時間間隔，通常為 800ms 左 右；而快速撥號時，其值減半，為 400 ms 左右。 我國目前采用的電話脈沖撥號的速率是 10PPS(每秒發(fā)出 10 個脈沖，因此上述各參數(shù)不存在快速撥號的值。 為了提高撥號的可靠性及穩(wěn)定性，這里設計時選定更低的脈沖撥號速率： 1 個脈沖代表撥出 1， 2 個脈沖代表撥出 2， ， 10 個脈沖代表撥出 0，每個脈沖的寬度和間隔均為 100ms。工作是首先進行模擬摘機，然后開始脈沖撥號，撥出 1 位號碼后停頓 500ms（保持接通）再撥下一位，直至全部撥完后再發(fā)報警音， ，最后掛機。 3.4.2 脈沖撥號實現(xiàn)過程 圖 3.3 為脈沖撥號的實現(xiàn) 電路。 平時電話線上的電壓約為 5060V 左右。未撥號時單片機的 P3.0、 P3.1 均輸出低電平。 撥號過程如下： 1單片機的 P3.0 輸出高電平，使 TR1 導通，由于電話線路上接入了負載 R1，這吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 11 樣電話線的電壓下降，模擬摘機。 2單片機的 P3.0 開始輸出撥號脈沖，使電話線的電壓（電平）也呈高、低變化。1 個脈沖代表撥出 1， 2 個脈沖代表 撥出 2， ,10 個脈沖代表撥出 0，每個脈沖的寬度和間隔均為 100 ms。撥出 1 位號碼后停頓 500 ms（保持 P3.0 高電平）再撥下一位，直至全部撥完。 3 P3.0 保持高電平（保持 電話線路接通）， P3.1 輸出 1KHz 的報警音脈沖驅動TR2,2Hz 進行調制（即接通 1KHz 信號 0.5s、斷開 1KHz 信號 0.5 s）這樣從接聽方的電話中就會聽到“嘟、嘟 ”的報警聲。報警音的時間根據(jù)設計定為 60 s。 4 60 s 后， P3.1 輸出低電平， TR2 截止，停止報警。隨后 P3.0 也輸出低電平，模擬掛機。完成一次報警過程。 8 電路圖如附錄 二 3.5 語音電路的設計 3.5.1 ISD1420 功能 語音電路應完成預錄提示音，為“家里有盜賊入侵，請及時趕回”。同時，在電話接通后，可以將語音播放。根據(jù)系 統(tǒng)的功能要求，系統(tǒng)選擇了美國 ISD 公司的 ISD 工420 語音芯片。 ISD 1420 為美國 ISD 公司出品的優(yōu)質單片語音錄放電路，其片內設有時鐘振蕩器、128K 字節(jié) EZPROM(電可編程可擦除只讀存貯器 )、低噪音前置放大器、自動增益控制電路、反混疊濾波器、平滑濾波器、模擬轉發(fā)器、差動功率放大器等高品質語音錄放系統(tǒng)所需的全部基本功能電路。一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國工 SD 公司的專利 直 接模擬存儲技術 (DAST TM)實現(xiàn)的。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進入 EEPROM 存儲器。直接模擬存儲允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)。不僅語音質量優(yōu)勝，而且斷電語音保護。 特點 : 使用方便的單片錄放系統(tǒng)，外部元件最少 重現(xiàn)優(yōu)質原聲，沒有常見的背景噪音 放音可由邊沿或電平觸發(fā) 無耗電信息存儲，省掉備用電池 信息可保存 100 年，可反復錄放 10 萬次 無需專用編程或開發(fā)系統(tǒng) 較強的分段選址能力可處理多達 160 段信息 具有自動節(jié)電模式 錄或放后立即進入維持狀態(tài)，僅需 0.5A 電流 單一 5 伏電源供電 電特性 : 工作電壓 :5V; 靜態(tài)電流 :典型值 0. 5uA，最大值 2uA; 工作電流 :典型值 15mA，最大值 30mA。 ISD 1420 引腳介紹 ISD 1420 的引腳圖如圖 3.8 吉林農業(yè)大學本科畢業(yè)設計 12 P 圖 3.8 ISD 1420 引腳圖 Fig.3.8 Pin map of ISD 1420 AO-A7 為地址或操作模式控制端 ;Vssd 為數(shù)字地 ;Vssa 為模擬地 ;SP+, SP 一為音頻信號輸出端，可以驅動 8-16 個揚聲器 ;V+。為模擬電源 ;V，為數(shù)字電源 ;MIC 為話筒輸入端，可用駐 極體話筒，通過電容禍合 ;MICREF 為話筒輸入?yún)⒖级?，若不用應懸?;AGC為自動增益控制端，調整芯片內部前置放大器增益，使錄入信號不失真 ;ANAIN, ANAOUT 兩端間接電容，該端用于模擬信號的直接輸入、輸出 ;XCLK 為外部時鐘或接地 (一般用戶接地即可 );/REC 為錄、放音控制，低電平為錄音 (此時 /PLAYE 或 /PLAYL=0); /PLAYL 為電平放音控制 (低電平有效 )，放音時應該保持低電平 (此時 /REC=0); /PLAYE為邊沿放音控制，下降沿開始放音 (此時 /REC=0);