基于單片機(jī)的住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、目 錄第1章 前言11.1 序言11.2 國內(nèi)外研究概況21.2.1 國外研究現(xiàn)狀21.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀31.3 我國住宅智能安全防范系統(tǒng)展望31.4 論文主要工作概述4第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)總體構(gòu)成52.2報(bào)警系統(tǒng)的功能及工作過程5第3章 用戶端探測器設(shè)計(jì)73.1防盜探測器電路設(shè)計(jì)73.1.1熱釋電紅外線探測器73.1.2微波探測器103.2防火探測器電路設(shè)計(jì)123.2.1溫度探測器133.2.2光電感煙探測器133.2.3 co氣體探測器15第4章 用戶端自動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì)174.1 用戶端自動(dòng)報(bào)警器總體設(shè)計(jì)174.2 用戶端自動(dòng)報(bào)警器的硬件介紹184.2.1 at89c5

2、1單片機(jī)簡介184.2.2自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)214.3串行eeprom-x25045224.3.1 x25045簡介224.3.2 x25045的工作原理22第5章 自動(dòng)撥號(hào)及語音報(bào)警電路設(shè)計(jì)255.1 撥號(hào)電路255.1.1撥號(hào)電路的主要功能255.1.2 mt8888芯片簡述255.1.3 mt8888外圍電路285.2語音電路295.2.1 isd1420芯片簡述295.2.2芯片工作原理305.2.3芯片工作模式315.2.4語音芯片及外圍電路325.3電話接口電路32第6章 鍵盤與密碼顯示電路設(shè)計(jì)346.1 鍵盤電路346.2密碼顯示電路35第7章 控制字和各芯片工作模式設(shè)定377.

3、1 控制字設(shè)定377.2 芯片工作模式設(shè)定37結(jié) 論40致 謝41參考文獻(xiàn)42附錄1：程序清單43附錄2：電路原理圖50第1章 前言1.1 序言 隨著社會(huì)的發(fā)展，農(nóng)村城鎮(zhèn)化和人員流動(dòng)性增大，社會(huì)治安狀況更趨復(fù)雜，因此對(duì)家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭及住宅小區(qū)。因此在智能住宅蓬勃發(fā)展的背景下，為了滿足用戶對(duì)安全的強(qiáng)烈要求，而設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)。 我們生活中見過的報(bào)警系統(tǒng)很多, 但因存在以下幾個(gè)問題, 從而影響了實(shí)際使用的效果: (1) 不能遠(yuǎn)距離傳送報(bào)警信號(hào), 或者由于干擾等原因使傳送信號(hào)質(zhì)量不好。(2) 在監(jiān)控室只能知道有報(bào)警發(fā)生, 屬于什么樣的報(bào)警卻無法

4、判斷或不直觀。(3) 部分報(bào)警系統(tǒng)雖然有顯示屏幕可以顯示報(bào)警區(qū)域, 但造價(jià)高且效果不一定好。 同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，房間的安防方式也進(jìn)行不斷的變化，傳統(tǒng)的防范措施存在很大的弊端，比如當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，防護(hù)鐵門、鐵欄桿就會(huì)成為主人逃生的最大障礙。由于家庭成員的安全意識(shí)不足，火災(zāi)、盜竊等危害生命安全和財(cái)產(chǎn)事件的不斷發(fā)生，給家庭住宅管理和安全帶來一定的威脅。而采用基于單片機(jī)的防火防盜報(bào)警系統(tǒng)，便能很好地解決此類問題。文中設(shè)計(jì)了一種住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)，在單片機(jī)控制下可自動(dòng)檢測非法入侵人員、室內(nèi)煙霧、指定物品的在位等信息，因此可以對(duì)房間內(nèi)的盜竊、火災(zāi)和貴重物品丟失等不安全因素進(jìn)行監(jiān)控，如有險(xiǎn)情可迅速

5、提醒管理人員，及時(shí)解決突發(fā)事件，給房間安全帶來保障?；谏鲜銮闆r，本文提出了基于單片機(jī)的住宅防火防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)可以對(duì)住宅內(nèi)部中的盜竊、火災(zāi)和人員進(jìn)出情況等進(jìn)行監(jiān)控和記錄，系統(tǒng)采用單片機(jī)作為主控器，采用gsm modem、紅外感應(yīng)器、紅外發(fā)射接收管、煙霧感應(yīng)器和聲光報(bào)警模塊、獨(dú)立鍵盤，構(gòu)成宿舍防盜防火報(bào)警系統(tǒng)對(duì)宿舍內(nèi)人員進(jìn)出情況進(jìn)行記錄及異地監(jiān)控等隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們已不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對(duì)家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭及住宅小區(qū)，并迅速在世界各地發(fā)展起來，住宅小區(qū)是否智能化，安防系統(tǒng)是否完備、可靠將成為評(píng)價(jià)小區(qū)的重要指標(biāo)。這里所設(shè)計(jì)的防盜防

6、火報(bào)警系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能包括：能對(duì)住宅的火災(zāi)、有害氣體泄露等實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；還能對(duì)盜竊以及入室搶劫實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；住宅設(shè)置緊急呼叫系統(tǒng)；用戶端自動(dòng)報(bào)警器對(duì)各傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測和控制；用戶端自動(dòng)報(bào)警裝置對(duì)雙音多頻（dtmf）編碼器、譯碼器控制，使住宅通過電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與相關(guān)部門（小區(qū)管理中心或110/119報(bào)警臺(tái)）之間的數(shù)據(jù)交換。1.2 國內(nèi)外研究概況1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 1984年世界上第一座智能大廈在美國誕生，很快掀起一股“智能建筑”熟潮。在短短的十幾年中美國，日本，歐洲的幾萬座智能大廈紛紛建成。美國1986年成立了“智能建筑協(xié)會(huì)”,其會(huì)員橫跨17個(gè)國家，并宣布1995年以后要大幅度增加智能大樓

7、的比例。日本建設(shè)省1985年成立了國家智能建筑專業(yè)委員會(huì)，對(duì)智能建筑的發(fā)展給予政策上的支持，使日本在智能建筑上成為發(fā)展非?？斓膰?。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本新建的建筑物中60%以上是智能型的。進(jìn)入90年，英國、法國、加拿大、瑞典等國家都相繼建成一批有自己特色的智能建筑。現(xiàn)代安防監(jiān)控系統(tǒng)己有了新的概念，通常稱為安全自動(dòng)化sas(security automation system )，并與防火自動(dòng)化系統(tǒng)fas (fire automation system)共同構(gòu)成智能建筑系統(tǒng)最底層的系統(tǒng)門.目前國外發(fā)達(dá)國家已逐漸形成了一個(gè)集安防、消防、醫(yī)療救護(hù)為一體的安全保障行業(yè)。安全技術(shù)防范行業(yè)真正形成行業(yè)規(guī)模是在第二

8、次產(chǎn)業(yè)革命中即1950年1971年，首先在美國、英國等國家形成，像demco(安定寶)；vicon(維康)；chubo(集寶)；america(a.d)等。60年代視頻圖像技術(shù)e7, 70年代計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)、80年代生物識(shí)別技術(shù)以及90年代國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使安防行業(yè)得到快速的發(fā)展。80 年代日本正處于住宅建造過剩，房產(chǎn)市場清淡時(shí)期，日本政府抓住了智能住宅的概念，推動(dòng)房地產(chǎn)的振興。郵電省與通產(chǎn)省于1986年組織日本的機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)與電波技術(shù)協(xié)會(huì)共同組建hbs標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)，這里的hbs是指家庭總線系統(tǒng)(home bus system)。1998年初成立了“日本信息化推薦協(xié)會(huì)”，從而進(jìn)一步促進(jìn)了日

9、本智能住宅的發(fā)展。當(dāng)時(shí)提出對(duì)住宅區(qū)內(nèi)所有住宅的信息管理采用超級(jí)家庭總線技術(shù)(s-hbs,super-home bus system)。 1990年前后，日本幕張建立了一個(gè)高水平示范性的智能住宅區(qū)，美國、新加坡也都建立了基于ei在1988年制定智能化住宅系統(tǒng)(his)及其通信標(biāo)準(zhǔn)家庭總線仍ds, homedistrudution system)的智能化住宅t9)西門子樓宇科技公司針對(duì)社區(qū)住宅及分散型小型建筑安全防范的實(shí)際情況，充分結(jié)合社區(qū)住戶本身，最新推出了guano easy新型安全防范系統(tǒng)，火災(zāi)探測、危險(xiǎn)氣體探測等多種普告方式(聲光、無線、撥號(hào))結(jié)合起來，對(duì)社區(qū)住宅及分散型小型建筑進(jìn)行全方位

10、的安全防范。guano easy采用總線式結(jié)構(gòu)，符合安防系統(tǒng)的暴露線路最短的原則。通過適配器可以接入各種信號(hào)(電壓、觸點(diǎn)等)，可以連接防盜探測器、震動(dòng)探測器、氣體探測器、火災(zāi)探測器、緊急按鈕以及門禁觸點(diǎn)等各種探測器，能夠適應(yīng)各種情況。在線路上，可以接入中繼器實(shí)現(xiàn)探測線路的延長，從而更好的適應(yīng)環(huán)境。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國從1997年初開始制定小康住宅電氣設(shè)計(jì)(標(biāo)準(zhǔn))導(dǎo)則附論稿，在“導(dǎo)則”中規(guī)定了小康住宅小區(qū)電氣設(shè)計(jì)總體上應(yīng)滿足以下要求:高度的安全性，舒適的生活環(huán)境，便利的通信方式，綜合的信息服務(wù)，智能化的家庭系統(tǒng)。同時(shí)也對(duì)小康住宅與小區(qū)建設(shè)在安全防范、家庭設(shè)備自動(dòng)化和通信與網(wǎng)絡(luò)配置等方面提

11、出了三級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即第一級(jí)為“理想目標(biāo)”；第二級(jí)為“普及目標(biāo)”；第三級(jí)為“最低目標(biāo)”；在我國小區(qū)安全防范報(bào)普系統(tǒng)已成為智能小區(qū)中實(shí)現(xiàn)安全管理的重要系統(tǒng)，根據(jù)我國建設(shè)部的規(guī)定，主要包括電視監(jiān)控、防盜報(bào)替、求助求救、煤氣泄漏報(bào)警、消防報(bào)替等內(nèi)容。該系統(tǒng)是一種比較完善的安全防范系統(tǒng)，通過在可視對(duì)講的基礎(chǔ)上，不斷擴(kuò)展主機(jī)功能，增設(shè)室內(nèi)各探測器的比較信號(hào).室內(nèi)分機(jī)有多個(gè)探測器接口，可接受感煙探測器，溫度探測器、紅外及微波探測器、煤氣泄漏探測器等傳來的報(bào)警信號(hào)。在我國 ，以北京、深圳、上海、廣州等較發(fā)達(dá)的城市為龍頭在近幾年內(nèi)也形成了一股智能化住宅熱。目前，公安部、建設(shè)部均要求智能住宅小區(qū)必須具有安防系統(tǒng)，

12、可以預(yù)見，智能住宅、智能小區(qū)將成為21世紀(jì)建筑業(yè)的發(fā)展主流，特別是在我國，隨著人們生活水平的日益提高，住宅小區(qū)是否智能化，安防系統(tǒng)是否完備、可靠將成為評(píng)價(jià)住宅小區(qū)的重要指標(biāo)。1.3 我國住宅智能安全防范系統(tǒng)展望 隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，人們對(duì)住宅的需求進(jìn)一步著眼于其質(zhì)量、功能、服務(wù)等多方面。本設(shè)計(jì)較好地闡述了家庭紅外防盜防火報(bào)警系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)及硬、軟件設(shè)計(jì)思路，其系統(tǒng)具有防盜防火功能于一體，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測與自動(dòng)電話撥號(hào)報(bào)警的特點(diǎn)。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了煙霧檢測、人體熱釋電紅外檢測、貴重物品檢測和人員進(jìn)出檢測等功能，通過無線通信模塊能將報(bào)警信號(hào)上傳到主站，并及時(shí)報(bào)警；同時(shí)該系統(tǒng)

13、創(chuàng)新性地將電子探測、智能控制和電話通訊技術(shù)相結(jié)合，并采用多元探測技術(shù)，彌補(bǔ)了單信號(hào)探測誤差較大的不足。對(duì)住宅安防系統(tǒng)智能化的發(fā)展，滿足人們對(duì)安全的強(qiáng)烈要求方面有一定的實(shí)際意義。多年來，經(jīng)過對(duì)不同方案的比較分析，確定了該系統(tǒng)由信號(hào)檢測、控制器、無線通信及顯示和語音等模塊組成。其中，信號(hào)的檢測由從控制器控制，可布防在各個(gè)房間內(nèi)，主控制器及其附屬設(shè)施位于管理中心，由管理人員掌控。最底層是各傳感器，負(fù)責(zé)各種信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換，獲得的信號(hào)在所屬從控制器的控制下由無線通信模塊上傳到管理中心的主控制器，實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示和語音提示。 單片機(jī)內(nèi)置有2k 字的sram 和32k 字的內(nèi)存flash，能滿足系統(tǒng)存儲(chǔ)密碼及

14、各類數(shù)據(jù)的要求，且cpu 時(shí)鐘頻率高達(dá)49.152mhz，能保證響應(yīng)的快速性。同時(shí)，單片機(jī)內(nèi)置的語音處理模塊可方便實(shí)現(xiàn)各種提示語音，更提高了系統(tǒng)人機(jī)的友好性，因此主從控制器均采用了16 位單片機(jī)。從控制器控制的煙霧、熱釋電紅外和光電傳感器分別進(jìn)行煙霧檢測、人體紅外檢測和人員進(jìn)出情況檢測，射頻接收器進(jìn)行貴重物品檢測。采集的數(shù)據(jù)通過無線收發(fā)模塊上傳到主控制器，主控制器按設(shè)定程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并發(fā)出語音提示、報(bào)警、顯示人員進(jìn)出情況記錄等。1.4 論文主要工作概述針對(duì)國內(nèi)外的發(fā)展情況，可見住宅智能安全防范系統(tǒng)是我國未來智能住宅建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。本課題要設(shè)計(jì)的智能住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)是依托公共電話網(wǎng)做傳

15、輸媒體的電話報(bào)警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)相比，它具有傳輸距離遠(yuǎn)、硬件簡單、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)于實(shí)行物業(yè)管理的居民區(qū)以及機(jī)關(guān)、事業(yè)單位的辦公區(qū)則采用分戶對(duì)值班室的聯(lián)網(wǎng)方案。本課題所設(shè)計(jì)的防盜防火報(bào)警系統(tǒng)符合國家建設(shè)部對(duì)普及型住宅小區(qū)的要求，實(shí)現(xiàn)功能包括：能對(duì)住宅的火災(zāi)、有害氣體泄露等實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；還能對(duì)盜竊以及入室搶劫實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；住宅設(shè)置緊急呼叫系統(tǒng)；用戶端自動(dòng)報(bào)警器對(duì)各傳感器的信號(hào)進(jìn)行檢測和控制；用戶端自動(dòng)報(bào)警裝置對(duì)雙音多頻(dtmf)編、譯碼器控制，使住宅通過電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與相關(guān)部門(小區(qū)管理中心或110/119報(bào)警臺(tái))之間的數(shù)據(jù)交換。用戶端的智能防盜防火系統(tǒng)包括探測器、自動(dòng)報(bào)警器及輸出等

16、組成部分，并將模塊化思想引入此系統(tǒng)，從而使整個(gè)系統(tǒng)的功能更完善、靈活、可調(diào)。課題重點(diǎn)設(shè)計(jì)了前端探測器部分和自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警部分，詳細(xì)分析了紅外防盜探測器的工作原理，最終完成了防盜防火的自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警功能。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體構(gòu)成該防盜防火報(bào)警系統(tǒng)是一種將電子探測、智能控制和電話通訊技術(shù)相結(jié)合的新型電子安全報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)形成一個(gè)兩級(jí)聯(lián)網(wǎng)通訊的防盜防火報(bào)警系統(tǒng)。智能住宅防盜防火智能報(bào)警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)方案是參照國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)我國住宅建設(shè)的實(shí)際情況，以及各相關(guān)方面的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r，為滿足新時(shí)期居民的居住要求，真正實(shí)現(xiàn)智能化報(bào)警的要求來確定的系統(tǒng)總體構(gòu)成包括防盜防火探測器、用

17、戶端自動(dòng)報(bào)警器、監(jiān)控管理中心中央控制器與通訊線路四個(gè)模塊，系統(tǒng)組成框圖如圖2-1 所示。系統(tǒng)的基本工作過程：報(bào)警器通過傳感探頭進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人入侵或有火災(zāi)等緊急情況時(shí)，傳感器探頭將探測到的警情信號(hào)傳送給單片機(jī)（即用戶端自動(dòng)報(bào)警器），單片機(jī)產(chǎn)生中斷，進(jìn)行現(xiàn)場聲光報(bào)警和電話語音報(bào)警。在單片機(jī)面板上有l(wèi)cd 顯示器、鍵盤以及三色警燈，三色警燈分別指示火災(zāi)或紅外/微波雙鑒的防火防盜報(bào)警、正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的狀態(tài)，即報(bào)警燈(紅)、工作燈(綠)和故障燈(黃)。正常時(shí)顯示時(shí)間，警情發(fā)生時(shí)鎖定該時(shí)間。用戶端報(bào)警器同時(shí)有探頭故障報(bào)警功能，避免由于探頭掉電而漏報(bào)，出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮故障燈，如判斷探頭掉線，則聲

18、光報(bào)警。將警情信息記錄下來，以備查詢，并通過通信模塊向小區(qū)監(jiān)控管理中心中央控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。用戶端自動(dòng)報(bào)警器安裝于居民住宅，用于對(duì)居民住宅各個(gè)不同部位的不同類型探測器(紅外、微波、光電感煙、溫度、一氧化碳)進(jìn)行監(jiān)測與控制，并對(duì)從各個(gè)探測器采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過家中的電話線路自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警，并與中央控制器建立聯(lián)系，將相關(guān)信息傳送至中央控制器中。系統(tǒng)不需要另外占用電話線路，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，報(bào)警電話享有電話線路的優(yōu)先權(quán)。2.2報(bào)警系統(tǒng)的功能及工作過程智能住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)和功能：1）系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。2）前端報(bào)警器能夠快速、準(zhǔn)確地檢測到現(xiàn)場的異常狀態(tài)，經(jīng)確認(rèn)后及

19、時(shí)通報(bào)給中央控制器。并能夠可靠地進(jìn)行盜情、火情報(bào)警，通過電話線拔打預(yù)先設(shè)置的1-6組電話/手機(jī)號(hào)碼(小區(qū)監(jiān)控管理中心電話、用戶個(gè)人電話、用戶單位電話、盜警電話110、火警電話119、緊急呼救電話)，進(jìn)行語音報(bào)警。報(bào)警完畢自動(dòng)回到警戒狀態(tài)，等待下一次報(bào)警。3）用戶端自動(dòng)報(bào)警器可檢測探測器或傳輸線路發(fā)生的故障(如探頭斷線或掉電等)，并可向中央控制器報(bào)告故障情況。4）系統(tǒng)開關(guān)機(jī)采用密碼控制且允許修改密碼，防止誤報(bào)同時(shí)增加用戶端自動(dòng)報(bào)警器的保密性。5）用戶端自動(dòng)報(bào)警器內(nèi)提供備用電源，在沒有市電的情況下，交直流供電自動(dòng)切換，確保系統(tǒng)在停電時(shí)能繼續(xù)工作。用戶端的防范現(xiàn)場，一旦有人入侵或發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)

20、，與之相應(yīng)的報(bào)警探測器(各種防火、防盜及手動(dòng)報(bào)警按鈕等)則立即向用戶端自動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。接到警情事件后，自動(dòng)報(bào)警器立即進(jìn)行確認(rèn)(多次巡檢中斷信號(hào))，若50s后無人解除警情同時(shí)警情確認(rèn)無誤后，進(jìn)行事件的現(xiàn)場聲(蜂鳴器)、光(led)報(bào)警，同時(shí)用戶端自動(dòng)報(bào)警器自動(dòng)向相關(guān)部門撥打預(yù)先設(shè)置好的報(bào)警電話號(hào)碼，進(jìn)行語音報(bào)警。在用戶端自動(dòng)報(bào)警器的面板上設(shè)有l(wèi)cd顯示器、鍵盤以及三色警燈(led)，三色警燈分別指示火災(zāi)或紅外/微波雙鑒的防火防盜報(bào)警、正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的狀態(tài)，即報(bào)警燈(紅)、工作燈(綠)和故障燈(黃)。正常時(shí)lcd顯示時(shí)間，事件發(fā)生時(shí)鎖定顯示當(dāng)時(shí)的時(shí)間。用戶端報(bào)警器同時(shí)具有探頭故障報(bào)

21、警功能，避免由于探頭掉電而漏報(bào)，出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮故障燈；如果判斷探頭掉線(被剪斷)，則聲光報(bào)警。如果出現(xiàn)誤觸發(fā)而報(bào)警時(shí)可以通過觸發(fā)延遲時(shí)間(50s定時(shí)器)去解除，另外用戶端自動(dòng)報(bào)警器還具備狀態(tài)信息(如有無交流電、備用電池電量是否不足等)上報(bào)的功能，可以對(duì)預(yù)設(shè)的普通電話、手提電話實(shí)現(xiàn)報(bào)警。第3章 用戶端探測器設(shè)計(jì)探測器電路設(shè)計(jì)是本課題電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，探測器電路部分包括防盜探測器電路與防火探測器電路兩大部分，其中詳細(xì)設(shè)計(jì)了紅外、微波及光電感煙探測電路。由多種類型傳感器實(shí)現(xiàn)多元信號(hào)綜合檢測是本系統(tǒng)中探測電路部分的基本設(shè)計(jì)思想，多元信號(hào)檢測一方面完成盜情與火情的實(shí)時(shí)監(jiān)測任務(wù)，另一方面大大降低了探測器

22、部分的誤報(bào)率，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。3.1防盜探測器電路設(shè)計(jì)防盜探測器是由紅外與微波探測器組成的雙鑒探測器，較之以往的微波或紅外單信號(hào)探測器，其誤報(bào)率明顯下降，原理示意圖如圖3-1所示。與非門熱釋電紅外探測器微波探測器at89c51alam0圖3-1雙鑒探測器原理示意圖雙鑒探測器工作時(shí)將探測到的紅外和微波兩種信號(hào)經(jīng)過與非門處理后送單片機(jī)，即只有同時(shí)檢測到兩個(gè)探測器輸出端口為高電平信號(hào)時(shí)，自動(dòng)報(bào)警器才會(huì)響應(yīng)盜情報(bào)警信號(hào)，否則不報(bào)警。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在紅外探測器中，通過菲涅爾透鏡的分割方式的改變可以降低由于小寵物引起的誤報(bào)，從而彌補(bǔ)了微波探測器監(jiān)視面積較大的弱點(diǎn)，但紅外探測器對(duì)環(huán)境溫度的變化

23、比較敏感，而微波探測器所檢測的只是活動(dòng)的目標(biāo)，所以對(duì)于如果只是溫度變化引起的干擾并不會(huì)被自動(dòng)報(bào)警器響應(yīng)。通過這樣雙重的檢測就進(jìn)一步減小了外界干擾，降低了報(bào)警信號(hào)誤報(bào)的發(fā)生率，下面詳細(xì)介紹本系統(tǒng)中紅外與微波探測器電路的設(shè)計(jì)原理、特點(diǎn)以及實(shí)際的工作過程。3.1.1熱釋電紅外線探測器在自然界，任何高于絕對(duì)溫度(-273)的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。 1. 熱釋電效應(yīng)熱釋電效應(yīng)是指如果使某些強(qiáng)介電質(zhì)材料(如欽酸鋇、鈦鋯酸鉛(pzt)等)的表面溫度發(fā)生變化，則隨著溫度的上升或下降，材料表面發(fā)生極化，即表面上就會(huì)產(chǎn)生電荷的變化

24、，從而使物質(zhì)表面電荷失去平衡，最終電荷變化將以電壓或電流形式輸出。在熱釋電紅外探測器中有兩個(gè)關(guān)鍵性的元件，一個(gè)是熱釋電紅外傳感器(ptr) ，ptr能將紅外信號(hào)變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并能對(duì)自然界中的白光信號(hào)具有抑制作用。另一個(gè)是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡是一種由塑料制成的特殊設(shè)計(jì)的光學(xué)透鏡，它用來配合熱釋電紅外線傳感器，以達(dá)到提高接收靈敏度。用菲涅爾透鏡配合放大電路將信號(hào)放大60-70db，就可以檢測10-20m處人的活動(dòng)。2. 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(dòng)人體輻射出的特定波長的紅外線，可以將其轉(zhuǎn)化為與人體運(yùn)動(dòng)速度，距離，方向等有關(guān)的低頻電信號(hào)。由于傳感器的電壓響應(yīng)度與入射光輻

25、射變化的頻率成反比，因此，當(dāng)恒定的紅外輻射照射在探測器上時(shí)，探測器沒有電信號(hào)輸出，所以恒定的紅外輻射不能被檢測到。而物體移動(dòng)速度越快，同樣的入射功率下，輸出電壓就會(huì)越小，只有達(dá)到報(bào)警閾值電平時(shí)，探測器才會(huì)有電壓信號(hào)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(hào)的檢測。探測器原理框圖如圖3-2所示，當(dāng)人體進(jìn)入警戒區(qū)，人體溫度會(huì)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(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，則在負(fù)載電阻上產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，電信號(hào)的大小，決定于敏感元件溫度變化的快慢。經(jīng)過后級(jí)比較器與狀態(tài)控制器產(chǎn)生相應(yīng)輸出信號(hào)u0。熱釋電紅外探測器定時(shí)器封鎖時(shí)間ti延遲時(shí)間定時(shí)器t

26、x狀態(tài)控制器參考電源與門比較器u0圖3-2熱釋電紅外探測器原理框圖3熱釋電紅外探測器電路設(shè)計(jì)熱釋電紅外探測器電路采用的器件包括紅外探測器專用芯片紅外傳感信號(hào)處理器biss0001、熱釋電紅外探頭re200b(傳感器)及一些外圍元件(電阻電容)。它的正常工作電壓是+4.5v(工作范圍可在3v到5v之間)。檢測元件biss0001是cmos數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?，具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理。另外它還具有雙向鑒幅器，可有效抑制干擾，其內(nèi)部設(shè)有延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器。管腳排列及各點(diǎn)波形如圖3-3和圖3-4所示。當(dāng)a端等于“0”時(shí)，為不可重復(fù)觸發(fā)工作方式，即

27、在tx時(shí)間內(nèi)，任何ic7的變化都被忽略，直至延遲時(shí)間tx結(jié)束。當(dāng)tx時(shí)間結(jié)束時(shí)，u0下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器進(jìn)入封鎖周期ti。在ti周期內(nèi)，任何ic7的變化都不能使u0為有效狀態(tài)。本電路中由于biss0001的1腳接的是低電平，即此時(shí)芯片設(shè)置為不可重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)，所以在延時(shí)周期內(nèi)，電路不會(huì)被重復(fù)觸發(fā)，直到延時(shí)周期結(jié)束。這一功能的設(shè)置，可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。rr1、rc1為輸出延遲時(shí)間tx的調(diào)節(jié)端，rr2、rc2為觸發(fā)封鎖時(shí)間ti的調(diào)節(jié)端。 圖3-3 biss0001管腳排列圖 圖3-4 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下各點(diǎn)波形圖3-5所示為紅外探測器分立元件電路圖。當(dāng)熱釋電紅

28、外探頭接收到人體發(fā)出的紅外線后，經(jīng)過內(nèi)部轉(zhuǎn)換，輸出一個(gè)微弱的低頻電信號(hào)到biss0001芯片的第一級(jí)運(yùn)算放大器ic1的同相輸入端(14腳)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大預(yù)處理，然后由電容耦合給第二級(jí)運(yùn)算放大器ic2，對(duì)信號(hào)再次放大，同時(shí)將直流電位抬高到vm。再經(jīng)內(nèi)部的兩個(gè)電壓比較器(ic3,ic4)構(gòu)成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號(hào)vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器(只要有觸發(fā)信號(hào)vs的上跳沿則可啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器)。由于vh3.15v,vl1.35v，所以當(dāng)vcc為+4.5v電壓時(shí)，可有效地抑制0.9v(vh-vl)的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。ic6是一個(gè)條件比較器，當(dāng)輸入電壓vcvr時(shí)，ic6輸出為高電平，則打

29、開與門ic7，此時(shí)，如果有觸發(fā)信號(hào)vs的上跳變沿到來，將啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，同時(shí)u0腳(2腳)輸出高電平信號(hào)，經(jīng)與門后送單片機(jī)進(jìn)行報(bào)警處理，此時(shí)探測器進(jìn)入延時(shí)周期，延遲與封鎖時(shí)間為幾秒鐘。該設(shè)計(jì)輸出為脈沖信號(hào)，當(dāng)有移動(dòng)物體進(jìn)入探測范圍以內(nèi)時(shí)，輸出端電平由高電平跳變至低電平，可實(shí)現(xiàn)檢測并報(bào)警。圖3-5 紅外線探測器電路圖3.1.2微波探測器1 微波探測器原理微波探測器為空間探測器，用于探測在防范空間內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)物體。微波探測器可靠性強(qiáng)，無光亮和熱源的要求，探測環(huán)境要求低。在微波段，當(dāng)以一種頻率發(fā)送時(shí)，在微波能量覆蓋的范圍內(nèi)，如果有物體移動(dòng)，將會(huì)以另一種頻率反射，這樣發(fā)射頻率和反射頻率有一個(gè)頻率差

30、異產(chǎn)生。這種頻率差異與很多因素有關(guān)，其中包括移動(dòng)物體的速度，與探測器的徑向角度等。實(shí)際電路中，是由振蕩器電路產(chǎn)生并發(fā)射近微波段電磁波形成微波場，天線把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁波輻射到周圍空間，輻射半徑可達(dá)10m以上(如果想繼續(xù)增大輻射半徑或提高靈敏度可以通過調(diào)整天線的大小和方向來完成)。當(dāng)有人在場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射回去的微波將發(fā)生頻率變化，從而使微波探測器輸出一個(gè)與人體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的低頻電信號(hào)。根據(jù)該特性，也選擇微波探測器用于盜情的檢測。環(huán)形天線和它周圍的電阻、電容和mos場效應(yīng)管組成了近微波段高頻自激振蕩電路(它的振蕩頻率在1ghz左右)，微波探測器原理如圖3-6所示，當(dāng)電路接通電源以后，振蕩產(chǎn)生

31、的單頻、等幅信號(hào)通過外接天線發(fā)射到空間，產(chǎn)生一個(gè)立體空間微波防護(hù)區(qū)，天線既發(fā)射振蕩信號(hào)，也接收回波。反射回來的微波信號(hào)與原信號(hào)之間混頻后電源天線微波震蕩電路前級(jí)放大兩級(jí)放大比較電路濾波電路led圖3-6 微波探測器原理框圖產(chǎn)生微弱的頻移信號(hào)，該信號(hào)送放大器進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)送窗口式鑒幅比較輸入端，經(jīng)比較將一定強(qiáng)度的探測信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬度不同的等幅脈沖輸出。2微波探測器電路設(shè)計(jì)微波探測器電路使用的主要元件是單電源通用四運(yùn)算放大器kia324p、環(huán)形天線、微波振蕩管c3355及一些外圍元器件，外接+6v電源。其電路圖如圖3-7。當(dāng)有人在該微波防護(hù)區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，振蕩頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)多普勒

32、效應(yīng)，該波動(dòng)的頻率與物體運(yùn)動(dòng)的快慢有關(guān)，而幅度與距離有關(guān)。混頻后高頻信號(hào)因?yàn)檫^高而失去作用，剩下微弱的低頻信號(hào)經(jīng)u1作前級(jí)放大，10uf電容與7.5k電阻構(gòu)成充電電路，充電電壓作為第一級(jí)比較器u4的基準(zhǔn)電壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能，即只有前級(jí)放大電壓高于該參考電壓時(shí)，輸出才為高電平，此時(shí)，c9015導(dǎo)通，最后信 號(hào)經(jīng)u2, u3構(gòu)成的窗口比較器比較后輸出探測到的信號(hào)。實(shí)驗(yàn)過程中報(bào)警范圍實(shí)圖約為78米，探測到有效信號(hào)時(shí)，有20秒的報(bào)警信號(hào)輸出，led發(fā)光做出預(yù)警指示，可有效的進(jìn)行實(shí)時(shí)探測。該電路可以工作在較寬的電壓范圍內(nèi)(標(biāo)準(zhǔn)電壓是32v，但實(shí)際可以工作在很寬的電壓范圍內(nèi))，當(dāng)檢測到異常信號(hào)時(shí)為高電平

33、。微波靈敏度和紅外靈敏度通過步測的方法要分別調(diào)整，過高或過低的靈敏度都將影響防范效果。微波探測器靈敏度通過調(diào)節(jié)比較器參考電壓端電壓來控制，紅外探測器靈敏度通過調(diào)節(jié)輸出延遲時(shí)間tx和觸發(fā)封鎖時(shí)間ti來控制。 圖3-7 微波探測器電路圖3.2防火探測器電路設(shè)計(jì)防火探測器是由溫度探測、光電感煙探測和一氧化碳探測構(gòu)成的復(fù)合型火災(zāi)探測器。多傳感器設(shè)計(jì)思想解決了傳統(tǒng)防火探測器一直存在的誤報(bào)率高的問題，增強(qiáng)了火災(zāi)探測的可靠性。其中光電感煙探測器為本課題中傳感器電路的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。復(fù)合型火災(zāi)探測器原理如圖3-8所示。溫度探測器光電感煙探測器co氣體探測器或非門at89c51alarm1圖3-8 復(fù)合式火災(zāi)探測器原

34、理示意圖由于單元探測技術(shù)所采用的單一參數(shù)火災(zāi)探測器(包括閾值觸發(fā)式和模擬量式)對(duì)火災(zāi)特征信號(hào)響應(yīng)靈敏度的不均勻性，導(dǎo)致它對(duì)實(shí)際火災(zāi)的探測能力受到了限制，尤其是用于對(duì)家庭住宅火情的準(zhǔn)確探知更是尤為重要。因此，報(bào)警系統(tǒng)中對(duì)火災(zāi)信號(hào)的檢測采用多傳感器/多判據(jù)的火災(zāi)探測技術(shù)，將探測器探測到的多元火災(zāi)探測信息經(jīng)邏輯或非門送給單片機(jī)進(jìn)行綜合判斷，然后經(jīng)確認(rèn)后發(fā)出報(bào)警信號(hào)。表3-1 探測器比較試驗(yàn)對(duì)照表傳感器類型單傳感器元件閥值探測器多傳感元件探測器試驗(yàn)火類型光電感煙探測器差溫探測器離子感煙探測器光電和差溫復(fù)合探測器木材明火tf1不適合最佳最佳很適合木材熱解火tf2最佳不適合適合最佳棉繩陰燃火tf3最佳不適

35、合很適合最佳聚胺酯塑料火tf4很適合適合很適合很適合正庚烷火tf5很適合很適合最佳最佳無煙液體火tf6不適合最佳不適合很適合 實(shí)際上，響應(yīng)各種不同類型的火災(zāi)，通常使用不同類型的火災(zāi)傳感器，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3-1中所示。光電感煙探測器不僅可探測一般火情，對(duì)陰燃火尤其有極好的探測效果，主要用于火情早期各種燃燒的煙霧顆粒進(jìn)行探測，這一點(diǎn)就彌補(bǔ)了感溫探測器對(duì)陰燃火不敏感，響應(yīng)速度慢以及不能區(qū)分是火災(zāi)的熱還是空調(diào)或烹飪蒸氣的熱等缺點(diǎn)；但溫度與光電感煙探測器都不能區(qū)分有些煙霧究竟是火災(zāi)的煙還是烹飪蒸汽或香煙的煙霧，由此，在設(shè)計(jì)中增加了co探測部分，可以探知早期火災(zāi)煙霧中的co成分，這樣就大大降低了各種環(huán)境

36、因素的干擾，提高了報(bào)警的可信度。下面分別介紹三種傳感器的電路設(shè)計(jì)。 圖3-9 溫度探測器示意圖3.2.1溫度探測器溫度探測器使用數(shù)字溫度傳感器ds18b20，5v直流電壓供電。ds18b20的測溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系，把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，通過內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)受溫度影響的振蕩器周期的計(jì)數(shù)可實(shí)現(xiàn)溫度測量。探測器中ds18b20采用寄生電源供電方式，保證在有效的ds18b20時(shí)鐘周期內(nèi)能提供足夠的電流，圖3-9中采用一個(gè)mosfet管和mcu的i/0口來完成對(duì)ds18b20的總線上拉，然后通過另一i/0對(duì)ds18b20進(jìn)行控制并取得溫度值。 3.2.2光電感煙探測器本

37、節(jié)著重探討光電感煙探測器電路設(shè)計(jì)。作為發(fā)光器件，目前多采用大電流發(fā)光效率高的紅外發(fā)光管，受光器件多采用半導(dǎo)體硅光電管，受光器件的阻抗是隨煙霧濃度的增加而降低的，本電路所用的探測頭采用的是optek公司的op231和op801sl光電組合套件作為發(fā)射管和接收管，其中，發(fā)射管典型供電電壓為1.5v，接收管使用5v的直流電壓供電。1散射光式光電感煙火災(zāi)探測器的工作原理利用煙霧微粒對(duì)光的散射作用，在一定的煙霧濃度范圍內(nèi)，散射光的強(qiáng)度與煙霧的濃度成比例，因而可以利用光散射檢測到煙霧濃度的變化。對(duì)于由煙霧引起光散射的測量，特別是對(duì)于近距離產(chǎn)生的光散射測量，因?yàn)闊熿F的測量限于小的范圍，對(duì)那些影響測量的干擾可

38、以比較容易的消除，因此，利用光散射測量煙霧微粒是一種較理想的方法。正常情況下，在發(fā)射與接收管之間有光隔離板，用以消除無煙時(shí)紅外發(fā)射管發(fā)出的光被光電三極管接收，因而無煙時(shí)接收管不會(huì)產(chǎn)生光電流。集煙盒內(nèi)壁為黑色粗糙面，可將盒內(nèi)的光反射減至最小。集煙盒外側(cè)開有氣、煙對(duì)流孔，煙霧進(jìn)口處敷以不銹鋼網(wǎng)，以防止雜物進(jìn)入集煙盒造成誤報(bào)。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，當(dāng)有煙霧進(jìn)入檢測室時(shí)，由于煙粒子的作用，發(fā)光器件發(fā)射的光產(chǎn)生漫散射，這種漫散射的光被光電三極管接收，使光電三極管的阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生光電流，從而實(shí)現(xiàn)了將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的功能，探測器給出報(bào)警信號(hào)電平。2光電感煙探測器電路設(shè)計(jì)紅外發(fā)射電路中的555電路用于產(chǎn)生頻

39、率可調(diào)的脈沖波形，使用555電路的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是輸出脈沖的占空比可調(diào)，便于設(shè)計(jì)不同要求的驅(qū)動(dòng)輸出。同時(shí)，較之用直流電源供電可以達(dá)到減小功耗的目的。電路原理如圖3-10所示。上電后，555振蕩輸出信號(hào)經(jīng)過8050放大并反相，使紅外發(fā)射管op231上獲得調(diào)制后的方波電壓信號(hào)，電路設(shè)計(jì)中，振蕩電路輸出的方波信號(hào)為7ms的高電平和139ms的低電平輸出，頻率約為7hz，設(shè)計(jì)時(shí)以發(fā)射管高電平供電時(shí)間滿足單片機(jī)采樣時(shí)間為準(zhǔn)，同時(shí)滿接收電路部分中的光電三極管接收到煙霧粒子散射的光信號(hào)后，以變化電流的形式送給三極管9014，放大后的射極電流變換成電壓信號(hào)作為輸出，其中輸出端可變電阻用于調(diào)節(jié)輸出為合適的電壓信號(hào)

40、以備計(jì)算機(jī)采樣用。圖3-10 散光型光電感煙探測器電路圖 3.2.3 co氣體探測器 圖3-11 co氣體探測器電路圖co氣體探測器是采用mq-7一氧化碳?xì)怏w傳感器作為co敏感元件，對(duì)co響應(yīng)的選擇性好，并具有靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。電路圖如圖3-11所示。555振蕩輸出q端驅(qū)動(dòng)c9013給co敏感元件的加熱絲間斷供電，節(jié)省功耗。由co引起的敏感元件電阻的變化最終反應(yīng)在輸出電阻r5上。3.2.4人員進(jìn)出檢測模塊圖3-12為人員進(jìn)出檢測電路，由激光器、光敏電阻和信號(hào)調(diào)理電路構(gòu)成了光電傳圖3-12 人員進(jìn)出檢測電路感器。激光器laser 和光敏電阻w1分別安裝在門的左右兩側(cè)，當(dāng)有人進(jìn)出時(shí)由于遮擋

41、使比較器的正輸入端電壓變化，從而 port 端口產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)。為了區(qū)分進(jìn)和出，在門框內(nèi)外兩側(cè)各裝一組傳感器，由控制器通過對(duì)兩組信號(hào)時(shí)序的判斷即可得到人員進(jìn)和出的信息。如果是房間最后一名離開者提示鎖門。 3.2.5貴重物品檢測模塊貴重物品的檢測采用射頻收發(fā)模塊，其中發(fā)射機(jī)（子機(jī)）附在貴重物品上，接收機(jī)（母機(jī)）與從控制器相連，正常情況下，子機(jī)與母機(jī)相隔距離小于設(shè)定范圍，母機(jī)能收到子機(jī)發(fā)來的信號(hào)，但當(dāng)子機(jī)與母機(jī)的距離大于設(shè)定范圍時(shí)，母機(jī)收不到子機(jī)發(fā)來的信號(hào)而立即向從控制器發(fā)出丟失報(bào)警信號(hào)。由于電路采用了pt2262/pt2272 編解碼集成芯片及專用的315mhz 的無線收發(fā)模塊，使電路簡單，性能穩(wěn)

42、定，功耗低，體積小，便于置入防丟物品中。 第4章 用戶端自動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì)4.1 用戶端自動(dòng)報(bào)警器總體設(shè)計(jì)用戶端自動(dòng)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4-1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。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)?？撮T狗電路 單片機(jī)與非門熱釋電紅外探測器微波探測器溫度探測器光電感煙探測器co氣體探測器或非門 dtmf撥號(hào)電路語音檢測電路電話接口電路開關(guān)電路輸入/輸出控制電路緊急呼叫按鈕報(bào)警蜂鳴器led指示燈鍵盤/密碼控制電路電源電路圖4-1 用戶端自動(dòng)報(bào)警器組成框圖系統(tǒng)微處理器采用美國atmel公司生產(chǎn)的at89c5

43、1單片機(jī)。at89c51采用coms工藝，是一種低功耗、高性能的，與intel8051系列單片機(jī)完全兼容的8位微控制器。at89c51內(nèi)部具有4k字節(jié)的flash(閃速)存儲(chǔ)器，可反復(fù)擦寫，在設(shè)計(jì)程序時(shí)可反復(fù)修改原程序、編譯、并燒寫到單片機(jī)，適合單片機(jī)最小系統(tǒng)的開發(fā)與研制。 用戶端的防范現(xiàn)場，一旦有人入侵或發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí)，與之相應(yīng)的報(bào)警探測器（各種防火、防盜及手動(dòng)報(bào)警按鈕等）則立即向用戶端自動(dòng)報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。接到警情事件后，自動(dòng)報(bào)警器立即進(jìn)行確認(rèn)（多次巡檢中斷信號(hào)），若50s后無人解除警情同時(shí)警情確認(rèn)無誤后，進(jìn)行事件的現(xiàn)場聲（蜂鳴器）、光（led）報(bào)警，同時(shí)用戶端自動(dòng)報(bào)警器自動(dòng)向有關(guān)

44、部門撥打預(yù)先設(shè)置好的報(bào)警電話號(hào)碼，進(jìn)行語音報(bào)警。在用戶端自動(dòng)報(bào)警器的面板上設(shè)有l(wèi)cd顯示器、鍵盤以及三色警燈（led），三色警燈分別指示火災(zāi)或紅外/微波雙鑒的防火報(bào)警、正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的狀態(tài)，即報(bào)警燈（紅）、工作燈（綠）和故障燈（黃）。正常時(shí)lcd顯示時(shí)間，事件發(fā)生時(shí)鎖定顯示當(dāng)時(shí)時(shí)間。用戶端報(bào)警器同時(shí)具有探頭故障報(bào)警功能，避免由于探頭掉電而漏報(bào)，出現(xiàn)故障時(shí)點(diǎn)亮故障燈；如果判斷探頭掉線（被剪斷），則聲光報(bào)警。如果出現(xiàn)誤觸發(fā)而報(bào)警時(shí)可以通過觸發(fā)延遲時(shí)間（50s定時(shí)器）去接觸，另外用戶端自動(dòng)報(bào)警器還具備狀態(tài)信息（如有無交流電、備用電池電量是否不足等）上報(bào)的功能，可以對(duì)預(yù)設(shè)的普通電話、手提電話實(shí)

45、現(xiàn)報(bào)警。4.2 用戶端自動(dòng)報(bào)警器的硬件介紹4.2.1 at89c51單片機(jī)簡介1主要性能參數(shù)1）與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完成兼容2）4k字節(jié)可重擦寫flash閃速存儲(chǔ)器3）1000次擦寫周期4）全靜態(tài)操作：0hz24mhz5）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器6）1288字節(jié)內(nèi)部ram7）32個(gè)可編程i/o口線8）2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器9）6個(gè)中斷源10）可編程串行uart通道11）低功耗空閑和掉電模式2功能特性概述：at89c51提供一下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個(gè)i/o口線，兩個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工行串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路

46、。同事，at89c51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止cpu的工作，但允許ram、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。3引腳功能說明（1）vcc：電源電壓；gnd：接地；（2）p0口：p0口是一組8位漏極開路型雙向i/o口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用時(shí)。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在fla

47、sh編程時(shí)，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。（3）p1口：p1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)端口寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(iil)flash編程和程序校驗(yàn)期間，p1接收低8位地址。（4）p2口：p2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”；通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入

48、口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(iil)在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(例如執(zhí)行movx dptr指令)時(shí)，p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行movx ri指令)時(shí)，p2口線上的內(nèi)容(也即特殊功能寄存器（sfr)區(qū)中r2寄存器的內(nèi)容)，在整個(gè)訪問期間不改變。flash編程或校驗(yàn)時(shí)，p2亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。（5）p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流)4個(gè)ttl邏輯門電路。對(duì)p3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。

49、作輸入端時(shí)，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流(iil)。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表所示：表4-1 p3口第二功能端口引腳第二功能p3.0rxd(串行輸入口)p3.1txd(串行輸出口)p3.2into(外中斷0)p3.3int1(外中斷1)p3.4t0(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)p3.5t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)p3.6wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)p3.7rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)p3 口還接收一些用于flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。（6）rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位（7）：當(dāng)訪問外部程序存

50、儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，囚此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ale脈沖。對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖()。 如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（sfr)區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令ale才會(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale無效。（8）：程序儲(chǔ)存允許（）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89c51由外部

51、程序存儲(chǔ)器取指令(或數(shù)據(jù))時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。（9）ea/vpp：外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲(chǔ)器(地址為oooohffffh )，ea端必須保持低電平(接地)。需注意的是:如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平(接vcc端)，cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12 v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。（10）xtal1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。（11）xtal2：振蕩器反相放大器的輸

52、出端。4.2.2自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警器電路見圖4-2。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，分別與盜警、火警傳感器相連，實(shí)現(xiàn)各種警情的采集。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4-2 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 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

53、.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為接鍵盤電路的三根i/0口線，p1.3接緊急呼救按鍵。p1.5接液晶顯示器的串行時(shí)鐘輸入端，p1.6接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端。pl.7接多路開關(guān)cd4051的片選端inh，p1.4、p2.6分別接多路開關(guān)的輸入端a，b。多路開關(guān)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/0口給出高電平信號(hào)。p0.0、p0.1、p0.2和p0.3分別與mt8888的

54、d0、d1、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的相連，控制mt8888的選通。p3.6、p3.7分別與mt8888的和相連，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、p0.7分別接eeprom的串行時(shí)鐘輸入和片選輸入端。4.3串行eeprom-x250454.3.1 x25045簡介本設(shè)計(jì)中采用了具有可編程的串行eeprom-x25045。x25045是美國公司xicor低功耗cmos的產(chǎn)品(備用電流l0ua、工作電流3ma)，它把看門狗定時(shí)器、vcc監(jiān)控電

55、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5128位eeprom。本系統(tǒng)中x25045依次存儲(chǔ)了標(biāo)志字段、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。x25045引腳圖如圖4-3 其引腳功能如下。 ：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； 圖4-3 x25045引腳圖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；rst：復(fù)位輸出，其是一個(gè)開漏型輸出引腳； vss：地； vcc：電源電壓； reset：復(fù)位輸出。4.3.2 x25045的工作原理x25045包括一個(gè)8位指令寄存器，它可以通過si(p0.4)輸