家用防盜防火撥號報警系統(tǒng)

1、家用防盜防火撥號報警系統(tǒng)【摘要】 隨著現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，人們對其住宅的要求也越來越高，表現(xiàn)在不僅希望居室溫馨、舒適，而且對其安全性、智能化方面也提出了更高的要求。另一方面，現(xiàn)代電子、通訊技術(shù)的飛速發(fā)展已經(jīng)為智能化安全住宅的研究提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。本文介紹了一種操作方便、運(yùn)行可靠的家庭型智能報警系統(tǒng)。它集防盜賊入侵、防火災(zāi)等功能于一體，可實現(xiàn)自動檢測和電話自動報警。自動檢測是指由探測器或傳感器實現(xiàn)對住宅的各種模擬信號(人體發(fā)出的紅外信號、煙霧濃度等)進(jìn)行自動監(jiān)測 ,自動電話報警是指系統(tǒng)通過電話線路自動撥打戶主或相關(guān)部門的電話，發(fā)出語音求救信號。智能探測器在監(jiān)測到

2、災(zāi)情時只輸出報警信號開關(guān)量，主機(jī)微處理器會自動控制電話接口電路，實現(xiàn)模擬摘機(jī)，根據(jù)險情類別，自動撥打相關(guān)部門的電話號碼如小區(qū)管理中心電話、用戶手機(jī)等。系統(tǒng)從硬件和軟件兩方面進(jìn)行了討論。該系統(tǒng)成本低、實用、可靠、功能靈活多樣。1.緒論1.1 序言隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，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、溫馨的住所，而且對安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。相反地，經(jīng)濟(jì)的快速增長也帶來了相當(dāng)大的負(fù)面社會效應(yīng)，城鄉(xiāng)、區(qū)域收入差距進(jìn)一步拉大，流動人口也開始迅速增加，盜竊、 入室搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增長趨勢，人們越來越渴望有一個安全生活的空間，但是犯罪

3、分子的作案手段越來越高明，他們甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那種依靠安裝防盜門窗、或靠人防的防范方式越來越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊? 與此同時， 隨著生活水平的提高，液化石油氣、管道煤氣進(jìn)入了大多數(shù)家庭，各種家用電器也得到了廣泛的使用，人們在享受這些現(xiàn)代化設(shè)施帶來的便利的時候， 卻也增加了火災(zāi)隱患的危險。這時， 傳統(tǒng)的家庭住宅顯然己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。人們迫切需要一種智能型的家庭防火防盜報警系統(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)，這樣人們便可安心工作，同時也保證了居民的生命財產(chǎn)不受損失。于是有關(guān)家庭、 辦公室和倉庫等處的安全防

4、范和自動報警系統(tǒng)的開發(fā)研制日益被科研單位和生產(chǎn)廠家所重視， 現(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了各種名目繁多的報警裝置，但多由于可靠性較差、功能單一或造價高而難于普及。而隨著電子通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，單片微機(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(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)一種適合于家庭的低價位、運(yùn)行可靠的多功能智能型安全防范報警系統(tǒng)， 對室內(nèi)出現(xiàn)的各種緊急意外事件如入室盜竊、火災(zāi)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。1.2 本課題的研究內(nèi)容本課題需要研究的內(nèi)容主要有以下幾個方面：（1

5、）根據(jù)系統(tǒng)功能要求并且考慮產(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。（2）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、撥號報警電路的設(shè)計、電話接口電路的設(shè)計和傳感器電路的設(shè)計。下面分 3章從系統(tǒng)涉及的相關(guān)技術(shù)、系統(tǒng)的硬件設(shè)計、系統(tǒng)的軟件設(shè)計對本課題做詳細(xì)的介紹。 2. 系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)理論2.1 系統(tǒng)的功能要求根據(jù)實際要求，本文所研制的報警器的功能要求如下（1）可實現(xiàn)非法入侵報警（2）可實現(xiàn)火災(zāi)報警（3）采用雙電源技術(shù)，主電源停電或被切斷，被動電源自動工作，并報警提醒用戶（4）根據(jù)

6、不同的報警情況，系統(tǒng)對預(yù)存的不同號碼進(jìn)行撥號報警2.2 總體的設(shè)計方案智能住宅安防報警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計方案是參照國內(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)的實際情況，為滿足新時期居民的居住要求，并充分考慮其經(jīng)濟(jì)性和可靠性。自動報警器at89c51熱釋電紅外傳感器光電感煙傳感器警鈴電路dtmf撥號電路電話接口電路主副電源電路圖 2-1 系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)組成框圖如圖2-1 所示，根據(jù)系統(tǒng)擬達(dá)到的總體功能，將其劃分為以下功能模塊: 主副電源電路，熱釋電紅外傳感器模塊、光電感煙傳感器模塊、電話接口電路、撥號電路和警鈴電路等。2.3 系統(tǒng)的基本工作過程探測器安裝在用戶家里需要防范的部位，例如門窗、 廚房，

7、臥室等， 當(dāng)系統(tǒng)開機(jī)時， 一旦有人入侵、或發(fā)生火災(zāi)時， 與之相應(yīng)的報警探測器立即向用戶端自動報警主機(jī)發(fā)出報警信號，接到警情事件后，自動報警主機(jī)立即進(jìn)行確認(rèn)，確認(rèn)無誤后， 進(jìn)行事件的現(xiàn)場聲( 蜂鳴器 ) 報警， 同時用戶端自動報警器自動向相關(guān)部門撥打預(yù)先設(shè)置好的報警電話號碼，發(fā)出報警信號。2.4 系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)2.4.1 單片機(jī)技術(shù)（1） 單片機(jī)的特點(diǎn)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(dú)到之處，主要特點(diǎn)如下： 單片機(jī)中的存儲器rom 和 ram

8、 是嚴(yán)格分工的。rom 為程序存儲器，只存放程序、常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。而 ram 則為數(shù)據(jù)存儲器，用作工作區(qū)及存放變量。這樣的結(jié)構(gòu)主要是考慮到單片機(jī)用于控制系統(tǒng)中，有較大的程序存儲空間，把已調(diào)試好的程序固化在rom 中，而把少量的隨機(jī)數(shù)據(jù)存放在ram 中，這樣， 小容量數(shù)據(jù)存儲器能以高速ram 形式集成在單片機(jī)內(nèi)，以加快單片機(jī)的執(zhí)行速度。但單片機(jī)上ram 是作為數(shù)據(jù)存儲器用，而不是當(dāng)作高速數(shù)據(jù)緩沖存儲器（cache）用。 采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制的需要，單片機(jī)的邏輯控制能力要優(yōu)于同等級的cpu ，特別是單片機(jī)具有很強(qiáng)的位處理能力。單片機(jī)的運(yùn)行速度也較高。單片機(jī)的i/o 引腳通常是多功能的

9、。由于單片機(jī)機(jī)芯上引腳有限，為了解決實際引腳和需要的信號線數(shù)的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分。 系列齊全，功能擴(kuò)展性強(qiáng)。單片機(jī)具有內(nèi)部掩膜rom 、內(nèi)部 eprom 和外接rom 等形式，并可方便的擴(kuò)展外部的ram 、rom 及 i/o 接口，與許多通用的微機(jī)接口芯片兼容，對應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和生產(chǎn)帶來極大的方便。 單片機(jī)的功能是通用的。單片機(jī)雖然主要是作控制器用，但是功能上還是通用的，可以像一般微處理器那樣廣泛地應(yīng)用在各個方面。(2) 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

10、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)，因而能獲得最佳的性能價格比 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 可以方便地實現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個控制系統(tǒng)得效率和可靠性大為提高2.4.2 傳感器技術(shù)感應(yīng)器技術(shù)是信息采集技術(shù)的第一步，感應(yīng)器是將能夠感受到的及按規(guī)定被測量的按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，其中敏感元件是指感應(yīng)器中能直接感受或響應(yīng)被測量( 輸入量 ) 的部分，轉(zhuǎn)換元件是指感應(yīng)器中能將敏感元件感受的或響應(yīng)的感應(yīng)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和（或）測量的電信號的部分

11、。 (1) 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)定而受到廣大用戶的歡迎。被動式熱釋電紅外探頭的工作原理：在自然界，任何高于絕對溫度的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其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。人體都有恒定的體溫，一般在37, 所以會發(fā)出特定波長 10um 左右的紅外線， 被動是式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的 10um 左右的紅外線通過菲泥爾濾波光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用一些熱釋電元件 （強(qiáng)介電質(zhì)材料如鈦鎬酸鉛、鈦

12、酸鋇等） 作成。 這種元件在接受到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷， 最終電荷變化將以電壓或電流的形式輸出，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號?？垢蓴_性能防小動物干擾：探測器安裝在推薦的使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上的小動物，一般不產(chǎn)生報警?？闺姶鸥蓴_ : 探測器的抗電磁波干擾性能符合gb10408 的要求，一般手機(jī)電磁干擾不會引起誤報。正確的安裝應(yīng)滿足下列條件a. 紅外線熱釋電傳感器應(yīng)離地面2.0-2.2米。b. 紅外線熱釋電傳感器遠(yuǎn)離空調(diào)，冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。c. 紅外線熱釋電傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。d. 紅外線熱釋電傳

13、感器不要直對窗口，否則窗外的熱氣流擾動和人員走動會引起誤報，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動的地方。(2) 光電感煙探測器光電感煙探測器中的發(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。利用煙霧微粒對光的散射作用，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。對于

14、由煙霧引起的光散射的測量，特別是對于近距離產(chǎn)生的光散射測量， 因為煙霧的測量限于小的范圍，對那些影響測量的干擾可以比較容易的消除，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，用以消除無煙時紅外發(fā)射管發(fā)出的光被光電三極管接收，因而無煙時接收管不會產(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、煙對流孔， 煙霧進(jìn)口處敷以不銹鋼網(wǎng)，以防 _ll雜物進(jìn)入集煙盒造成誤報。在火災(zāi)發(fā)生時， 當(dāng)有煙霧進(jìn)入檢測室時，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

15、， 從而實現(xiàn)了將煙霧信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ?，探測器輸出報警信號電平。2.5 dtmf撥號原理現(xiàn)在的電話機(jī)多數(shù)是雙音頻電話，本文中的撥號系統(tǒng)就是利用雙音多頻來進(jìn)行撥號的。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。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 2-1 所示。 從中任意抽出2 種進(jìn)行組合， 又稱為 8 中取 2 的編碼方法，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, 941

16、mhz ，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)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。用雙音多頻撥號方式傳遞音頻信號，傳播速度快，抗干擾能力強(qiáng)。表 2-1 dtmf 撥號方式中16 鍵組合表3.報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計31 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)的主電源采用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7806 輸入端，最后輸出5v 直流電。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生停電故障，單片機(jī)的

17、p0.2 口檢測到低電平，單片機(jī)做出停電報警處理。報警器應(yīng)實現(xiàn)24 小時不間斷監(jiān)控，不容許出現(xiàn)停電故障，這就需要使用備用電源。本系統(tǒng)的備用電源為5v 的直流電源，當(dāng)主電源供電正常的情況下，由于二極管 d3 的作用，備用電源不工作。當(dāng)主電源發(fā)生故障則備用電源開始工作。圖 3-1 電源原理圖32 主機(jī)電路設(shè)計報警器的主機(jī)采用at89c51 單片機(jī)來實現(xiàn)。單片機(jī)是將中央處理器(cpu)、隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器 (rom)、 定時 / 計數(shù)器及輸入輸出接口電路等計算機(jī)主要部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機(jī)?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司能夠生產(chǎn)單片機(jī)，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單

18、片機(jī)的功能也日漸強(qiáng)大， 運(yùn)算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了 32位和 64位單片機(jī)， 但根據(jù)實際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價比，本文選用 atmel 公司生產(chǎn)的 8位單片機(jī) at89c51 ，構(gòu)成系統(tǒng)的主機(jī)。321 at89c51的特點(diǎn) at89c51 是atme l公司采用 cmos 工藝生產(chǎn)的低功耗、高性能8位單片機(jī)，與 mcs-51 單片機(jī)兼容，其功能特點(diǎn)為 : (1) 4k 字節(jié)閃爍存儲器(flash)，可進(jìn)行 1000次寫、擦除操作。(2) 靜態(tài)操作，外接ohz-24mhz 晶振。(3) 三層程序存儲器瑣。(4) 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(ram)。(5) 32 跟可編程輸 / 輸出線。(6)

19、 兩個 6位定時 / 計數(shù)器。(7) 六個中斷源。(8) 一個可編程串口。(9) 支持低功耗模式和掉電模式。322 at89c51的引腳介紹a t89c51 引腳排列如圖3-2 所示，各引腳的功能如下: 圖3-2 at89c51引腳排列圖vcc: 供電電壓。gnd: 接地。 po口: po口為一個 8位漏級開路雙向i/o 口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng) p1口的管腳第一次寫l 時，被定義為高阻輸入。po 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/ 地址的第八位。在flash編程時， po 口作為原碼輸入口，當(dāng)flash 進(jìn)行校驗時，po 輸出原碼，此時po 外部必須被拉高。p1口: p

20、1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向 1/o口， p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。 p1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash 編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口: p2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向 1/o口， p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng) p2口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， p2口輸出地址的高八位。在給

21、出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在 flash 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。p3口: p3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向1/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng) p3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 作為輸入， 由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流 (ill)這是由于上拉的緣故。p3口也可作為 at89c51 的一些特殊功能口，如下為管腳的備選功能: p3.0 rxd( 串行輸入口 ) p3.1 txd( 串行輸出口 ) p3.2 /into(外部中斷 0) p3.3

22、/int1(外部中斷 1) p3.4 to( 記時器 0外部輸入 ) p3.5 t1( 記時器 1外部輸入 ) p3.6 /wr( 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) p3.7 /rd( 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rst:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。xtal1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2:來自反向振蕩器的輸出。322 主機(jī)電路設(shè)計主機(jī)部分的電路原理圖如圖3-3 所示，時鐘電路由兩個22pf的電容和 6mhz 的晶振構(gòu)成。復(fù)位電路由電容、二極管、開關(guān)和imp812構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動復(fù)

23、位的功能。圖 3-3 主機(jī)部分原理圖p0 口為檢測用戶端口，分別和防盜報警、防火報警和斷電提醒的輸出端相連，p1.0-p1.3分別接到 mt8888的數(shù)據(jù)端do-d3,p1.4 接到 mt8888的讀寫端r/w ，p1.5 接到 mt8888的 rso 端。 p2.7 接到撥號芯片ph8809的摘掛機(jī)控制端sw ，p2.6 接到 ph8809的振鈴檢測端ring ， p2.5 接到 ph8809的電話線檢測端dxc,p2.3 接到蜂鳴器端晶體管基極輸入端，當(dāng)p2.3 輸出高電平“ 1”時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5v電壓而鳴叫；當(dāng)p2.3 輸出低電平“0” 時，三極管截止，蜂鳴器停止

24、發(fā)聲。 p2.1 接到 ph8809的語音信號輸入端out2/input2 。33 用戶端探測器設(shè)計331 熱釋電紅外探測器電路設(shè)計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)有延遲時間定時器和封鎖時間定時器。管腳排列及各點(diǎn)波形如圖3-

25、4 和3-5 所示。當(dāng)a端等于“ 0”時，為不可重復(fù)觸發(fā)工作方式，即在tx時間內(nèi)，任何工c7的變化都被忽略，直至延遲時間 tx結(jié)束。當(dāng) tx時間結(jié)束時，uo 下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器進(jìn)入封鎖周期ti。在 ti周期內(nèi)， 任何 ic7的變化都不能使uo 為有效狀態(tài)。 本電路中由于biss0001的1腳接的是低電平，即此時芯片設(shè)置為不可重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)，所以在延時周期內(nèi)，電路不會被重復(fù)觸發(fā)，直到延時周期結(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為輸出延遲時間tx的調(diào)節(jié)端， rr2, rc2為觸發(fā)封鎖時間tx的調(diào)節(jié)端。圖3-4 biss0001 的管腳排列圖

26、圖3-5 biss0001 的管腳波形圖圖3-6 所示為紅外探測器部分的電路圖。當(dāng)熱釋電紅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，輸出一個微弱的低頻電信號到biss0001芯片的第一級運(yùn)算放大器工cl的同相輸入端 (14 腳)，對信號進(jìn)行處理，處理后uo 腳(2 腳) 輸出高電平信號，經(jīng)非門后送單片機(jī)的p0.0 腳進(jìn)行報警處理，圖3-6 紅外探測器部分的原理圖332 光電感煙探測器電路設(shè)計紅外發(fā)射電路中的555 電路用于產(chǎn)生頻率可調(diào)的脈沖波形，使用 555 電路的一個主要優(yōu)點(diǎn)是輸出脈沖的占空比可調(diào)， 便于設(shè)計不同要求的驅(qū)動輸出。同時，較之用直流電源供電可以達(dá)到減小功耗的目的。上電后， 5

27、55 振蕩輸出信號經(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，電路設(shè)計中，振蕩電路輸出的方波信號為7ms的高電平和139ms的低電平輸出，頻率約為7hz，設(shè)計時以發(fā)射管高電平供電時間滿足單片機(jī)采樣時間為準(zhǔn)，同時滿足低功耗要求，具體參數(shù)如下: 光電感煙探測器部分的電路原理圖如圖3-7 所示，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以備采樣用。圖 3-7 光電感煙探測器部分的電路原理圖 3 4 自動撥號電路設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計的自動撥號

28、電路可根據(jù)不同的情況，通過電話網(wǎng)實現(xiàn)自動撥打用戶事先設(shè)定的電話號碼( 手機(jī)、固話等 ) ， 對所指定的機(jī)構(gòu)或人員發(fā)出求救信號，使救援人員采取相應(yīng)措施來制止災(zāi)情的發(fā)生。3.4.1 dtmf 信號編解 / 解碼芯片 mt8888芯片介紹為滿足自動撥號的要求，系統(tǒng)選擇了dtmf 信號編 / 解碼芯片mt8888芯片。 mt8888 芯片是加拿大mitel公司生產(chǎn)的dtmf 信號編碼 / 解碼芯片，具有dtmf信號收發(fā)功能和電話信號音檢測功能。它采用cmos 制造工藝，功耗低( 只有 57. 8mw) ，芯片集成度高，工作穩(wěn)定可靠。另外，它可以方便地與mcs-51系列單片機(jī)接口，外圍電路簡單。因此在必

29、須同時具備dftm信號接收和發(fā)送的功能的系統(tǒng)中倍受人們的青睞。（1）引腳介紹mt8888引腳排列如圖3-8 所示，各引腳的功能如下: 圖 3-8 mt8888的引腳圖in+: 運(yùn)放同相輸入端。in-: 運(yùn)放反相輸入端。gs:運(yùn)放輸出端。vref:基準(zhǔn)電壓輸出端，電壓值為vdd/2 。vss: 接地端。oscl:振蕩器輸入端，此引腳也可用外部時鐘直接驅(qū)動。osc2: 振蕩器輸出端，osc1引腳和 osc2引腳之間連一個3.579545mhz 的晶振完成芯片內(nèi)部的時鐘回路當(dāng) osc1引腳用外部時鐘驅(qū)動時，osc2引腳可開路。tone: dtmf信號輸出端。cs片選端，低電平有效。rso:存儲器選擇

30、輸入端，與ttl 兼容。irq/cp: 中斷信號請求端，在中斷模式下，當(dāng)發(fā)送完一個有效的dtmf信號或接收到一個有效的dtmf 信號時，此端輸出低電平; 在呼叫進(jìn)程檢測模式下，根據(jù)在運(yùn)放輸入端所加的信號，此端會輸出一個相應(yīng)的方波信號 ; 輸入信號必須限定在呼叫處理濾波器所允許的帶寬范圍內(nèi)。d0 d3: 控制 dtmf 信號發(fā)送和 dtmf 譯碼的 4位數(shù)據(jù)輸入 / 輸出 , 與ttl 兼容。est: 初始控制輸出端， 當(dāng)檢測到一個有效的雙音信號時輸出高電平( 在信號方式時)當(dāng)無信號時恢復(fù)為低電平。r/w:寫控制端，低電平有效，與ttl 兼容。rd:讀控制端，低電平有效，與ttl 兼容。st/

31、gt: 控制輸入 / 時間檢測輸出端( 雙向 ) ，在 st 端檢測到高于門限電壓v全 s，時， mt8888將會鎖存雙音信號并更新輸出; 低于門限電壓vts可以使 mt8888接收新的雙音信號，gt 輸出端使外部檢測時間復(fù)位為一常量，此端的狀態(tài)受est 端和 st 端上所加的電壓所決定。vdd:+5v 電源端。（2） 芯片內(nèi)部寄存器控制mt8888內(nèi)部有兩個4 位的數(shù)據(jù)寄存器: 一個是只執(zhí)行讀操作的接收數(shù)據(jù)寄存器rdr;另一個是只執(zhí)行寫操作的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器tdr 。另外，mt8888中還有兩個4 位的收、 發(fā)控制寄存器cra和 crb 。寫 crb前應(yīng)先設(shè)置cra中的一個特定位(b3 位)

32、，因此，編程中應(yīng)對其進(jìn)行初始化。mt8888中的 4 位狀態(tài)寄存器 sr則用來反映收、發(fā)信號的工作狀態(tài)。寄存器的選擇與操作由rso 及 r/w 、rd口線來控制，控制功能如表 3-1 所示。表 3-1 mt8888 的寄存器操作(3)mt8888 可提供 6 種工作模式，分別為dtmf 模式、呼叫處理位all)模式、突發(fā) (burst)模式、單/ 雙音產(chǎn)生模式、測試(test)模式和中斷模式。dtmf模式 : 發(fā)送與接收dtmf 信號。發(fā)送時，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)tdr控制可編程行、列計數(shù)器、 d/a 變換器，合成需要發(fā)送的dtmf信號 ; 接收時， dtmf信號經(jīng)撥號音抑制、分離帶通濾波器監(jiān)頻與確認(rèn)，

33、譯成相應(yīng)的4 比特碼，經(jīng)rdr 輸至數(shù)據(jù)總線。dtmf編譯碼對應(yīng)關(guān)系如表3-2 所示。表 3-2 dtmf 編譯碼對應(yīng)關(guān)系表呼叫處理(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320hz-5lohz 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。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51 士 lms 在 cp模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號突發(fā)和暫停時間各為102 士 2ms ，此時

34、電路只可發(fā)送dtmf信號，但不能接收。 單/ 雙音 (s/d) 產(chǎn)生模式 : 電路可產(chǎn)生單音或雙音信號，可用于測試和監(jiān)測。中斷模式 : 此模式下若選擇dtmf 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，則端下接至低電平。工作模式均可通過寄存器進(jìn)行設(shè)置，控制寄存器的功能見表3-3 和表 3-4 所示，狀態(tài)寄存器sr各位所表示的功能如表3-5 所示。表 3-3 控制寄存器a(cra)的功能表 3-4 控制寄存器b(crb)的功能表 3-5 狀態(tài)寄存器sr的功能3.4.2 mt8888的電路設(shè)計在本系統(tǒng)中， mt8888及外圍電路參見圖3-9 。

35、它的接受部分采用單端輸入，由r10、r11、c11 組成。它的發(fā)送部分由r28、r13 、c15及 g1構(gòu)成，其中g(shù)1為 3.58mhz 的晶振振蕩器，負(fù)責(zé)產(chǎn)生全部16種標(biāo)準(zhǔn)雙音信號。它的控制部分由c12 、r12組成。另外由于irq/cp 端為開源輸出，故要用上拉電阻r15。dtmf輸入和 dtmf輸出與電話接口電路相連。圖 3-9 mt8888 及其外圍電路3.5 電話接口電路3.5.1撥號芯片ph8809 ph8809 模擬電話接口模塊是專門用于研制開發(fā)、生產(chǎn)配套的完整電話接口功能模塊?？梢詮V泛使用在自動電話報警系統(tǒng)、電話語音和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、自動控制通訊設(shè)備、電話語音設(shè)備等多種場合。（1

36、）ph8809 的功能描述如下 專業(yè)設(shè)計的模擬電話接口電路 標(biāo)準(zhǔn) dip32p封裝，體積小巧，適應(yīng)所有開發(fā)、生產(chǎn)等應(yīng)用場合 自帶振鈴檢測電路 配置摘、掛機(jī)控制端口 配置電話線斷線檢測端口配置語音信號輸出、輸入或者dtmf 輸出、輸入各5個信號口獨(dú)特開發(fā)設(shè)計的音量自動增益調(diào)節(jié)電路，滿足不同環(huán)境使用 配置測試輸出端，用于微功耗直流電源提取或其它控制電路 獨(dú)特的低功耗設(shè)計，杜絕器件發(fā)熱、負(fù)荷過重，延長使用壽命符合電信部門要求的dtmf 頻率指標(biāo)（2）引腳介紹 ph8809 芯片的引腳如表3-6 所示表3-6 ph8809 的引腳介紹（3） 基本特征電源 vcc ： +5v 振鈴電容 jc： 外接降壓

37、電容 0.47uf/250v（只接 10 腳或 11 腳其中一腳）摘、掛機(jī)開關(guān) sw ： 主通道通斷控制端（高電平導(dǎo)通，低電平斷開）振鈴檢測端 ring ： 振鈴信號輸出（高電平：無振鈴；低電平：有振鈴）斷線檢測端 dxc ： 電話線斷線檢測輸出（高電平：電話線斷線；低電平：電話線連接正常）3.5.2 電話接口電路本系統(tǒng)中，電話節(jié)后部分的電路原理圖如圖3-10 所示， 2、4腳分別接到電話線的兩端，sw 、ring 、dxc 端分別接到單片機(jī)的p2.7 、p2.6 、p2.5端，用以檢測電話的具體狀態(tài)，18腳接單片機(jī)的 p2.1 腳，用以發(fā)送求救信號。圖3-10 電話接口電路4.報警系統(tǒng)軟件設(shè)

38、計 4.1 匯編語言一臺電子計算機(jī)，無論是大型機(jī)還是微型機(jī)，如果只有硬件，而沒有任何軟件（程序），是不能工作的。 單片機(jī)也不例外，它必須配合各種各樣的軟件才能發(fā)揮其運(yùn)算和控制的功能。本系統(tǒng)采用的是匯編語言。匯編語言程序設(shè)計方法 (1) 匯編程序的基本結(jié)構(gòu)總是簡單程序、分支程序、循環(huán)程序、查表程序、子程序、中斷程序等結(jié)構(gòu)化的程序模塊有機(jī)組成的。 (2) 劃分功能模塊進(jìn)行設(shè)計。 (3) 自上而下逐漸求精。4.2 報警系統(tǒng)的程序設(shè)計自動報警器軟件部分采用模塊化設(shè)計，分為主程序、掃鍵程序、撥號報警程序等等。應(yīng)用匯編語言編程，使用g6w 型仿真器，在keil uvision2環(huán)境里運(yùn)行，最后用燒寫器將程

39、序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。編程語言的軟件設(shè)計采用mcs-51匯編語言編寫自動報警器中相關(guān)程序(如撥號、檢測等) 。4.2.1 主程序設(shè)計主程序首先對單片機(jī)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入掃鍵程序，開始布防。當(dāng)檢測到意外情況（有人入侵、發(fā)生火災(zāi)、公網(wǎng)斷電）時，通過標(biāo)志位進(jìn)行警情判別，然后進(jìn)入報警程序進(jìn)行分類報警，主程序的程序流程圖見圖4-1 開始初始化進(jìn)入掃鍵程序盜情火情公網(wǎng)斷電有報警?進(jìn)行警情判別撥號報警控制模塊警鈴報警返回no yes圖 4-1 主程序程序流程圖4.2.2 掃鍵程序設(shè)計圖 4-2 為掃鍵程序流程圖。 程序開始，首先置 p0口為高電平， 為輸入狀態(tài)。 然后循環(huán)依次檢測p0.0 、p0.1 、p0.2

40、口，當(dāng)某一管腳為高電平時，進(jìn)行防抖測試，如確認(rèn)為報警信號，則置相應(yīng)的標(biāo)志位為1，以便以后判別報警類型，標(biāo)志位為單片機(jī)內(nèi)部ram 的 20h單元的低三位20h.0、20h.1、20h.2，返回主程序。圖 4-2 主程序程序流程圖4.2.3 撥號報警程序設(shè)計圖 4-3 為撥號報警程序流程圖，首先通過 p2.7 進(jìn)行摘機(jī)操作， 通過對 p2.5 的檢測判斷電話線是否正常，如不正常則掛機(jī)，并重?fù)?，如正常則轉(zhuǎn)入撥號子程序，撥號完畢后通過對腳p2.6 的檢測判別是否有振鈴音，如沒有則掛機(jī)并重?fù)?，如有則等待接通，每隔1s 檢驗電話是否接通，如接通，則發(fā)送求救信號， 如沒有接通則繼續(xù)等待，持續(xù) 8 秒鐘， 8

41、 秒鐘后如果電話仍沒有接通，則掛機(jī)并重?fù)?，如接通，則發(fā)送求救信號，發(fā)送完畢，掛機(jī)，返回主程序。開始摘機(jī)線路正常?撥號子程序有振鈴音?有振鈴音?掛機(jī)返回等待接通(8s)發(fā)送求救信號yesnonono圖 4-3 撥號報警程序流程圖（1）撥號子程序撥號的功能主要由芯片mt8888 來完成，它的初始化過程要經(jīng)過下面的步驟：讀狀態(tài)寄存器、寫cra=20h 、寫 cra=20h 、寫 cra=28h 、寫 crb=20h 。mt8888在自動撥號應(yīng)用里，應(yīng)將工作方式設(shè)置為突發(fā)方式，在此種情況下，雙音頻信號持續(xù)和暫停時間為5lms ，符合自動撥號要求。在將mt8888設(shè)置為突發(fā)模式的時候，需要進(jìn)行如下步驟:

42、 寫控制寄存器 a、寫控制寄存器b、寫發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、等待中斷或讀狀態(tài)寄存器。撥號子程序流程圖見圖4-4，首先將nt8888設(shè)置為突發(fā)方式，然后判斷是否為盜情，即20h.0 是否被置位，如果沒有，撥打電話號碼2; 如果被置位，則撥打電話號碼1，最后，該程序返回。開始初始化mt8880置 mt8880為burst 模式是盜情?撥電話1撥電話2返回noyes圖 4-4 撥號子程序流程圖（2）求救信號程序求救信號從單片機(jī)的p2.1 腳產(chǎn)生，為頻率為1khz的振蕩信號，持續(xù)時間為5s。信號的產(chǎn)生利用了單片機(jī)at89c51的兩個定時器 / 計數(shù)器 t0和 t1。t0 和 t1 共有四種工作模式：模式 0

43、：是選擇定時器（t0 和 t1）的高 8 位和低 5 位組成一個13 位定時器 / 計數(shù)器。模式 1：是選擇定時器（t0 和 t1）為一個 13 位定時器 / 計數(shù)器。模式 2：是把 tl0(tl1) 配置成一個可以自動重載的8 位定時器 / 計數(shù)器。模式 3：工作模式 3 對 t0 和 t1 大不相同。 若將 t0設(shè)置為模式3，tl0 和 th0被分成兩個相互獨(dú)立的 8 位計數(shù)器。 t1 無工作模式3 狀態(tài)。為了從 p2.1 腳產(chǎn)生 1khz的方波，只要使p2.1 每隔 0.5ms 取反一次即可。將t1 設(shè)置為模式1 的定時器，定時值為0.5ms,tl1 和 th1初始值分別為06h和 f8

44、h。發(fā)送信號的時間是5s, 也就是 10000 個0.5ms，所以將t0 設(shè)置為模式0 的計數(shù)器，計數(shù)初值為10000，tl1 和 th1初始值分別為f0h和 d8h 。將單片機(jī)的引腳p2.1 與 p3.4 相連， p3.4 為 t0 的溢出中斷引腳，當(dāng)計夠10000 時，轉(zhuǎn)入 t0 溢出中斷所對應(yīng)的程序。5. 總結(jié)5.1 結(jié)論本課題的研發(fā)工作經(jīng)過幾個月的不懈努力，目前基本達(dá)到了預(yù)期的要求，通過對多元探測器與自動撥號報警系統(tǒng)的測試，可得到如下結(jié)論：(1)系統(tǒng)功能齊全，能對家庭中出現(xiàn)的各種意外事件進(jìn)行災(zāi)前監(jiān)測，及時通知相關(guān)人員，避免用戶生命財產(chǎn)不受損失 :另有緊急呼叫功能，能處理緊急事件。所以戶

45、主可放心地在外工作。(2)系統(tǒng)通過單片機(jī)控制的dtmf 通信方式實現(xiàn)自動撥號報警，可提高信息傳遞速度，并且不會影響到平時電話機(jī)的使用。(3)系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計思想，從而使整個系統(tǒng)的功能更完善、靈活、可調(diào)。(4)系統(tǒng)硬件電路簡單、安裝方便、操作簡單，可適用于各種類型的住宅和人群。5.2 展望本課題已經(jīng)完成了對智能住宅盜情、火情等進(jìn)行自動監(jiān)測并實現(xiàn)了自動報警功能，完全可以作為一套簡易系統(tǒng)投入使用，但也存在著一些問題，比如說有人惡意破壞電話線，則報警電話就不能打出；防火探測器煙霧檢測過于單一，可能會有漏報的情況；另外我們也可以在系統(tǒng)中加入防煤氣檢測等技術(shù)，防止煤氣泄漏的發(fā)生。這些問題對我是一種激勵

46、，我會在以后的工作和學(xué)習(xí)中更加努力。附錄一：系統(tǒng)電路圖附錄二：程序代碼;* ; 家庭自動撥號防盜防火報警器;* ; 中斷程序入口;* org 0000h ljmp start ;轉(zhuǎn)入主程序 org 0003h reti org 000bh ;轉(zhuǎn)入計數(shù)中斷t0 ljmp intt0 org 0013h reti org 001bh reti org 0023h reti ; ;* ; 初始化程序;* clear: mov 20h,#00h ; 20h 單元內(nèi)存清0 mov a,#ffh mov p0,a ; 初始化 p0 口mov a,00h mov p2,a ; 初始化 p2 口mov a,#

47、3fh mov p1,a ; 初始化 p1 口ret ;* ; 主程序;* ; start: acall clear main: lcall keywork jb 00h,fun0 ;判斷 20h.0 位為 1 時執(zhí)行 fun0 jb 01h,fun0 ;判斷 20h.1 位為 1 時執(zhí)行 fun0 jb 02h,fun1 ;判斷 20h.2 位為 1 時執(zhí)行 fun1 ajmp main ;返回主程序main ; ;* ; 掃鍵程序;* ; keywork: mov p0,#ffh jnb p0.0,key0 jnb p0.1,key1 jnb p0.2,key2 ret ; key0: l

48、call dl10ms ;延時 10ms消抖 jb p0.0,out0 setb 00h ;20h.0位置 1（說明為防盜報警）clr 01h out0: ret ; key1: lcall dl10ms ;延時 10ms消抖 jb p0.1,out1 setb 01h ;20h.1位置 1（說明為防火報警）clr 00h out1: ret ; key2: setb 02h ;20h.2位置 1（說明公網(wǎng)斷電） ret ;* ; 功能程序;* fun0: setb p2.3 ;啟動蜂鳴器報警 ajmp phone ;轉(zhuǎn)入呼叫程序fun1: setb p2.3 ;啟動蜂鳴器報警, 提醒用戶公網(wǎng)斷電 lcall dl20s clr p2.3 ajmp main ;* ; 呼叫程序;* phone: setb p2.7 ;電話摘機(jī)控制 lcall dl1s ;延時 1s jb p2.5,again ;檢測是否有撥號音，無則轉(zhuǎn)入重?fù)艹绦?mt8880 的初始化程序mov a,#3fh mov p1,a ;讀 mt8880的狀態(tài)寄存器mov a,2