基于單片機的簡易無線防盜報警器的設(shè)計

1、目錄摘 要 . I ABSTRACT . II緒論 . 11 基于單片機的無線防盜報警器總體方案設(shè)計 . 21.1 無線智能防盜器的設(shè)計思想 . 21.2 無線智能控制報警系統(tǒng)的總體框圖 . 21.3 方案模塊及功能說明 . 31.3.1 信號檢測處理電路介紹與說明 . 31.3.2 接收與發(fā)射模塊介紹與功能說明 . 41.3.3 聲光報警電路介紹 . 51.3.4 語音電路介紹 . 51.3.5 DTMF收發(fā)電路介紹 . 52 硬件電路設(shè)計. 62.1 單片機介紹及外圍電路的設(shè)計 . 62.1.1 AT89C51單片機的引腳功能介紹 . 62.1.2 時鐘和時鐘電路 . 82.1.3 看門狗

2、及串行存儲電路的設(shè)計 . 92.2 信號檢測處理電路 . 112.2.1 BISS0001信號處理集成芯片 . 112.2.2 信號檢測處理電路圖 . 112.3 無線編碼與發(fā)射模塊 . 122.3.1 無線編碼發(fā)射芯片PT2262 . 122.3.2 無線編碼與發(fā)射電路 . 132.4 無線解碼與接收模塊 . 132.4.1 無線接收解碼芯片PT2272 . 132.4.2 接收與解碼電路原理圖 . 142.5 DTMF收發(fā)電路 . 142.5.1 MT8880的引腳功能介紹 . 142.5.2 MT8880的工作模式與寄存器控制 . 152.5.3 DTMF收發(fā)信號的電路 . 172.6

3、語音電路 . 182.6.1 語音芯片ISDl420 . 182.6.2 語音電路 . 192.7 斷線檢測及振鈴檢測和自動摘掛機電路圖設(shè)計 . 202.7.1 斷線檢測電路設(shè)計 . 202.7.2 振鈴檢測和自動摘掛機電路圖設(shè)計 . 213 軟件設(shè)計實現(xiàn). 223.1主程序設(shè)計 . 223.2 撥號子模塊說明及流程圖 . 23結(jié)束語 . 26 致謝 . 錯誤！未定義書簽。參考文獻 . 27附錄 . 28摘 要智能化防盜技術(shù)經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，無線防盜系統(tǒng)作為智能化小區(qū)建設(shè)必不可少的部分而得到普遍應(yīng)用。本文融合了傳感器采集、無線傳輸及單片機控制技術(shù)，研制了基于單片機的簡易無線防盜報警器。報警

4、器主要由人體信號檢測電路、編譯發(fā)射電路、編譯接收電路、DTMF收發(fā)電路、語音電路、以及作為主要核心的單片機控制電路六大部分構(gòu)成。其工作原理是通過單片機將智能紅外傳感器信號進行采集整理，無線傳送到家庭智能報警主機，觸發(fā)報警程序，以實現(xiàn)各種功能的報警。本報警器利用單片機控制技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，并運用電話網(wǎng)絡(luò)，但是與電話互相獨立，不會影響電話的正常使用，并通過語音提示操作，人機交互友好。關(guān)鍵詞：無線防盜報警 單片機 紅外傳感器 DTMFIABSTRACTIntelligent antitheft technology has been developed for 20 year

5、s. As an essential part of intelligent residential construction, less system has been used universally. This dissertation combines the sensor, radio transmission and control technology, developed a simple microcontroller-based wireless burglar alarm system.The alarm device is constituted by six part

6、s. They are human signal detection circuit，compile transmitter, compile receiver circuit, DTMF transceiver circuits, voice circuits, a and as the main core of the MCU control circuit .The principle of its work is that the signal collected by infrared sensors is transported to the host family smart a

7、larm .The signal can trigger interrupt handling procedures to achieve the various functions of alarmThe alarm device uses MCU technology, wireless network technology, wireless data transmission, and also use telephone networks, but independent of telephone and it will not affect the normal use of th

8、e telephone through voice prompts, and it is friendly humancomputer interaction.Key words：anti-theft wireless MCU infrared sensor DTMFII緒論(1) 研究防盜報警器目的和意義隨著科技信息的發(fā)展，無線智能防盜器是智能化小區(qū)建設(shè)必不可少的部分并為小區(qū)住戶的安全提供可靠的保障。在傳統(tǒng)的防盜措施中，人們安裝防盜門、防盜窗，小區(qū)物業(yè)公司雇傭了大量的保安人員，但非法進入社區(qū)作案的事件仍時有發(fā)生，這些案情的發(fā)生非常隱蔽，等到發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)造成嚴重的財產(chǎn)損失。這些都顯示出傳統(tǒng)的安防

9、方式存在著很大的疏漏。小區(qū)管理極為重要的內(nèi)容之一是確保住宅、住戶的安全。在新的時代，我們要依靠科技來保護家人和財產(chǎn)，采用無線智能防盜系統(tǒng)可以使您在擁有美好舒適生活同時，確保人身安全和財產(chǎn)安全。本次的設(shè)計將會實現(xiàn)簡易的無線報警器的功能，即紅外線探測，無線傳輸，聲光報警及電話語音報警功能，能夠較好的滿足現(xiàn)階段的使用要求，具有一定的實際應(yīng)用價值。(2) 報警器防盜的現(xiàn)狀隨著國家智能化小區(qū)建設(shè)的推廣，防盜器已成為智能小區(qū)的必需設(shè)備，特別是近幾年，安全防范的迫切需要給家庭防盜報警系統(tǒng)留下了越來越廣泛的市場。智能化防盜技術(shù)經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，已從原來的初步階段步入到快速發(fā)展階段，由模擬監(jiān)控系統(tǒng)快速的發(fā)展

10、成為現(xiàn)在的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。智能化防盜技術(shù)的主要內(nèi)涵是其服務(wù)的信息化、圖像的存儲和處理、數(shù)據(jù)的存儲和處理等等。一個完整的智能化安防系統(tǒng)主要包括門禁、報警、監(jiān)控三大部分。防盜系統(tǒng)的主控制器就是利用單片機對各種傳感器、探測器所采集的信號進行存儲與分析，以達到智能控制的目的。從國內(nèi)來看，比較高檔的一般為進口貨，價格昂貴，且多為有線連接方式。國內(nèi)產(chǎn)品盡管不少，但多為模擬電路形式，且結(jié)構(gòu)和功能簡單，可靠性差，難以聯(lián)網(wǎng)。本文利用單片機控制技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的無線智能防盜系統(tǒng)。采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，不需重新布線，特別適用于己裝修用戶，及布線不方便的場合。本系統(tǒng)基于電話網(wǎng)絡(luò)但是與電

11、話互相獨立不會影響電話的正常使用，并通過語音提示操作，人機交互友好。智能化防盜技術(shù)的發(fā)展與進入二十一世紀信息技術(shù)的騰飛正邁入一個全新的領(lǐng)域，智能化安防技術(shù)與計算機之間的界限正逐步消失。目前，智能化防盜技術(shù)的發(fā)展己取得了矚目的成就，隨著企業(yè)和住宅小區(qū)需求的凸現(xiàn)，數(shù)字化智能報警當(dāng)前面臨新的發(fā)展契機。11 基于單片機的無線防盜報警器總體方案設(shè)計1.1 無線智能防盜器的設(shè)計思想無線智能控制報警器是指人們利用現(xiàn)代科技采用多種傳感器采集技術(shù)，將警情信息按照一定的模式進行分析并將判斷結(jié)果通過數(shù)據(jù)傳送出去的安保技術(shù)集成。已成為智能化小區(qū)建設(shè)中不可缺少的部分。它可以盡早的發(fā)現(xiàn)很多突發(fā)事件，并做出相應(yīng)的報警。給用

12、戶事先設(shè)定的電話撥打報警電話，同時在家中發(fā)出警笛聲以驅(qū)趕非法入室的不速之客。本報警器是通過單片機將紅外傳感器信號進行采集整理無線傳送到家庭智能報警主機，由單片機組成的報警主機做出反應(yīng)，以實現(xiàn)各種功能的報警，如紅色LED示警、外置警燈警笛報警、并且可以自動撥打事先設(shè)定的報警電話實現(xiàn)電話報警功能。它具有如下特點和功能：(1) LED及外置警笛示警；(2) 電話自動撥號與語音報警；(3) 無線發(fā)射接收；(4) 報警撥號個數(shù)、順序可自行設(shè)定。設(shè)定報警部分為本系統(tǒng)主體工作部分，即實時監(jiān)控所需防盜報警區(qū)域的安全情況，在軟件上表現(xiàn)為主循環(huán)，當(dāng)有報警信號時才去執(zhí)行相應(yīng)操作。在此我們需要對人體的紅外輻射敏感并且

13、抗干擾（如小動物等）的傳感器，為此我們選用被動式紅外熱釋電傳感器，并在它的輻射照面覆蓋特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用，提高了報警器的靈敏度，使報警器的可靠性大大提高。報警器工作原理：采用被動式紅外熱釋電傳感器對入侵信號進行捕捉，當(dāng)有入侵信號時，由單片機控制中心（AT89C51）發(fā)出相應(yīng)信號控制電話接口電路。自動撥打預(yù)設(shè)電話號碼進行報警；系統(tǒng)的語音電路可進行15s錄音，對警情進行說明，同時進行揚聲器報警，可以起到震懾入侵者的作用。1.2 無線智能控制報警系統(tǒng)的總體框圖基于單片機的無線智能防盜器由傳感器、電話智能報警器，及相關(guān)的控制軟件組成，智能無線電話報警器硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1

14、-1所示，主要包括單片機中央控制器、傳感器探測與信號處理電路、聲光報警電路、DTMF（雙音多頻）撥號電路、語音電路、看門狗串行存儲電路等。2圖1-1 無線智能報警器硬件總體結(jié)構(gòu)圖1.3 方案模塊及功能說明從圖1-1無線智能報警系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)上很容易看出，整個系統(tǒng)可以分成信號檢測處理電路、射頻接收模塊、射頻發(fā)射模塊、聲光報警電路、語音電路、DTMF收發(fā)電路、看門狗串行存儲電路等。其各模塊的功能如下：1.3.1 信號檢測處理電路介紹與說明(1) 紅外傳感器紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外傳感器根據(jù)探測機理可分成為：光子探測器（

15、基于光電效應(yīng)）和熱探測器（基于熱效應(yīng)）。而對于現(xiàn)代的人體探測系統(tǒng)中，常用的有被動式熱釋電紅外探測器，被動式熱釋電紅外探頭優(yōu)點是具有無輻射、器件功耗小，隱蔽性好、價格低等優(yōu)點；缺點也很明顯，容易受各種熱源、光源干擾，被動紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收，環(huán)境溫度和人體溫度接近時，探測靈敏度明顯下降，有時甚至造成短時失靈。本設(shè)計采用被動式熱釋紅外傳感器。(2) 信號處理電路BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成芯片。是CMOS數(shù)模混合專用集成電路，具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹3配，進行信號處理。其雙向鑒幅器，可有效抑制干擾。(3) 模塊功能說

16、明本報警器使用被動式紅外熱釋電傳感器作為檢測報警信號的傳感器。被動紅外熱釋電傳感器具體原理是人體都有恒定的體溫，會發(fā)出特定波長10um左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的l0um左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收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，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。此信號經(jīng)過用于傳感信號處理的集成芯片BISS0001的信號處理，再輸出給編碼無線發(fā)射電路。1.3.2 接收與發(fā)射模塊介紹與功能說明(1) 基于幅度監(jiān)控（ASK）的無線收發(fā)

17、模塊基于幅度鍵控（ASK）無線發(fā)射的模塊有RF2401、RF905、PT2262（PT2272）等。這些模塊發(fā)射的距離一般在幾十米到上百米之間。在本設(shè)計中選用PT2262和PT2272來完成傳感器與主控器之間的通信。PT2262/2272芯片的地址編碼設(shè)定和修改：在通常使用中，我們一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼，這時編碼電路PT2262和解碼PT2272的第18腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3的8次方為6561，所以地址編碼不重復(fù)度為6561組，只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對使用，只要將PT2262和PT2272的18

18、腳設(shè)置相同即可，例如將發(fā)射機的PT2262的第1腳接地，其它引腳懸空，那么接收機的PT2272只要也第1腳接地，其它引腳懸空就能實現(xiàn)配對接收。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時，接收機對應(yīng)的D1D4端輸出約4V互鎖高電平控制信號，同時VT端輸出解碼有效高電平信號。(2) 模塊功能說明PT2262及PT2272的工作原理：當(dāng)PT2262接收由傳感器發(fā)來的報警信息，編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號，信號是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字。通過無線傳輸?shù)絇T2272，解碼器(PT2272)解碼后得到報警傳感器的地址和數(shù)據(jù)類型。只有主機和傳感器地址相同時才能被主機接收解碼輸出的數(shù)字代表傳感器的類型。

19、由于本設(shè)計傳感器只用到紅外熱釋電傳感器，即單對單的編碼與解碼，只需將PT2262、PT2272的地址腳設(shè)定一致，就能到達報警效果，如果有多個報警點，可以通過設(shè)定數(shù)據(jù)管腳，來達到多點報警功能。41.3.3 聲光報警電路介紹聲光報警電路主要由LED、喇叭和單片機構(gòu)成，當(dāng)有警情時通過單片機置位使LED與喇叭發(fā)出聲光報警。1.3.4 語音電路介紹ISD語音芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù)，每個采樣值直接存儲在片內(nèi)單個EEPROM單元內(nèi)，無需經(jīng)過A/D或D/A轉(zhuǎn)換，因此能非常真實的再現(xiàn)語音、音樂、和效果聲。避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。本設(shè)計中選用ISDl420實現(xiàn)語音提示與

20、報警功能。1.3.5 DTMF收發(fā)電路介紹(1) 雙音頻編碼解碼電路一般常用的電話雙音頻（DTMF）編解碼集成電路有8870、8880、8888等。市面上用的較多的DTMF收發(fā)電路是MT8880。MT8880是采用CMOS工藝生產(chǎn)的DTMF信號收發(fā)一體集成電路，它的發(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。接收部分用于完成DTMF信號的接收、分離和譯碼，并以4位并行二進制碼的方式輸出。MT8880芯片集成度高、功耗低，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，還帶有標準的數(shù)據(jù)總線，可與TTL電平兼容，并可方便地進行編程控制。

21、(2) 模塊功能說明本設(shè)計中采用MT8880來用于DTMF的收發(fā)電路。能夠?qū)崿F(xiàn)電話線遠程通信，并實現(xiàn)自動撥號。選用MT8880雙音多頻（DTMF）收發(fā)電路，與單片機及音頻放大電路組合，實現(xiàn)各種信號音的檢測及DTMF信號的產(chǎn)生，并將DTMF信號送到電話線上向遠處發(fā)送。52 硬件電路設(shè)計系統(tǒng)硬件由人體信號檢測電路、編譯發(fā)射電路、編譯接收電路、DTMF收發(fā)電路、語音電路、以及作為主要核心的單片機控制電路六大部分構(gòu)成組成。（具體整機電路見附錄圖1報警主機電路圖），以下依次介紹各部分電路的芯片結(jié)構(gòu)和電路原理。2.1 單片機介紹及外圍電路的設(shè)計本次設(shè)計是用AT89C51單片機為核心實現(xiàn)報警控制。通過它的引

22、腳對語音電路和DTMF收發(fā)電路實現(xiàn)控制，其中主要用到了P3口的替代功能。所以我們要先對AT89C51的各個引腳要有全面的認識，以及它的一些復(fù)用功能。2.1.1 AT89C51單片機的引腳功能介紹如附錄圖3所示為AT89C51單片機40引腳雙列直插形式，各引腳功能如下口： 40端子按功能分4部分，即電源端子（Ucc和Uss）、時鐘端子（XTAL1和XTAL2）控制信號端子（RST、EA、PSEN、和ALE）及I/O口端子（P0-P3）。(1) 電源端子用于接入單片機的工作電源。Vcc（40端子）：運行和程序校驗時加+5V。Vss（20端子）：接地。(2) 時鐘端子XTAL1（19）和XTAL2(

23、18)用于提供單片機的工作時鐘信號。XTAL1：輸入到振蕩器的反相放大器。XTAL2：反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。當(dāng)用外部振蕩器時，XTAL2不用，XTALI接收振蕩器信號。(3) 控制信號端子 輸入：RST復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器工作時，在RST上作用兩個機器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。EA/Vpp片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。在編程時，其上施加21V的編程電壓。 輸入、輸出：ALE/PROG地址鎖存允許信號，輸出。用做片外存儲器訪問時，低字節(jié)地址鎖存。ALE以l/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用做對外輸出的時鐘或用于定時。在EPROM編程期間，作輸入。輸入編

24、程脈沖。ALE可以驅(qū)動8個LSTTL負載。 輸出：PSEN片外程序存儲器選通信號，低電平有效。在從片外程序存儲器取指期間，在每個機器周期中，當(dāng)PSEN有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送上P0口（數(shù)據(jù)總線），PSEN可以驅(qū)動8個LSTTL負載。6(4) I/O口端子單片機51系列共有四個8位雙向并行I/O通道口，分別是PO、P1、P2、P3，各具有特殊的電路結(jié)構(gòu)，每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。這種結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)輸出時可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止，下面我們先來了解一下四個通道口的結(jié)構(gòu)。 PO

25、口：P0口在訪問外部存儲器時，P0口既是一個真正的雙向數(shù)據(jù)總線口，又是從分時輸出8位地址口。它包括一個輸出鎖存器，兩個三態(tài)緩沖器，一個輸出驅(qū)動電路和一個輸出控制電路。 P1口：P1口是專門為用戶使用的I/O口，是準雙向口， P1口為8位準雙向口，每一位均可單獨定義為輸入或輸出口。在編程校驗期間，用做輸入低位字節(jié)地址。P1口可以驅(qū)動4個LSTTL負載。對于89C52，P1.0-T2，是定時器的計數(shù)端且為輸入；P1.1-T2EX，是定時器的外部輸入端。這時，讀兩個特殊引腳的輸出鎖存器前，應(yīng)由程序置1。 P2口：P2口也是雙向口，是供系統(tǒng)擴展時輸出高8位地址。如果沒有系統(tǒng)擴展時，也可以作為用戶的I/

26、O口使用。P2口作為外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器的地址總線的高8位輸出口AB8ABl5，P0口由ALE選通作為地址總線的低8位輸出AB0-AB7。外部的程序存儲器由PSEN信號選通，數(shù)據(jù)存儲器則由WR和RD讀寫信號選通，因此AT89C51最大可外接64kB的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。 P3口：P3口是個雙功能口，第一功能作通用I/O口，第二功能是作變異功能用，為適應(yīng)引腳的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應(yīng)用電路中，第二功能顯得更為重要。由于第二功能信號有輸入輸出兩種情況，分別加以說明。P3口的輸入輸出及P3口鎖存器、中斷、定時/計數(shù)器、串行口和特殊功能寄存器有關(guān)，P3口的第一功能和

27、P1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。P3口的第二功能各管腳定義如下：(1) P3.0 串行輸入口（RXD）(2) P3.1 串行輸出口（TXD）(3) P3.2 外中斷0（INT0）(4) P3.3 外中斷l(xiāng)（INT1）(5) P3.4 定時/計數(shù)器0的外部輸入口（TO）(6) P3.5 定時/計數(shù)器1的外部輸入口（T1）(7) P3.6 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通（WR）7(8) P3.7 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通(RD)現(xiàn)在我們已經(jīng)對四個8位雙向并行I/O口有了初步的了解。單片機的管腳將會根據(jù)各電路主要芯片管腳功能及主電路圖的繪

28、制來進行分配。2.1.2 時鐘和時鐘電路(1) 時鐘電路：AT89C51單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部震蕩方式和外部震蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振）或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生震蕩時鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路圖如下圖2-1所示。外部振蕩方式是把外部已有的時鐘信號引入單片機內(nèi)。這種方式適宜用來使單片機的時鐘與外部信號保持同步。圖2-1中，電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的典型值為12MHz，采用6MHz的情況也比

29、較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多，本設(shè)計用到時鐘的內(nèi)部震蕩方式。圖2-1 內(nèi)部振蕩方式的外部電路圖(2) 基本時序單位：單片機以晶體振蕩器的振蕩周期（或外部引入的時鐘周期）為最小的時序單位，片內(nèi)的各種微機操作都以此周期為時序基準。振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期，所以1個狀態(tài)周期包含有2個振蕩周期。振蕩頻率foscl2分頻后形成機器周期，所以1個機器周期包含有6個狀態(tài)周期或12個振蕩周期。1個到4個機器周期確定一條指令的執(zhí)行時間，這個時間就是指令周期。單片機指令系統(tǒng)中，各條8指令的執(zhí)行時間都在1個到4個機器周期之間。4種時序單位中，振蕩周期和機器周期是單片機內(nèi)計算其它時

30、間值（例如，波特率、定時器的定時時間等）的基本時序單位。2.1.3 看門狗及串行存儲電路的設(shè)計X5045有四種常用的功能：上電復(fù)位、看門狗定時器、電源電壓監(jiān)控和塊鎖保護串行EEPROM存儲器。當(dāng)向器件加電時激活了上電復(fù)位電路，它保持RESET/RESET有效一段時間。這可使電源和振蕩器穩(wěn)定，然后微處理器再執(zhí)行代碼?？撮T狗定時器對微控制器提供了一個獨立的保護機制。當(dāng)系統(tǒng)故障時，在可選的超時時間之后，器件將激活RESET/RESET信號，用戶可以從三個預(yù)置的值中選擇一個超時時間。一旦選定，即使在斷電后重啟電源時也不會改變。器件的低VCC檢測電路，可以保護系統(tǒng)免受低電壓之影響，當(dāng)VCC降到最小VCC

31、轉(zhuǎn)換點以下時，系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位一直持續(xù)到VCC回到正常工作電平并且穩(wěn)定為止。X5045的存儲器部份是具有塊鎖保護的CMOS 4Kb串行EEPROM。其引腳圖如附錄圖4所示。其引腳說明為：(1) CS：片選端，當(dāng)CS為高電平時，X5045未被選中，SO輸出端處于高阻態(tài)狀態(tài)；除非進行內(nèi)部寫操作，器件將處于等待方式。CS為低電平時，使能X5045，將其置于激活方式。必須注意：當(dāng)上電之后，任何操作開始之前，需要先在CS上有一次由高到低電平的跳變。(2) SO：串行數(shù)據(jù)輸出端，當(dāng)讀周期時，數(shù)據(jù)從該引腳移出，數(shù)據(jù)由串行時鐘的下降沿同步輸出。(3) WP：寫保護端。當(dāng)WP為低電平時，向X5045的非易失性寫被

32、禁止，但器件其功能正常，當(dāng)WP保持高電平時，所有功能包括非易失性寫保護都正常。在CS保持為低電平時WP變低電平將中斷向X5045寫入一次，如果內(nèi)部寫周期已經(jīng)開始，WP變低電平對寫操作沒有影響。(4) VSS：地。(5) VCC：電源。 (6) RST：復(fù)位輸出，RST是低/高有效的漏極開路輸出端，只要VCC下降至低于最小VCC檢測電平時該輸出端變?yōu)橛行?，它將保持有效直到VCC上升到最小VCC檢測電平200ms為止。如果看門狗定時器是使能而且SDA保持HIGH或LOW的時間長于選定的看門狗時間，則RST將變?yōu)橛行В贑S下降沿將復(fù)位看門狗定時器。(7) SCK：串行時鐘端，串行時鐘控制串行總線數(shù)

33、據(jù)輸入和輸出的時序。出現(xiàn)在SI引腳上的操作碼、地址或數(shù)據(jù)在輸入時鐘的上升沿被鎖存，而SO引腳上的數(shù)據(jù)在輸入時鐘的下降沿之后變化。9(8) SI：串行數(shù)據(jù)輸入端，所有要寫入存儲器的操作碼、字節(jié)地址和數(shù)據(jù)都從該引腳輸入，輸入信號由串行時鐘上升沿鎖存?？撮T狗及串行存儲電路原理圖如圖2-2所示：圖2-2 看門狗及串行存儲電路原理圖X5045功能說明：(1) 上電復(fù)位向X5045加電是會激活一個“上電復(fù)位電路”，它將使RST引腳有效，這個信號有幾個用途： 可以避免系統(tǒng)的微處理器在電壓不足的情況下工作； 可以避免微處理器在震蕩器穩(wěn)定前工作。當(dāng)VCC超過器件VTRIP門限值，經(jīng)200ms電路釋放RST，允許

34、系統(tǒng)開始工作。(2) 低電壓監(jiān)視在工作時，X5045監(jiān)視VCC電平，如果電源電壓跌至預(yù)置的最小值VTRIP以下時，即RST確認，RST信號避免了微處理器工作失效或斷開的情況下。RST信號保持有效直至電壓跌至低于1V，它也保持在有效到VCC返回并超過VTRIP經(jīng)200ms；(3) 看門狗定時器看門狗定時器電路通過監(jiān)測WDI輸入來監(jiān)測微處理器是否激活。微處理器必須周期性地觸發(fā)CS/WDI引腳一避免RST信號，CS/WDI引腳必須在看門狗超時時間終止之前受到由高到低信號觸發(fā)，在狀態(tài)寄存器中的兩個非易失性控制位可以決定看門狗的超時周期。微處理器可以改變這些看門狗控制位，沒有微處理器的作用，看門狗定時器

35、的控制位保持不變，即使是當(dāng)全部電源故障時。102.2 信號檢測處理電路2.2.1 BISS0001信號處理集成芯片BISS0001是一款高性能的傳感信號處理集成電路。靜態(tài)電流極小，配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構(gòu)成被動式的熱釋電紅外傳感器，其管腳圖如附錄圖5。其引腳功能如下：(1) A：可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng)A為“1”時，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā)；(2) V0：控制信號輸出端。由VS的上跳前沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間Tx之外和無VS的上跳變時，Vo保持低電平狀態(tài)；(3) RR1、RC1：輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端；(4) R

36、C2、RR2：觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端；(5) VSS：工作電源負端； (6) VRF/RESET：參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接“0”時可使定時器復(fù)位；(7) 1OUT、2OUT：第一、二級運算放大器的輸出端；(8) IIN-、2IN-：第一、二級運算放大器的反相輸入端；(9) 1IN+：第一級運算放大器的同相輸入端；(10) VDD：工作電源正端；(11) IB：運算放大器偏置電流設(shè)置端；(12) VC：觸發(fā)禁止端。當(dāng)VC>VR時允許觸發(fā)（VR0.2VDD）。2.2.2 信號檢測處理電路圖信號檢測處理電路圖如圖2-3所示。信號檢測電路主要由熱釋電紅外檢測探頭SD02和BIS

37、S0001信號處理電路組成。配以濾波鏡片和阻抗匹配用場效應(yīng)管組成的熱釋電經(jīng)外傳感器，以非接觸方式檢測來自人體的紅外輻射并將其轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)BISS0001中的運放N1的前置放大、運算放大器N2的第二級放大，將直流電位抬高為內(nèi)置電壓Um。后送到由比較器N4、N5組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號Us。由于內(nèi)置電壓Uh=0.7UDD、UL=0.3UDD，當(dāng)UDD=5V時，可有效地抑制±1V的噪聲干擾。N3作為條件比較器，當(dāng)輸入電壓Uc小于內(nèi)置電壓Ur（=0.2UDD）時，N3輸出為低電平封住了Us向下級遞送。而當(dāng)Uc>Ur，N3輸出為高電平，打開與門N7，此時若有觸發(fā)信號Us的上

38、跳變前沿到來，則可啟動延時定時器，同時Uo輸出為高電平。在定時期間BISS0001的輸出端2為高電平，則晶體管VT則飽和導(dǎo)通，其集電極為低電平，將這一信號輸11出給由PH2262組成的編碼發(fā)射電路。圖2-3 信號檢測處理電路圖2.3 無線編碼與發(fā)射模塊2.3.1 無線編碼發(fā)射芯片PT2262PT2262是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用的編解碼電路，PT2262最多可有12位（A0-A11）三態(tài)地址端管腳（懸空，接高電平，接低電平），任意組合可提供531441地址碼，PT2262最多可有6位（D0-D5）數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)

39、射電路。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字。地址碼必須與家庭控制主機內(nèi)解碼芯片相同，以區(qū)分家庭控制器。如果發(fā)送端使14腳（TE）為低電平，PT2262得電工作，編碼芯片會通過17腳（DOUT）輸出編碼信號。先對該芯片的各個引腳有所了解，知道各個引腳的功能，然后對其進行電路設(shè)計。附錄圖6為芯片PT2262的引腳圖，以下是引腳功能簡介：(1) A0-A11：地址管腳，用于進行地址編碼，可置“0”，“1”，“f”（懸空）；(2) D0-D5：數(shù)據(jù)輸入端，有一個為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉；(3) VDD：電源正端（+）；(4) VSS：電源負端（-）；(

40、5) TE：編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效；(6) OSC1：振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；(7) OSC2：振蕩電阻振蕩器輸出端；(8) Dour：編碼輸出端（正常時為低電平）。在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼幀的時間越長。反之，阻值越小振蕩頻率越快，12編碼的寬度越小，發(fā)碼一幀的時間越短。2.3.2 無線編碼與發(fā)射電路射頻發(fā)射模塊原理圖如圖2-4所示，工作頻率為315MHz。最大傳輸距離可達100米。芯片PT2262地址管腳選擇懸空（PT2272地址管腳也選擇懸空），TE為編碼啟動端，接信號處理

41、電路傳過來的信號；Dour為編碼輸出端，輸出編碼信號，通過編碼發(fā)射電路發(fā)射出去，由PT2272解碼接收電路接收。圖中PT2262的處于發(fā)送狀態(tài)下17腳輸出的一段波形，為一組一組的字碼。PT2262發(fā)出的編碼信號由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，PT2272只有在連續(xù)兩次檢測到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會輸出有效數(shù)據(jù)。圖2-4 射頻發(fā)射模塊原理圖2.4 無線解碼與接收模塊解碼芯片PT2272是與PT2262相對應(yīng)的解碼芯片。解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對，VT腳才輸出高電平，輸送到AT89C51的P1.7，得知報警傳感器狀態(tài)。2.4.1 無線接收解碼芯片PT22

42、72先對該芯片的各個引腳的功能有所了解，然后我們才可以對其進行電路設(shè)計。附錄圖7為PT2272的芯片引腳圖，以下是引腳功能簡介：(1) A0-A11：地址管腳，用于進行地址編碼，可置為“0”，“1”，“f”(懸空)，必須與PT2262一致，否則不解碼；(2) Do-D5：地址或數(shù)據(jù)管腳，當(dāng)作為數(shù)據(jù)管腳時，只有在地址碼與2262一致，數(shù)據(jù)管腳才能輸出與PT2262數(shù)據(jù)端對應(yīng)的高電平，否則輸出為低電平，鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換；(3) VCC：電源正端(+)；(4) VSS：電源負端(-)：13(5) DIN：數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端；(6) OSC1：振蕩電阻輸入端，與OSC

43、2所接電阻決定振蕩頻率；(7) OSC2：振蕩電阻振蕩器輸出端；(8) VT：解碼有效確認輸出端(常低)解碼有效變成高電平(瞬態(tài))。2.4.2 接收與解碼電路原理圖射頻接收模塊原理圖如圖2-5所示：DIN為數(shù)據(jù)信號輸入端，VT為解碼有效確認輸出端。以PT2272構(gòu)成的接受電路，為了同發(fā)射地址匹配以保證其正常工作，PT2262的A0-A7 8位地址均懸空，圖中電路已經(jīng)包括選頻網(wǎng)絡(luò)、放大、整形的電路。因此在信號接受端不依賴于1/4波長天線的選頻作用，控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線圖2-5 射頻接收模塊原理圖2.5 DTMF收發(fā)電路本系統(tǒng)要實現(xiàn)電話線遠程通信，關(guān)鍵部分為DTMF收發(fā)電路，我們

44、選用MT8880雙音多頻(DTMF)收發(fā)器，與單片機及音頻放大電路組合，實現(xiàn)各種信號音的檢測及DTMF信號的產(chǎn)生，并將DTMF信號送到電話線上。MT8880是采用CMOS工藝生產(chǎn)的DTMF信號收發(fā)一體集成電路，它的發(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。接收部分用于完成DTMF信號的接收、分離和譯碼，并以4位并行二進制碼的方式輸出。發(fā)送DTMF信號的時候，單片機把電話號碼的每位發(fā)送MT8880，轉(zhuǎn)變成對應(yīng)的DTMF信號發(fā)送到電話線上，實現(xiàn)自動撥號。2.5.1 MT8880的引腳功能介紹MT8880共有20個引腳，附錄圖8為其芯片管腳圖，各

45、引腳功能介紹如下：(1) IN+、IN-：運放的同相和反相輸入；14(2) GS：增益選擇端。在該引腳與IN-引腳間接反饋電阻可調(diào)節(jié)運放增益；(3) Vref：基準電壓輸出端。通常為VDD/2，作為運放的偏置電壓；(4) VSS：芯片電源負端，接地；(5) OSCI、0SC2：時鐘或振蕩器的輸入、輸出端。兩引腳間3579545MHz 晶體與內(nèi)部電路構(gòu)成芯片振蕩器；若由外部電路提供時鐘，則0SC2引腳開路；(6) TONE：DTMF信號輸出端，也可通過編程設(shè)置為單音輸出； (7) R/W：讀寫控制端，該端施以高電平時讀MT8880，施以低電平時寫MT8880。(8) CS：片選信號輸入端，低電平

46、有效。該引腳可由微處理器的地址鎖存信號(ALE)直接提供；(9) RSO：寄存器選擇控制輸入端； (10) IRQ/CP：中斷請求信號，為開漏輸出。在中斷模式下，當(dāng)一個有效DTMF信號突發(fā)發(fā)送或接收時，輸出低電平信號。若控制寄存器設(shè)定電路工作子呼叫處理(CALL)模式和中斷使能，則該端輸出代表運放輸入的方波信號音，但該信號頻率必須落在呼叫處理濾波器的帶寬內(nèi)；(11) D0-D3：數(shù)據(jù)總線，與TTL電平兼容。輸入需發(fā)送的DTMF編碼或輸出譯碼的DTMF信號數(shù)據(jù)。當(dāng)CS=1時呈高阻狀態(tài)；(12) Est：初始控制輸出。若電路檢測到一種有效的單音對時，Est為高電平；若信號丟失，則Est返回低電平；

47、(13) St/GT：控制輸入時間監(jiān)測輸出。若St電壓大于門限VTSt，電路寄存被檢測的DTMF單音對，并更新輸出鎖存器內(nèi)容。若St電壓低于VTSt，則電路不接收一新單音對，GT輸出的作用是設(shè)置外部時間監(jiān)測常數(shù)；(14) VDD：芯片電源正端，典型值為+5V。(15) CLK：同步脈沖輸出端，每讀/寫MT8880時，必須施以一個正脈沖。2.5.2 MT8880的工作模式與寄存器控制MT8880共有6種工作模式，它們分別為：DTMF模式、呼叫處理(CALL)模式、突發(fā)(BURST)模式、單/雙音(S/D)產(chǎn)生模式、測試(TEST)模式、中斷模式。通過設(shè)定各個寄存器相應(yīng)控制位即可實現(xiàn)工作模式的選擇，寄存器需要在系統(tǒng)上電后初始化。下面介紹常用的3種模式：(1)雙音頻模式：在該模式下，芯片能接收并譯碼DTMF信號或產(chǎn)生并發(fā)送DTMF信號。接收信號從IN端輸入，發(fā)送信號從TONE端輸出。(2)呼叫處理模式：在該模式下，芯片可以從輸入信號中檢測電話呼叫過程的各種信號音(回鈴音、撥號音、忙音，撥號音是450Hz的連續(xù)信號，忙音為0.3515秒通、0.35秒斷，回鈴音為1秒通、4秒斷)。當(dāng)信號頻率落在320510Hz范圍以內(nèi)時，能從 IRQ端輸出方波，否則 IRQ端為低電平。(3)中斷模式：在該模式下，若芯片同時被設(shè)置為接收或