單片機(jī)火警警報(bào)系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

摘要隨著人們生活水平的提高和安全防意識(shí)的增強(qiáng),急需開(kāi)發(fā)面向普通居民、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。鑒于住宅和移動(dòng)通訊設(shè)備已相當(dāng)普及,因此利用公共通訊網(wǎng)作為報(bào)警系統(tǒng)的傳輸媒體是最佳的選擇。本文介紹了一種基于公用網(wǎng),利用單片機(jī)8051、DTMF信號(hào)收發(fā)芯片MT8880、集成語(yǔ)音芯片ISD1420,集成溫度傳感器AD590和氣體傳感器TGS202等,利用多傳感器信息融合技術(shù),完成語(yǔ)音報(bào)警的實(shí)用、可靠的單片機(jī)語(yǔ)音自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),著重闡述了該系統(tǒng)的組成形式及工作原理?；谠撓到y(tǒng)原理的相關(guān)產(chǎn)品已在線使用。實(shí)踐表明,單片機(jī)技術(shù)在系統(tǒng)報(bào)警和其它一些自動(dòng)控制領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。本文設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單，適用的單片機(jī)火警報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動(dòng)完成對(duì)布測(cè)點(diǎn)檢測(cè)，確認(rèn)火警后能自動(dòng)報(bào)警，并顯示火情點(diǎn)，記錄火災(zāi)發(fā)生時(shí)間。關(guān)鍵詞:單片機(jī)；傳感器；數(shù)據(jù)處理；報(bào)警AbstractAlongwithpeoplelivingstandardenhancementandsafeguardconsciousnessenhancement,urgentlyneededdevelopmentfaceordinarilyresident,lowinprice,movementreliableautoalarmsystem.Inviewofthefactthattheresidencetelephoneandthetwo-waychargesforcellularphonesequipmentquitepopularized,thereforeusesthepubliccommunicationsnettotakealarmsystem'stransmissionmediumisthebestchoice.Thisarticleintroducedonekindbasedonthepublictelephonenetwork,usingmonolithicintegratedcircuit8051,DTMFsignalreceivinganddispatchingchipMT8880,integrationspeechchipISD1420,integrationtemperaturesensorAD590andgassensorTGS202andsoon,usesthemulti-sensorinformationfusiontechnology,completesthepronunciationwarningpractical,thereliablemonolithicintegratedcircuitpronunciationautoalarmsystem,elaboratedthissystem'scompositionformandtheprincipleofworkemphatically.Basedonthissystemprinciplerelatedproductalreadyonlineuse.Thepracticeindicatedthatthemonolithicintegratedcircuittechnologyhasthewidespreadapplicationprospectinthesystemwarningandotherautomaticcontroldomain.Thisarticlehasdesignedasimplicity,thesuitablemonolithicintegratedcircuitfire-alarmalarmsystem,thissystemcancompleteautomaticallytotheclothmeasuringpointexamination,confirmedafterthefire-alarm,cantheauto-alarm,anddemonstratesthestatespot,therecordfirehasthetime.Keywords:Monolithicintegratedcircuit;Sensor;Dataprocessing;Warning目錄第1章緒論 -1-1.1研究背景 -1-1.2我國(guó)的報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展及現(xiàn)狀 -1-1.3研究容 -2-第2章火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) -3-2.1火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)介紹 -3-2.1.1系統(tǒng)的原理及功能 -3-2.1.2報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn) -3-2.2系統(tǒng)的組成 -4-2.3元器件選擇 -4-第3章報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) -5-3.1火情檢測(cè) -5-3.2語(yǔ)音錄放電路 -6-3.2.1ISD1420各引腳及其功能 -7-3.2.2語(yǔ)音段的尋址 -9-3.3雙音頻收發(fā)電路 -9-3.3.1MT8880介紹 -9-3.3.2DTMF信號(hào)介紹 -11-3.3.3DTMF信號(hào)的收發(fā)電路 -12-3.4聲光報(bào)警模塊 -14-3.4.1聲音報(bào)警 -14-3.4.2燈光報(bào)警 -15-3.5振鈴檢測(cè)電路 -15-3.6信號(hào)音檢測(cè)電路 -16-3.7主備電控制電路 -18-3.8AT89C51簡(jiǎn)介 -18-3.8.1主要特性 -19-3.8.2管腳說(shuō)明 -19-3.8.3振蕩器特性 -21-3.8.4芯片擦除 -21-第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) -23-4.1數(shù)據(jù)采集子程序 -23-4.2火災(zāi)判斷程序設(shè)計(jì) -24-4.3報(bào)警程序設(shè)計(jì) -25-4.3.1報(bào)警模塊 -25-4.3.2MT8880的數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計(jì) -27-4.3.3MT8880的數(shù)據(jù)接收程序設(shè)計(jì) -29-第5章結(jié)論 -33-參考文獻(xiàn) -35-致 -37-第1章緒論1.1研究背景在一些學(xué)校，工廠，倉(cāng)庫(kù)及公共場(chǎng)所，由于各種原因，存在很多火災(zāi)隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。而在這些地方，有的沒(méi)有任何預(yù)警措施，有的也只采用人工巡邏，人工報(bào)警等方式預(yù)防，人為因素較多，而且很難做到24小時(shí)全天候監(jiān)測(cè)，本文對(duì)使用單片機(jī)來(lái)對(duì)火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及報(bào)警進(jìn)行了一些探索，并設(shè)計(jì)了單片機(jī)火警報(bào)警系統(tǒng)。給系統(tǒng)能對(duì)被測(cè)點(diǎn)自動(dòng)探測(cè)，一旦出現(xiàn)火險(xiǎn)能立即報(bào)警，指出火險(xiǎn)地點(diǎn)，為快速而準(zhǔn)確的撲滅火災(zāi)提供有力的前提。1.2我國(guó)的報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展及現(xiàn)狀我國(guó)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程，其智能化程度也越來(lái)越高。目前國(guó)廠家多偏重用于大型倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)、高級(jí)寫(xiě)字樓、賓館等場(chǎng)所大型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報(bào)警控制方式，其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。而在居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位，需要設(shè)置一種單一或區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、廉價(jià)實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警裝置，因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的語(yǔ)音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報(bào)警器是非常必要的。圖1.1小型防火單位火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般小型防火單位火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)如圖1.1所示?，F(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)報(bào)警器通過(guò)對(duì)傳感器火情信息的檢測(cè)，使用智能識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的監(jiān)測(cè)。當(dāng)報(bào)警器監(jiān)測(cè)到火情信息后，直接通過(guò)Modem經(jīng)公用交換網(wǎng)迅速向消防指揮中心報(bào)告火情信息（包括火災(zāi)單位編碼、單位名稱、火情級(jí)別以及報(bào)警時(shí)間等），同時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，并按事先預(yù)留的自動(dòng)撥號(hào)通知單位有關(guān)負(fù)責(zé)人。消防指揮中心根據(jù)接收到的火警信息，立即在消防信息數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢單位位置、周?chē)缆?、交通、水源情況等基本信息，根據(jù)所獲得的信息迅速確定最佳救火方案，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將出警命令直接下達(dá)各消防中隊(duì)。本文將詳細(xì)介紹單片機(jī)語(yǔ)音報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。1.3研究容本文主要研究了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在單片機(jī)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。第二章主要介紹了單片機(jī)報(bào)警系統(tǒng)的組成原理及其結(jié)構(gòu)。本報(bào)警器的工作原理是當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情時(shí)，探測(cè)器將警報(bào)信號(hào)通過(guò)傳感器接口送入單片機(jī),單片機(jī)的報(bào)警中斷程序開(kāi)始運(yùn)行，調(diào)用撥號(hào)子程序按照預(yù)置進(jìn)行撥號(hào)，發(fā)出報(bào)警。第三章主要介紹了報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)，其中包括了報(bào)警器各部分的設(shè)計(jì)過(guò)程及其元件的應(yīng)用和介紹。第四章主要介紹了系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計(jì)，主要有數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)、火災(zāi)判斷程序設(shè)計(jì)、報(bào)警程序設(shè)計(jì)。第2章火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)2.1火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)介紹2.1.1系統(tǒng)的原理及功能本報(bào)警器的工作原理：當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情時(shí)，探測(cè)器將警報(bào)信號(hào)通過(guò)傳感器接口送入單片機(jī)，單片機(jī)的報(bào)警中斷程序開(kāi)始運(yùn)行，調(diào)用撥號(hào)子程序按照預(yù)置進(jìn)行撥號(hào)。此時(shí)單片機(jī)控制MT8880發(fā)送雙音頻信號(hào)撥號(hào)，并檢測(cè)呼叫信號(hào)以判定是否可以調(diào)用語(yǔ)音模塊進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警[1]。當(dāng)沒(méi)有警情時(shí)，可以通過(guò)另一部話機(jī)撥打本機(jī)，振鈴檢測(cè)電路將振鈴音信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL信號(hào)傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)計(jì)數(shù);當(dāng)經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)的振鈴無(wú)人摘機(jī)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)摘機(jī)，調(diào)用遠(yuǎn)程設(shè)置子程序進(jìn)行遠(yuǎn)程錄音、查詢警情等操作。語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)主要完成的功能：感溫傳感器和感煙傳感器通過(guò)采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入中央處理器，若判斷出兩種傳感器中有一種動(dòng)作，表明有異常現(xiàn)象,發(fā)異常語(yǔ)音報(bào)警信號(hào)“溫度超限”或“煙霧報(bào)警”，同時(shí)相應(yīng)的指示燈亮。此時(shí)，若另一傳感器也動(dòng)作，則停止異常報(bào)警，而進(jìn)入火警報(bào)警狀態(tài),有現(xiàn)場(chǎng)語(yǔ)音“火警”報(bào)警提示，火警指示燈亮。同時(shí)系統(tǒng)調(diào)用遠(yuǎn)程報(bào)警模塊，開(kāi)始逐個(gè)撥叫預(yù)設(shè)的報(bào)警，直至有一個(gè)報(bào)警撥通，并收到回碼。在撥號(hào)后首先判斷線的狀態(tài)是否為回鈴音及對(duì)方是否摘機(jī)。如是，播放錄制好的語(yǔ)音報(bào)警容，如“某某區(qū)某某單元某某樓層某某房間發(fā)生火警”。否則掛機(jī)，撥打下一個(gè)。2.1.2報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn)本文設(shè)計(jì)的用于小型防火單位的單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)能對(duì)室煙霧(CO2,CO)及溫度突變進(jìn)行報(bào)警(聲光報(bào)警)。(2)如果出現(xiàn)硬件故障(如傳感器遺落、部元器件損壞等)：能發(fā)出故障報(bào)警。(3)如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過(guò)大或是溫度較高)：能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào)，令值班人員到現(xiàn)場(chǎng)處理。(4)如果煙霧和溫度同時(shí)出現(xiàn)異常，則說(shuō)明有火災(zāi),發(fā)出火災(zāi)警報(bào)，并及時(shí)將火災(zāi)信息上報(bào)消防指揮中心。(5)有報(bào)警優(yōu)先，對(duì)普通的強(qiáng)拆功能。既當(dāng)正在使用時(shí)發(fā)生火警，系統(tǒng)將強(qiáng)行切斷；自動(dòng)撥打報(bào)警功能。據(jù)類似本系統(tǒng)的報(bào)警器現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)安全可靠：誤報(bào)率低。且由于其體積小、操作維護(hù)方便、成本低廉等,具有廣闊的應(yīng)用前景。2.2系統(tǒng)的組成硬件電路主要包括單片機(jī)電路，2路傳感器報(bào)警信號(hào)電路,模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，語(yǔ)音報(bào)警電路，震鈴檢測(cè)電路、模擬摘機(jī)和DTMF解調(diào)電路，以及主備電控制電路部分。圖2-1報(bào)警系統(tǒng)框圖如圖2.1所示，報(bào)警器硬件由溫度煙霧信號(hào)采集模塊、聲光報(bào)警模塊以及單片機(jī)與收發(fā)碼模塊組成。圖中1，2，3組成數(shù)據(jù)采集模塊；4，5組成現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警模塊；5，6組成遠(yuǎn)程報(bào)警模塊。其中：1為傳感器(包括煙感和溫感)：將現(xiàn)場(chǎng)溫度、煙霧等非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；2為信號(hào)調(diào)理電路：將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理(放大、濾波等)；使之滿足A/D轉(zhuǎn)換的要求；3為A/D轉(zhuǎn)換電路，完成將溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。聲光報(bào)警模塊由單片機(jī)和報(bào)警電路組成，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)不同的聲光報(bào)警(異常報(bào)警、故障報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警)功能。單片機(jī)與遠(yuǎn)程報(bào)警模塊由單片機(jī)、MT8880收發(fā)碼電路組成，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。2.3元器件選擇主要芯片：AT89C51MT8880ISD142074LS37374LS138ADC080978127805LM386三極管：555185509014二極管：40074148第3章報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1火情檢測(cè)要準(zhǔn)確地進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準(zhǔn)確報(bào)警的前提。綜合考慮各因素，本文選擇集成溫度傳感器AD590和氣體傳感器TGS202用作采集系統(tǒng)的敏感元件。AD590是美國(guó)AnalogDevices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。電路如圖3所示。由于AD590是電流型溫度傳感器，他的輸出同絕對(duì)溫度成正比，即1μA/k,而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的輸入要電壓量[2]，所以在AD590的負(fù)極接出一個(gè)10kΩ的電阻R1和一個(gè)100Ω的可調(diào)電阻W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0809。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻,便可在輸出端VT獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量,即10mV/K。AD590的應(yīng)用電路如下：圖3-.1AD590的應(yīng)用電路火災(zāi)中氣體煙霧主要是CO2和CO。TGS202氣體傳感器能探測(cè)CO2，CO，甲烷、煤氣等多種氣體，他靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測(cè)。如圖3.2所示，當(dāng)TGS202探測(cè)到CO2或CO時(shí)，傳感器的阻變小，VA迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度(如CO濃度達(dá)到0.106%)時(shí)，VA端獲得適當(dāng)?shù)碾妷?設(shè)為3V)。A/D轉(zhuǎn)換電路采用了常用的8位8通道模數(shù)轉(zhuǎn)換專用芯ADC0809。溫度、煙霧傳感器的輸出分別接到ADC0809的IN0和IN1。ADC0809的通道選擇地址A，B，C分別由89C51的P2.0～P2.2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。為了給OE線分配一個(gè)地址，圖中把AT89C51RD和譯碼器輸出F0H經(jīng)或門(mén)M1和OE相連。在相應(yīng)中斷后，AT89C51執(zhí)行中斷服務(wù)程序中如下兩條指令就可以使OE變?yōu)楦唠娖?，從而打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器，讓CPU提取A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。圖3-2TGS202的應(yīng)用電路MOVR0,#0F0HMOVXA,R0;OE變?yōu)楦唠娖?，?shù)字量A圖中ALE信號(hào)與START信號(hào)連在一起，在WR信號(hào)的前沿寫(xiě)入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。例如，輸出地址7FF8H可選通通道IN0，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換；輸出地址7FF9H可選通通道IN1，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖中ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)EOC經(jīng)過(guò)反向器接到89C51的INT1引腳，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元[3]。ADC0809所需時(shí)鐘信號(hào)由89C51的ALE信號(hào)提供.89C51的ALE信號(hào)通常是每個(gè)機(jī)器周期出現(xiàn)兩次，故它的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6.若89C51主頻是6MHZ，ALE信號(hào)頻率為1MHZ，若使ALE上信號(hào)經(jīng)觸發(fā)器二分頻接到ADC0809的CLOCK輸入端，就可獲得500KHZ的A/D轉(zhuǎn)換脈沖。3.2語(yǔ)音錄放電路圖3-3ISD1420芯片引腳圖3.2.1ISD1420各引腳電源（VCCA，VCCD）芯片部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應(yīng)盡量靠近芯片。地線（VSSA，VSSD）芯片部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線，這兩個(gè)腳最好在引腳焊盤(pán)上相連。錄音（/REC）低電平有效。只要/REC變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開(kāi)始錄音。錄音期間，/REC必須保持為低。/REC變高或存錄滿后，錄音周期結(jié)束，芯片自動(dòng)寫(xiě)入一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志（EOM），使以后的重放操作可發(fā)及時(shí)停止。之后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。注：/REC的上升沿有50毫秒防顫，防止芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。邊沿觸發(fā)放音（/PLAYE）此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開(kāi)始放音。放音持續(xù)到EOM標(biāo)志或存結(jié)束，之后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。開(kāi)始放音后，可以釋放/PLAYE。電平觸發(fā)放音（/PLAYL）此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開(kāi)始放音。放音持續(xù)至端回到高電平，遇到EOM標(biāo)志，或存結(jié)束。放音結(jié)束后芯片自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。注：放音過(guò)程中當(dāng)遇到EOM或存結(jié)束時(shí)，如果/PLAYE或/PLAYL仍處在高電平，芯片雖然也進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)（部震蕩器和時(shí)鐘停止工作），但是由于芯片沒(méi)有對(duì)/PLAYE和/PLAYL的上升沿進(jìn)行消顫，隨后在這兩個(gè)引腳上出現(xiàn)的下隆沿（例如釋放按鍵時(shí)的抖動(dòng)）都會(huì)觸發(fā)放音。錄音指示（/RECLED）處于錄音狀態(tài)時(shí)，此端為低，可驅(qū)動(dòng)LED。此外，放音遇到EOM標(biāo)志時(shí)，此端輸出低電平脈沖。話筒輸入（MIC）此端邊至片前置放大器。片自動(dòng)增益控制電路（AGC）將前置增益控制在-15至24dB。外接話筒應(yīng)通過(guò)串聯(lián)電容耦合到此端。耦合電容值和此端的10KΩ輸入阻抗決定了芯片頻帶的低頻截止點(diǎn)。話筒參考（MICREF）此端是前置放大器的反向輸入。當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可減小噪聲，提高共模抑制比。自動(dòng)增益控制（AGC）AGC動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)器整前置境益以補(bǔ)償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語(yǔ)到喧嘩囂聲）時(shí)失真都能保持最小。響應(yīng)時(shí)間取決于此端的5KΩ輸入阻抗和外接的對(duì)地電容（即線路圖中的C12）的時(shí)間常數(shù)。釋放時(shí)間取決于此端外接的并聯(lián)對(duì)地電容和電阻（即線路圖中R9和C12）的時(shí)間常數(shù)。470KΩ和4.7uF的標(biāo)稱值在絕對(duì)大多數(shù)場(chǎng)合下可獲得滿意的效果。模擬輸出（ANAOUT）前置放大器輸出。前置電壓增益取決于AGC端的電平。模擬輸入（ANAIN）此端即芯片錄音的輸入信號(hào)。對(duì)話筒輸入來(lái)說(shuō)，ANAOUT端應(yīng)通過(guò)外接電容連至本端。該電容和本端的3KΩ輸入阻抗給出了芯片頻帶的附加低端截止頻率。其它音源可通過(guò)交流耦合直接連至本端。喇叭輸出（SP+、SP-）這對(duì)輸出端能驅(qū)動(dòng)16Ω以上的喇叭。單端使用時(shí)必須在輸出端和喇叭間接耦合電容：而雙端輸出既不用電容又能將功率提高4倍。錄音時(shí)，它們都呈高阻態(tài)；節(jié)電模式下：它們保持為低電平。外部時(shí)鐘（XCLK）此端部有下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。芯片部的采樣時(shí)鐘在出廠前已調(diào)校，保證了標(biāo)稱的最小錄音時(shí)間。商業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度各電壓圍，頻率變化在+2.25%,并保證最小錄放時(shí)間，所以有些芯片的錄放時(shí)間比標(biāo)稱的值稍大。工業(yè)級(jí)芯片在整個(gè)溫度和電壓圍，頻率變化在+5%，建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度或系統(tǒng)同步，可從本端輸入外部時(shí)鐘。由于部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定，幫上述持薦的時(shí)鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時(shí)鐘的占空比無(wú)關(guān)緊要，因?yàn)椴渴紫冗M(jìn)行了分頻。地址（A0~A7）地址端有兩個(gè)作用，取決于最高（MSB）兩位A7、A6的狀態(tài)。當(dāng)A7或A6有一個(gè)為0時(shí)，所有輸入均釋放為地址位，作為當(dāng)前錄放操作的起始地址。地址端只用輸入，不輸出操作過(guò)程的部地址信息。地址在/PLAYE、/PLAYL、或/REC的下降沿鎖存。ISD1420在電路圖中的外圍接線圖如圖3-4所示。圖3-4ISD1420芯片外圍接線圖3.2.2語(yǔ)音段的尋址語(yǔ)音芯片與單片機(jī)的連接，常通過(guò)串行口來(lái)實(shí)現(xiàn)，串行口也可以通過(guò)輔助電路分時(shí)多用。定義好串行口的工作方式（串行口控制寄存器SCON字節(jié)地址為98H，可位尋址），當(dāng)由按鍵輸入或其它需要語(yǔ)音輸出時(shí)，串行口向CPU申請(qǐng)中斷，響應(yīng)中斷后，CPU便可以從串行數(shù)據(jù)中識(shí)別出語(yǔ)音段編號(hào)，輸出語(yǔ)音信號(hào)。發(fā)送結(jié)束，中斷由軟件清零。3.3雙音頻收發(fā)電路由MT8880構(gòu)成,可預(yù)先存儲(chǔ)各種。我們先了解一下該芯片的基礎(chǔ)知識(shí).3.3.1MT8880介紹MT8880C是一個(gè)帶有呼叫處理濾波器的單片DTMF信號(hào)收發(fā)器。他的制造采用MITEL公司的低功耗、高穩(wěn)定性的ISO-CMOS技術(shù)。DTMF信號(hào)的接收部分采用DTMF信號(hào)接收單片機(jī)MT8870的工業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)送部分采用開(kāi)關(guān)電容進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換發(fā)送高精度、低畸變的DTMF[5]信號(hào)。部寄存器提供一個(gè)群模式。在雙音頻群模式下DTMF信號(hào)可以通過(guò)精確的時(shí)序被發(fā)送出去?？蛇x擇呼叫處理濾波器讓一個(gè)微處理器處理呼叫音頻信號(hào)。整合了收發(fā)功能的MT8880C單片機(jī)的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)帶有可變?cè)鲆娴牟糠糯笃鞯母咝阅芙邮掌骱鸵粋€(gè)帶有脈沖計(jì)數(shù)器的發(fā)射器。一個(gè)可以訪問(wèn)MT8880部的寄存器的標(biāo)準(zhǔn)的微處理器接口。MT8880的部寄存器包括1個(gè)狀態(tài)寄存器、2個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和2個(gè)控制寄存器，如圖3.5所示。圖3-5MT8880C單片機(jī)的結(jié)構(gòu)表1DTMF信號(hào)的編碼解碼表FlowFhighDIGITD3D2D1D06971209100016971336200106971477300117701209401007701336501017701477601108521209701118521336810008521477910019411336010109411209*10119411477#11006971633A11017701633B11108521633C11119411633D0000發(fā)號(hào)由單片機(jī)的P0.4控制，將事先存儲(chǔ)的以DTMF形式通過(guò)該片的8腳送至外線。雙音多頻信號(hào)（DTMF）是由一組低音頻信號(hào)和一組高音頻信號(hào)以一定方式的組合構(gòu)成[6]，每組音頻信號(hào)各有4個(gè)音頻信號(hào)，而每種組合有一個(gè)高音頻信號(hào)和一個(gè)低音頻信號(hào)，共16種組合。過(guò)去主要用于撥號(hào)信息傳輸，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。目前市場(chǎng)上銷售的DTMF專用芯片集編解碼于一體，MT8880具有收發(fā)功能。本文通過(guò)89C51單片機(jī)控制MT8880實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。3.3.2DTMF信號(hào)介紹DTMF信號(hào)的產(chǎn)生原理：雙音頻信號(hào)是2個(gè)正弦波信號(hào)的疊加，選定2個(gè)頻率和后可得到這種信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：如果用合適的采樣頻率對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，則很容易計(jì)算出每一個(gè)采樣點(diǎn)的A／D值，而如果將這些采樣值形成一表，在單片機(jī)里用同樣的采樣頻率將這表中的數(shù)值用D／A轉(zhuǎn)換器輸出，就是雙音頻信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中常用1b的DM編碼來(lái)實(shí)現(xiàn)A／D和D／A過(guò)程，其中A／D過(guò)程可以在PC機(jī)上完成，用程序生成對(duì)應(yīng)每一個(gè)DTMF信號(hào)的DM編碼表，D／A過(guò)程在單片機(jī)上完成。與單音編碼不同，DTMF信號(hào)是采用八中取二的方式來(lái)構(gòu)成一個(gè)音頻信號(hào)[7]，由虛假信號(hào)的干擾，所以應(yīng)用圍特別廣泛。對(duì)照表1可以發(fā)現(xiàn)DTMF信號(hào)由2個(gè)不同的頻率信號(hào)合成。分為高頻組和低頻組，各包含有4個(gè)頻率，可以構(gòu)成16種不同的信號(hào)，依次對(duì)應(yīng)著16個(gè)不同的BCD碼。3.3.3DTMF信號(hào)的收發(fā)電路MT8880接收電路設(shè)計(jì)當(dāng)MT8880作為DTMF接收器的時(shí)候，DTMF信號(hào)經(jīng)由IN＋和IN－輸入，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大濾除信號(hào)中的撥號(hào)音頻率，然后發(fā)送到雙音頻濾波器，分離出低頻組和高頻組信號(hào)，通過(guò)數(shù)字計(jì)數(shù)的方式檢出DTMF信號(hào)的頻率，并且通過(guò)譯碼器譯成4位二進(jìn)制碼。4位二進(jìn)制編碼被鎖存在接收數(shù)據(jù)寄存器中，此時(shí)狀態(tài)寄存器中的延時(shí)控制識(shí)別位復(fù)位，狀態(tài)寄存器中的接收數(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)識(shí)位置位，對(duì)外而言，當(dāng)寄存器中的延時(shí)控制識(shí)別位復(fù)位時(shí)，IRQL／CP由高電平變?yōu)榈碗娖?。如果用IRQL／CP作為單片機(jī)的中斷信號(hào)，IRQL由高電平變?yōu)榈碗娖剑駽PU發(fā)出中斷請(qǐng)求，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷，讀出寄存器中的數(shù)據(jù)后，IRQL返回高電平。MT8880的D0～D3與單片機(jī)的P1.0～P1.3相連，P1.4-P1.7分別與CK，RSO，CSL，R/WL相連。圖3.6接收電路接線圖2、發(fā)送電路設(shè)計(jì)圖3.7發(fā)送電路接線圖當(dāng)MT8880作為發(fā)送器時(shí)數(shù)據(jù)總線上D0～D3四位二進(jìn)制碼被鎖存在發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中[8]，發(fā)送的DTMF信號(hào)頻率由3.58MHz的晶振分頻產(chǎn)生。分頻器首先從基準(zhǔn)頻率分離出8個(gè)不同頻率的正弦波，行列計(jì)數(shù)器根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)，以八取二方式分離出一個(gè)高頻信號(hào)和一個(gè)低頻信號(hào)，經(jīng)開(kāi)關(guān)電容做D／A轉(zhuǎn)換，在加法器中合成DTMF信號(hào)，并從TONE端輸出，電路圖如圖3.7所示。應(yīng)用MT8880使DTMF信號(hào)的收發(fā)功能于一體，完成DTMF信號(hào)的編碼與解碼，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。大大?jiǎn)化了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，可以降低成本，減少體積。3.4聲光報(bào)警模塊聲光報(bào)警電路在單片機(jī)P1口的控制下，可以根據(jù)不同情況(火災(zāi)、異常、故障)發(fā)出不同的聲光報(bào)警信號(hào)。3.4.1聲音報(bào)警聲音信號(hào)由專用語(yǔ)音芯片提供[9]。通過(guò)給語(yǔ)音芯片的D0，D1，D2，D3端輸入不同的地址，便可以獲得各種不同的聲音信號(hào)。由單片機(jī)的P1.0，P1.2，P1.3和P1.4控制。另外該芯片還需要一個(gè)放音控制信號(hào)，由P0.4口提供。只有當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，芯片才會(huì)根據(jù)地址端提供的地址尋找到不同的語(yǔ)音信息，發(fā)出不同的報(bào)警聲，否則不會(huì)發(fā)聲報(bào)警。圖3.8功放電路ISD1420的驅(qū)動(dòng)能力有限(0.5W)，直接接到揚(yáng)聲器上效果不是太理想，若接1W以上的揚(yáng)聲器將發(fā)生失真現(xiàn)象，通常1W以下的揚(yáng)聲器可用LM386，D2283，D2822，MC34119，TA7368等芯片驅(qū)動(dòng)如圖3.8所示，1W-10W的揚(yáng)聲器用TDA2003，LA4440芯片驅(qū)動(dòng)，如圖3.9所示：圖3.9功放電路3.4.2燈光報(bào)警圖3.10光報(bào)警電路由AT89C51P0口的P0.0～P0.3分別控制4個(gè)發(fā)光二極管，予以光報(bào)警。如圖3.10所示。P114～P117控制的燈依次為綠色(正常信號(hào)燈)、黃色(故障信號(hào)燈)、紅色(異常信號(hào)燈)和紅色(火災(zāi)信號(hào)燈)。當(dāng)這些輸出端輸出低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈便會(huì)發(fā)光報(bào)警。3.5振鈴檢測(cè)電路由繼電器J、整流橋等組成,單片機(jī)P1.4和P3.5控制整流橋，使繼電器J吸合或斷開(kāi)，從而完成摘掛機(jī)。電路如圖3.11所示。線振鈴信號(hào)25Hz，75～100V。因此不能直接與IC電路連接，同時(shí)為了防雷擊，輸入端用1μF/160V電容進(jìn)行隔離或并聯(lián)防雷管4148。鈴流聲經(jīng)全橋整流后再由光電耦合器4N25耦合整形后送AT89C51T0計(jì)數(shù)器進(jìn)行振鈴次數(shù)記數(shù),當(dāng)T0記數(shù)為n次時(shí)，按約定為有任務(wù)輸入，AT89C51輸出模擬摘機(jī)信號(hào)使線路接通，同時(shí)單片機(jī)控制語(yǔ)音提示電路“請(qǐng)用戶輸入密碼，并通過(guò)線路將輸入的密碼信號(hào)送入雙音頻DTMF解碼電路。圖3.11振鈴檢測(cè)電路3.6信號(hào)音檢測(cè)電路本文介紹利用單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)功能檢測(cè)信號(hào)音的原理及方法。該方法簡(jiǎn)單，使用鎖相放大器，成本低、可靠性高，當(dāng)信號(hào)音頻率偏離450Hz較大或線路存在干擾時(shí)，依然能夠正確識(shí)別無(wú)聲(線路故障)、撥號(hào)音、忙音、空號(hào)音、擁塞音、回鈴音、被叫用戶摘機(jī)等狀態(tài)；占用單片機(jī)資源少，僅需要1個(gè)定時(shí)器和1個(gè)計(jì)數(shù)器；檢測(cè)程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，代碼短。話線信號(hào)通過(guò)音頻變壓器T1耦合到電容C2負(fù)極，經(jīng)MC4558放大4倍后，送LM339比較器，回差電壓由R7控制，這樣就實(shí)現(xiàn)正弦波到方波的轉(zhuǎn)換，從LM339輸出的方波信號(hào)送AT89C51單片機(jī)計(jì)數(shù)器T0輸入端P3.4引腳。圖3.12信號(hào)音檢測(cè)電路檢測(cè)方法：話線信號(hào)在傳輸過(guò)程中可能受到較嚴(yán)重的干擾，例如在話線信號(hào)持續(xù)期缺少數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)信號(hào)周期以及在話線信號(hào)間歇期存在高頻干擾。為此，可利用單片機(jī)定時(shí)中斷(例如MCS-51的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2)功能，每隔20ms對(duì)話線信號(hào)周期進(jìn)行計(jì)數(shù)(可使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0或T1作為話線信號(hào)周期計(jì)數(shù)器)。當(dāng)話線信號(hào)頻率為450Hz±10%時(shí)，20ms應(yīng)檢測(cè)到8～10個(gè)話線信號(hào)周期。由于T0開(kāi)啟時(shí)間與話線信號(hào)不一定同步，可能存在1個(gè)字的誤差，這樣，20ms實(shí)際檢測(cè)到的話線信號(hào)周期為7～11個(gè)。為了提高判別的準(zhǔn)確性，簡(jiǎn)化判別步驟；縮短檢測(cè)程序代碼，使用一個(gè)部RAM單元b2～b0位作為狀態(tài)寄存器，其中b2～b0位分別記錄最近3個(gè)20ms計(jì)數(shù)器T0的取值圍。再用2個(gè)部RAM單元分別記錄話線信號(hào)續(xù)、斷時(shí)間.這樣，根據(jù)續(xù)、斷時(shí)間的長(zhǎng)短就可以判別出話線狀態(tài)。具體做法如下：狀態(tài)寄存器b2～b0位初始化為“000”；20ms定時(shí)時(shí)間到時(shí)，保存計(jì)數(shù)器T0后清計(jì)數(shù)器T0；然后將狀態(tài)寄存器左移,亦即使b2←b1，b1←b0；而b0位容由計(jì)數(shù)器T0決定：如果計(jì)數(shù)器T0在7～11之間，則表明這20ms存在450Hz話線信號(hào)音，b0位取“1”；如果計(jì)數(shù)器T0在0～6之間，表明在20ms450Hz話線信號(hào)音未出現(xiàn)或只檢測(cè)到話線信號(hào)音持續(xù)期的一小部分，b0位取“0”；如果計(jì)數(shù)器T0大于12，則表明計(jì)數(shù)信號(hào)頻率太高(大于600Hz，不屬于話線信號(hào)音，重新初始化狀態(tài)寄存器b2～b0為000。對(duì)于忙音、撥號(hào)音、回鈴音等話線信號(hào)(如圖15所示)。在沒(méi)有干擾情況下，狀態(tài)寄存器沿000→001(表示前2個(gè)20ms未檢測(cè)到話線信號(hào)音，當(dāng)前20ms檢測(cè)到話線信號(hào)音，話線信號(hào)持續(xù)時(shí)間+1)→011(已連續(xù)在相鄰的2個(gè)20ms檢測(cè)到話線信號(hào)，是話線信號(hào)持續(xù)期開(kāi)始標(biāo)志，話線信號(hào)持續(xù)時(shí)間+1)→111(在相鄰的3個(gè)20ms檢測(cè)到話線信號(hào)，是話線信號(hào)持續(xù)期，話線信號(hào)持續(xù)時(shí)間+1)→110(前2個(gè)20ms檢測(cè)到話線信號(hào),當(dāng)前20ms檢測(cè)不到話線信號(hào)時(shí)，可能是話線信號(hào)持續(xù)期后沿，間歇期時(shí)間+1)→100(已連續(xù)在相鄰的2個(gè)20ms檢測(cè)不到話線信號(hào)，是話線信號(hào)持續(xù)期結(jié)束標(biāo)志，間歇期時(shí)間+1)→000(已連續(xù)3個(gè)20ms檢測(cè)不到話線信號(hào)，是話線信號(hào)間歇期)轉(zhuǎn)換。圖3.13線鈴音持續(xù)時(shí)間圖3.7主備電控制電路主電路接線圖如下：圖3.14主備電接線圖電路主要由7805和7812穩(wěn)壓芯片及外圍電路組成，供電電源有備電和主電之分。其中主電由220V電源經(jīng)過(guò)變壓器變壓后供給，經(jīng)整流橋整流后由穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓供給系統(tǒng)電路。主電檢測(cè)由單片機(jī)P0.7口輸入檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)主電故障時(shí)，該腳輸入為高電平，AT89C51的P0.5口輸出高電平，控制備電供電。備電由12V備用電池供給,當(dāng)電池電量不足時(shí)，由89C51的P0.6口輸出高電平，控制備用電池充電。本系統(tǒng)的主備電結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)即使在主電故障情況下仍可工作，但時(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)，以免損壞備用電池.3.8AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51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(jià)廉的方案。圖3.15AT89C51引腳圖3.8.1主要特性·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片振蕩器和時(shí)鐘電路3.8.2管腳說(shuō)明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被部上拉為高電平，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，如下所示：口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3.8.3振蕩器特性XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片振蕩器。石晶振蕩和瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.8.4芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過(guò)子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報(bào)警子程序以及通訊子程序等。4.1數(shù)據(jù)采集子程序數(shù)據(jù)采集部分的程序設(shè)計(jì)包括：驅(qū)動(dòng)ADC0809的IN0和IN1進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，分別由子程序ADC1(溫度轉(zhuǎn)換)和ADC2(煙霧濃度轉(zhuǎn)換)完成；單片機(jī)接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入指定存單元，由INT1中斷服務(wù)程序完成。每次驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后等待外部中斷，中斷到來(lái)說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過(guò)中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。A/D采樣程序如下：本程序分住程序和中斷服務(wù)程序兩部分。主程序用來(lái)對(duì)中斷初始化，給ADC0809發(fā)起動(dòng)脈沖和送模擬量路數(shù)地址等。中斷服務(wù)程序用來(lái)從ADC接受A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量和判斷一遍采集完否。程序如下：主程序：ORG0A00HMOVR1,#30H//輸入數(shù)據(jù)區(qū)始址送R1MOVR4,#2//模擬量總路數(shù)送R4MOVR2,#00H//IN0地址送R2SETBEA//開(kāi)CPU中斷SETBEX1//允許INT1L中斷SETBIT1//即INT1L為邊沿觸發(fā)MOVR0,#0F0H//送端口地址F0H到R0MOVA,R2//IN0地址送AMOVXR0,A//送IN0地址并啟A/DSJMP$//等待中斷或其它中斷服務(wù)程序：ORG0013HAJMPCINT1//轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序ORG0100HCINT1:MOVR0,#0F0H//端口地址送R0MOVXA,R0//輸入數(shù)字量送AMOVR1,A//存入輸入數(shù)據(jù)區(qū)INCR1//輸入數(shù)據(jù)區(qū)指針加1INCR2//修改模擬量路數(shù)地址MOVA,R2//下個(gè)模擬量路數(shù)地址送AMOVXR0,A//送下路模擬量路數(shù)地址,并啟A/DDJNZR4,LOOP//若未采集完2路,則LOOPCLREX1//若已采集完2路,則關(guān)INT1L中斷LOOP:RETI//中斷返回END4.2火災(zāi)判斷程序設(shè)計(jì)為了降低誤報(bào)率，系統(tǒng)采用了多次采集、多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行判斷：00H表示正常；01H表示異常；02H表示火災(zāi)；然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。數(shù)據(jù)在部RAM存儲(chǔ)單元中的存放情況如表2所示。具體判斷方法如下：(1)對(duì)溫度和煙霧進(jìn)行了兩次數(shù)據(jù)采集與判斷溫度≥100℃,溫度異常，置標(biāo)志位為1，否則為0；煙霧(CO,CO2)濃度≥0.106%，煙霧濃度異常，置標(biāo)志位為1，否則為0。(2)根據(jù)溫度和煙霧的異常標(biāo)志位判斷現(xiàn)場(chǎng)情況2個(gè)標(biāo)志位均為0，表示情況正常，給53H或56H單元送00H；2個(gè)中僅有1個(gè)為1，表示情況異常，送01H；2個(gè)均為1，表示有火災(zāi)發(fā)生，送02H。(3)綜合兩次情況做最后判斷，并予以報(bào)警若53H和56H中數(shù)據(jù)不相同，說(shuō)明是誤報(bào)；調(diào)故障報(bào)警子程序；否則按該單元中的數(shù)據(jù)調(diào)相應(yīng)的報(bào)警子程序。00H為情況正常：返回。01H為情況異常：調(diào)異常報(bào)警子程序。02H為現(xiàn)場(chǎng)有火災(zāi)，調(diào)火災(zāi)報(bào)警子程序：并向消防中心報(bào)告火情。表2數(shù)據(jù)在RAM的存放第一次數(shù)據(jù)采集第二次數(shù)據(jù)采集51H溫度數(shù)據(jù)54H溫度數(shù)據(jù)52H煙霧數(shù)據(jù)55H煙霧數(shù)據(jù)53H現(xiàn)場(chǎng)情況56H現(xiàn)場(chǎng)情況4.3報(bào)警程序設(shè)計(jì)4.3.1報(bào)警模塊報(bào)警模塊主要通過(guò)中斷服務(wù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。該程序的基本流程是：報(bào)警器摘機(jī)，自動(dòng)撥叫簿上相應(yīng)的報(bào)警，如，110、119，或一組用戶的自己設(shè)置的固定、手機(jī)。撥叫時(shí)，報(bào)警器摘機(jī)后先對(duì)線上的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)到撥號(hào)音就撥號(hào)，檢測(cè)不到撥號(hào)音說(shuō)明線已有問(wèn)題，無(wú)法撥號(hào)，就自動(dòng)掛機(jī)。撥號(hào)后等待三秒再檢測(cè)有無(wú)回鈴音或忙音，如果都沒(méi)有，就表明已經(jīng)接通,可以進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。如遇回鈴音就等待三秒再檢測(cè)，若等待三次后線路仍然不通，就撥叫下一個(gè)；若遇忙音就先掛機(jī)再等待10s，重新?lián)芴?hào)，如此三次后仍然撥不通，就撥叫下一個(gè)，直到將簿上的所有撥完為止。自動(dòng)語(yǔ)音報(bào)警程序在發(fā)生報(bào)警時(shí)調(diào)用，其程序流程圖如圖4.1所示。報(bào)警電路程序設(shè)計(jì)思路是：報(bào)警電路與家用采用并聯(lián)方式[10]，當(dāng)有振鈴信號(hào)時(shí)單片機(jī)開(kāi)始記數(shù)，前n(可通過(guò)編程設(shè)定)次鈴聲若有人接，則遙控報(bào)警器被屏蔽，不影響正常接聽(tīng)，若n次鈴聲后無(wú)人接聽(tīng)，約定遙控報(bào)警器自動(dòng)模擬掛機(jī)，并發(fā)出提示音要求用戶輸入密碼，允許3次輸入錯(cuò)誤，并有2次提示輸入錯(cuò)誤重新輸入，若第3次輸入錯(cuò)誤則自動(dòng)掛機(jī)。密碼輸入確認(rèn)無(wú)誤后，發(fā)出提示音，提示用戶輸入要求執(zhí)行任務(wù)的電器代碼，代碼為3位數(shù)字加“#”字確認(rèn)，前2位數(shù)字為電器代號(hào)：圍為1～16(假定控制電器為16個(gè))。若同一任務(wù)所輸入的次數(shù)為偶數(shù)，表示取消任務(wù)。若2次按鍵的時(shí)間間隔小于100ms，則第2次按鍵輸入無(wú)效，以防止抖動(dòng)。若前次按鍵后40s無(wú)按鍵輸入，默認(rèn)為無(wú)任務(wù)輸入，自動(dòng)掛機(jī)。掛機(jī)后單片機(jī)把輸入任務(wù)送對(duì)應(yīng)輸出口執(zhí)行任務(wù)，并保持狀態(tài)直到有新任務(wù)輸入。圖4.1報(bào)警流程圖報(bào)警撥號(hào)后對(duì)方回鈴音和忙音的區(qū)別：按規(guī)定回鈴音為1s高電平4s低電平方波信號(hào)，忙音為高電平和低電平均為0135s方波信號(hào)，回鈴音和忙音呼叫時(shí)間60s，60s后自動(dòng)掛機(jī)。當(dāng)有報(bào)警信號(hào)送單片機(jī)時(shí)，通過(guò)軟件模擬摘機(jī),預(yù)留撥號(hào)輸出后，在接到第一聲回鈴音或忙音時(shí)，定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)輸入的回鈴音或忙音的個(gè)數(shù)。然后判別在60s，若計(jì)數(shù)值大于15個(gè)脈沖(這時(shí)無(wú)論60s定時(shí)到否)則表示對(duì)方為忙音，應(yīng)掛機(jī)，撥打下一個(gè)報(bào)警。若在60s計(jì)數(shù)小于14個(gè)脈沖,則表示為回鈴音。若在少于12個(gè)脈沖中間回鈴音中斷表示對(duì)方有人接聽(tīng)，可以播放報(bào)警信號(hào)對(duì)應(yīng)的報(bào)警語(yǔ)音[12]。若60s一直有回鈴音，且定時(shí)到，表示對(duì)方無(wú)人接聽(tīng)，則掛機(jī)撥打下一個(gè)報(bào)警，直到報(bào)警完成。4.3.2MT8880的數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計(jì)MT8880的數(shù)據(jù)發(fā)送程序中用到了相應(yīng)的串口接收程序，其程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2MT8880的數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖程序清單如下：ORG0000HAJMPMAINORG0100HMAIN:MOV30H,#08HMOV31H,#04HMOV32H,#07HMOV33H,#09HMOV34H,#04HMOV35H,#06HMOV36H,#02HCLRP1.6//CS寫(xiě)CRB,CRB對(duì)MT8880進(jìn)行初始化CLRP1.4//CKCLRP1.7//R/W\SETBP1.5//RSOMOVP1,#0DH//寫(xiě)CRASETP1.4//觸發(fā)CK信號(hào)NOPCLRP1.4//清CK信號(hào)MOVP1,#00H//寫(xiě)CRBSETBP1.4//觸發(fā)CK信號(hào)NOPNOPCLRP1.4//清CK信號(hào)SETBP1.6//關(guān)閉片選END:CLRP1.6//CS選擇MT8880的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器CLRP1.4//CKCLRP1.5//RSOCLRP1.7//R/WLLOOP:MOVR0,30HMOV