畢業(yè)設(shè)計（論文）智能報警裝置設(shè)計

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1、河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 目 錄 1 前 言 .1 1.1 課題的背景及來源 .1 1.1.1 關(guān)于智能報警裝置 .1 2 智能報警裝置系統(tǒng)構(gòu)成 .5 3 智能防盜裝置硬件設(shè)計 .6 3.1 裝置總體設(shè)計 .6 3.2 單片機模塊 .7 3.2.1 電源和時鐘電路以及復位電路 .8 3.2.2 單片機的引腳分配 .9 3.3 信號檢測與識別模塊 .9 3.4 語音錄放模塊 .12 3.5 音頻撥號電路 .14 3.5.1 DTMF 信號 .14 3.5.2 DTMF 發(fā)生器 .15 3.6 電話機摘掛機控制模塊 .17 3.7 盜情檢測 .18 4 軟件設(shè)計 .22 4.1

2、軟件總體設(shè)計 .22 4.2 中斷技術(shù)的運用 .23 4.3 定時器/計數(shù)器的運用 .25 4.4 延時程序 .26 4.5 信號音檢測 .28 5 系統(tǒng)的完善與改進 .31 5.1 中斷擴充 .31 5.2 語音的分段控制 .35 5.3 雙音頻發(fā)送接受電路的擴充 .36 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 6 結(jié)論 .38 致謝 .39 參考文獻 .40 附錄（一）硬件電路圖 .41 附錄（二）程序清單 .42 附錄（三）語音芯片部分 .49 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 1 前 言 1.1課題的背景及來源 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片微型機因其具有體積小、集程度高、可

3、靠性好、性價比高等突出優(yōu)點已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控擁未、數(shù) 據(jù)采集處理、通訊及各種智能家電和玩具等方面得到了廣泛應(yīng)用。而隨 著人們生活水平的提高和安全防范意識的增強，有關(guān)家庭、辦公室和倉 庫等處的安全防范和自動報警系統(tǒng)的開發(fā)研制日益被科研單位和生產(chǎn)廠 家重視，現(xiàn)在市場上雖有各種名目繁多的報警裝置，但多由于可靠性較 差、功能單一價格較高而難于普及。如何開發(fā)和利用單片機來構(gòu)成家庭、 倉庫、銀行等地的安全防范系統(tǒng)，己成為眾商家關(guān)注的焦點。因此很有 必要開發(fā)一種面向家庭、辦公室和倉庫等處的低價位、運行可靠的安全 防范設(shè)備，以適應(yīng)市場所需。 1.1.1 關(guān)于智能報警裝置 1) 防盜報警系統(tǒng)的組成：

4、防盜報警系統(tǒng)主要由四個部分組成：主機、傳感器、遙控器(鍵盤) 和附件。 (1)主機 單片微型計算機作為信息的檢測與處理中，以負責傳感器狀態(tài)的檢 測和分析以判斷入侵者是否存在，根據(jù)情況激活主機處于設(shè)防、撤防或 報警狀態(tài)。 (2)傳感器 傳感器是用來探測入侵者是否存在，激活主機布防、撤防及報警的 設(shè)備。根據(jù)探測途徑和探測方法的不同，傳感器可分多個種類。 門磁探頭 這類探頭利用干簧管和磁鐵的物理特性，對門窗的開啟情況進行探 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 2 測，只要打開警戒的門窗，門磁探頭就能向主機發(fā)出報警指令。 熱釋被動式紅外探頭(簡稱紅外探頭) 紅外輻射是種電磁波，其波長介于光波和無線

5、電波之間。人體也是 一種紅外輻射源，其輻射波長從71um-141um，紅外探測器的作用是將移 動人體的紅外射線聚焦到傳感器上來，通過內(nèi)部光敏元件接收到的紅外 傳感器轉(zhuǎn)換為電信號輸出。 P2288被動式熱釋人體紅外傳感器采用平衡 檢差方式工作，只感應(yīng)71um-141um 波長的活動人體輻射紅外線，不會受 環(huán)境溫度于可見光的影響，傳感器加裝菲涅爾透鏡可感應(yīng)十米以內(nèi)的人 體輻射紅外線。 熱釋電紅外線防盜探測器中的檢測元件是BISS0001 ， 該器件是 CMOS 數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?，多用為紅外專用芯片，它具有獨立的高 輸入阻抗運算放大器，可與多種傳感器匹配，進行信號預(yù)處理。另外它 還具有雙向鑒幅器

6、，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。熱釋電紅外線防盜探測器工作原理如圖1-1所示。 圖1-1 熱釋電紅外線防盜探測器工作原理圖 專用芯片 BISS0001 經(jīng)多級放大，雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸 發(fā)信號去啟動延遲時間定時器，輸出信號 Uo 送 MCU 單片機處理并報警。 當 A 端等于“0”時，為不可重復觸發(fā)狀態(tài)，即在 TX 時間內(nèi)，任何 V 2 的變化都被忽略，直至 TX 時間結(jié)束。當 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入封鎖周期 Ti 。在 Ti 周期內(nèi)，任何 V 2 的變化都不能使 Uo 為有效狀態(tài)。這一功能的設(shè)置，可有效抑制負

7、 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 3 載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。該設(shè)計輸出為脈沖信號，當有移動物體 進入探測范圍以內(nèi)時，輸出端電平發(fā)生跳變，可實現(xiàn)檢測并報警。 根據(jù)其使用的紅外被測元又可分為單元、雙元等種類，單元紅外探 頭因為間靠性、穩(wěn)定性較差己逐淘滿膚，市場上帶環(huán)境溫度控制功能的 雙元紅夕陳頭和能區(qū)分寵物和人體的智能多元探頭也己面市。 紅外微波探頭 紅外微波探頭就是將微波雷達技術(shù)和熱釋被動式紅外線探測技術(shù)運 用于一體的探頭，這種探頭能夠?qū)Ρ痪涞姆绤^(qū)進行微波和紅外線的雙 重探測和雙重比較，從而在防區(qū)受到淚去入侵時可靠地發(fā)出報警信息。 微波探頭 微波防盜探測器是由 MOS 場效應(yīng)管

8、C3355 、電阻和電容組成的高頻 振蕩電路，產(chǎn)生的微波信號通過外接天線發(fā)射到空間，產(chǎn)生一個立體空 間微波防護區(qū)，當人或其他物體在該防護區(qū)移動時，反射回來的微波信 號與原信號之間產(chǎn)生頻移，微弱的頻移信號經(jīng)過濾波處理后，再進行多 級放大后輸出報警信號。報警范圍實測約為 78 m ，可有效地進行實 時探測。如下圖 1-2 圖1-2 微波防盜探測器原理圖 防盜探測器電路是由以上兩種類型探測器組成，在單片機內(nèi)部進行 信號處理時，將探測到的紅外和微波兩種信號進行“與”運算，即只有 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 4 同時檢測到兩個傳感器端口信號時，主機才會發(fā)出盜情報警信號，否則 不于報警。 2)

9、 防盜報警系統(tǒng)的分類 目前國內(nèi)外防盜報警產(chǎn)品種類繁多，分類的方法也不一樣： A、根據(jù)主機和探頭的連接方式，可分為有線防盜報警、無線防盜報 警。 B、根據(jù)主機的報警信息傳遞方式，可分為聲光防盜報警、電話防盔 報答、專線防盜報警等。 C、根據(jù)警情處理的地點，可分為現(xiàn)場防盜報警、異地防盜報警。 1.1.2 本智能報警裝置具備的特點和優(yōu)點 本報警系統(tǒng)擬具有以下突出的特點和優(yōu)點： 該系統(tǒng)適用于家庭住戶，安裝方便。 用戶可方便地進行高音報警和電話報警的設(shè)置。 不需要太多的外圍設(shè)備，設(shè)備簡單，操作方便。 本系統(tǒng)擬采用 ATIEL 公司生產(chǎn)的內(nèi)部帶有 4KROM 的 AT89C51 為核心， 開發(fā)成功后可泛應(yīng)

10、用于家庭的防盜報警。 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 5 2 智能報警裝置系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)構(gòu)成主要包括單片機芯片、紅外傳感器、電話線路接口、 HA868()PTD 型電話機、SR9F26 語音芯片。系統(tǒng)連接線路圖如附錄。 智能防盜裝置主要完成的功能是，當有人非法進入室內(nèi)時，人體傳 感器通過紅外探測采集盜竊信號輸入，系統(tǒng)能夠自動摘機，并判斷電話 是否處于可撥號狀態(tài)。若是，則撥預(yù)置的電話號碼。否則掛機，延時后 重復上述過程。在撥號后，首先判斷電話線的狀態(tài)是否為回鈴音及對方 是否摘機。如是，播放錄制好的語音報警內(nèi)容，否則，掛機后延時重撥。 為了實現(xiàn)上述功能，其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 1，原理圖如圖

11、 電話線 圖 2-1 智能防盜裝置原理圖 電路防盜報盜系統(tǒng)主要由兩大部分組成，即硬件和軟件。硬件電路 主要由單片機、電話機、語音裝置、信號檢測裝置、紅外傳感器裝置等 幾部分組成，各部分分別完成各自的功能，通過與其它模塊的接口完整 體功能的實現(xiàn)。下面就分別以硬件和軟件方面列出該裝置的設(shè)計方案及 使用。 撥號電路 摘掛機 信號檢測 語音錄放 盜情檢測 單 片 機 話 路 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 3 智能防盜裝置硬件設(shè)計 3.1 裝置總體設(shè)計 本課題所要設(shè)計的智能報警裝置由單片機、電話機、語音裝置、信 號檢測裝置、紅外傳感器裝置等幾部分組成，各部分分別完成各自的功 能，通過與其它

12、模塊的接口完整體功能的實現(xiàn)。智能報警裝置是利用電 話網(wǎng)，處于監(jiān)控狀態(tài)，平時不影響用戶家中電話機的正常工作。 硬件電路主要由 （1） 單片機模塊 （2） 電話機模塊 （3） 語音裝置模塊 （4） 信號檢測裝置模塊 （5） 紅外傳感器裝置模塊 該系統(tǒng)硬件要實現(xiàn)的功能如下： （1）在全天候警戒狀態(tài)時，外接電話可以正常使用，應(yīng)急電話隨時 可以接受報警信號。 （2）主人可以方便的設(shè)防和撤防。 （3）合理的運用電話機電路，外部設(shè)備元件簡單。 該系統(tǒng)主要由硬件電路主要由單片機、電話機、語音裝置、信號檢 測裝置、紅外傳感器裝置等組成。各系統(tǒng)模塊的構(gòu)成元件和功能如表 3- 1 所示。 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（

13、論文）說明書 7 表 3-1 系統(tǒng)模塊的構(gòu)成元件和功能 3.2 單片機模塊 單片機 AT89C51 是該系統(tǒng)的核心部分，它通過程序?qū)φ麄€系統(tǒng)進行 控制：當報警時，首先是由傳感器傳來的報警信號，然后送入單片機經(jīng) 由單片機 AT89C51 分析，然后根據(jù)分析結(jié)果來發(fā)出相應(yīng)的指令以控制相 應(yīng)的模塊，使之完成特定的功能處理或者將欲撥電話號碼轉(zhuǎn)化上電話線， 實現(xiàn)撥號功能為雙音多頻信送。單片機是一種特殊的計算機，它是在一 系統(tǒng)模塊 主要構(gòu)成元件 功能簡介 單片機 AT89C51 通過程序?qū)φ麄€系統(tǒng)進行 控制 雙音多頻發(fā) 送裝置 HA868(皿)PTD 型電話機 及其內(nèi)部撥號芯片 W19930 接收從電話線

14、上來的多音 多頻信號并將其轉(zhuǎn)化為數(shù) 字信號，然后送入單片機 處理或者將欲撥電話號碼 轉(zhuǎn)化為雙音多頻信號送上 電話線，實現(xiàn)撥號功能 語音裝置 SR9F26 單片永久記憶型 語音芯片 存儲語音，以使在報警時， 將事先存入的語音送出通 知對方 信號檢測裝置 74LS14 完成對電話線上的信號 (如回鈴音、撥號音、忙 音、無效號碼音以及振鈴 信號的判斷) 紅外傳感器 P2288 產(chǎn)生報警信號 電話機單元 HA868(皿)PTD 型電話機 產(chǎn)生雙音頻撥號信號 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 塊半導體芯片上集成了 CPU，存儲器 RAM，ROM 以及輸入與輸出接口電路， 這種芯片習慣上稱為單片

15、機。后來按照面向?qū)ο螅怀隹刂乒δ艿囊螅?在片內(nèi)集成了許多外圍電路及外設(shè)接口，如定時器/計數(shù)器、串行通信控 制器，部分單片機還集成了 A/D、D/A 轉(zhuǎn)換器和 PWM 功能。在硬件結(jié)構(gòu)、 指令系統(tǒng)和 I/O 等設(shè)計上充分考慮了控制的需要，為控制提供了有效的 手段，突破了傳統(tǒng)意義上的計算機結(jié)構(gòu)，發(fā)展成 Micro-controller 的體 系結(jié)構(gòu)，因此，目前國外已普遍稱之為微控制器 MCU，并以此與微處理 器相區(qū)別。1987 年以后，因采用嵌入技術(shù)，即在一塊芯片上除了集成 CPU 外，還嵌入了 RAM/ROM 或各種 I/O 功能，它又被一些大的半導體器 件公司命名為嵌入式控制器（Embed

16、ded Controller）。 3.2.1 電源和時鐘電路以及復位電路 本系統(tǒng)需要的是 5V 電源?？刂茊卧捎?12MHz 的晶體振蕩器。復位 電路采用按鍵上電復位，電路如圖 3-1 所示。 圖 3-1 復位電路 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 3.2.2 單片機的引腳分配 表 3-2 單片機引腳占用一覽表 單片機引腳 說明 P0.0-P0.3 控制語音芯片 SR9F26 的錄放 P2.0-P2.1 控制電話機的摘掛機 即免提控制 P2.2 撥號控制 P3.2 INT0 報警信號輸入口 P3.4 T0 信號監(jiān)測數(shù)據(jù)輸入口 3.3 信號檢測與識別模塊 設(shè)備與電話線接口的硬樣結(jié)構(gòu)原

17、理圖如圖 2-2 所示。由公用電話網(wǎng) 上來的信號，一路經(jīng)由 R，C，IC1，R2 和 IC2 組成的光電隔離振鈴檢測 電路將振鈴信號饋入 CPU 的中斷引腳.另一路經(jīng) C2，T 組成的 1：1 的隔 離電路后分成兩部分，一部分經(jīng)放大整形后饋入 CPU 的中斷引腳，主要 用來檢測電信信號。另一部分進入雙音多頻發(fā)送器，雙音多頻發(fā)送器將 CPU 送來的數(shù)據(jù)調(diào)制成雙音多頻信號發(fā)送到電話線上去。 電話網(wǎng)信號識別是利用 CPU 的中斷和定時系統(tǒng)，檢測輸入信號的周 期和一定時間內(nèi)采集到的信號數(shù)量。由檢測到周期可計算出信號的頻率， 由定時窗口內(nèi)采集到的信號數(shù)量可以算出信號的占空比。有了頻率和占 空比兩個參數(shù)，

18、就可出推斷出信號的類型。 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 對于撥號音、阻塞音和振鈴音(振鈴信號音由另外的檢測電路專門檢 測)的情況，只需檢測出信號的頻率和占空比，就可出推算出它是振鈴信 號、撥號信號還是阻塞信號。 對于撥號后的情況，要識別的信號有四種，其中三種基本信號(回鈴 音、忙音和無效號碼音)，一種是傳呼臺 2kHz 的應(yīng)答信號。這些信號出 現(xiàn)的時刻和持續(xù)時間都有很大差別。鈴流源為 253Hz 正弦波，諧波失 真不小于 5%，輸出電壓有效值為 9015V。尤其是出現(xiàn)在信號前的語音 信號，使得識別工作變得復雜、困難。 普通振鈴（即用戶的電話機被呼叫時產(chǎn)生的信號）采用 5 秒斷續(xù)

19、， 即 1 秒送，4 秒斷，斷續(xù)時間偏差不超過10%。 交換機給電話機的空閑信號（450Hz，6V，是連續(xù)信號），即用戶沒 有主叫也沒有被叫時產(chǎn)生的信號（也稱為撥號音信號）。 交換機給電話機的忙音信號（450Hz，6V），即被呼叫的電話機在使 用（也稱被叫機忙）時，交換機向主叫機送回的忙音信號（0.35 秒續(xù)， 0.35 秒斷）。 交換機給電話機的回鈴音信號（450Hz，6V），即用戶的主叫機撥打 被叫機撥通，并且使對方的電話機振鈴時，交換機向主叫機送回的回音 信號（1 秒續(xù)，4 秒斷）。尤其是出現(xiàn)在信號前的語音信號，使得識別工 作變得復雜、困難。 撥號后的前五種是與打電話相關(guān)的情況，后三種是

20、與撥傳呼機有關(guān) 的情況。以打電話為例，撥號后如果是忙音，則掛機延后再撥，如果是 回鈴信號，則進一步檢測對方是否摘機應(yīng)答，何時摘機。 比較忙音、回鈴音和無效號碼信號，三者有著相同的周期5s.以 這周期為檢測窗口的時間長度，則無效號碼信號的占空比為 83%，忙音 的占空比為=50%，而回鈴信號的占空比小于 26% (由于該信號受 24H：正 弦信號的調(diào)制，放大整形后，丟失部分載頻)。 根據(jù)電話機的原理，電 話的撥號音、回鈴音和忙音的音源頻率平均為 45025Hz ，只是斷續(xù)比 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 不同且在時間上有明顯差異，撥號音為 45025Hz 連續(xù)信號；忙音為 0.1

21、35S 通，0.135S 斷；回鈴音為 1S 通，4S 斷。當電話信號音到來時， 由 T3 放大，經(jīng) 74LS14 比較后，通過 P3.4 腳送給單片機計數(shù)，單片機根 據(jù) 5S 內(nèi)計數(shù)值的不同來判定此時的電話線路是否處于可撥號及是否處于 可發(fā)送語音狀態(tài)。撥號音的計數(shù)下限為(450 -25)5 = 2125，計數(shù)上限 為(450 + 25)5=2375。同理，忙音的計數(shù)范圍為 1041-1242，回鈴音 的計數(shù)范圍為 425-475，無信號音的計數(shù)應(yīng)為 0。在實際編程時，考慮一 定的計數(shù)誤差最后設(shè)定計數(shù)值大于 2567 為撥號音，在 2564-2567 之間為忙音，在 256-2564 之間為回

22、鈴音，小于 256 為無信號音。 圖 3-2 信號檢測裝置原理圖 信號檢測裝置由 74LS14 及其外圍元件組成，主要完成對電話線上的 信號(如回鈴音、撥號音、忙音、無效號碼音以及振鈴信號)進行判斷。 光電耦合在本電路的作用是隔離作用，避免了不同系統(tǒng)的共地問題。輸 入信號經(jīng)光電耦合把電話線上的信號耦合到 74LS14 的輸入端，經(jīng) 74LS14 比較后，通過 P3.4 腳送給單片機計數(shù)，單片機根據(jù) 5S 內(nèi)計數(shù) 值的不同來判定此時的電話線路是否處于可撥號及是否處于可發(fā)送語音 狀態(tài)。加上一個光電耦合，波形變得非常清楚，可見光電耦合起到了隔 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 離作用，有

23、利于對信號的分辨和識別。 3.4 語音錄放模塊 語音裝置由 SR9F26 存儲語音，以便在報警時，將事先存入的語音送 出通知對方，語音錄放電路由 SR9F26 單片永久記憶型語音電路及少量 外圍元件組成，片內(nèi)已存儲好 20S 的報警信息，不怕掉電，放音由單片 機 P0 口控制，語音信息通過該片的 14 腳送至外線。 SR9F26 與控制語音播放電路有關(guān)的具體的連接電路如圖 3-3 所示。 在此系統(tǒng)中，芯片只用于播放話音提示或報警信息，所以 PR 端接高電 平。 當裝置向戶主或安訪部門提供語音提示時， AT89C51 主控單元首先 通過 P2.1 口將 PD 置為低，啟動 SR9F26 芯片工作

24、。然后 AT89C51 主控單 元通過 P2.0 口將 CE 置為低，片選有效，SR9F26 在 CE 的下降沿將地址 鎖存，即實現(xiàn)放音。語音處理電路如圖 3-3 所示。當 AT89C51 單片機通 過 P2.3 口將 CE 低電平觸發(fā)時，將地址鎖存，調(diào)用按用戶要求已寫入的 語音內(nèi)容，如用戶的住址，報警內(nèi)容等。由 RC 高通濾波后，經(jīng)三極管 8050 放大送入被呼叫的對方。 圖 3-3 SR9F26 與控制語音播放電路的連接電路 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 當系統(tǒng)向有線電話用戶或無線系統(tǒng)用戶提供語音提示時，8051 最小 微機系統(tǒng)首先通過 P0.1 口將 PD 置為低，啟動芯

25、片工作，地址計數(shù)器清 零。SR9F26 在 CE 的下降沿將地址鎖存，即實現(xiàn)地址方式放音。 SR9F26 芯片產(chǎn)生的語音信號，經(jīng)過阻容元件耦合濾波送入通話電路。 提供報警好的語音。 語音處理芯片 SR9F26 采用最新的 DAST 技術(shù)(直接模擬量存儲技術(shù))， 其存儲單元采用了電擦除、電編程的 EEPROM，省去了數(shù)字存儲的 AD，D/A 轉(zhuǎn)換，數(shù)字壓縮及合成等電路。 因此，SR9F36 的應(yīng)用電路十分簡潔，語音的錄放操作、存儲非常方 便。其主要特點還有： 高保真：SR9F26 對語音的存儲采用了全新的“模擬存儲技術(shù)”。 錄音時，取樣后的模擬信號不經(jīng)過 AD 轉(zhuǎn)換而直接送入模擬收發(fā)器，有 序地

26、存儲到模擬存儲陣列中。放音時，同樣不必經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換，存儲陣 列中的信息通過模擬收發(fā)器，經(jīng)濾波后直接送入音頻放大電路，十分有 效地改善了音質(zhì)。 永留性：SR9F26 的模擬存儲陣列是由 EEPROM 組成的，存取速度 快，耗電少，對已存入的數(shù)據(jù)能夠長期保存，同時又允許片內(nèi)電路有隨 時重新改寫數(shù)據(jù)的靈活性。 多功能：SR9F26 的錄音信號有兩路不同的輸入方法，音頻信號的 多路處理器能接受兩路不同的輸入信號，輸出信號的功率放大可采取兩 種不同的處理手段，錄放操作具有兩種不同的模式， 超小型：SR9F26 具備固體錄音電路所必須具備的單元電路，因此 只要外接少量的阻容元件，就能構(gòu)成一個完整的錄

27、放系統(tǒng)。 經(jīng)過實踐證明，SR9F26 工作性能良好，可以較好地在專用系統(tǒng)中完 成語音提示功能，并可根據(jù)不同需要，在不同的通信系統(tǒng)中作為語音存 儲錄放和話音提示電路加以應(yīng)用。 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 3.5 音頻撥號電路 電子技術(shù)的發(fā)展使自動電話的結(jié)構(gòu)發(fā)生著日新月異的變化，現(xiàn)今家 用電話機也逐步用按鍵式取代機械撥號式.目前我國許多按鍵式電話機發(fā) 出的撥號信號仍與機械撥號式相同，是脈沖信號，故兩種電話機可以直 接通換。隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn) T 雙音多頻(Dual Tone Multiple Frequency， DTMF)按鍵電話，此種電話機在撤動某一號碼時發(fā)出相應(yīng)的 雙音多

28、頻信號，使撥號速度比脈沖撥號信號增加十倍左右。目前，DTMF 按鍵電話的每一用戶電話中除鍵盤外還要有與按鍵配合的 DTMF 信號發(fā)生 器(編碼器)，而在電話交換機內(nèi)應(yīng)有 DTMF 信號接收器(解碼器)對電話機 來的雙音多頻信號進行處理、解碼和接通被叫用戶。近年來國外很多廠 家己研制出多種單片 DTMF 發(fā)生器集成電路。這些集成電路外部只需極少 幾個元件，而且沒有調(diào)諧元件，裝配一個系統(tǒng)非常簡單。 3.5.1 DTMF 信號 DTMF 信號發(fā)生器與 DTMF 按鍵號碼盤相連，每掀一個號碼鍵電話機 就發(fā)生兩個相應(yīng)的音頻信號的組合，用它控制交換機接續(xù)到被叫用戶。 根據(jù)國際電報電話咨詢委員會(CCITT

29、)的建議，DTMF 按鍵盤采用八中取 二或七中取二的音頻方式，8 個頻率分為兩組，按頻率高低分成高頻群 和低頻群，每群各 4 個頻率，每撤按鍵盤上的一個號碼，高頻群與低頻 群各送一個頻率進行組合而輸出就形成了雙音多頻信號，這樣總共可有 16 種組合情況，號碼與頻率的對應(yīng)關(guān)系見表( 3-4)所列。每個號碼所對 應(yīng)的兩個頻率互不為整數(shù)比.高頻群中的緩高頻率 1633HZ 為備用頻率， 這樣就變?yōu)槠咧腥《绞?，只?12 個號碼。這 12 個號碼代表拉伯數(shù)字 “09”及“*”、“#”，通常己足夠用了，其中符號“*”、“#” 用于表示特殊功能如“重發(fā)”、“暫?！钡?。如掀5”時高頻群頻率 1336HZ

30、與低頻群頻率 770HZ 同時輸出。采用十六鍵時高頻群中最高頻率 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 1633HZ 系備用頻率，(A)(D)預(yù)定為數(shù)據(jù)通信等其它功能。 DTMF 發(fā)生器集成電路的手冊中大多以列音調(diào)（Column Tone）及行 音調(diào)(RowTone)分別表示高頻群與低頻群，高頻群中的 hl-h4 分別對應(yīng)列 音調(diào) CI-C4， 低頻群的 11-14 分別對應(yīng)于行音調(diào) R1-R4。 表3-3 高 頻 群 按鍵號碼 H1 1209Hz H2 1336Hz H3 1477Hz H4 1633Hz L1 697Hz 1 2 3 A L2 770 Hz 4 5 6 B L3 8

31、52 Hz 7 8 9 C 低 頻 群 L4 941 Hz * 0 # D 3.5.2 DTMF 發(fā)生器 在本次設(shè)計中，由于利用電話機進行撥號，所以只從電話機引出需 要用的部分引線，電話機還可以作為正常的通信工具使用，沒有破壞電 話機的任何一部分，作為電話機的輔助設(shè)計。關(guān)于電話機的工作原理， 及其具體連接電路，在附錄中有說明。 在設(shè)計中的具體應(yīng)用是由 HA868(皿)PTD 型電話機預(yù)先存儲各種電 話號碼，發(fā)號由單片機的 P2.2 控制 T3 導通，將事先存儲的號碼以 DTMF 形式通過該片的 12 腳送至外線，從而完成撥號功能。 在電話機中的具體連接電路圖如圖（3-4）所示： 河南理工大學本

32、科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 圖3-4 話機中的連接電路圖 DTMF 發(fā)生器又稱為 DTMF 信號編碼器或 DTMF 撥號電路，它的功能是 把按鍵號碼變?yōu)橄鄳?yīng)的 DTMF 信號。目前生產(chǎn)的單片 DTMF 發(fā)生器集成電 路使用方便，價格低廉，是組成 DTMF 發(fā)生器的核心。各廠生產(chǎn)的 DTMF 發(fā)生器集成電路的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)都大同小異，有的為了通用除能產(chǎn)生 DTMF 信號外還能產(chǎn)生脈沖信號，但最新產(chǎn)品大多只輸出 DTMF 信號。 DTMF 信號發(fā)生器集成電路新產(chǎn)品外配部件很少，除必不可少的鍵盤外， 還要一塊石英晶體，大多用彩色電視機色副載波頻率的石英晶體，頻率 為 3.579545MHZ(日、美

33、 NTSC 制)，另外需外接一兩個電阻電容。 之所以要極性保護電路，是因為在安裝電話機時，a/b 線的電壓極 性是不確定的，可能是 a 正，b 負，也可能是 a 負，b 正。圖 3-11 的極 性轉(zhuǎn)換電路就可以把極性不確定的電壓變成極性固定的電壓，即 c 點的 電壓總是負的，d 點的電壓總是正的。 本論文中設(shè)計的防盜報譽系統(tǒng) HA868()PTD 型電話機內(nèi)部的撥號 芯片為 W91330DTMF 發(fā)生器。它的撥號部分原理圖如圖(3-5)所示。 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 圖3-5 HA868()PTD型電話機原理圖 它由啟動電路，電源電路，脈沖開關(guān)電路，脈沖控制電路組成。在

34、本設(shè)計中，只用到重撥按鍵的作用，由于按鍵采用“E”字形的電路，使 內(nèi)部的兩個信號線相連，所以我利用了三極管的開關(guān)特性，在 P2.2 口， 輸出一個 50ms 的脈沖，使三極管導通 50ms，起到了觸發(fā)按鍵的作用。 經(jīng)實踐證明它是可以實現(xiàn)的。 需要說明的是，本模塊用的是電話機中的現(xiàn)成元件，充分利用電話 機，其中的極性保護電路，啟動電路，電源電路，脈沖開關(guān)電路，脈沖 控制電路，都是利用電話機中的元件。 3.6 電話機摘掛機控制模塊 此部分由 JZC-23F(4123)繼電器，三極管 9014，二極管以及電阻組 成，JZC-23F(4123)繼電器是 12v 直流電源供電，具體的負載參數(shù)是 10A

35、28VDC 或者 5A 220AC，完全可以滿足電話線路的要求，電路如圖（3-6） 所示 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 圖 3-6 電話機摘掛機控制模塊原理圖 由繼電器 J5、J6、T12、T13 整流橋等組成，單片機 P2.1，P2.2 控 制 T12、T13，使繼電器 J5、J6 吸合或斷開，從而完成摘掛機。反向二 極管是為了防止繼電器的誤導通，防止干擾信號的侵入。三極管 9014 相 當于電子開關(guān)電路，當單片機輸出高電平時，三極管導通，從而，繼電 器動作，開關(guān)閉和。完成摘掛機。為保證元器件的工作電壓，必須保證 合適的工作電壓。而且供電電壓的極性應(yīng)該是固定的。這里繼電器的工

36、 作電壓為 12v，三極管可以承受，并且它的負載電壓可以達到 220v，所 以可以承受電話線路的電壓。所以此電路可以實現(xiàn)。 3.7 盜情檢測 盜情檢測由紅外傳感裝置由 P2288， BIS001 及其外圍元件組成。傳 感器采用 P2888 型號熱釋電紅外傳感器，當有人進入其探測范圍時，傳 感器輸出正向電壓至單片機 P3.2 從而啟動單片機按設(shè)定的程序工作。 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 具體的連接電路如圖（3-7）所示： 圖3-7 盜情檢測連接電路圖 熱釋電紅外探測器是由熱釋電紅外傳感器（指陶瓷型，下同）、菲 涅耳透鏡及電子電路組成的一種光電檢測裝置，它能不接觸地檢測人體 運動

37、時輻射出的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號輸出。 1.熱釋電效應(yīng) 某些強介電物質(zhì)的表面接受了紅外線的輻射能量，其 表面產(chǎn)生溫度變化，隨著溫度的上升或下降在這些物質(zhì)表面上就會產(chǎn)生 電荷的變化，這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)，是熱電效應(yīng)的一種。這種現(xiàn)象 在鈦酸鋇之類的強介電質(zhì)材料上表現(xiàn)得特別顯著。若在鈦酸鋇一類的晶 體的上下表面鍍膜形成電極，在上表面加以黑色膜，若有紅外線間歇地 照射，其表面溫度上升T，其晶體內(nèi)部的原子排列將產(chǎn)生變化，引起自 發(fā)極化電荷P，設(shè)該元件的電容量為 C，則該元件的電壓 為P/C。這 里要指出的是，熱釋電效應(yīng)產(chǎn)生的表面電荷不是永存的，只要它出現(xiàn)， 很快便被空氣中的各離子所結(jié)合。因此，用熱釋電效

38、應(yīng)制成的紅外線傳 感器往往需要在元件的前面加機械式的周期遮光裝置，以使此表面電荷 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 20 周期出現(xiàn)才能實現(xiàn)測量；或者只有當測移動物體時才可不用周期遮光裝 置。因此紅外線測溫計在測靜止物體（包括人體）時需要加周期遮光裝 置；只有檢測運動的人體時才無周期遮光裝置，所以，這種傳感器也稱 為人體運動傳感器。 2結(jié)構(gòu) 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu) 如圖（3-8）所示： 圖3-8 熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu) 傳感器的敏感元件材料是鈦鋯酸鉛（PZT）一類強介電物質(zhì)，在上下 兩個表面用真空鍍膜工藝做上電極，并在其上表面加上一層黑色氧化膜 以提高其轉(zhuǎn)換效率。它的等效電路是一個在負載電

39、阻（Rg）上并聯(lián)一個 電容器的電荷發(fā)生器。傳感器的輸出阻抗極高，而輸出電壓信號又極其 微弱，所以在傳感器內(nèi)附有一個阻抗變換的場效應(yīng)管（FET）及一個厚膜 電阻（Rs）組成源極輸出級。整個結(jié)構(gòu)封裝在頂部有濾光鏡的管殼內(nèi) （TO-5 封裝），如圖，也有少數(shù)傳感器采用扁平金屬外殼或樹脂封裝， 其濾光鏡在側(cè)面。 3.濾光鏡材料 在殼體的窗口上裝有不同材料的濾光鏡，使不需要波 長的紅外線不能進入傳感器。一般熱釋電紅外傳感器在 0.220m 光譜 范圍內(nèi)的靈敏度是相當平坦的，并且不受可見光的影響。由于對不同物 體的檢測要求（如醫(yī)學、氣體分析或火焰檢測等）、光譜響應(yīng)范圍不同， 因此應(yīng)采用不同材料的濾光鏡。

40、河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 4.傳感器內(nèi)的元件數(shù) 從圖中可看出，敏感元件只有一個，若傳感器 中有兩個敏感元件（反相串聯(lián)），則稱為雙元件傳感器。元件的熱釋電 紅外傳感器有如下特性：當入射的紅外線能量順序地輻射到兩個敏感元 件時，由于兩個敏感元件反相串聯(lián)，其輸出比單元件高一倍；對同時輸 入的能量會相互抵消。由于有這樣的特性，使雙元件傳感器有以下優(yōu)點： 可防止因太陽光等紅外線所引起的誤差或誤動作；陶瓷型熱釋電敏感元 件具有壓電效應(yīng)，雙元件傳感器可消除因振動而引起的誤差；可以防止 檢測的環(huán)境溫度變化而引起的誤差。人體檢測的熱釋電傳感器都采用雙 元件的。 5.熱釋電紅外傳感器的主要參數(shù)

41、 幾種常用的熱釋電紅外傳感器的主 要參數(shù)如下表所示。 （1）電壓響應(yīng)率 Rv（也稱為靈敏度） 當經(jīng)過調(diào)制的紅外線光源照 射到元件表面，元件輸出的電壓與輸入的紅外輻射功率的比值稱為電壓 響應(yīng)率 Rv，Rv=Vs/PAd，式中 Vs 為紅外線檢測元件的輸出電壓（V）；P 為照射到元件單位面積上的輻射功（W/cm2）；Ad 為元件的面積（cm2）。 Rv 的數(shù)值越大，其靈敏度也越高。 （2）噪聲等效功率 NEP 紅外線檢測元件的輸出電壓較低，因此在 評價它的性能指標時應(yīng)特別注意到噪聲的影響。噪聲等效功率（NEP）值 是輸出信號的信噪比（S/N）為 1 時所對應(yīng)的紅外線入射功率值。其值越 小，則元件越

42、靈敏。 （3）檢測度 D 及特定檢測度 Dx 檢測度 D 是 NEP 的倒數(shù)。D 值越 高，說明該元件檢測信號的能力越強，而受噪聲影響越小。特定檢測度 D*是將元件受光面積 Ad 及測量放大器頻帶寬度f 特定和規(guī)格化的 D 值， 它能較確切地反應(yīng)該元件的品質(zhì)，因此 D * 參數(shù)應(yīng)用更為廣泛。 D*=D（Adf）1/2，P2288 作防入侵報警器有較好的性能，而 LHi958 較適合作自動門的檢測器、門燈或走道自動燈的應(yīng)用。因此本系統(tǒng)的紅 外傳感器為 P2288。 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 當人進入警戒區(qū)域時，熱釋電紅外傳感器 PIR 接收到頻率為 0.1-8 Hz 的人體紅

43、外信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過由電阻 R2、電容 C3 及 C5 組成的低通濾波電路，濾除高頻干擾噪聲，送至 IC BIS0001 的 14 腳。 經(jīng)內(nèi)部二級放大和雙向幅度鑒別后，通過邏輯控制延時電路在 IC BIS0001 的 2 腳輸出高電平，并經(jīng)電阻 R 送至三極管 9014，9014 接射極 跟隨電路，E 極通過 1 個 2k 的電阻限流接 1 個發(fā)光二極管指示，E 極 又輸出 1 個信號作為編碼芯片的輸人端。 4 軟件設(shè)計 4.1 軟件總體設(shè)計 該系統(tǒng)軟件由 51 系列匯編語言開發(fā)，主要由中斷部分組成，其中的 報警信號檢測為循環(huán)查詢，報警信號控制主要為中斷部分，整個程序在 TSC-

44、51/98 開發(fā)系統(tǒng)上調(diào)試通過，其程序流程如圖 4-1 所示。 開始 有報警信號 撥號 2.5 秒 摘機 放音 20 秒 掛機 延時 5 秒 撥號音 鈴音 結(jié)束 Y Y N N 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 圖 4-1 程序流程圖 若有人進入探測范圍，則 P3.0 為高電平，延時 20S(用于主人進門 后，有一定的時間關(guān)閉 K1，以免產(chǎn)生誤報) ，單片機令 P2.1、P2.2 為 高電平，繼電器 J12、J13 接通，處于摘機狀態(tài)。電話線路上的信號經(jīng) T2 送至單片機的 P3.2，若此信號為忙音信號，掛機 5S，然后重新進入 摘機狀態(tài)，直到撥號音進入為止；若此信號為撥號音信號時

45、， P2.2 為 高電平，控制撥號電路撥號。撥號完畢后，延時 2.5S ，CPU 查詢 P3.2 的信號，若為忙音，延時 5S 后，重新進入摘機狀態(tài)； 若為回鈴信號且 對方摘機，則 P0.0、P0.1 輸出高電平，控制錄放音電路播放語音報警信 息，放音 20S，然后令 P2.1v12P2.2 為低電平，從而掛機，進入下一次 報警開始狀態(tài)。 4.2 中斷技術(shù)的運用 本次設(shè)計用到的中斷，有外部報警信號的輸入中斷，定時器 T1 產(chǎn)生 的定時益處中斷，外部計數(shù)器 T0 產(chǎn)生的計數(shù)溢出中斷。對中斷優(yōu)先級 的設(shè)定，INT0 是地優(yōu)先級，T0、T1 是高優(yōu)先級，軟件設(shè)計為 SETB EA SETB ET1

46、SETB ET0 SETB EX0 SETB IT0 SETB PT0 SETB PT1 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 24 CLR PX0 這樣在開外部中斷后，產(chǎn)生中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過程中，外 部報警信號成生的中斷不能中止內(nèi)部定時器和外部計數(shù)器的中斷，使其 正常的工作。當外部產(chǎn)生報警信號，在執(zhí)行外部中斷的中斷服務(wù)程序時， 先關(guān)掉外部中斷，這樣就能保證中斷服務(wù)程序不被打斷。 在執(zhí)行外部中斷服務(wù)程序后，先要延時 20 秒，我采用程序延時的方 法，程序流程圖如下， 圖 4-2 程序延時圖 子程序片斷為 DEL： ；延時 20 秒 MOV R7，#20H Y 250m 到 1s 到

47、20s 到 N N Y Y N 返回 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 25 DEL1： MOV R6，#200H DEL2： MOV R5，#125H DEL3： DJNZ R5，DEL3 DJNZ R6，DEL2 DJNZ R7，DEL1 RET 當晶振采用 12M 赫茲時，每個機器周期為 1s，采用程序循環(huán)的方 法，125*2=250s，250*2*200 就是 1 秒，在經(jīng)過 R7 的循環(huán)，就是 20 秒的延時。 4.3 定時器/計數(shù)器的運用 T0 采用計數(shù)工作方式，使用操作模式 2，8 位自動重裝計數(shù)器，分 為兩個獨立的 8 位計數(shù)器 TH0 和 TL0，僅 TH0 的值在技術(shù)

48、中不變。TL0 溢 出時 TH0 的值自動裝入 TL0 中。計數(shù)初值為 256-256=0。T1 采用定時工 作方式，選模式 1，定時 50ms， 由公式 X=M-計數(shù)值=M- =M-(TCfosc)pcT 12 可以計算出 T1 的定時初值是 26F0H。關(guān)于模式控制寄存器 TMOD 的 控制，由于模式和工作方式都已確定，所以其值為 00100101，即 26H。 程序片斷為 MOV TMOD，#26H MOV TH0，#00H MOV TL0，#00H MOV TH1，#26H MOV TL1，#0F0H 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 26 由于需要定時 5 秒，用一個定時器無法

49、實現(xiàn)，所以在設(shè)計中采用定 時器加軟件計數(shù)的方法實現(xiàn)。 ORG 0000H LJMP MIN ORG 001BH ；定時器 1 LJMP T1 ORG 0030H MIN： SETB TR1 ；啟動 T1 MOV A，#00H ；對計數(shù)中斷的次數(shù)進行計 數(shù) MOV 41H，#100H ；毫秒計數(shù)初值 MOV 42H，#300H ；5 秒計數(shù)初值 CLR 4FH ；標志位 TT： JNB 4FH， TT T1： ； 定時器 PUSH PSW MOV TH1，#0D8H MOV TL1，#0F0H DJNZ 40H，TT1 MOV 40H，#100 DJNZ 41H，TT1 MOV 41H，#300

50、 SETB 4FH 4.4 延時程序 在設(shè)計中用到多個延時程序，有 20 秒的延時，2.5 秒的延時以及 5 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 27 秒的延時，設(shè)計中的延時程序都采用了程序延時的方法。但是程序延時 并不可靠，它存在一定的誤差，但是這并不影響程序的執(zhí)行，也不影響 報警系統(tǒng)的正確性，因此可以應(yīng)用。需要說明的是，在用程序延時延時 時，需要關(guān)掉中斷，否則將嚴重影響延時的正確性，將大大的推遲延遲 時間。因此在調(diào)用延時程序時，首先要關(guān)掉中斷。各延時程序片斷如下： DEL： ；延時 20 秒 MOV R7，#20H DEL1： MOV R6，#200H DEL2： MOV R5，#12

51、5H DEL3： DJNZ R5，DEL3 DJNZ R6，DEL2 DJNZ R7，DEL1 RET DELAY： ；延時 5 秒 MOV R7，#05H DELAY1： MOV R6，#200H DELAY2： MOV R5，#125H DELAY3： DJNZ R5， DELAY3 DJNZ R6， DELAY2 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 28 DJNZ R7，DELAY1 RET DELA： ；延時 2.5 秒 MOV R7，#05H DELA1： MOV R6，#100H DELA2： MOV R5，#125H DELA3： DJNZ R5， DELA3 DJNZ R6

52、， DELA2 DJNZ R7，DELA1 RET DELAY50： ；延時 50m 秒 MOV R7，#200H DELAY501： MOV R6，#125H DELAY502： DJNZ R6，DELAY502 DJNZ R7，DELAY501 RET 4.5 信號音檢測 根據(jù)電話機的原理，電話的撥號音、回鈴音和忙音的音源頻率平均 為 450 25Hz，只是斷續(xù)比不同且在時間上有明顯差異，撥號音為 45025Hz 連續(xù)信號；忙音為 0.135S 通，0.135S 斷；回鈴音為 1S 通， 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 29 4S 斷。當電話信號音到來時，由 T3 放大，經(jīng) 74L

53、S14 比較后，通過 P3.4 腳送給單片機計數(shù)，單片機根據(jù) 5S 內(nèi)計數(shù)值的不同來判定此時的電話線 路是否處于可撥號及是否處于可發(fā)送語音狀態(tài)。撥號音的計數(shù)下限為 (450-25)5=2125，計數(shù)上限為(450+25)5=2375。同理，忙音的計數(shù) 范圍為 1041-1242 ，回鈴音的計數(shù)范圍為 425-475，無信號音的計數(shù)應(yīng) 為 0。在實際編程時，考慮一定的計數(shù)誤差最后設(shè)定計數(shù)值大于 2567 為撥號音，在 2564-2567 之間為忙音，在 256-2564 之間為回鈴音， 小于 256 為無信號音。所以外部計數(shù)器計數(shù)初值設(shè)定為 256，然后對計 數(shù)器的中斷次數(shù)進行計數(shù)，判斷中斷次數(shù)

54、從而判斷鈴音。其程序片斷如 下： LINGYIN： JNB 4FH， LINGYIN ；判斷 5 秒判斷位并跳轉(zhuǎn) CLR CY CLR TR1 CLR TR0 ACALL PANDUAN ；調(diào)用判斷子程序 SET EX0 POP PSW RETI PANDUAN： ；對計數(shù)值進行計數(shù)判斷 CJNE A，#04， PANDUAN1 LJMP FANHUI PANDUAN1： JC PANDUAN2 LJMP FANHUI PANDUAN2： 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 30 CJNE A，#00，F(xiàn)ANHUI JNC CAOZUO LJMP FANHUI CAOZUO： SET P0

55、.0 SET P0.1 SET P0.2 ACALL DELL CLR P0.0 CLR P0.1 CLR P0.2 RET FANHUI： CLR P2.0 CLR P2.1 ACALL DELAY SJMP INT0 RET 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 31 5 系統(tǒng)的完善與改進 本設(shè)計配備適當?shù)耐鈬O(shè)備，能進行多種防盜功能的設(shè)定，同時還 能進行遠程報警和控制。 5.1 中斷擴充 傳感器可以選用多種傳感器，除了紅外傳感器以外，還可以擴展玻 璃破碎傳感器，門磁傳感器，煙霧報警探測器，微波防盜報警器以及煤 氣泄漏傳感器等，另外還有各種防盜報警裝置。 1、 細絲觸發(fā)式防盜報警器 細絲

56、觸發(fā)式防盜報警器適合于監(jiān)視各種門、窗、樓梯、過道、物體 等。其細絲一經(jīng)開斷不易立即復他，因而觸發(fā)可靠，適應(yīng)而廣。其應(yīng)用 電路如圖 5-1 所示 圖 5-1 細絲觸發(fā)式防盜報警器電路圖 它是由一只三極管 V 和阻容元件組成。當細絲 XS 未碰斷時，三極管 v 的基極電位等于零故 V 不工作。一旦 XS 被人絆斷，導致三極管 v 的基 極有偏流而導通工作。輸出高電平。 2、干簧管觸發(fā)式防盜報警器 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 32 圖 5-2 干簧管觸發(fā)式防盜報警器電路圖 此設(shè)備一半用于門窗。正常時，干璜管閉合，A 端輸出低電平，一 旦有人進入拉開永久磁鐵，導致干璜管導通，A 端輸出高電

57、平。 3、人體感應(yīng)報警器 該裝置的電路工作原理如圖 5-3 所示。它的觸發(fā)器件采用了很高輸 入阻抗的場效應(yīng)管，因為場效府管是一種電壓型控制器件，只要人體感 應(yīng)的電脈沖即可使其觸發(fā)工作。這種電路往往很簡單，制作也極易成功。 當人體接近金屬板 A 時，人體與金屬板之間所形成的電容效應(yīng)有傳遞和 感應(yīng)電脈沖的功能，因此，導致場效應(yīng)管 v1 的 D、s 極間電阻增大，從 而抬高了三極管 v2 的基極電位，于是 V 飽和導通。輸出高電平。當人體 離開金屬板 A 時，v2 又截止，輸出低電平。在安裝時，其金屬板八應(yīng)盡 量靠近場效應(yīng)管的 G 極，有利于提高觸發(fā)靈敏度。 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書

58、33 圖 5-3 人體感應(yīng)報警器原理圖 中斷可以采用中斷和查詢結(jié)合法，該方法是利用 MCS-51 的兩條外部 中斷輸入線，在每一條中斷輸入線上通過線“或”關(guān)系連接多個外部中 斷源，同時利用輸入端口線作為各中斷源的識別線。具體線路見圖 4- 3。 圖 4-3 中所示的 4 個外部裝置通過集電極開路的 OC 門構(gòu)成線“或” 關(guān)系，四個裝置的中斷請求輸入均通過 發(fā)給 CPU。無論哪一個外部裝0INT 置提出中斷請求，都會使 引腳上的電平變低。究竟是哪個外部裝置0INT 申請中斷，可以通過程序查詢 P1.0P1.3 的邏輯電平獲知。這 4 個中斷 源的優(yōu)先級，是利用軟件查詢方式實現(xiàn)，其中裝置 1 為最

59、高級，裝置 4 為最低級。軟件查詢時由最高至最低的順序查詢。有關(guān)中斷服務(wù)程序的 片斷如下： ORG 0003H LJMP INTRP0 ；INT0 中斷服務(wù)程序入口 ORG 0203H 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 34 INTRP0： PUSH PSW ；預(yù)而中斷服務(wù)程序是一個中斷查詢程 序 PUSH Acc JB P1.0，DVl JB P1.l，DV2 JB P1.2，DV3 JB P1.3，DV4 EXIT：POP A POP PSW RETI DVl： 裝置 l 的中斷服務(wù)程序 AJMP EXIT DV2： 裝置 2 的中斷服務(wù)程序 AJMP EXIT DV3： 裝置 3

60、的中斷服務(wù)程序 AJMP EXIT DV4： 裝置 4 的中斷服務(wù)程序 AJMP EXIT 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 35 圖 5-4 多外部中斷連接方法 各中斷服務(wù)程序可以進行相應(yīng)的操作，電話報警時，由單片機控制 采用不同的語音片斷。 5.2 語音的分段控制 對于 SR9F26 芯片，它可以實現(xiàn)分段錄音，分段錄放其具體的連接電 路為 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 36 圖 5-5 語音的分段控制電路圖 5.3 雙音頻發(fā)送接受電路的擴充 雙音多頻發(fā)送接收電路如圖 4 所示。 5087 是配合電話機鍵盤使 用的雙音多頻(DTMF)發(fā)送芯片。其輸入引腳 C1-C4(列)和

61、Rl-R4(行)對 應(yīng)電話機鍵盤(4 行4 列)的 8 根接線端。按下任一鍵對應(yīng) C1-C4 和 Rl- R4 的一種組合并能從 5087 的 16 腳發(fā)出一組高低音搭配的雙音頻音調(diào)去 電話網(wǎng)。收方(圖 4 中是 8870)收到雙音頻音調(diào)后再譯碼為 4 位音頻音調(diào) 后再譯碼為 4 位二進制電平 Q1-Q4 并送 CPU 讀取。DTMF 信號與二進制編 碼的對應(yīng)關(guān)系如表 1 所列。用 74ALS374 的 8 位輸入口與 5087 的 Cl- C4、R1 連接(取消電話機鍵盤)，再將 74ALS374 作為 CPU 的輸出口，CPU 即可代替電話機鍵盤向電話網(wǎng)發(fā)送全部鍵盤信號(十六進制數(shù)值 0-

62、F 及 “*”“#”)就可以在單片機控制下通過電話網(wǎng)實現(xiàn)二進制數(shù)字傳送。收 發(fā)雙方都采用數(shù)字化操作，而在媒體上傳輸?shù)氖请p音多頻信號。這樣， 就實現(xiàn)了在單片機控制下分時傳送語音和數(shù)字信息的目的。 圖 5-6 雙音多頻發(fā)送接收電路 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 37 表 5-1 發(fā)方（5087） DTMF 信令編碼 收方（MT8870） 信息 C4C3C2C1 R4R3R2R1 十六 進制 頻率 （低 組） 頻率 （高 組） 鍵號 Q4Q3Q2Q1 十六 進制 1 0001 1110 1EH 697 1209 1 0001 1H 2 0010 1110 2EH 697 1336 2 00

63、10 2H 3 0100 1110 4EH 697 1477 3 0011 3H 4 0001 1101 1DH 770 1209 4 0100 4H 5 0010 1101 2DH 770 1336 5 0101 5H 6 0100 1101 4DH 770 1477 6 0110 6H 7 0001 1011 1BH 852 1209 7 0111 7H 8 0010 1011 2BH 852 1336 8 1000 8H 9 0100 1011 4BH 852 1477 9 1001 9H A 0001 0111 27H 941 1336 0 1010 AH B 0010 0111 17

64、H 941 1209 * 1011 BH C 0100 0111 47H 941 1477 # 1100 CH D 1000 1110 8EH 697 1633 A 1101 DH E 1000 1101 8DH 770 1633 B 1110 EH F 1000 1011 8BH 852 1633 C 1111 FH 0 1000 0111 87H 941 1633 D 0000 0H 經(jīng)過擴張后，此系統(tǒng)的功用很大的增強了，如果加上看門狗電路， 可用于家庭智能控制（加上繼電器），無線報警。由于系統(tǒng)有雙音頻解 碼芯片所以可以在先修改密碼，在線設(shè)防和撤防，還可以撥打多個電話， 一個不通，可以繼續(xù)

65、撥打下一個電話，直到撥通為止。系統(tǒng)配備上玻璃 破碎傳感器，門磁傳感器，煙霧報警探測器，微波防盜報警器以后，可 以多點報警，多種方式報警，防火防盜，很有發(fā)展?jié)摿Α?河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 38 6 結(jié)論 本系統(tǒng)設(shè)計方案簡單、集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊，徹底改變了分立器件 構(gòu)成的家用報警系統(tǒng)功能少、誤報率高的缺陷，性能穩(wěn)定、可靠，智能 程度高，是家庭較理想的隱形看門衛(wèi)士。由于本人知識有限，在設(shè)計的 過程中也出現(xiàn)了不少問題，比如有些元器件的選型，不是很了解。有些 知識是以前沒有學過的，需要從新學習，設(shè)計中用到的電話機知識就是 其中一個。對于電話機的知識雖然以前學電子知識的時候設(shè)計一部分， 但

66、是那只是皮毛而已，在這次別設(shè)計過程中我又認真的學習了電話機的 原理知識，結(jié)構(gòu)構(gòu)成以及基本原理，對于通信知識也有了一些了解。對 于語音控制部分，我利用實驗室原有的語音芯片，雖然實驗室有現(xiàn)成的 芯片集成塊，但是并沒有相關(guān)資料，也不知道是什么型號的芯片，我就 認真的觀察，并記錄各個口的連接情況，在認真的查閱了相關(guān)資料后， 我確定它是 SR9F26 語音芯片，在設(shè)計時也就有了相應(yīng)的方法。對于撥號 芯片部分，包括極性保護電路在內(nèi)，全部利用原有的電話機，從電話機 中找到相關(guān)的部件，合理的利用?？傊?，這種智能防盜裝置的設(shè)計比較 簡單，適用于家庭住戶，安裝方便，不需要太多的外圍設(shè)備，設(shè)備簡單， 操作方便。 此次設(shè)計盡管有許多不盡人意的地方，但對于我自己我已經(jīng)盡力了， 通過這次設(shè)計，我學到了不少東西，查閱了大量的資料也請教了不少老 師和同學，感覺受益匪淺。 河南理工大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 39 致謝 感謝我的導師上官璇峰老師對我的諄諄教誨和關(guān)懷，使我在知識我 海洋里茁壯成長。 感謝教研室各位老師對我的關(guān)心和對學業(yè)上的大力支持。 感謝電氣學院機房的老師在寫論文期間給我提供了很多方便。 感謝我的師兄