《智能安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《智能安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc（54頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文摘 要隨著信息技術(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)居住環(huán)境要求日漸增高，希望住宅不僅便利、舒適而且更安全。本文所要介紹的智能防盜報(bào)警系統(tǒng)，正是在智能住宅蓬勃發(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)的。智能化住宅防盜報(bào)警系統(tǒng)首要任務(wù)是保護(hù)住宅的防盜安全，通過運(yùn)用多傳感器探測(cè)、雙音多頻遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸（DTMF）及計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警。自動(dòng)盜情檢測(cè)是由紅外探測(cè)與微波探測(cè)器構(gòu)成的雙鑒式探測(cè)器實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)防盜探測(cè)器檢測(cè)到險(xiǎn)情的時(shí)候，向單片機(jī)發(fā)出中斷申請(qǐng)，再由單片機(jī)控制電話接口電路，實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)，自動(dòng)撥打相關(guān)部門的電話號(hào)碼（如小區(qū)管理中心電話）進(jìn)行語音報(bào)警。本

2、系統(tǒng)通過密碼來識(shí)別主人身份，系統(tǒng)開啟后只有輸入正確的密碼才能關(guān)閉系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可有效的降低誤報(bào)警率。關(guān)鍵詞：智能報(bào)警系統(tǒng) 防盜 自動(dòng)撥號(hào) 語音報(bào)警 The Intelligent Alarm System for Residential AreaAbstractWith the rapid development of information technology and great improvement of standard of peoples living. People have increased the requirement for living conditions,

3、they hope not only residential is facilitate and comfortable but also more secure. Intelligent alarm system is designed just based on this intelligent residential background in order to satisfy user strong requirements for security. The primary task of intelligent anti-theft alarm system is protect

4、the residential anti-theft security. Through using multi-sensor detection, dual tone multi-frequency long-distance data transmission (DTMF) as well as computer and communications technology, the design can realize intelligent alarm. The alarm situation is automatically detected by the double inspect

5、 detector that is consisted of the infrared detector and microwave detector to achieved. When the anti-theft detector detect dangerous situations, the interruption will application for single-chip, and then telephone interface circuit is controlled by the single-chip to achieve analog picking machin

6、e. The system can dial the telephone number of the relevant departments (such as district management center phone) to voice alarm. The system is identified owner by password, only entering the correct password the system can be shut down. Design of the system can reduce the false alarm rate effectiv

7、ely.Key words: intelligent alarm system Anti-theft automatic dial-up voice alarm1 引言51.1 課題背景51.2 國(guó)內(nèi)外研究概況51.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容72 智能報(bào)警系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)92.1 方案提出92.2 方案比較及確定102.2.1 單片機(jī)的選擇102.2.2 傳感器的選擇113 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)143.1 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)143.2 防盜探測(cè)器電路設(shè)計(jì)153.2.1 熱釋電紅外線探測(cè)器163.2.1.1 熱釋電效應(yīng)163.2.1.2 熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)173.2.1.3 熱釋電紅外探測(cè)器基本原理183.2

8、.1.4 熱釋電紅外探測(cè)器電路設(shè)計(jì)193.2.2 微波探測(cè)器213.2.2.1 微波探測(cè)器原理213.2.2.2 探測(cè)器電路設(shè)計(jì)223.3 串行 EEPROM-X25045233.4 自動(dòng)撥號(hào)及語音報(bào)警電路設(shè)計(jì)253.4.1 撥號(hào)電路253.4.1.1 MT8888芯片簡(jiǎn)述253.4.1.2 芯片工作方式263.4.1.3 DTMF撥號(hào)原理273.4.1.4 撥號(hào)芯片及外圍電路283.4.2 語音電路293.4.2.1 ISD1420芯片簡(jiǎn)述293.4.2.2 芯片工作原理303.4.2.3 芯片工作模式303.4.2.4 語音芯片及外圍電路313.5 電話接口電路323.6 鍵盤與密碼顯示電

9、路設(shè)計(jì)333.6.1 鍵盤電路333.6.2 密碼顯示電路343.7 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)354 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)364.1 主程序設(shè)計(jì)364.2 中斷子程序設(shè)計(jì)374.3 控制模塊程序設(shè)計(jì)374.4 撥號(hào)模塊程序設(shè)計(jì)394.4.1 信號(hào)音檢測(cè)與判斷394.4.2 DTMF 撥號(hào)程序設(shè)計(jì)404.5 語音模塊程序設(shè)計(jì)414.6 摘掛機(jī)模塊程序設(shè)計(jì)424.7 密碼顯示模塊程序設(shè)計(jì)424.8 讀寫數(shù)據(jù)模塊程序設(shè)計(jì)435 總結(jié)45參考文獻(xiàn)46致 謝48附錄一 程序清單49附錄二 系統(tǒng)原理圖5650第一章 引言1.1 課題背景根據(jù)建設(shè)部全國(guó)住宅小區(qū)智能化示范工程要求，智能化住宅要達(dá)到安全防范、信息管理、信息網(wǎng)絡(luò)，也

10、即智能化住宅是將各種家庭自動(dòng)化設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與建筑技術(shù)與藝術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，從而實(shí)現(xiàn)住戶可以在任何時(shí)間任何地點(diǎn)進(jìn)行家庭遙控管理或與外界進(jìn)行聯(lián)系的住宅。隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)在的居住環(huán)境已經(jīng)滿足不了人們的基本要求。所以對(duì)家庭提出了更高的要求，因此智能化被引入家庭，并迅速在世界各地發(fā)展起來。人們對(duì)居住環(huán)境要求的日漸增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。國(guó)家建設(shè)部規(guī)定2，目前住宅小區(qū)應(yīng)實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智能化要求，其中包括（1）實(shí)行安全防范系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理；（2）防盜系統(tǒng)應(yīng)該安裝紅外或微波等各種類型報(bào)警探測(cè)器；（3）住宅火災(zāi)、有害氣體泄露實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；（4）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

11、應(yīng)該是以煙、溫及可燃?xì)怏w等探測(cè)器為主體；（5）系統(tǒng)應(yīng)能與計(jì)算機(jī)安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；（6）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制?；诖隧?xiàng)規(guī)定，住宅防盜實(shí)現(xiàn)智能化勢(shì)在必行。本文主要介紹的智能防盜報(bào)警系統(tǒng)，正是在智能住宅蓬勃發(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)的。根據(jù)智能化要求，防盜系統(tǒng)應(yīng)該紅外微波等多種類型的探測(cè)器。系統(tǒng)首要任務(wù)是保護(hù)住宅的防盜安全，通過運(yùn)用多傳感器探測(cè)、雙音多頻遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸（DTMF）3及計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)綜合形成智能報(bào)警系統(tǒng)，而達(dá)到保障住宅的目的。雙音多頻（DTMF）信令的傳輸速度，使得它廣泛應(yīng)用于各種通信和控制系統(tǒng)中。當(dāng)遇到盜情的時(shí)候，該系統(tǒng)可以通過電話網(wǎng)

12、絡(luò)自動(dòng)向相關(guān)部門發(fā)出語音求救信號(hào)，從而達(dá)到保護(hù)用戶生命財(cái)產(chǎn)的目的。1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況智能化住宅是社會(huì)信息化的產(chǎn)物，住宅智能化的內(nèi)容一般包括：（SA）住宅安全自動(dòng)化，（CA）通信自動(dòng)化，（HA）保健自動(dòng)化和（MA）管理自動(dòng)化，因此也稱為4A系統(tǒng)4。所謂智能化小區(qū)，即是通過一個(gè)高度集成的通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把住宅小區(qū)安全防范系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)連接起來，建立集成平臺(tái)與信息處理控制中心，各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行又共享網(wǎng)絡(luò)硬件資源，實(shí)施智能化與最優(yōu)化，為住戶營(yíng)造一個(gè)安全、自由、舒適的現(xiàn)化居家生活環(huán)境。在中國(guó)，雖然還未能象美國(guó)、日本那樣對(duì)住宅智能化系統(tǒng)的技術(shù)制定標(biāo)準(zhǔn)，但已經(jīng)借助智能建筑的

13、概念與技術(shù)開始推行智能化住宅小區(qū)的建設(shè)了。1997年廈門市建坤實(shí)業(yè)公司開發(fā)了WDJ-6住宅智能管理系統(tǒng)；1998年深圳市住宅局對(duì)總建筑面積為8O萬m2的梅林一村按智能化住宅和智能化住宅小區(qū)的概念進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)；長(zhǎng)沙市地稅局的住宅采用了智能化住宅布線系統(tǒng)。上海郵電二村初步建成了智能化住宅小區(qū)，上實(shí)花苑、創(chuàng)世紀(jì)花苑，萬里小區(qū)等紛紛宣布將建設(shè)流的智能化住宅小區(qū)。北京保安電器廠正式投產(chǎn)CBB三表戶外計(jì)量保護(hù)箱，上海郵電智能化系統(tǒng)集成公司開發(fā)廠家用智能控制器，北京奇藝新技術(shù)公司推出電腦家庭自控系統(tǒng)，上?；菰纯萍及l(fā)展有限公司開發(fā)并大量投產(chǎn)家庭智能化系統(tǒng) 盡管我們現(xiàn)在還難以給智能化住宅小區(qū)作出確切的定義，但是

14、無論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)、號(hào)稱智能化的住宅小區(qū)都具有共同的功能特征： (1)住宅內(nèi)部具備完善的綜合了安保防災(zāi)措施與生活服務(wù)的智能控制器、住宅與小區(qū)和社會(huì)之間具有高度的信息交互能力。 (2)小區(qū)內(nèi)部具備完善的安保措施、全面的公用設(shè)施監(jiān)控管理和信息化的社區(qū)服務(wù)管理。 (3)為小區(qū)內(nèi)住戶提供多媒體的多種信息服務(wù)。 總之智能化住宅小區(qū)是綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、由家庭智能控制系統(tǒng)、通信接入網(wǎng)、小區(qū)物業(yè)管理服務(wù)系統(tǒng)和小區(qū)綜合信息服務(wù)系統(tǒng)來支持實(shí)現(xiàn)的21?，F(xiàn)代安防監(jiān)控系統(tǒng)已有了新的概念，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（F

15、ire Automation System）共同構(gòu)成智能建筑系統(tǒng)最底層的系統(tǒng)5。目前國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已逐漸形成一個(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)模是在第二次產(chǎn)業(yè)革命中即1950年-1971年，首先在美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家形成，像ADEMCO（安定寶）；VICON（維康）；CHUBO（集寶）；AMERICA DYDAMIC（A.D）等。60年代視頻圖像技術(shù)的應(yīng)用6，使安全防盜行業(yè)得到快速的發(fā)展。德國(guó)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Guarto Easy新型安全防范系統(tǒng)7。西門子樓宇科技公司的新產(chǎn)品

16、將視頻監(jiān)控、音頻對(duì)講監(jiān)聽、防盜報(bào)警（有線或無線連接方式）7、火災(zāi)控測(cè)、危險(xiǎn)氣體探測(cè)等多種警告方式（聲光、無線、撥號(hào)）結(jié)合起來，對(duì)社區(qū)住宅及分散型小建筑進(jìn)行全方位的安全防范。Guarto 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(cè)器，震動(dòng)探測(cè)器，氣體探測(cè)器，火災(zāi)探測(cè)器，緊急按鈕，門禁觸點(diǎn)等各種探測(cè)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(cè)線路的延長(zhǎng)，從而更好的適應(yīng)環(huán)境。在我國(guó)，小區(qū)安全防范報(bào)警系統(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(guó)建設(shè)部的規(guī)定，主要包括電視監(jiān)控、防盜報(bào)警、求救求助、煤氣泄漏報(bào)警、

17、消防報(bào)警等內(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)分機(jī)用于接收室內(nèi)各探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)。室內(nèi)分機(jī)有多個(gè)探測(cè)器接口，可接收感煙探測(cè)器、溫度探測(cè)器、紅外8及微波探測(cè)器9、煤氣泄漏探測(cè)器等傳來的報(bào)警信號(hào)。以地區(qū)為例：大連市華樂-環(huán)?；▓@全部住宅均設(shè)計(jì)有國(guó)內(nèi)一流的家居安防系統(tǒng)。家居安防系統(tǒng)包括四部分功能：幕簾式電子?xùn)糯?、智能門禁管理、緊急呼救和誤報(bào)自解除功能。該系統(tǒng)采用獨(dú)立的不間斷電源供電。當(dāng)住戶家居安防系統(tǒng)斷電時(shí)，自檢系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向保安中心報(bào)警10。保安中心計(jì)算機(jī)還會(huì)始終記錄每一戶住宅的家居安防系統(tǒng)是否處于設(shè)防狀態(tài)。室內(nèi)裝有震動(dòng)報(bào)警頭（可以檢測(cè)破壞門時(shí)

18、的震動(dòng)）、紅外微波雙鑒式報(bào)警頭（可以檢測(cè)室內(nèi)是否有人）及報(bào)警控制器。報(bào)警控制器以MCU為核心，可以檢測(cè)兩個(gè)報(bào)警頭輸入信號(hào)，可以設(shè)置新密碼，可以接收遙控器輸入信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)聲、光報(bào)警或把報(bào)警信號(hào)通過電話線送到110。系統(tǒng)中還配備了8Ah的充電電池，以保證在斷電或電源被破壞時(shí)系統(tǒng)正常工作?？梢灶A(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(guó)，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 論文的主要研究?jī)?nèi)容針對(duì)國(guó)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(guó)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)的智能住宅防盜報(bào)警

19、系統(tǒng)是依托公共電話網(wǎng)做傳輸媒體的電話報(bào)警系統(tǒng)11，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(jiǎn)單、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能包括：對(duì)盜竊以及入室搶劫實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；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(cè)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報(bào)警臺(tái))之間的數(shù)據(jù)交換;下面對(duì)報(bào)警功能進(jìn)行詳細(xì)介紹：在探測(cè)范圍內(nèi)，有陌生人進(jìn)入的時(shí)候，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)通過傳感器傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，判斷是否報(bào)警，如果在50S內(nèi)沒有人解除報(bào)警，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)報(bào)警器自動(dòng)向相關(guān)部門撥打預(yù)先設(shè)置好的電話號(hào)碼，進(jìn)行語音報(bào)

20、警。這樣就能有效的降低財(cái)產(chǎn)損失。論文的第二章是對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證，通過比較多個(gè)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合使用，有效組合，給出系統(tǒng)的原理框圖，并對(duì)傳感器進(jìn)行了選型。論文的第三章詳細(xì)的介紹智能防盜報(bào)警系統(tǒng)及其外圍硬件設(shè)計(jì)。依照總體方案設(shè)計(jì)出以AT89C51為核心的硬件平臺(tái)及其外圍電路，具體包括（1）傳感器檢測(cè)電路、（2）聲光報(bào)警電路、（3）看門狗電路、（4）密碼顯示電路、（5）鍵盤電路、（6）DTMF撥號(hào)電路、（7）電話機(jī)接口電路、（8）語音電路、（9）電源電路等。論文的第四章為系統(tǒng)的軟件方面的設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制主程序流程圖及主要子程序流程圖，并根據(jù)程序流程圖進(jìn)行相應(yīng)程序的編制。第二章 智能

21、報(bào)警系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 方案提出隨著計(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)家庭提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地發(fā)展起來。人們對(duì)居住環(huán)境要求的日漸增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。國(guó)家建設(shè)部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應(yīng)實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智能化要求，其中包括實(shí)行安全防范系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理；住宅火災(zāi)、有害氣體泄露實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)該是以煙、溫及可燃?xì)怏w等探測(cè)器為主體；防盜系統(tǒng)應(yīng)該安裝紅外或微波等各種類型報(bào)警探測(cè)器；系統(tǒng)應(yīng)能與計(jì)算機(jī)安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制?；诖隧?xiàng)規(guī)定，住宅防盜實(shí)現(xiàn)智能化勢(shì)在必行。本文

22、所要介紹的智能防盜報(bào)警系統(tǒng)，正是在智能住宅蓬勃發(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)的。系統(tǒng)首要任務(wù)是保護(hù)住宅的防盜安全，通過運(yùn)用多傳感器探測(cè)、雙音多頻遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸（DTMF）及計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)綜合形成智能報(bào)警系統(tǒng)，而達(dá)到保障住宅的目的。雙音多頻（DTMF）信令的傳輸速度，使得它廣泛應(yīng)用于各種通信和控制系統(tǒng)中。當(dāng)遇到盜情的時(shí)候，該系統(tǒng)可以通過電話網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)向相關(guān)部門發(fā)出語音求救信號(hào)，從而達(dá)到保護(hù)用戶生命財(cái)產(chǎn)的目的。系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。 圖2-1 系統(tǒng)框圖2.2 方案比較及確定2.2.1 單片機(jī)的選擇MCS51是指由美國(guó)INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了好些

23、品種，如8031、8051、8751、8032、8052、8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合會(huì)看到8031的名稱。8031內(nèi)部包括1個(gè)8位CPU、128B RAM，21個(gè)特殊功能寄存器（SFR）、4個(gè)8位并行I/O口、1個(gè)全雙工串行口，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，但片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器，需要擴(kuò)EPROM芯片。AT89C5112是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫

24、的只讀程序存儲(chǔ)器(EPROM)和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元。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。主要性能參數(shù):與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作:OHz-24MHz三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器1288字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)可編程I/O日線2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源可編程串行UART通道低功耗空閑和掉電模式根據(jù)性能指標(biāo)的比較以及設(shè)計(jì)

25、的要求，系統(tǒng)CPU選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51。2.2.2 傳感器的選擇方案一：在傳感器檢測(cè)電路中選用熱釋電紅外探測(cè)器，紅外探測(cè)器是一種輻射能轉(zhuǎn)換器,主要用于將接收到的紅外輻射能轉(zhuǎn)換為便于測(cè)量或觀察的電能,熱能等其他形式的能量. 熱釋電紅外線傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自動(dòng)檢測(cè)等。實(shí)質(zhì)上熱釋電傳感器是對(duì)溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極，如圖2-2所示。在環(huán)境溫度有T的

26、變化時(shí)，由于有熱釋電效應(yīng)，在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓V。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Q會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，T=0，則傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生T，則有T輸出；若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。所以這種傳感器也稱為人體運(yùn)動(dòng)傳感器。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料

27、制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出1020米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。圖2-2熱釋電傳感器原理圖菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而提高能量幅度。被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：1、容易受各種熱源、光源干擾。 2、被動(dòng)紅外穿透力差，人

28、體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。 3、易受射頻輻射的干擾。4、環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。方案二中傳感器電路使用微波探測(cè)器，微波探測(cè)器為空間探測(cè)器，用于探測(cè)在防范空間內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)物體。微波探測(cè)器可靠性強(qiáng)，無光亮和熱源的要求，探測(cè)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(cè)器的徑向角度等13。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(chǎng)，天線把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁波輻射到周圍

29、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(chǎng)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(cè)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(cè)器用于盜情的檢測(cè)。圖2-3微波探測(cè)器原理框圖環(huán)形天線和它周圍的電阻、電容和MOS場(chǎng)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(cè)器原理如圖2-3所示，當(dāng)電路接通電源以后，振蕩產(chǎn)生的單頻、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)之間混頻后產(chǎn)生微弱的頻移信號(hào)，該

30、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(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬度不同的等幅脈沖輸出。微波探測(cè)器的缺點(diǎn)是監(jiān)視面積較大。方案三在傳感器電路中使用雙鑒式探測(cè)器14，它是由紅外與微波探測(cè)器組成的，較之以往的微波或紅外單信號(hào)探測(cè)器，其誤報(bào)率明顯下降。原理如圖2-4所示。圖2-4雙鑒式探測(cè)器原理圖雙鑒探測(cè)器工作時(shí)探測(cè)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(cè)到兩個(gè)探測(cè)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(cè)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(cè)器監(jiān)視面積較大的弱點(diǎn)

31、；但紅外探測(cè)器對(duì)環(huán)境溫度的變化比較敏感，而微波探測(cè)器所檢測(cè)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(cè)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。三個(gè)方案中，方案一使用紅外線傳感器，他的缺點(diǎn)就是容易產(chǎn)生誤報(bào)警，對(duì)環(huán)境溫度變化比較敏感；方案二中使用的是微波傳感器，他的缺點(diǎn)是監(jiān)視面積比較大，反應(yīng)不靈敏；方案三中使用的是雙鑒式傳感器，它是由紅外和微波共同組成的，它很好的解決了系統(tǒng)的誤報(bào)警問題，所以我選擇方案三，選用雙鑒式傳感器。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用的單片機(jī)是AT89C51，AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)

32、的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(EPROM)和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元。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。最小系統(tǒng)電路圖如3-1所示。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、電容和按鍵開關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位和看門狗復(fù)位的功能。單片機(jī)的INT0與防盜探測(cè)器相連，實(shí)現(xiàn)警情的采集。為防止環(huán)境干擾信

33、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）檢測(cè)，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)為是外界干擾不執(zhí)行報(bào)警處理，有效降低誤報(bào)幾率。圖3-1最小系統(tǒng)電路圖P2.1與語音電路相連，實(shí)現(xiàn)語音的回放控制。P2.3與電話接口電路相連，實(shí)現(xiàn)模擬摘掛機(jī)的控制。P1.0P1.7接鍵盤。P2.4、P2.5、P2.6分別接峰鳴器、LED燈。P0.0、P0.1、P0.2和P0.3分別與MT8888的D0、D1、D2、和D3相連，用作數(shù)據(jù)總線。P2.0與MT8888的RS0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

34、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，P3.0、P3.1、P3.2分別與液晶顯示模塊的SCLK、STD、CS相連，用于控制顯示模塊。3.2 防盜探測(cè)器電路設(shè)計(jì)防盜探測(cè)器是由紅外與微波探測(cè)器組成的雙鑒式探測(cè)器，較之以往的微波或紅外單信號(hào)式探測(cè)器，其誤報(bào)率明顯下降，原理圖如圖3-2所示圖3-2雙鑒式探測(cè)器原理圖雙鑒式探測(cè)器工作時(shí)探測(cè)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(cè)到兩個(gè)探測(cè)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)

35、驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在紅外探測(cè)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(cè)器監(jiān)視面積較大的弱點(diǎn)；但紅外探測(cè)器對(duì)環(huán)境溫度的變化比較敏感，而微波探測(cè)器所檢測(cè)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(cè)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。3.2.1 熱釋電紅外線探測(cè)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(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。3.2.1.1 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、欽錯(cuò)酸鉛(PZT)等)的

36、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，從而使物質(zhì)表面電荷失去平衡，最終電荷變化將以電壓電流形式輸出15.在熱釋電紅外探測(cè)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(cè)10-20m處人的活動(dòng)。3.2.1.2 熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)傳感器通常包括熱釋電晶體、電極、氧化膜、襯底、FET和負(fù)載

37、電阻幾個(gè)組成部分，熱釋電晶體一般是PZT或其他材料，在晶體上下表面分別設(shè)置電極，在上表面再加一層黑色氧化膜以提高其轉(zhuǎn)換效率。如圖3-3和3-4分別為熱釋電紅外線傳感器RE200B的結(jié)構(gòu)圖及其等效電路圖16.熱釋電晶體的等效電路是一個(gè)在負(fù)載電阻上并聯(lián)一個(gè)電容的電流發(fā)生器，其輸出阻抗很高，一般為10K-47K，而且輸出電壓信號(hào)又極其微弱，故在管內(nèi)附有FET放大器及厚膜電阻，以達(dá)到阻抗變換的目的。在管殼頂端裝有濾光鏡片及窗口，用以選擇接收不同的波長(zhǎng)。在窗口上裝濾光鏡的目的是使不需要的紅外線不能進(jìn)入傳感器。一般熱釋電紅外傳感器在光譜范圍內(nèi)的靈敏度是相當(dāng)平坦的(并且不受可見光的影響)。一般常用硅質(zhì)聚乙烯

38、材料的濾光鏡，它能以非接觸形式檢測(cè)出物體放射出來得紅外線能量變化，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。傳感器探頭前部裝有菲涅爾透鏡。由于人的活動(dòng)頻率范圍在0.1-10Hz，因此需要對(duì)人體動(dòng)頻率加以增頻，而菲涅爾透鏡是一種多面反(折)射鏡，比較理想。當(dāng)人體進(jìn)入菲涅爾透鏡的一個(gè)視場(chǎng)時(shí)，在熱釋電傳感器上產(chǎn)生一個(gè)交變紅外輻射信號(hào)，就會(huì)使傳感器電路產(chǎn)生一個(gè)微弱的電壓信號(hào)。圖3-3熱釋電紅外線傳感器結(jié)構(gòu)圖圖3-4等效電路圖紅外探測(cè)器電路這里采用RE200B雙元件型熱釋電紅外傳感器，在這種傳感器內(nèi)部，兩個(gè)敏感元件反相連接，當(dāng)人體靜止時(shí)兩元件極化程度相同，互相抵消。但人體移動(dòng)時(shí)，兩元件極化程度不同，凈輸出電壓不為0，從而

39、達(dá)到探測(cè)移動(dòng)人體的目的。表3.1所示為測(cè)量得到的該傳感器特性。表3-1熱釋電紅外傳感器特性（RE200B）窗口 視 源壓 工作 工作 響應(yīng) 環(huán)境 澡硅片 域 電級(jí) 電流 電壓 波長(zhǎng) 溫度 聲mm V uA V(DC) um mV0.5 138*125 0.4-1.1 8-24 2.2-15 6-14 -20 +70 2003.2.1.3 熱釋電紅外探測(cè)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(zhǎng)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).傳感器的電壓響應(yīng)度與入射光輻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(cè)器上時(shí)，探測(cè)器沒有電信號(hào)輸出，所以恒定

40、的紅外輻射不能被檢測(cè)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(cè)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(cè)器適用于盜情信號(hào)的檢測(cè)。探測(cè)器原理框圖如圖3-5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(chǎng)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)Uo。圖3-5 熱釋電紅外線探測(cè)器原理框圖3.2.1.4 熱釋電紅外探測(cè)器電路設(shè)計(jì)熱釋電紅外探測(cè)器電路采用的器件包括紅外探測(cè)器專用芯片紅外傳感信號(hào)

41、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(cè)元件BISS0001是CMOS數(shù)模混合專用集成電路，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。管腳排列及點(diǎn)波形如圖3-6和3-7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IC

42、7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。RRI、 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3-6 BISS0001管腳排列圖圖3-7 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下各點(diǎn)波形圖3-8所示為紅外探測(cè)器分立元件電路圖。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(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

43、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VC VR時(shí)，IC6輸出為高電平，則打開與門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(cè)器進(jìn)

44、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(cè)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(cè)并報(bào)警。圖3-8 紅外探測(cè)器電路圖具體數(shù)據(jù)如下VM0.5VDD=2.5V，VR0.2VDD=1VVH0.7VDD=3.15V, VL0.3VDD=1.35VTx49152R 1C1=491525.110310210-12=25.1msTi24R2C2=241060. 110-6=2.4s探測(cè)器輸出數(shù)據(jù)如表3-2所示，當(dāng)探測(cè)到異常信號(hào)時(shí)輸出高電平。表3-2輸出數(shù)據(jù) VDD（V） Tx+Ti(S) U0(V) V0(V) I 0(mA)無信號(hào) 4.5 0.05 0.2

45、9 0.29有信號(hào) 4.5 3.0 4.49 4.45 4.453.2.2 微波探測(cè)器3.2.2.1 微波探測(cè)器原理微波探測(cè)器為空間探測(cè)器，用于探測(cè)在防范空間內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)物體。微波探測(cè)器可靠性強(qiáng)，無光亮和熱源的要求，探測(cè)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(cè)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(chǎng)，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

46、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(chǎng)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(cè)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(cè)器用于盜情的檢測(cè)。圖3-9微波探測(cè)器原理框圖環(huán)形天線和它周圍的電阻、電容和MOS場(chǎng)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(cè)器原理如圖3-9所示，當(dāng)電路接通電源以后，振蕩產(chǎn)生的單頻、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，

47、經(jīng)比較將一定強(qiáng)度的探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬度不同的等幅脈沖輸出。微波探測(cè)器的缺點(diǎn)是監(jiān)視面積較大。3.2.2.2 探測(cè)器電路設(shè)計(jì)微波探測(cè)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3-10。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)?；祛l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

48、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(cè)到的信號(hào)。實(shí)驗(yàn)過程中報(bào)警范圍實(shí)測(cè)約為7-8米，探測(cè)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(cè)。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))，輸出數(shù)據(jù)見表3-3，當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)為高電平。圖3-10微波探測(cè)器電路圖表3-3輸出數(shù)據(jù) 1OUT(V) 2OUT(V) 3IN-(V) 3OUT(V) V0(V) I0(mA)無信號(hào) 0 0 0 0 0.34 0有信號(hào) 2.9 4.77 2.35 4.7 4.74 1.06微波靈

49、敏度和紅外靈敏度通過步測(cè)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(cè)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(cè)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。3.3 串行 EEPROM-X25045本設(shè)計(jì)中采用了具有可編程的串行EEPROM-X2504517. X25045是美國(guó)公司XICOR低功耗CMOS的產(chǎn)品(備用電流10uA、工作電流3mA)，它把看門狗定時(shí)器、VCC監(jiān)控電路和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EEP

50、ROM。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的引腳功能如表3-4。表3-4 X25045 引腳功能1/CS片選輸入(低電平有效)2SO串行輸出3/WPEEPROM寫保護(hù)輸入4Vss接地5SI串行輸入6SCK串行時(shí)鐘輸入7RESET復(fù)位信號(hào)輸出8Vcc電源電壓X25045接口電路如圖3-11所示，P0.4與X25045的串行輸入腳SI相連，用于輸出操作碼、字節(jié)地址以及寫入數(shù)據(jù);P0.5與X25045的串行輸出引腳S0相連，用于讀出數(shù)據(jù)

51、;P0.6與X25045串行時(shí)鐘輸入腳SCK相連，作為串行數(shù)據(jù)輸入和輸出的時(shí)鐘信號(hào)。由于X25045的復(fù)位輸出信號(hào)為高電平有效，故和89C51復(fù)位方式一致，RST輸出一個(gè)高電平信號(hào)，經(jīng)過微分電路C2、R3輸出一個(gè)正脈沖使CPU復(fù)位。看門狗定時(shí)器(WD0和WD1)位用于設(shè)置延時(shí)時(shí)間，具體設(shè)置如表3-5所列。這些非易失性的位通過WRSR指令來設(shè)置。本系統(tǒng)中采用0. 6s的超時(shí)周期。表3-5 看門狗延時(shí)時(shí)間設(shè)置狀態(tài)寄存器位 看門狗超時(shí)周期 WD1 WD0 典型值 0 0 1.4s 01 600ms 10 200ms 1 1 禁止圖3-11 X25045 接口電路圖3.4 自動(dòng)撥號(hào)及語音報(bào)警電路設(shè)計(jì)3

52、.4.1 撥號(hào)電路本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)撥號(hào)電路可通過電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋呼，對(duì)所指定的機(jī)構(gòu)或人員發(fā)出求救信號(hào)，簡(jiǎn)述事故性質(zhì)及地點(diǎn)，使救援人員采取相應(yīng)措施來制止事故，系統(tǒng)主要功能如下:1：報(bào)警優(yōu)先功能:主機(jī)與用戶電話機(jī)共用一條電話線，非報(bào)警時(shí)，不影響電話的正常使用，電話機(jī)的正常使用不影響也不干擾主機(jī)報(bào)警主機(jī)報(bào)警時(shí)，優(yōu)先撥打報(bào)警電話。2: 自動(dòng)撥號(hào)功能:可設(shè)定1-6組電話或手機(jī)號(hào)碼，每組不超過15位數(shù)。3: 用戶對(duì)自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)可自行設(shè)定和修改密碼。4: 可自行錄制語音:語音播送，由使用者自行錄制，存錄“狀況”(如有人闖入等)，使用者的姓名，地址，電話等。5: 自動(dòng)探測(cè)通話狀態(tài):報(bào)警時(shí)自動(dòng)探測(cè)對(duì)方電話

53、機(jī)的使用狀態(tài)，若對(duì)方為占線或響鈴后無人接，則保留跳過，等下一輪續(xù)撥。6: 記憶儲(chǔ)存功能:本系統(tǒng)采用X25045為記憶元件，電話號(hào)碼，報(bào)警信息存錄等所有輸入都不會(huì)因?yàn)殡娫词ザ儎?dòng)。3.4.1.1 MT8888芯片簡(jiǎn)述加拿大Mitel工公司生產(chǎn)的DTMF信號(hào)編/解碼芯片MT8888芯片18，不僅具有DTMF信號(hào)收發(fā)功能，而且具有電話信號(hào)音檢測(cè)功能。由于是采用CMOS制造工藝，芯片集成度高，功耗低(只有57.8mW)工作穩(wěn)定可靠，因此在必須同時(shí)具備DTMF信號(hào)接收和發(fā)送的功能的系統(tǒng)中倍受人們的青睞。另外，MT8888可以方便與MCS51系列單片機(jī)接口，外圍電路簡(jiǎn)單。因此，MT8888被廣泛應(yīng)用于信

54、用卡系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)、中繼系統(tǒng)、移動(dòng)通信、互連撥號(hào)以及個(gè)人電腦等領(lǐng)域。MT8888引腳排列如圖3-12所示。圖3-12 MT8888引腳排列圖MT8888芯片特點(diǎn):具有多種工作模式，可由內(nèi)部控制寄存器選擇，所以功能很強(qiáng)。如編程選擇雙音（BURST)發(fā)送模式時(shí)，它間歇發(fā)送任意個(gè)數(shù)的雙音信號(hào)，雙音信號(hào)持續(xù)時(shí)間精確控制在51ms士1ms,符合DTMF信號(hào)解碼標(biāo)準(zhǔn)。也可擴(kuò)充為102ms士2ms雙音群模式，符合電話自動(dòng)撥號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。編程選擇呼叫進(jìn)程檢測(cè)(call progress)模式時(shí)，能檢測(cè)電話信號(hào)音。頻率精度高，片內(nèi)對(duì)雙音群模式的占空時(shí)間精確定時(shí)。3.4.1.2 芯片工作方式MT8888通過微處理器接口

55、由RS0,WR .RD, D0-D3選擇內(nèi)部寄存器,以控制電路的工作模式。它有5個(gè)寄存器:發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器(TDR)、接收數(shù)據(jù)寄存器（RDR）、狀態(tài)寄存器(SR)、控制寄存器A (CRA)和控制寄存器B (CRB)。其中CRA和CRB址，先寫CRA，后寫CRB，是否寫CRB由CRA的最高位控制。MT8888有多種工作方式，它們分別為:1：DTMF模式:發(fā)送與接收DTMF信號(hào)。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)TDR控制可編程行、列計(jì)數(shù)器、D/A變換器，合成需要發(fā)送的DTMF信號(hào)?；駾TMF信號(hào)經(jīng)撥號(hào)音抑制、分離帶通濾波器、監(jiān)頻與確認(rèn)，譯成相應(yīng)的4比特碼，經(jīng)RDR輸至數(shù)據(jù)總線。2：呼叫處理(CALL)模式:電路可以檢測(cè)電

56、話呼叫過程中的各種信號(hào)音，只要信號(hào)的頻率落在320HZ-510HZ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(hào)，/CP端輸出，以用于微處理器對(duì)呼叫性質(zhì)和類別進(jìn)行判斷。若無信號(hào)濾出，則/CP端始終保持低電平。3：突發(fā)(BURST)模式:在DTMF模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號(hào)突發(fā)和暫停時(shí)間各為51士1ms;在CP模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號(hào)突發(fā)和暫停時(shí)間各為102士2ms:，此時(shí)電路只可發(fā)送DTMF信號(hào)，但不能接收。4:單/雙音(S/D)產(chǎn)生模式:電路可產(chǎn)生單音或DTMF信號(hào)(由CRB控制)，用于測(cè)試和監(jiān)測(cè)。5:測(cè)試(TEST)模式:使電路從DTMF接收部分得到延遲監(jiān)測(cè)信號(hào)，并從/CP

57、端輸出。6:中斷模式:此模式下若選擇狀態(tài)，當(dāng)DTMF信號(hào)被接收或出現(xiàn)在監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，或準(zhǔn)備發(fā)送更多數(shù)據(jù)(突發(fā)模式下)時(shí)，則 /CP端下接至低電平。3.4.1.3 DTMF撥號(hào)原理現(xiàn)在的電話機(jī)多數(shù)是雙音頻電話，下面就以雙音頻為例介紹電話撥號(hào)的原理。雙音多頻(DTMF)是指用兩個(gè)特定的單音信號(hào)的組合來代表數(shù)字或功能。兩個(gè)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(hào)方式中有16個(gè)按鍵，對(duì)應(yīng)有8種不同的單音信號(hào)，因其采用的頻率有8種，所以稱為多頻，如表3-6所示。從中任意抽出2中進(jìn)行組合，又稱其為8中取2的編碼方法。根據(jù)國(guó)際電話電報(bào)咨詢委員會(huì)(CCITT)Q.23號(hào)建議，DTMF選號(hào)方式選用

58、8個(gè)頻率，把這8種頻率分成兩個(gè)群，即高頻群和低頻群，其中低頻群有4種頻率：679MHz，770MHz，852MHz，941MHz；高頻群也有4種率：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(gè)鍵號(hào)分別對(duì)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。表3-6 DTMF撥號(hào)方式中16鍵組合表 1029MHz 1366MHz 1477MHz 1633MHz679MHz 1 2 3 A770MHz 4 5 6 B862MHz 7 8 9 C941MHz * 0 # D用雙音多頻撥號(hào)方式傳遞音

59、頻信號(hào)，其傳播速度快，不發(fā)生畸變，傳輸方便，抗干擾能力強(qiáng)，可以減少交換機(jī)的差錯(cuò)。3.4.1.4 撥號(hào)芯片及外圍電路MT8888提供了與微處理器相連的接口，以對(duì)其發(fā)送、接收和工作模式進(jìn)行控制。MT8888可與Intel微處理器直接接口，即使使用16MHz的單片機(jī)80C51，也無需插入等待周期。圖3-13為MT8888的讀寫控制時(shí)序圖。圖3-13 MT8888的讀寫控制時(shí)序圖在本系統(tǒng)中，MT8888及外圍電路參見圖3-14。它的接收部分采用單端輸入，由R201、R202和C201組成。它的發(fā)送部分R205, R206、C204、C205和XTAL2構(gòu)成，其中XTAL2為3. 5795MHz的晶體振

60、蕩器，負(fù)責(zé)產(chǎn)生全部16種標(biāo)準(zhǔn)雙音信號(hào)。它的控制部分由R203, C202構(gòu)成。另外，由于/CP端為開源輸出，故要用上拉電阻R204，與單片機(jī)P3.5腳相連。C203為去耦電容。DTMF IN和DTMF OUT與電話接口電路相連。MT8888與微機(jī)接口非常很方便，通過改變R2可調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的增益。圖3-14 撥號(hào)電路3.4.2 語音電路3.4.2.1 ISD1420芯片簡(jiǎn)述ISD1420語音芯片是由美國(guó)ISD(Information Storage Device)公司開發(fā)的高保真、不怕斷電、錄放一體化的單片固態(tài)語音集成電路。其片內(nèi)設(shè)有時(shí)鐘振蕩器、128K字節(jié)E2PROM(電可編程可擦除只讀存貯器

61、)、低噪前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、反混疊濾波器、平滑濾波器、模擬轉(zhuǎn)發(fā)器、差動(dòng)功率放大器等高品質(zhì)語音錄放系統(tǒng)所需的全部基本功能電路。ISD系列語音芯片特點(diǎn):所需外圍元件少，電路簡(jiǎn)單，操作方便。采用直接模擬量存貯技術(shù)DAST(Direct Analog Storage Technology)，再現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲。零功率信息存貯，省掉備用電源。信息可保存10年以上，可反復(fù)錄放達(dá)10萬次之多。易于使用，語音固化無需專用編程或開發(fā)裝置，可隨意改變錄音內(nèi)容。較強(qiáng)的選址能力，可進(jìn)行分段管理和分段存儲(chǔ)多段信息。具有自動(dòng)省電模式，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式，此時(shí)僅需0.5uA的維持電流。自帶時(shí)鐘源，高抗干擾性能可直