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1、 畢業(yè)論文 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是為滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要所設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)，該系統(tǒng)是指當(dāng)非法侵入防范區(qū)時(shí)，引起報(bào)警的裝置，它是用來(lái)發(fā)出出現(xiàn)危險(xiǎn)情況信號(hào)的。防盜報(bào)警系統(tǒng)就是用探測(cè)器對(duì)建筑內(nèi)外重要地點(diǎn)和區(qū)域進(jìn)行布防。它可以及時(shí)探測(cè)非法入侵，并且在探測(cè)到有非法人侵時(shí)，及時(shí)向有關(guān)人員示警。 防盜報(bào)警系統(tǒng)采用了由熱釋電紅外傳感器和振動(dòng)位移傳感器構(gòu)成的復(fù)合式傳感器，這種防盜器安裝隱蔽，同時(shí)它的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件部分設(shè)計(jì)主要包括檢測(cè)電路接收

2、信號(hào)，LED控制電路控制發(fā)光及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路執(zhí)行報(bào)警等。軟件部分設(shè)計(jì)主要包括中斷、定時(shí)等程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警的作用。此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能簡(jiǎn)單而實(shí)用。當(dāng)人員外出時(shí)，可把報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測(cè)器工作起來(lái)。當(dāng)有人闖入時(shí)，傳感器將探測(cè)到動(dòng)作，設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的探頭將人體輻射的紅外光譜和振動(dòng)的位移變換成電信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)放大電路、比較電路送至門(mén)限開(kāi)關(guān)，打開(kāi)門(mén)限閥門(mén)送出TTL 電平，然后經(jīng)鎖存器送至AT89C51單片機(jī)，又經(jīng)單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路使警號(hào)發(fā)聲。[1] 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；紅外傳感器；信號(hào)接收；報(bào)警電路 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) Abstract The desi

3、gn of anti-theft alarm system is for the family of electronic security systems designed to meet the needs of modern residential burglar. Anti-theft alarm system uses the combination sensor which consists of Pyroelectric infrared sensor and Vibration transducer for displacement,the fixing of this al

4、arm is covert, after has been processed by SCM, the signal of alarm communicates with PC, which is convenient for uniform management. Anti-theft alarm design includes hardware part and software part.The hardware part of the design includes detection circuit receiving the signal, the LED control circ

5、uit to control light-emitting and driving the implementation of the implementation of the alarm circuit to alarm.The software part of the design includes programs like interrupt,timing to achieve the role of acousto-optic alarm,etc.The functions of the design is simple and pratical.When people go ou

6、t,we can set the alarm system in the conditon of protection ,the detector begins to work. Pyroelectric infrared sensor will detect the action when people break in ,and the infrared probe setted in the observing point will convert the infrared radiation and the displacement of the vibration from the

7、human body into the electrical signal.The signal is sent to the threshold switch through amplifier circuit and comparison circuit,then open the threshold valves and send out the TTL level,then send it to the AT89C51 SCM via the latch,and make the performing alarm circuit sounding via the processing

8、oprations of the SCM . KEYWORDS SCM;infrared sensor;signal receiving;alarm circuit 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)其住宅的要求也越來(lái)越高，表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適的住所，而且對(duì)安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。 1.1 課題背景 隨著電子通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)以其具有體積小、價(jià)格低、集成度高、性價(jià)比高等突出優(yōu)點(diǎn)已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機(jī)床、數(shù)據(jù)采集以及各種家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用。因此，利用單片機(jī)和一些簡(jiǎn)單的外圍器件來(lái)開(kāi)發(fā)種適合于

9、家庭的低價(jià)位、運(yùn)行可靠的智能型安全防盜報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)室內(nèi)出現(xiàn)入室盜竊等自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息并通知戶主進(jìn)行及時(shí)處理已經(jīng)勢(shì)在必行。紅外線作為一種不可見(jiàn)光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外報(bào)警器大多數(shù)采用國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),其功能也非常先進(jìn)。其中包括被動(dòng)式熱釋電型紅外報(bào)警器,還有紅外監(jiān)控?zé)o線報(bào)警器、超聲波防盜報(bào)警器、紅外線防盜報(bào)警器、高靈敏紅外報(bào)警器、觸摸式延時(shí)防盜報(bào)警器、 觸摸式防盜報(bào)警器、紅外報(bào)警器、 紅外線聲光報(bào)警器等。 為滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)，它在以前的防盜器基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的改進(jìn)，不但可以用于單一的住宅區(qū)，也可以規(guī)模用

10、于比較大規(guī)模住宅區(qū)的防盜。它的工作性能好，不易出現(xiàn)不報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象，安全可靠。不僅如此，它使用了單片機(jī)做信號(hào)處理器，這樣非常有利于與計(jì)算機(jī)相連接，利用計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理，使整個(gè)小區(qū)的住戶基本情況、資料等在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)起來(lái)，方便來(lái)訪人的查詢和保安人員的統(tǒng)一管理。 1.2 防盜報(bào)警系統(tǒng)的介紹 防盜報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)自動(dòng)探測(cè)發(fā)生在布防監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并提示值班人員發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取對(duì)策的系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過(guò)聲光報(bào)警信號(hào)在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，便于迅速采取應(yīng)急措施。 1 防盜報(bào)警系統(tǒng)

11、的設(shè)計(jì) 防盜報(bào)警系統(tǒng)與出入口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對(duì)講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構(gòu)成了安全防范系統(tǒng)。 防盜報(bào)警系統(tǒng)由探測(cè)器、傳感器、控制器、報(bào)警器、顯示器幾部分構(gòu)成?？刂破鲗?shí)現(xiàn)對(duì)熱釋電紅外探測(cè)器和振動(dòng)位移傳感器的循環(huán)掃描，并控制報(bào)警信號(hào)處理電路作出相應(yīng)狀態(tài)處理，如果有報(bào)警信號(hào)的話，延時(shí)1～2秒對(duì)該端口進(jìn)行一次掃描確保真的有險(xiǎn)情時(shí)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，控制報(bào)警電路報(bào)警，同時(shí)通過(guò)液晶顯示器顯示單元顯示具體的事發(fā)位置。 1.2.1 防盜報(bào)警器的分類(lèi) 報(bào)警探測(cè)器按工作原理主要可分為紅外報(bào)警探測(cè)器、微波報(bào)警探測(cè)器、被動(dòng)式紅外/微波報(bào)警探測(cè)器、玻璃破碎報(bào)警探測(cè)器、振動(dòng)報(bào)警探測(cè)器、超聲波報(bào)警探測(cè)

12、器、激光報(bào)警探測(cè)器、磁控開(kāi)關(guān)報(bào)警探測(cè)器、開(kāi)關(guān)報(bào)警探測(cè)器、視頻運(yùn)動(dòng)檢測(cè)報(bào)警器、聲音探測(cè)器等許多種類(lèi)。 報(bào)警探測(cè)器按工作方式可分為主動(dòng)式報(bào)警探測(cè)器和被動(dòng)式報(bào)警探測(cè)器。 報(bào)警探測(cè)器按探測(cè)范圍的不同又可分為點(diǎn)控報(bào)警探測(cè)器、線控報(bào)警探測(cè)器、面控報(bào)警探測(cè)器和空間防范報(bào)警探測(cè)器。 防盜探測(cè)器是否采用電源分類(lèi)可分為無(wú)源和有源兩種。從防盜探測(cè)器與報(bào)警主機(jī)的連接方式可分有線與無(wú)線。除了以上區(qū)分以外，還有其他方式的劃分。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)使用情況不同，合理選擇不同防范類(lèi)型的報(bào)警探測(cè)器，才能滿足不同的安全防范要求。報(bào)警探測(cè)器作為傳感探測(cè)裝置，用來(lái)探測(cè)入侵者的入侵行為及各種異常情況。在各種各樣的智能建筑和普通建筑

13、物中需要安全防范的場(chǎng)所很多。因此，就需要各種各樣的報(bào)警探測(cè)器，以滿足不同的安全防范要求。 1.2.3 防盜報(bào)警系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展 在我國(guó)，家庭智能報(bào)警是一項(xiàng)重要內(nèi)容，報(bào)警器應(yīng)具有多個(gè)探測(cè)器接口，可接收紅外及微波探測(cè)器、感煙探測(cè)器、溫度探測(cè)器、煤氣泄漏探測(cè)器等傳來(lái)的報(bào)警信號(hào)，然后通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息傳送到相關(guān)人的通訊設(shè)備上，以使災(zāi)情得到及時(shí)處理，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。 國(guó)內(nèi)報(bào)警設(shè)備主要是在兩方面發(fā)展較快，一方面是探測(cè)器技術(shù)和探測(cè)器的發(fā)展，一方面是遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展。探測(cè)器的發(fā)展主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了被動(dòng)紅外、超聲波 2 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 和微波三種不同的探測(cè)技術(shù)。但前途的是復(fù)合式探

14、技術(shù)，即在同一個(gè)封裝盒里安裝兩種以上不同的探測(cè)器，兩者組合后誤報(bào)率將會(huì)大大降低。 目前我國(guó)有關(guān)報(bào)警系統(tǒng)主要就是無(wú)線式系統(tǒng)。它具有安裝方便、簡(jiǎn)單，一次性投資小的特點(diǎn)，但它存在覆蓋面積小、誤報(bào)率高等問(wèn)題，使用場(chǎng)合受到一定限制。但由于此類(lèi)產(chǎn)品具有體基于彩信的無(wú)線紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).體積小、耗電低、成本低、功能單一等優(yōu)點(diǎn)，適合住宅小區(qū)的防盜報(bào)警。 在北美，從上世紀(jì)初報(bào)警呼救箱放置在街頭巷尾，在呼救時(shí)發(fā)出聲響提示，以尋求附近警察的幫助；同時(shí)，這種呼救箱直接連接到附近的警局，使得稍遠(yuǎn)一些的警察也能夠收到呼救信息。隨后，由于通信技術(shù)的發(fā)展，提供遠(yuǎn)程通信服務(wù)的電報(bào)公司加入到這個(gè)行業(yè)中，從而使得報(bào)警

15、信息可以通達(dá)到更遠(yuǎn)的地方；不過(guò)，這種電報(bào)方式畢竟難以普及，所以稍后出現(xiàn)的 理所當(dāng)然地成為報(bào)警通訊的主要手段。而此后自動(dòng)撥號(hào)系統(tǒng)的出現(xiàn)以及 普及到千家萬(wàn)戶，更使得通過(guò) 線報(bào)警的方式得到了前所未有的發(fā)展。 目前，對(duì)北美的安防產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，最成功的經(jīng)營(yíng)模式就是聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)模式，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警將整個(gè)北美的安防產(chǎn)業(yè)從橫向到縱向進(jìn)行整合串并，形成了一個(gè)集中許多高科技手段和產(chǎn)業(yè)化管理水準(zhǔn)的一體化綜合性產(chǎn)業(yè)。比如世界排名第一，北美最大的安防跨國(guó)公司一美國(guó)棋諾亞公司，它在世紀(jì)年代開(kāi)始搞簡(jiǎn)單的防盜報(bào)警，其當(dāng)時(shí)的業(yè)務(wù)范圍和技術(shù)水平跟中國(guó)現(xiàn)在很多安防企業(yè)是相當(dāng)?shù)?。?0年代，它對(duì)其產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展方向做了很大的調(diào)整

16、，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)商，建立了首家網(wǎng)管中心，尤其引用了大量的網(wǎng)管技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和電子技術(shù)，現(xiàn)己成為十分先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)平臺(tái)。 從以上過(guò)程來(lái)看，報(bào)警行業(yè)的發(fā)展是以工業(yè)技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)的，只有具備良好的通信手段，才能夠把各地的報(bào)警信息匯聚到相應(yīng)的權(quán)威部門(mén)，然后由權(quán)威部門(mén)負(fù)責(zé)分配有限的警力來(lái)幫助到所有的社會(huì)個(gè)體。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的支持下，安防系統(tǒng)也是一個(gè)很完善的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，防盜報(bào)警系統(tǒng)，電視監(jiān)控系統(tǒng)，聲音系統(tǒng)，門(mén)禁系統(tǒng)和巡更系統(tǒng)統(tǒng)一由一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，標(biāo)志我國(guó)的安防事業(yè)進(jìn)入一個(gè)新階段。 1.2.4 防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展前景與趨勢(shì) 傳統(tǒng)的機(jī)械式家居防衛(wèi)在實(shí)際使用

17、中暴露出一些明顯的問(wèn)題，如：影響樓房美 3 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 觀，市容整潔；影響火災(zāi)救援通道；給犯罪分子提供了便利的翻越條件；時(shí)間久了 會(huì)有高空墜物的危險(xiǎn)等。因此，作為新一代的智能安全防盜報(bào)警器系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生， 并日益受到廣泛的重視和運(yùn)用。 數(shù)字化、無(wú)線化、集成化是防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的要求，所以我們不難發(fā) 現(xiàn)防盜報(bào)警的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：更穩(wěn)定可靠：如探測(cè)器可抗RFI/EMI（電磁干擾/射頻 干擾）、防雷電等，以適應(yīng)惡劣氣候；更多樣的功能：如探測(cè)器可調(diào)頻、防遮擋、 防噴蓋、防破壞等；更精美、小巧的外觀：以符合品味日益提高的室 系統(tǒng)對(duì)自身部分?jǐn)?shù)據(jù)處理錯(cuò)誤

18、能產(chǎn)生提示。 4 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1.3.2 研究?jī)?nèi)容 本課題需要研究的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面： 根據(jù)系統(tǒng)功能要求且考慮產(chǎn)品的性價(jià)比，進(jìn)行系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)。該方案采用模塊化設(shè)計(jì)方法，以方便系統(tǒng)的調(diào)試和用戶的使用。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括芯片的選型、所選芯片的功能、芯片外圍電路的合理設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有單片機(jī)的選擇、主機(jī)電路的設(shè)計(jì)、傳感器的選擇、報(bào)警電路的設(shè)計(jì)。 下面分4章從系統(tǒng)總體的方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的抗擾對(duì)本設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹。 5 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)方法有多種，傳統(tǒng)的報(bào)警方式采用聲光

19、報(bào)警，新型報(bào)警系統(tǒng)通過(guò) 網(wǎng)絡(luò)將警情及時(shí)通知主人。 2.1 方案選擇論證 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下兩種： 方案一：報(bào)警方式只有傳統(tǒng)的聲光報(bào)警；顯示方式采用數(shù)碼顯示，占用I/O較多，體積較大，采用掃描顯示占用機(jī)時(shí)，采用靜態(tài)顯示則需要更多芯片；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)直接利用單片機(jī)內(nèi)部RAM存儲(chǔ)記錄數(shù)據(jù)；按鍵方式采用中斷矩陣鍵盤(pán)，相同按鍵占用I/O口較少，中斷方式不占用多余機(jī)時(shí)，但多占用一位中斷口；時(shí)間運(yùn)行方式采用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)中斷計(jì)時(shí)，存在加大誤差，而且完成日的處理程序復(fù)雜。如下圖2.1所示。 圖2.1 方案一設(shè)計(jì)框圖 方案二：報(bào)警方式在聲光報(bào)警的基礎(chǔ)上添加了自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警方式，更加安全可靠；顯示方式采用

20、1602液晶顯示模塊，僅需8位數(shù)據(jù)線和3位控制線，占用I/O口較少，而且能顯示字符，顯示位數(shù)更多，不需要其余外圍芯片；按鍵方式采用掃描矩陣鍵盤(pán)，相同按鍵占用I/O口較少，掃描鍵盤(pán)占用機(jī)時(shí)。其設(shè)計(jì)框圖如圖2.2。 通過(guò)比較，方案二能滿足我們實(shí)時(shí)快捷的要求，更加簡(jiǎn)單有效，故本設(shè)計(jì)選擇方案二。采用掃描式4*4掃矩陣遙控鍵盤(pán)，僅當(dāng)需要輸入時(shí)掃描鍵盤(pán)。[2] 6 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖2.2 方案二系統(tǒng)框圖 本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、信號(hào)放大處理、人工鍵盤(pán)控制、報(bào)警執(zhí)行、報(bào)警顯示等子模塊。系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)可劃分為：傳感器檢測(cè)、報(bào)警執(zhí)行電路、單片機(jī)控

21、制電路、LCD控制顯示電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、報(bào)警等功能。 整個(gè)系統(tǒng)由AT89C51、鍵盤(pán)、LCD顯示屏、X25045存儲(chǔ)芯片、檢測(cè)信號(hào)輸入、聲光報(bào)警電路和自動(dòng)撥號(hào)電路組成。通過(guò)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)可看出：以AT89C51為系統(tǒng)中心，單片機(jī)與AT24C02交換存儲(chǔ)號(hào)碼記錄信息，通過(guò)4*4矩陣遙控鍵盤(pán)掃描輸入相關(guān)信息，通過(guò)LCD 顯示屏顯示相關(guān)信息，檢測(cè)信號(hào)異常時(shí)對(duì)單片機(jī)申請(qǐng)中斷，單片機(jī)通過(guò)相關(guān)處理產(chǎn)生異常信息，通過(guò)聲光報(bào)警（蜂鳴器，報(bào)警指示燈）并進(jìn)行自動(dòng)撥號(hào)。 本系統(tǒng)電源可采用220V交流電輸入，也可直接提供5V電源，。系統(tǒng)的單片機(jī)時(shí)鐘采用

22、12MHz晶振；4*4鍵盤(pán)輸入行線接入P1.0—P1.3口，列線接入P1.4—P1.7口；P3.4口接報(bào)警系統(tǒng)的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)，蜂鳴器采用三極管驅(qū)動(dòng)，并聯(lián)續(xù)流二極管防止三級(jí)管擊穿；P3.7口接報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警指示燈。單片機(jī)的P0口做數(shù)據(jù)輸入輸出口；LCD的數(shù)據(jù)輸入經(jīng)過(guò)P0口，LCD三位控制線分別連接P2.5、P2.6、P2.7。 2.2 主控芯片AT89C51 所謂單片機(jī)就是一塊芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口電路等而具有一定規(guī)模的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)與通用微型計(jì)算機(jī)相比較，它在 7 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 硬件結(jié)構(gòu)、指令設(shè)置上均有其獨(dú)到之

23、處。 單片機(jī)在控制應(yīng)用領(lǐng)域中，有如下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：體積小，成本低，運(yùn)用靈活，易于產(chǎn)品化，它能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電儀一體化；面向控制，能針對(duì)性地解決從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各類(lèi)控制任務(wù)，因而能獲得更佳的性能價(jià)格比；抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機(jī)種無(wú)法比擬的；實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。 AT89C51是一種帶4KB FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)

24、的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。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。AT89C51單片機(jī)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。故此設(shè)計(jì)采用AT89C51，其引腳圖如圖2.3所示。[3] 圖2.3 AT89C51引腳圖 8 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.3 傳感器的選擇 通過(guò)幾種常見(jiàn)傳感器的比較，最終選擇熱釋電傳感器和振動(dòng)位移傳感器相結(jié)合的復(fù)合式傳感器。 2.3.1 常見(jiàn)的幾

25、種紅外傳感器介紹 ? 紅外探測(cè)器 紅外探測(cè)器按照探測(cè)的機(jī)理的不同，可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類(lèi)。熱探測(cè)器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測(cè)元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探測(cè)器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測(cè)其中某一性能的變化，便可探測(cè)出輻射。多數(shù)情況下是通過(guò)熱電變化來(lái)探測(cè)輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時(shí)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q后測(cè)量相應(yīng)的電量變化。 ? 紅外測(cè)溫產(chǎn)品 50多種紅外測(cè)溫儀和非接觸紅外測(cè)溫系統(tǒng)可滿足不同行業(yè)用戶的特殊需求,提供最優(yōu)非接觸紅外測(cè)溫解決方案。在高性能和高品質(zhì)的紅外測(cè)溫產(chǎn)品市場(chǎng)，來(lái)自德國(guó)的HEITRONICS以其在尖端領(lǐng)域應(yīng)用中良好的品質(zhì)紀(jì)錄，被廣泛

26、公認(rèn)為是世界一流的紅外測(cè)溫產(chǎn)品供應(yīng)者而受到信任。 ? 人體熱釋電紅外傳感器 在電子防盜、人體探測(cè)器領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專(zhuān)業(yè)人士的歡迎。 ? 無(wú)線紅外傳感器 無(wú)線紅外傳感器又名無(wú)線紅外探測(cè)器，無(wú)線智能幕簾/廣角紅外探測(cè)器采用美國(guó)軍用紅外傳感器進(jìn)行信號(hào)采集探測(cè)與摩托羅拉芯片組合集成單片機(jī)智能技術(shù)控制，自動(dòng)溫度補(bǔ)償、微電流省耗、無(wú)誤報(bào)、無(wú)漏報(bào)、探測(cè)距離遠(yuǎn)、工作穩(wěn)定、性能可靠、外形精巧、美觀大方。機(jī)內(nèi)設(shè)置電源外撥開(kāi)關(guān)，外出設(shè)防可以接通電源，達(dá)到更加省電的效果。它是根據(jù)人體紅外光譜而工作，當(dāng)人體在其接收范圍內(nèi)活動(dòng)時(shí)，探測(cè)器輸出報(bào)

27、警信號(hào)，廣泛用于銀行、倉(cāng)庫(kù)和家庭等場(chǎng)所的安全防范。它是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測(cè)部分采用報(bào)警器用傳感器和紅外專(zhuān)用處理IC。高頻發(fā)射部分采用最新聲表面（S）穩(wěn)頻技術(shù)，配合成熟的外圍電路，使得產(chǎn)品具有紅外探測(cè)靈敏度好、誤報(bào)率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率大的特點(diǎn)。 9 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 總而言之，不同類(lèi)型的探測(cè)器用不同的手段探測(cè)各種入侵行為，如人體的移動(dòng)、物體的震動(dòng)、玻璃的破碎和門(mén)窗的開(kāi)關(guān)等，系統(tǒng)將所得的信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，發(fā)出警報(bào)。常用的傳感器有對(duì)射紅外探測(cè)器、磁控管（門(mén)磁）、震動(dòng)開(kāi)關(guān)、被動(dòng)紅外探測(cè)器（PIR）、雙鑒探測(cè)器、煙感、溫感探測(cè)頭等。這些傳感器不僅可以對(duì)室內(nèi)的門(mén)、窗、敞開(kāi)

28、的陽(yáng)臺(tái)、固定玻璃、保險(xiǎn)箱等的異常情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而且還能對(duì)家中的火警進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在家中無(wú)人的情況下還具有探測(cè)有無(wú)物體移動(dòng)的功能，以發(fā)現(xiàn)家中是否有偷竊等異常情況。這些器件有效地為控制單元傳送現(xiàn)場(chǎng)的資料，提供報(bào)警控制。而本設(shè)計(jì)采用由熱釋電紅外線傳感器和振動(dòng)位移傳感器構(gòu)成的復(fù)合式傳感器，通過(guò)探測(cè)人體特有的紅外線和人體的運(yùn)動(dòng)來(lái)檢測(cè)盜情。[4] 2.3.2 熱釋電紅外傳感器的原理 熱釋電紅外(PIR)傳感器[5]是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器。它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置，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

29、可驅(qū)動(dòng)各種控制電路。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如圖2.4所示, 在VCC電源端利用C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)FET放大后，經(jīng)過(guò)C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳?jīng)過(guò)NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。 圖2.4 熱釋電紅外傳感器原理圖 熱釋電紅外傳感器是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成， 10 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾，該傳感器在工藝上將兩個(gè)特

30、征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測(cè)出物體放出的紅外線能量變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。 熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測(cè)元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。 2.3.3 熱釋電紅外傳感器的選擇 目前常用的熱釋電紅外傳感器型號(hào)主要有P228、LHI958、LHI954、RE200B、等。熱釋電紅外傳感器通常采用3引腳金屬封裝，各引腳分別為電源供電端（內(nèi)部開(kāi)關(guān)管D極，DRAIN)、

31、信號(hào)輸出端（內(nèi)部開(kāi)關(guān)管S極，SOURCE）、接地端（GROUND)。本設(shè)計(jì)傳感器采用雙元熱釋電紅外傳感器RE200B，該傳感器翻用熱釋電材料極化隨溫度變化的特殊探測(cè)紅外輻射，并采用雙靈敏元互補(bǔ)方法抑制干擾，以提高傳感器的工作溫度。傳感器RE200B內(nèi)部電路圖如下：D腳接工作電壓，其工作電壓低且范圍寬（2.2-15V）；S腳為輸出源極電壓；GND腳為接地。如圖2.5所示，為熱釋電紅外傳感器RE200B的內(nèi)部電路框圖。 圖2.5 熱釋電紅外傳感器RE200B的內(nèi)部電路框圖 熱釋電紅外傳感器RE200B的主要工作參數(shù)： 工作電壓：常用工作電壓范圍為3~15V； 工作

32、波長(zhǎng)：通常為7.5~14um； 11 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 源極電壓：通常為0.4~1.1V，R約為47kΩ； 輸出信號(hào)電壓：通常大于2.0V； 檢測(cè)距離：檢測(cè)距離約為6~10m； 工作溫度范圍：-10℃~40℃。 2.3.4 振動(dòng)位移傳感器的選定 本系統(tǒng)采用ND—1型振動(dòng)位移傳感器[6]，它是一種集振動(dòng)和位移于一體的全方位傳感器。它的技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)見(jiàn)表2.1。其內(nèi)部采用先進(jìn)的固態(tài)加速度檢測(cè)器件，對(duì)外來(lái)振動(dòng)十分敏感。圖2.6是ND—1型振動(dòng)位移傳感器的內(nèi)部組成框圖，它由振動(dòng)和位移傳感元件、靈敏度限制電路、檢測(cè)控制電路、延時(shí)電路和輸出級(jí)等構(gòu)成。 由于器件內(nèi)部集成度很高,外圍電

33、路相當(dāng)簡(jiǎn)單，圖中的C是延時(shí)控制電容，取值越大，延時(shí)就越長(zhǎng)，反之則越短，一般取值0.1uF～10uF，這里取值為4.7uF。當(dāng)人體在不斷運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出為高電平，并通過(guò)內(nèi)部電路延時(shí)，當(dāng)人體停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出轉(zhuǎn)為低電平。R是外接靈敏度設(shè)定電阻，取值在51K～100K之間，阻值越大，靈敏度就越高，此電阻可以不接，這時(shí)傳感器靈敏度最高。 圖2.6 ND—1型振動(dòng)位移傳感器的內(nèi)部 表2.1 振動(dòng)位移傳感器技術(shù)指標(biāo)及參數(shù) 12 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.4 12864顯示器工作原理及其選擇 LED數(shù)碼管在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍，其由發(fā)光二極管組成。

34、LED數(shù)碼管有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方法。 所謂靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二級(jí)管恒定地導(dǎo)通或截止。這種顯示方式每一位都需要有一個(gè)8位輸出口控制，靜態(tài)顯示時(shí)，較小的電流就可以得到較高的亮度且字符不閃爍，所以可以采用8255A的輸出口直接驅(qū)動(dòng)。當(dāng)顯示器位數(shù)較少時(shí)采用靜態(tài)顯示的方法是適合的。當(dāng)位數(shù)較多是，用靜態(tài)顯示所需I/O口太多，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方法。 所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位（掃描），對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間

35、有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共位只需要一個(gè)I/O口（稱為掃描口），控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個(gè)8位口（稱為段數(shù)據(jù)口），為了防止閃爍，顯示的時(shí)間在1～2ms。 帶中文字庫(kù)的128X64 是一種具有4 位/8 位并行、2 線或3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體 中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192 個(gè)16*16 點(diǎn)漢字，和128 個(gè)16*8 點(diǎn)ASCII 字符 集.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示8×4 行16×16

36、點(diǎn) 陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。其具有如下特性 （1）低電源電壓（VDD:+3.0--+5.5V） （2）顯示分辨率:128×64 點(diǎn) （3）內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供8192 個(gè)16×16 點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選) （4）內(nèi)置128 個(gè)16×8 點(diǎn)陣字符 13 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （5）2MHZ 時(shí)鐘頻率 （6）顯示方式：STN、半透、正顯 （7）驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5

37、BIAS （8）視角方向：6 點(diǎn) （9）背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED 的1/5—1/10 （10）通訊方式：串行、并口可選 （11）12864引腳圖 2.5 可編程EEPROM-X25045的介紹 本設(shè)計(jì)中采用了具有可編程的串行EEPROM-X25045[7]實(shí)現(xiàn)記憶儲(chǔ)存功能， 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)。 X25045 是美國(guó)公司XlCOR 低功耗CMOS 的產(chǎn)品（備用電流10uA 、工作電流3mA) ，它把看門(mén)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

38、，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512X8 位EEPROM 。其引腳圖如圖2.6所示。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、報(bào)警器編號(hào)、警情代號(hào)、系統(tǒng)設(shè)置等數(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(mén)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。 14 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 其引腳功能如下。 CS：片選擇輸入； SO：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出； SI：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫(xiě)入 圖2.6 X25045引腳圖 X25045； SCK：串行時(shí)

39、鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫(xiě)入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出； WP：寫(xiě)保護(hù)輸入。當(dāng)它低電平時(shí)，寫(xiě)操作被禁止； Vss：地； Vcc：電源電壓； RESET：復(fù)位輸出。 X25045 包括一個(gè)8 位指令寄存器，它可以通過(guò)SI (P0.4）輸入來(lái)訪問(wèn)，數(shù)據(jù)在SCK (P0.6）的上升沿由時(shí)鐘同步輸入。在整個(gè)工作周期15 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.6 MT8888芯片的介紹 MT8888芯片在本系統(tǒng)中用作撥號(hào)電路。加拿大Mitel 公司生產(chǎn)的DTMF 信號(hào)編／解碼芯片MT8888 芯片，不僅具有雙音多頻DTMF 信號(hào)收發(fā)功能，而且具有 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

40、，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。 MT8888 芯片特點(diǎn)： 1. 具有多種工作模式，可由 差分輸入阻抗： ZINDIFF=2R1+1 w2C2 單端輸入電壓增益：Av ＝-Rf/Rin 。 16 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 元件典型值C1= C2 = IOnF 、Rl = R4 = R5 = IOOk、R2 = 60k、R3 = 37.5k、R3=（R2 X R5) / (R2 + R5) DTMF信號(hào)經(jīng)運(yùn)放輸出到兩組6 階開(kāi)

41、關(guān)電容式帶通濾波器，分離出低頻組Flow 和高頻組Fhigh信號(hào)。低頻組中的陷波器把35OHz 和440Hz 的撥號(hào)音濾除，每組濾波器連接一階開(kāi)關(guān)電容式濾波器以提高分離信號(hào)的信噪比，由高增益比較器組成的限幅器去除低于檢測(cè)門(mén)限的弱信號(hào)或噪聲。解碼器采用數(shù)字計(jì)數(shù)方式檢測(cè)DTMF 信號(hào)頻率，利用復(fù)雜的平均算法防止外來(lái)的各種干擾，當(dāng)檢測(cè)器識(shí)別到有效的DTMF 信號(hào)時(shí)，預(yù)控端EST 輸出高電平。 發(fā)送部分： DTMF 產(chǎn)生器是發(fā)送部分的主體，它產(chǎn)生全部16 種失真小、精度高的標(biāo)準(zhǔn)雙音信號(hào)，這些頻率均由3.5795MHz 晶體振蕩器產(chǎn)生。電路由數(shù)字頻率合成器、行／列可編程分頻器、開(kāi)關(guān)電容式D/A 變換

42、器組成。行和列單音正弦波經(jīng)混合、濾波后產(chǎn)生雙音信號(hào)。DTMF 編解碼表把編碼數(shù)據(jù)寫(xiě)入MT8888 的發(fā)送寄存器產(chǎn)生單獨(dú)的Flow和Fhigh，F(xiàn)high和Flow dB輸出的幅度之比為2dB ，目的在于補(bǔ)償高頻組信號(hào)經(jīng)通信線路的衰減，即經(jīng)過(guò)預(yù)加重處理。寫(xiě)操作時(shí)，總線上的4 位數(shù)據(jù)被鎖存，可編程分頻器進(jìn)行8 中取2 的編碼變換，定時(shí)長(zhǎng)度確定該信號(hào)的頻率，當(dāng)分頻器達(dá)到由輸入編碼確定的計(jì)數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位脈沖，計(jì)數(shù)器重新計(jì)數(shù)，改變定時(shí)長(zhǎng)度可變頻率。編碼電路由開(kāi)關(guān)電容式D/A 變換器組成，得到高精度的量化電平。低噪聲加法放大器完成行和列單音信號(hào)的混合。輸出級(jí)有帶通濾波器，用來(lái)衰減大于8kHz 的諧波。

43、 控制部分: 前兩部分為模擬信號(hào)處理系統(tǒng)，當(dāng)滿足信號(hào)條件時(shí)系統(tǒng)有輸出。為了接收可靠，還應(yīng)滿足識(shí)別條件，即檢測(cè)有效信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，EST型號(hào)驅(qū)動(dòng)外接R1,C1積分電路，如圖2.8所示。C1放電，在有效時(shí)間內(nèi)EDT維持高電平，當(dāng)VC=Vtst時(shí)（控制邏輯的門(mén)限電平）, GT 輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)VC 至電源電壓VDD ，經(jīng)延時(shí)后，控制邏輯把片內(nèi)狀態(tài)寄存器的延遲輸出標(biāo)志位置提高。 17 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖2.8 控制電路原理圖 如選擇中斷模式，當(dāng)延遲標(biāo)志位置高時(shí)，IRQ/CP 引腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，為CPU 提供中斷請(qǐng)求信號(hào)，延遲控制電壓的跳變沿把數(shù)據(jù)鎖存至輸出端。 2.6.2

44、芯片工作方式 MT8888 通過(guò)微處理器接口由RSO 、WR、RD 、D0-D3 選擇18 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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DTMF撥號(hào)原理 現(xiàn)在的 機(jī)多數(shù)是雙音頻 ，下面就以雙音頻為例介紹 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(lái)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2.2 所示。從中任意抽出2 中進(jìn)行組合，又稱其為8中取2

45、的編碼方法。根據(jù)國(guó)際 電報(bào)咨詢委員會(huì)（CCITT) Q.23 號(hào)建議，DTMF 選號(hào)方式選用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種頻率：1209MHz,1336MHz,1477MHz,1633MHz。從高頻群和低頻群中任意各抽出一種頻率進(jìn)行組合，共有16種不同的組合，每一個(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2.2 DTMF撥號(hào)方式中16鍵組合表 1029MHz 1366MHz 1477MHz 1633MHz 679M

46、Hz 1 2 3 A 770MHz 4 5 6 B 862MHz 7 8 9 C 941MHz * 0 # D 用雙音多頻撥號(hào)方式傳遞音頻信號(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)。 2.7 ISD1420語(yǔ)音芯片 ISD1420[9]語(yǔ)音芯片在本系統(tǒng)中用作報(bào)

47、警電路中語(yǔ)音信號(hào)輸出模塊,是由美國(guó)ISD ( Information Storage Device ）公司開(kāi)發(fā)的高保真、不怕斷電、錄放一體化的單片固態(tài)語(yǔ)音集成電路。 19 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.7.1 芯片介紹 其片內(nèi)設(shè)有時(shí)鐘振蕩器、128K 字節(jié)EEPROM （電可編程可擦除只讀存貯器）、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(yǔ)音錄放系統(tǒng)所需的全部基本功能電路。 ISD 系列語(yǔ)音芯片特點(diǎn)： 1.所需外圍元件少，電路簡(jiǎn)單，操作方便。 2.采用直接模擬量存貯技術(shù)DAST ( Direct Analogs Srorage

48、Technology ) ，再現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲。 3.零功率信息存貯，省掉備用電源。淤信息可保存10 年以上，可反復(fù)錄放達(dá)10 萬(wàn)次之多。 4.易于使用，語(yǔ)音固化無(wú)需專(zhuān)用編程或開(kāi)發(fā)裝置，可隨意改變錄音內(nèi)容。 5.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。 6.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0.5 uA的維持電流。 7.自帶時(shí)鐘源，高抗干擾性能。 8.可直接驅(qū)動(dòng)8-16 喇叭工作，輸出不失真功率大于50mW 。也可作激勵(lì)信號(hào)單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的1/4 ，約為12OmW 左右。 9.采用總線技術(shù)，適于同單片機(jī)接口。 2.7.

49、2 芯片工作原理 錄音過(guò)程中，ISD1420在進(jìn)行存儲(chǔ)操作之前，要分幾個(gè)階段對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。首先要輸入信號(hào)放大到存儲(chǔ)電路動(dòng)態(tài)范圍的最佳電平，這個(gè)階段由前置放大器和 自動(dòng)增益控制部分來(lái)完成。 前置放大器通過(guò)隔直流電容與麥克風(fēng)連接，隔直流電容用來(lái)去掉交流小信號(hào)中的直流成份（大約2mA ）。信號(hào)的放大分兩步完成，先經(jīng)過(guò)輸入前置放大器，然后經(jīng)過(guò)固定增益放大器。完成信號(hào)的通路要在模擬輸出端（ANA OUT）和模擬輸入端（ANA IN）兩個(gè)管腳之間連接一個(gè)電容器。自動(dòng)增益控制電路動(dòng)態(tài)地監(jiān)控放大器輸出的信號(hào)電平并發(fā)送增益控制電壓到前置放大器。前置放大器增益自動(dòng)調(diào)節(jié)以便維持進(jìn)入濾波器的信號(hào)為最佳電平，這樣

50、錄音的信號(hào)能得到最高電平又使削波減至最小。我們可以通過(guò)選擇連接到AGC 管腳的電阻和電容值來(lái)調(diào)節(jié)描述自動(dòng)增益電路特 20 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 性的兩個(gè)時(shí)間常量，即響應(yīng)時(shí)間和釋放時(shí)間。下一個(gè)階段的信號(hào)調(diào)整是由輸入濾波器完成的。由于模擬信號(hào)的存儲(chǔ)仍然是采用取樣技術(shù)，因此還需要一個(gè)抗混淆濾波器以去掉（或至少減到可忽略不計(jì)的程度）取樣頻率1/2 以上的輸入頻率分量。這樣就滿足了所有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都遵循的奈奎斯特取樣定律。語(yǔ)音的質(zhì)量要想優(yōu)于 的音質(zhì)，取樣頻率要用8kHz 。低通濾波器的高頻頻限選在3.4kHz ，可滿足奈奎斯特取樣定律，而且仍有足夠?qū)挼念l帶以得到高音質(zhì)的語(yǔ)音。濾波器是一個(gè)連續(xù)時(shí)

51、間五極點(diǎn)低通濾波器，在3.4kHz 每個(gè)倍頻程衰減40dB 。信號(hào)的調(diào)整完成后，將輸入波形通過(guò)模擬收發(fā)器寫(xiě)入模擬存儲(chǔ)陣列中。由skHz 取樣時(shí)鐘取樣，并且經(jīng)過(guò)電平移位而產(chǎn)生不揮發(fā)寫(xiě)入過(guò)程所需要的高電壓，取樣時(shí)鐘也用于存儲(chǔ)陣列的地址譯碼，以便輸入信號(hào)順序的寫(xiě)入存儲(chǔ)陣列。 放音時(shí)，錄入的模擬電壓在取樣時(shí)鐘的控制下順序地從存儲(chǔ)陣列中讀出，恢復(fù)成原來(lái)的取樣波形。輸出通道上的平滑濾波器去掉取樣頻率分量并恢復(fù)原始波形，平滑濾波器的輸出通過(guò)一個(gè)模擬多路開(kāi)關(guān)連接到輸出功率放大器，兩個(gè)輸出管腳直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 2.7.3 芯片工作模式 ISD142O 具有多種工作模式，其地址輸入端具有雙重功能。它可以根據(jù)

52、地址中的A6,A7 的電平狀態(tài)決定AO-A7 的功能。如果A6,A7 有一個(gè)低電平，A0-A7 輸入全解釋為地址位，即作為起始地址用，此時(shí)地址線僅作為輸入端，在操作過(guò)程中不能輸出內(nèi)部地址信息。根據(jù)PLAYE 、PLAYL 或REC 的下降沿信號(hào)，地址輸入被鎖定。如果A6、A7 同為高電平時(shí)，它們即為模式位。操作模式可以方便的與微控制器一起使用，也可通過(guò)硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。 地址0是ISD1420 存儲(chǔ)空間的起始端，所有初始操作都是從O 地址開(kāi)始，后面的操作可根據(jù)模擬模式的不同，而從不同的地址開(kāi)始工作。當(dāng)電路中的錄、放音轉(zhuǎn)換將進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。當(dāng)PLAYE 、PLAYL

53、 或REC 變?yōu)榈碗娖?，同時(shí)A6 、A7為高電平時(shí)，執(zhí)行地址線所對(duì)應(yīng)的操作模式。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個(gè)低電平控制輸入信號(hào)出現(xiàn)為止。 21 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本章著重介紹了系統(tǒng)的各模塊設(shè)計(jì)，包括電源電路設(shè)計(jì)、報(bào)警模塊設(shè)計(jì)、檢測(cè)信號(hào)設(shè)計(jì)、LCD顯示電路設(shè)計(jì)、4*4鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)，其中報(bào)警模塊分為自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警和聲光報(bào)警兩個(gè)部分。 3.1 電源電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3.1所示，系統(tǒng)的電源采用220V交流供電。電網(wǎng)的220V交流電經(jīng)橋路整流，電容濾波，送入7805、7809和7812的輸入端，最后輸出5V、9V和12V的直流電。在電源的兩端并

54、聯(lián)的大電容和小電容起濾波作用。大電容是濾除低頻，小電容是濾除高頻。在其兩端再并入同系列的大小電容可獲得很寬頻率范圍的濾波特性。 下面對(duì)三端集成穩(wěn)壓器的作簡(jiǎn)單的介紹。輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器7800系列組成的電源,CW7800/CW78M00/CW78L00系列的最后兩位數(shù)字表示該集成穩(wěn)壓器的輸出電壓值。這類(lèi)集成穩(wěn)壓器的輸出電壓有5V、6V、9V和24V等幾種。其輸出電壓的偏差在±2%以內(nèi)。若考慮輸出電流的要求，則在1.5A以內(nèi)的,應(yīng)選用CW7800系列的;在0.5A以內(nèi)的,選用CWM00系列的;小于100MA的,選用CW78L00系列[10]。有正電壓輸出的78LXX系列的基本電路有：?jiǎn)?/p>

55、動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路和調(diào)整電路、保護(hù)電路這些部分組成。[12] 圖3.1 電源的電路設(shè)計(jì) 22 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)電路見(jiàn)圖3.2 [14]。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、二極管和按鍵開(kāi)關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的功能。單片機(jī)的INTO 與盜警相連接，實(shí)現(xiàn)警情的采集。為防止環(huán)境干擾信號(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）巡檢，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)為是外界干擾信號(hào)不執(zhí)行報(bào)警處理，有效降低誤報(bào)幾率。

56、 圖3.2 自動(dòng)報(bào)警器電路 P2.1 與語(yǔ)音電路相連，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的回放控制。P2.2 接通訊接口轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收片選端／RE (DE）。P2.3 與 接口電路相連，實(shí)現(xiàn)模擬摘掛機(jī)的控制。P2.4 接探頭掉線檢測(cè)端，單片機(jī)對(duì)該口定時(shí)查詢，正常時(shí)為高電平，當(dāng)檢測(cè)到低電平即發(fā)出掉線警報(bào)。P2.5 接交流電源掉電報(bào)警信號(hào)（交流斷電后由直流電源繼續(xù)供電，直流電源放電低于預(yù)警值后向自動(dòng)報(bào)警器發(fā)直流斷電預(yù)警信號(hào)。P1.0 、P1.1 、 23 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) Pl.2 為接鍵盤(pán)電路的三根I/0 口線，Pl.3 接緊急呼救按鍵。Pl.5 接液晶顯示器的串行時(shí)鐘輸入端，Pl

57、.6 接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端。輸出分別接報(bào)警LED 、蜂鳴器，有警報(bào)發(fā)生時(shí)開(kāi)關(guān)的輸出I/O 口給出高電平信號(hào)。PO.O 、P0.1 、P0.2 和P0.3 分別與MT8888 的DO 、Dl 、D2 和D3 相連，用作數(shù)據(jù)總線。P2.0 與MT8888 的RSO 相連，控制MT8888 內(nèi)部寄存器的選擇。P2.7 與MT8888 的CS 相連，控制MT8888 的選通。P3.6 、P3.7 分別與MT8888 的WR和RD相連，控制MT8888 的讀寫(xiě)。P0.4 、P0.5 接EEPROM 的串行輸入和串行輸出端，P0.6 、PO.7 分別接EEPROM 的串行時(shí)鐘輸入和片選輸入端。 3.

58、3 自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警設(shè)計(jì) 用戶端自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警器是本課題的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，自動(dòng)報(bào)警器組成框圖如圖3.3 所示，主要包括撥號(hào)模塊、語(yǔ)音模塊、 接口模塊、鍵盤(pán)／密碼顯示模塊以及電源模塊。報(bào)警器功能已在緒論中具體描寫(xiě)過(guò)，這里不再詳述，本節(jié)著重介紹與自動(dòng)撥號(hào)功能相關(guān)的硬件電路設(shè)計(jì)。 圖3.3 用戶端自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警組成框圖 24 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.3.1 自動(dòng)撥號(hào)電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)撥號(hào)電路可通過(guò) 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(lái)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

59、 機(jī)共用一條 線，非報(bào)警時(shí)，不影響 的正常使用， 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 。 2. 自動(dòng)撥號(hào)功能：可設(shè)定1-6 組 或 號(hào)碼，每組不超過(guò)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(yǔ)音：語(yǔ)音播送，由使用者自行錄制，存錄“狀況”（如有人闖入），使用者的姓名，地址， 等。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 機(jī)的使用狀態(tài)，若對(duì)方為占線或響鈴后無(wú)人接，則保留跳過(guò)，等下一輪續(xù)撥。 5. 記憶儲(chǔ)存功能：本系統(tǒng)采用X25045 為記憶元件， 號(hào)碼，報(bào)警信息存錄等所有輸入都不會(huì)因?yàn)殡娫?/p>

60、失去而變動(dòng)。 本系統(tǒng)中，MT8888 及外圍電路參見(jiàn)圖3.4 。它的接收部分采用單端輸入，由R201 、R202 和C201 組成，其輸入電壓增益為R202/R201 = 2 。它的發(fā)送部分R205 、R206 、C2O4 、C2O5 和XTAL2 構(gòu)成，其中XTAL2 為3.5795MHz 的晶體振蕩器，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R2O3用上拉電阻R204 ，與單片機(jī)P3.5腳相連。C2O3 為去藕電容。DTMF IN 和DTMF OUT與 接口電路相連。MT8888 與微機(jī)接口非常很方便，通過(guò)改變R2可調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的增益。 圖3.4 撥

61、號(hào)電路 25 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.3.2 串行EEPROM電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中采用X25045讀數(shù)據(jù)、寫(xiě)數(shù)據(jù)、置位寫(xiě)使能，其操作過(guò)程簡(jiǎn)述如下： 1. 從X25045 中讀數(shù)據(jù)的操作為：把／CS 拉低以選擇芯片：發(fā)送8 位的讀（READ ）指令；送8 位的字節(jié)地址；將所選定地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)移到S0 線上。繼續(xù)提供時(shí)鐘脈沖可連續(xù)讀出接下的地址空間中的數(shù)據(jù)。每移出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)之后，字節(jié)地址自動(dòng)增加到下一個(gè)較高地址。達(dá)到最高地址（$1FFH）時(shí)，地址計(jì)數(shù)器翻轉(zhuǎn)至$OOH ，無(wú)限循環(huán)下去。把／CS 置為高電平，可以中止操作。 2. 置位寫(xiě)使能鎖存器操作為：/CS 先被拉到低電平；由

62、時(shí)鐘同步送入寫(xiě)使能指令；將/ CS 變?yōu)楦唠娖?，否則寫(xiě)操作忽略。 3. 寫(xiě)數(shù)據(jù)到X25045 的操作為：拉低/CS 并保持在低電平；發(fā)送寫(xiě)指令；寫(xiě)數(shù)據(jù)。可以連續(xù)寫(xiě)多達(dá)4 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，但必須是這4 個(gè)字節(jié)駐留在同一頁(yè)上。否則計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到頁(yè)的首地址并重新寫(xiě)可能已有數(shù)據(jù)寫(xiě)入的任何單元。 X25045 具有允許簡(jiǎn)單的三線總線工作的串行外設(shè)接口（Serial Peripheral Interface , SPI) ，最高可達(dá)1MHz 串行時(shí)鐘頻率。這里用單片機(jī)的三根口線Pl.3 、Pl.4 、Pl.5 來(lái)模擬SPI 接口。X25045 接口電路如圖3.5 所示。P0.4 與X25045 的串行輸

63、入腳SI 相連，用于輸出操作碼、字節(jié)地址以及寫(xiě)入數(shù)據(jù)；P0.5 與X25045 的串行輸出引腳SO 相連，用于讀出數(shù)據(jù)；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。本系統(tǒng)中自動(dòng)報(bào)警器也將處理過(guò)的數(shù)據(jù)存入X25045。 看門(mén)狗定時(shí)器（WDO 和WDI）位用于設(shè)置延時(shí)時(shí)間。這些非易失性的位通過(guò)WRSR 指令來(lái)設(shè)置。本系統(tǒng)中采用0.6s 的超時(shí)周期。 圖3.5 X25045 接口電路圖 26 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.3.3 語(yǔ)音電路設(shè)計(jì) 本

64、系統(tǒng)的語(yǔ)音電路如圖3.6 所示。這是應(yīng)用ISD1420 作為基本錄放音的電路，所有的地址線均設(shè)置為“O” ，所以放音的起始地址是O 。當(dāng)按下REC 鍵后，錄音開(kāi)始，數(shù)據(jù)從O 地址開(kāi)始存儲(chǔ)，直到存儲(chǔ)器滿或者松開(kāi)按鍵為止。當(dāng)按下PLAY 鍵后，則開(kāi)始放音，直到PLAY 松開(kāi)或者存儲(chǔ)器用完為止。 LED2 為錄音指示燈，當(dāng)處于錄音狀態(tài)時(shí)，ISD1420 的25 腳被拉成地電平，LED2 發(fā)亮。語(yǔ)音信號(hào)由駐極體話筒拾取，從MIC 和MIC REF 兩端輸入芯片內(nèi)部的放大器放大，該放大器的輸出信號(hào)從ANA OUT 端引出，外部使用C3O2 藕合至另一個(gè)放大器的輸入端ANA IN ，做進(jìn)一步放大，經(jīng)功放

65、后的音頻信號(hào)從SP＋和SP-兩端輸出并推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)音。揚(yáng)聲器的接法也可以一端接地，另一端任意接SP＋或SP-，因此，在此電路里，SP ＋被用來(lái)與 接口電路相連，以送出語(yǔ)音信號(hào)。C3O5 和R3O5 為增益調(diào)整電路。 圖3.6 語(yǔ)音電路 27 防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.3.4 接口電路設(shè)計(jì) 接口電路參見(jiàn)圖3.7 。此電路起著很重要的作用，撥號(hào)電路、語(yǔ)音電路均需要通過(guò)它與外界相連，它完成 線在系統(tǒng)與 機(jī)之間的轉(zhuǎn)換。 平時(shí) 機(jī)連在 線上，系統(tǒng)與 線斷開(kāi)，不會(huì)干擾 通信。若需報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)控制繼電器轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)接上 線，

66、 機(jī)與 線隔離，不會(huì)影響系統(tǒng)的工作。為了降低系統(tǒng)功耗，繼電器選擇了高靈敏型，工作電壓為＋5V 。 目前，交換機(jī)的工作電壓為直流60V 或者48V，通過(guò)外線a 、b 接入用戶話機(jī)。為了確保撥號(hào)電路的DTMF信號(hào)正常發(fā)送和語(yǔ)音電路語(yǔ)音信號(hào)的正常播出，須設(shè)置極性保護(hù)電路，由二極管橋路構(gòu)成，不論用戶如何將外線接入LINE IN 口，都能確保電路內(nèi)部的2 線為正電壓。另外，有的交換機(jī)可提供的工作電流為50mA 或者12OmA ，因此，極性保護(hù)電路中的二極管反向耐壓必須大于180V ，允許的正相電流必須大于180mA ?？梢赃x用IN4004 、IN4007 等。 根據(jù)郵電部關(guān)于 入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，摘機(jī)狀態(tài)下的直流電阻應(yīng)該小于等于300 歐，因此，在極性保護(hù)電路后直接接一個(gè)200歐的大功率電阻，以模擬摘機(jī)掛機(jī)。當(dāng)模擬摘機(jī)時(shí)，用戶外線電壓降至10V 左右。模擬摘掛機(jī)由繼電器吸合配合實(shí)現(xiàn)，V501 與單片機(jī)P2.3 口相連，模擬掛機(jī)時(shí)，工作于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)單片機(jī)發(fā)出模擬摘機(jī)命令時(shí)，P2.3 變?yōu)榈碗娖?，三機(jī)管由截止變?yōu)轱柡?，繼電器工作，觸點(diǎn)閉合，300歐電阻接入 網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)操作。撥號(hào)電路