基于基于电话网的家庭安全告警系统毕业论文

毕业论文（设计）题目（中文） ： 基于电话网的家庭安全告警系统 (外文) : Safe and Alarming System of homeBase on Telephone System 系（院） ： 通信与电子学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 指导教师： 2017年 5 月 20 日目 录成 绩： 21. 引 言31.1 课题的开发背景41.2 课题设计的意义22. 系统硬件设计42.1 单片机最小系统42.2 红外信号检测电路112.3 键盘输入电路142.4 语音电路162.5 DTMF 编码发送电路192.6 模拟摘机待机电路及铃流检测电路2132.7 忙音检测电路252.8 供电电路283. 系统软件调试及相应程序293.1 中断原理概述293.2 系统整体软件流程图31 3.3 红外信号检测的软调试323.4 键盘接口电路的软调试333.5 编码发送中断调试35总结37致谢384参考文献38基于电话网的家庭安全告警系统摘 要：近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。本文讲述基于电话网的家庭安全告警系统的设计与实现。首先在绪论中介绍了此系统的开发背景、意义、系统结构原理及设计方法。本文在第二章论述系统硬件设计过程，确定了机型及器件的选择，论述了系统硬件电路设计、硬件设计结构框图并对所使用各种芯片的功能与特性进行了详细介绍；在第三章中重点剖析了软件设计开发的过程，尤其是红外检测程序、编码发送程序的工作流程。同时具体论述了键盘接口电路的软、硬件调试。关键词 单片机；红外探测器；门磁感应器；报警；1.引言1.1 课题研究背景与意义当人们外出时，往往希望实施自动监测报警以使家庭财产免受损失。针对5这一需求，研制一种自动报警系统，适合多种检测电路，如门磁式、触摸式和红外线监测等。并可同时监视多个重要点（如门、窗等） ，发现盗情及时拨叫号码，并能利用普通电话线进行告警信号呼叫，其性能稳定可靠，实用性、适应性强，且具有较高的灵活性。还可以根据需要扩充，如远程家电控制等。在已普及的公共电话网基础上研制一种新型家用自动报警系统，这对于保障居民的生命财产安全，提高公安、消防、医疗、保安等部门的快速反应能力，有着十分重要的意义。为此，设计这个多功能远程自动报警系统装置，它可以监测火灾、盗贼入室行窃和老年人发出的呼救信号。整个系统以单片机AT89C51 为核心。1.2 系统的基本结构及原理远程智能防盗报警装置的组成如图 1-2-1 所示。图 1-2-1 家庭安全告警系统结构框图 现在简单介绍系统各部分的功能：89C51 为系统的中心，各部分的信息在此进行交换，是整个系统的核心部分；键盘输入电路用来对 89C51 进行编码，决定芯片的工作方式；复位电路的作用是把 89C51 初始化；电源用来对 89C51供电；语音电路读取并发出语音信息；振铃检测电路用来进行自动话识别被呼叫电话的状态，并采取相应的运行方式；自动摘机挂机电路用来模拟普通电话的摘机挂机功能；DTMF 编码电路对单片机输出信息进行编码，以适合信道传输；忙音检测用来检测呼叫线路是否忙音；信号检测电路用来检测进入户内的移动人/物。当信号检测电路检测到有人闯入时，即发出触发信号作为报警信号，经放大送入单片机。单片机延时 1020S（可以预设），若是主人进入，则可在这61020S 内利用复位电路使单片机初始化，否则准备报警。单片机首先检察铃流检测电路的输出情况，若输出为一高电平，则说明用户电话机振铃，不能摘机拨号，接着进行延时处理，只有当输出电平为低电平时，单片机指示模拟摘机电路摘机，发送 DTMF 电话号码，呼叫预设的受话方。这时就会有两种情况出现：受话方占线和受话方振铃。若出现第一种情况，系统进行模拟挂机、延时后再摘机拨号；如果受话方振铃、摘机，即开始发送录制在语音电路中的信号音或语音信号，最后挂机。本系统是以 AT89C51 片机作为控制核心的一种新型家用智能电话控制电器和自动报警系统。2.系统硬件设计2.1 单片机最小系统2.1.1 单片机简介、选型单片微型计算机简称单片机，它将微处理器、一定容量的存储器（RAM和 ROM）及输入/ 输出接口电路等集成在一块芯片上的微型计算机。目前，由单片机构成的各种类型的应用系统以深入到各个领域，如智能化家用电器，电子玩具，航天导航系统等等，特别在工业方面，各种测控系统更是日益广泛。现对常用单片机作介绍和比较，并从中选用合适的芯片。8031/8051/8751 是 Intel 公司早期的产品。8031 不带程序存储器 ROM，使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路 373，外接的程序存储器多为 EPROM 的 2764 系列。用户若想对写入到EPROM 中的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言。8051 片内有 4k ROM，无须外接外存储器和 373，更能体现“单片”的简练。但是用户编的程序无法烧写到其 ROM 中，只有将程序交芯片厂代用户烧写，并是一次性的，今后用户和芯片厂都不能改写其内容。8751 与 8051 基本一样，但 8751 片内有 4k 的 EPROM，用户可以将自己编写的程序写入单片机的 EPROM 中进行现场实验与应用，EPROM 的改写同样需要用紫外线灯照射一定时间擦除后再烧写。7由于上述类型的单片机应用的早，影响很大，已成为事实上的工业标准。后来很多芯片厂商以各种方式与 Intel 公司合作，也推出了同类型的单片机。概括地说，与 8051 内核相同的单片机称为“51 系列单片机” 。在众多的 51 系列单片机中，要算 ATMEL 公司的 AT89C51 更实用，因它不但和 8051 指令、管脚完全兼容，而且其片内的 4K 程序存储器是 FLASH 工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89Cx 做的编程器均带有这些功能。显而易见，这种单片机对开发设备的要求很低，开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密，这又很好地保护了用户的劳动成果。同时可以低成本解密。再者，AT89C51 目前的售价比 8031 还低，市场供应也很充足。本设计是单片机在家庭报警中的应用，考虑性价比等各方面因素，因而我选用 ATMEL 公司生产的单片机 AT89C51。2.1.2 89C51 的结构特点AT89C51 单片机是 ATMEL 公司推出的高档 8 位机，是目前单片机开发和应用的主流机型。以下我简称它 89C51。89C51 单片机的内部结构图如图 2-1-1 所示.8图 2-1-1 89C51 单片机的内部结构图各功能部件说明(1)微型处理器：为一个 8 位的 CPU，且内含一个 1 位的 CUP(位处理器)，不仅可处理字节数据，还可以进行变量的处理。(2)4 KB 的片内程序存储器(ROM),片外最多可外扩 64 K 字节。(3)128 字节的片内数据存储器(RAM),片外最多可扩至 64 K 字节；21 个 128 字节的特殊功能寄存器(SFR)，用于对片内各功能模块进行管理、控制、监视。(4)2 个 16 位的定时器 /计数器，具有 4 种工作方式。(5)4 个 8 位并行 I/O 端口：P0P3。(6)中断系统：具有 5 个中断源，2 个中断优先权,允许两级中断嵌套。(7)1 个全双工串行口，具有 4 种工作方式。(8)1 个片内振荡器和时钟发生电路。2.1.3 89C51 的引脚及其功能 9图 2-1-2 89C51 的引脚及其功能主电源引脚（1）Vcc 。芯片工作电源端，接 +5V。（2）Vss 。电源接地端。时钟振荡电路引脚（1）XTAL 1。内部晶体振荡电路的反相器输入端。使用内部振荡电路时，接外部石英晶体和微调电容的一端；使用外部时钟时，该引脚接地。（2）XTAL 2。内部晶体振荡电路的反相器输出端。使用内部振荡电路时，接外部石英晶体和微调电容的一端；使用外部时钟时，该引脚言语输入时钟脉冲。控制信号引脚（1）RST/Vpd 。RST 为复位信号输入端，在该引脚上保持两个机器周期（24 个时钟周期）以上的高电平时，可使单片机内部完成复位操作。Vpd 为该引脚的第二功能，是内部 RAM 备用电源的输出端。当主电源 Vcc 一旦发生掉电或电压降低到一定值时，可通过 Vpd 脚为单片机内部 RAM 提供电源，以保护片内 RAAM 中的信息不丢失，使主电源恢复后能继续正常运行。10（2）ALE/ 。ALE 为地址锁存允许信号，在访问外部存储器时，ALE 用于锁存 P0 口送出的低 8 位地址信号，在不访问外部存储器时，ALE 以时钟振荡频率的 1/6 的固定频率输出，因而它又可用作外部定时及其他需要，用示波器观察 ALE 引脚上的脉冲信号是判断单片机芯片是否正常工作的一种简便方法。 为该引脚的第二功能，用作 89C51 内部 EPROM 编程时的编程脉冲输入端。（3） 。外部程序存储器 ROM 的选通信号。当访问外部 ROM 时，将产生负脉冲作为外部 ROM 的读选通信号；在访问 RAM 或片内 ROM时不会产生有效的 信号。 可驱动 8 个 LSTTL 门输出端。（4） /Vpp。 为访问程序存储器的控制信号。当 接高电平时，CPU 访问程序存储器分两种情况：1、当要访问的地址在 0000H0FFFH 范围时，CPU 选择片内的程序存储器；2、当访问的地址超过 0FFFH 时，则选择外部程序存储器。当 接低电平时，CPU 只访问外部程序存储器。Vpp 为该引脚的第二功能，用作 8751 内部 EPROM 的 21V 编程电源的输入端。并行 I/O 端口（1）P0 口（ P0.0P0.7） 。第一功能是作内部 8 位漏极开路型的双向 I/O 口线；第二功能是在访问外部存储器时，作高 8 位地址总线和 8 位数据总线使用。（2）P1 口（ P1.0P1.7） 。作内部带上拉电阻的 8 位准双向 I/O 口线。P1 口每位能驱动 4