家庭电话自动拨号报警装置设计_毕业设计论文.doc

毕业设计论文 家庭电话自动拨号报警装置设计 摘 要 本次设计经过对比分析国内外多种报警器的内部结构和功能 设计了一种 以 AT89C51 单片机作为核心的电话自动拨号报警器 通过二氧化碳传感器检测 空气中的二氧化碳浓度来确定是否发生火灾 通过热释电红外传感器来检测是 否发生了盗情 再有双音低频电路和 DTMF 模块进行自动拨号报警 从而达到防 火 防盗的目的 它可保存多组号码 可检查显示已存储的号码 从传感器得 到信号时 即有警情 可自动拨号 达到报警的目的 安装不同的传感器可组 成不同的报警功能 用于不同的场合 关键词 AT89C51 自动拨号报警 DTMF 模块 双音低频 The Home Phone Automatic Dialing Alarm Device Design ABSTRACT This design through comparison and analysis at home and abroad a variet y of internal structure and the function of alarm We design a automatic teleph one dialing alarm system with AT89C51 as the core By carbon dioxide sensor s to detect the concentration of carbon dioxide in the air to determine whether there is a fire It has dual frequency automatic dialing alarm and DTMF circui t modules So as to achieve the purpose of fire prevention guard against theft Installation of different sensors of different alarm function for different occasio ns Keywords AT89C51 Automatic dialing alarm DTMF module Dual frequency 独独 创创 性性 声声 明明 本人郑重声明 所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成 果 除了文中特别加以注释和致谢的地方外 设计中不包含其他人已经发表的 研究成果 与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明 确的说明并表示了谢意 签名 年 月 日 授权声明授权声明 本人完全了解许昌学院有关保留 使用本科生毕业论文 设计 的规定 即 有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文 设计 的复印件和磁盘 允许毕业论文 设计 被查阅和借阅 本人授权许昌学院可以将毕业论文 设 计 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描 等复制手段保存 汇编论文 设计 本人论文 设计 中有原创性数据需要保密的部分为 如没有 请填写 无 学生签名 年 月 日 指导教师签名 年 月 日 目 录 前 言 1 1 电话自动拨号报警器的功能和总体设计 1 1 1 电话自动拨号报警器的功能 1 1 2 电话自动拨号报警器的硬件设计方案 1 1 3 电话自动拨号的主电路图 2 2 各功能模块设计 4 2 1 单片机的介绍 4 2 2 摘挂机电路模块 7 2 3 显示和键盘模块 8 2 4 DTMF 收发模块 8 2 5 电话号码存储模块 13 2 6 报警信号输入 13 3 报警器的软件设计 15 3 1 系统软件设计 15 3 2 主程序设计 16 4 仿真电路 17 4 1 系统原理 17 4 2 元器件选择 19 总 结 21 参考文献 22 附 录 23 致 谢 29 1 家庭电话自动拨号报警装置设计 前 言 改革开放以来 经济高速发展 在城市大发展的过程中 大量外地人口涌 入城市 给社会治安带来很大压力 工厂 机关和居家失盗 失火事件时有发 生 个别地方尤为严重 损失惊人 由此引起社会各界人士的普遍关注 有些部 门和小区开始派人白天夜间巡逻 并购置防护铁门 铁栏杆等被动防范措施 在保护了人身财产安全的同时 增加了很多的安全隐患 而且 由于报警的不 及时 造成了很多不必要的损失 本文介绍的电路就能解决这个问题 该电路 接到电话机的电话线上使用 不需要人员的操准 能自动 及时的完成报警动 作 这样不仅减少了对于工作人员的需求 而且还可以提高出警的准确性 迅 速性 对于人身财产的安全起到很好的防护作用 1 电话自动拨号报警器的功能和总体设计 本次设计为基于单片机的电话自动拨号报警系统 系统分为五个模块 单 片机控制模块 报警信号输入模块 电话号码存储模块 摘挂机控制模块 DTMF 收发模块 1 11 1 电话自动拨号报警器的功能电话自动拨号报警器的功能 它的功能有电话号码的输入 存储 断电不会丢失 可以保存多组号码 可以检查显示已存储的号码 从传感器得到信号时 即有警情 可以自动拨号 达到报警的目的 安装不同的传感器可组成不同的报警功能 用于不同的场合 利用传感器的报警信号作为单片机的中断信号 从而启动单片机进行自动电话 的拨号功能 1 21 2 电话自动拨号报警器的硬件设计方案电话自动拨号报警器的硬件设计方案 系统硬件框图见图 1 1 所示 本系统是利用电话网来传输数字和语音信息 的 系统在工作时报警检测电路中二氧化碳传感器的输出电压会随着空气中二 氧化碳气体浓度的变化而变化 当发生火灾时 随着二氧化碳气体浓度升高 传感器输出电压也会随之变高 当输出电压高于预先设定的比较器反向输入端 的基准值时就会产生报警信息 检测电路就把警情信息转换为电平信号传送到 2 单片机 单片机收到警情信号后 立即控制摘机电路摘机 同时控制双音多频 发送电路拨打预先存在 E2PROM 存储器 CAT24C021 中的电话号码 实现自动拨号 报警功能 当有人非法入室时 人体传感器通过红外探测采集盗窃信号输入 系统将会自动摘机并检测电话是否处于可拨号状态 若是 则拨预存的电话号 码 若不是 则挂机并延时后重复上述过程 在拨号以后 系统会判断电话线 的状态是否为回铃音以及对方是否摘机 如果是 则播放录制好的语音报警内 容 否则 挂机以后延时重拨 报警信号输入模块 单 片 机 DTMF 收发模块电话线 摘挂机控制模块电话存储模块 图 1 1 基于单片机的电话自动拨号报警器的系统硬件 1 31 3 电话自动拨号的主电路图电话自动拨号的主电路图 执行完初始化程序后 首先判断有无报警信号 若没有报警信号 则判断 用户是否按下修改键修改报警电话号码 若用户没有按下修改键 则继续判断 有无报警信号 若用户按下了修改键则需要用户继续输入报警时所要拨打的电 话号码 以停止键来判断是否输完 若没输完则继续输 输完后则存入 E2PROM 存储器 CAT24C021 中 若有报警信号 首先判断设置的标志位是否为 1 若不 为 1 则单片机立刻控制 P 口 令 P1 5 为低 执行摘机后 从 CAT24C021 中读 取报警电话号码 并显示要拨打的电话号码 最后把电话号码发送到 MT8880 拨 打报警电话号码 3 图 1 1 模拟摘挂机及 DTMF 信号放大部分电路图 图 1 2 传感器的电话号码存储部分电路图 4 图 1 3 MT8880 接口电路部分电路图 2 各功能模块设计 各系统模块的构成元件和功能如表 2 1 所示 表表 2 12 1 系统模块的构成元件和功能系统模块的构成元件和功能 系统模块主要构成元件功能简介 单片机 AT89C51 通过程序对整个系统进行控制 双间多频发送装 置 HA868 P TD 型电话机 及其内部拨号芯片 W19930 接收从电话线上来的多音多频信号并将其 转化为数字信号 然后送入单片机才将欲拨 电话号码转化为双间多频信号送上电话线 实现拨号功能 语音装置 SR9F26 单片永久记忆型语 音芯片 存储语音 以使在报警时 将事先存入的送 出通知对方 信号检测装置 74LS14 完成电话线上的信号 如回铃音 拨号音 忙音 无效号码音以及振铃信号的判断 传感器 P2288 产生报警信号 电话机单元HA868 P TD 型电话机产生双音频拨号信号 2 12 1 单片机的介绍单片机的介绍 AT89C51 单片机引脚图如图 2 1 所示 5 图 2 1 AT89C51 单片机引脚图 2 1 1 单片机 AT89C51 的主要特性 它可以与 MCS 51 兼容 具有 4K 字节可编程闪烁存储器 它的寿命为 1000 写 擦循环 它的数据保留时间为 10 年 它全静态工作时频率为 0Hz 24Hz 它 可以进行三级程序存储器锁定 它有 128 8 位内部 RAM 32 可编程 I O 线 5 个中断源和两个 16 位定时器 计数器 它同时具有低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 它也可编程串行通道 1 2 1 2 单片机 AT89C51 的管脚说明 GND 接地 VCC 接供电电压 P0 口是一个 8 位漏级开路双向的 I O 口 P0 口能够用于外部程序数据存储器 它可以被定义为数据 地址的第八位 在 FIASH 编程时 P0 口作为原码输入口 当 FIASH 进行校验时 P0 口输出原码 此时 P0 口外部必须被拉高 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流 P1 口管脚写入 1 后 被内部上拉为高电 平时 可用作输入 P1 口被外部下拉为低电平时 将输出电流 这是缘于内部 上拉 在 FLASH 编程和校验时 P1 口作为第八位地址接收 P2 口为一个内部上 拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 口缓冲器可接收 输出 4 个 TTL 门电流 当 P2 口被写 1 时 其管脚被内部上拉电阻拉高 且作为输入 并因此作为输入时 P2 口的管脚被外部拉低 将输出电流 这是由于内部上拉的缘故 P2 口当用于 外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时 P2 口输出地址的高 6 八位 在给出地址 1 时 它利用内部上拉优势 当对外部八位地址数据存储 器进行读写时 P2 口输出其特殊功能寄存器的内容 P2 口在 FLASH 编程和校验 时接收高八位地址信号和控制信号 P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接收输出 4 个 TTL 门电流 当 P3 口写入 1 后 它们被内部上拉 为高电平 并用作输入 作为输入 由于外部下拉为低电平 P3 口将输出电流 ILL 这是由于上拉的缘故 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口 如 表 2 2 所示 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号 2 表表 2 22 2 P3P3 口特殊功能口口特殊功能口 口管脚备选功能 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4 T0 记时器 0 外部输入 P3 5 T1 记时器 1 外部输入 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD 外部数据存储器读选通 RST 为复位输入 当振荡器复位器件时 要保持 RST 脚两个机器周期的高 电平时间 ALE PROG 表示当访问外部存储器时 地址锁存允许的输出电平用于 锁存地址的地位字节 在 FLASH 编程期间 此引脚用于输入编程脉冲 在平时 ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号 此频率为振荡器频率的 1 6 因此它 可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的 然而要注意的是每当用作外部数据 存储器时 将跳过一个 ALE 脉冲 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0 此时 ALE 只有在执行 MOVX MOVC 指令时 ALE 才起作用 另外该引脚被略 微拉高 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止 置位无效 PSEN 外部程序存 储器的选通信号 在由外部程序存储器取指期间 每个机器周期两次 PSEN 有效 但在访问外部数据存储器时 这两次有效的 PSEN 信号将不出现 当 EA 保持低 电平时 则在此期间外部程序存储器 0000H FFFFH 不管是否有内部程序存 储器 注意加密方式 1 时 EA 将内部锁定为 RESET 当 EA 端保持高电平时 此 7 间有内部程序存储器 在 FLASH 编程期间 此引脚也用于施加 12V 编程电源 VPP XTAL1 为反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2 是来 自反向振荡器的输出 3 2 1 3 AT89C51 芯片擦除 三个锁定位和整个 PEROM 阵列的电擦除可以通过正确的控制信号组合 并 且使 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成 在芯片擦除的操作中 代码阵列会全部 被写为 1 并且在任何非空存储字节将被重复编程以前 该操作必须先被执 行 此外 AT89C51 本身设有稳态逻辑 它可以在低到零频率的条件下静态逻辑 支持两种软件可选的掉电模式 在闲置模式下 CPU 停止工作 但 RAM 定时器 计数器 串口和中断系统仍在工作 在掉电模式下 将保存 RAM 的内容并且冻 结振荡器 禁止所用其他芯片功能 直到下一个硬件复位为止 4 2 22 2 摘挂机电路模块摘挂机电路模块 按照国家相关的标准规定 所有电话机 处于摘机状态的直流电阻都应不 大于 300 处于挂机状态时 其漏电流应不大于 5uA 当处于用户摘机时 电 话机会通过叉簧接上大约 300 的负载 使整个电话线回路中流过大约 30mA 的 电流 当交换机检测到这种电流后 便会停止铃流发送 并将线路中的电压变 成十几伏的直流 以完成接续 5 电路图如图 2 2 所示 其工作原理是 当微处理器的 P1 5 口是低电平时 由于电阻 R11 R12 和光耦内部的 LED 形成了回路 光耦内部发光二极管将被点 亮 发光二极管点亮后照射到光敏三极管上 光线相当于基极电流的作用 从 而激发产生集电极电流 光敏三极管将导通 发光二极管 D8 被点亮 从而三极 管 Q3 基极有个较大的电压 三极管导通并达到饱和 继电器闭合 当微处理器 的 P1 5 口是高电平时 光耦不导通 发光二极管 D8 也不亮 三极管 Q3 截止 继电器不会闭合 8 图 2 2 模拟摘挂机电路图 2 32 3 显示和键盘模块显示和键盘模块 该模块是用来显示报警电话号码的 键盘显示电路用 HD7279 芯片 HD7279 是一片具有串行接口可同时驱动 8 位共阴式数码管 或 64 只独立 LED 的智能 显示驱动芯片 它同时可连接多达 64 键的键盘矩阵 单片就可以完成 LED 显示 键盘接口的全部功能 HD7279 内部有译码器 可直接接受 BCD 码或 16 进制码 并且具有 2 种译码方式 它还具有多种控制指令 比如闪烁 消隐 段寻址 左移 右移等 HD7279 芯片具有片选信号 可以方便地实现多于 64 键的键盘 接口和多于 8 位的显示 HD7279 芯片和微处理器之间采用串行接口 其接口电 路和外围电路相对简单 占用 I O 口线少 达到简化硬件电路的目的 2 42 4 DTMFDTMF 收发模块收发模块 DTMF信号的发生器和DTMF按键的号码盘相连 每掀一个号码键 电话机就 会发生两个相对应的音频信号组合 用它来控制交换机以连接到被叫用户 DTMF按键盘可采用八中取二 或者七中取二的音频方式 8个频率可分为两组 按频率的高低可分为高频群和低频群 每个群各有4个频率 每撤消键盘上一个 号码 高频群和低频群将各送一个频率进行组合 输出就成了双音多频信号 这样共有16种组合 号码和频率的对应关系如表2 3所示 每个号码所对应的两 个频率互相不为整数比 其中高频群中频率1633HZ用做备用频率 就成了七中取 二的方式 此时就只有12个号码 而这12个号码所代表的拉伯数字 0 9 以 及 通常就够用了 其中符号 可以用来表示一些特殊 9 的功能 如 暂停 重发 当采用十六键时高频群中的最高频率1633HZ 做为备用频率 A D 预定为数据通信和其它功能 6 表表 2 32 3 号码和频率的对应关系号码和频率的对应关系 考虑到简化设计 降低成本 减少体积等因素 本设计采用 MITEL 公司生 产的 DTMF 收发器 MT8880 芯片作为收发电话双音多频信号的解码核心 MT8880 是一个带有呼叫处理滤波器的单片 DTMF 收发器 它的主要特点是 数 据传送稳定 集成度高 抗干扰强 具有多种工作模式 容易与微机接口 可 编程控制等 其引脚图如图 2 3 所示 图 2 3 8880 芯片管脚图 主要管脚功能简介 VSS VCC为电源接入端 一般采用 5V 供电 OSC1 OSC0 为 3 5795MHz 的晶振接入端 若外加时钟从 OSC1 经电容耦合输入 时 OSC0 端开路 D0 D1 D2 D3 为数据总线端 当 CS 1 时 高 频 群 按键号码 H1 1209HZ H2 1336HZ H3 1477HZ H4 1633HZ H1 697HZ 123A H2 770HZ 456B H3 852HZ 789C 低 频 群 H4 941HZ 0 D 10 D0 D1 D2 D3 呈高阻态 VREF 为基准电压输出端 IN IN 为芯片内部运放 同相 反相输入端 GS 为增益选择端 此引脚与 IN 之间接一个反馈电阻可调 节运放的增益 R W 为读 写控制端 与 TTL 兼容 高电平时控制片内的数据读 入微处理器 TONE OUT 为双音多频或行 列单频输出端 CS 为片选信号端 当 CS 为 TTL 低电平时 该芯片被选通 CP 为系统时钟输入端 RSI 为芯片内部寄 存器控制端 Est 为初始控制输出端 当检测出一种有效的单音对时 则 Est 为高电平 St GT 为控制输入 时间监测输入端 IRQ CALL 为中断请求或电话信 号音检测输出端 7 当 MT8880 发送 DTMF 信号时 被发送的信号从数据总线 D1 D3 经数据总线 缓冲器送到发送数据的寄存器 控制可编程行 列计数器 经 D A 变换器合成 DTMF 信号 在音频突发开门控制和控制逻辑作用下 从 TONE 发送出去 MT8880 芯片内部的控制寄存器和状态寄存器中的数据写入和读出由 RSI 及 R W 信号控制 具体内容如表 2 4 所示 表表 2 42 4 内部寄存器数据的写入 读出控制内部寄存器数据的写入 读出控制 控制寄存器 CRA CRB 及状态寄存器 SR 的各比特位 b0 b3 的名称如表 2 5 所示 表表 2 52 5 内部寄存器各比特位的名称内部寄存器各比特位的名称 寄存器 B0B1B2B3 CRATOUTMCIRQRS CRBBURSTTESTS DC R SR 中断允许突发模式下 TDR 空RDR 满延时控制 在 CRA 中 TOUT 允许 TONE 输出 高电平有效 MC 为模式控制 当 B1 1 时 为单频模式 当 B1 0 时 为 DTMF 模式 IRQ 为中断允许 当 B2 1 时 中断有 效 当 B2 0 时 中断无效 RS 为寄存器选择 当 B3 1 时 下一个写周期选择 写 CRB 一次性选择完成 在 CBR 中 BURST 为突发选择 当 B0 1 时 选择发 RSIR W 功能 00 数据写入发送数据寄存器 TDR 01 数据从接收数据寄存器 RDR 中读出 10 数据写入控制寄存器 CRA CRB 11 数据从状态寄存器 SR 中读出 11 送连续的 DTMF 信号 当 B0 0 时 选择 MT8880 工作于突发模式 在该模式下 将 TDR 中的数据以其对应的 DTMF 信号发送出去 持续时间为 51ms TEST 在 B1 为高电平时 为选择测试模式 S D 产生单 双音 当 B2 为高电平时 产生行 列单音信号 当 B2 为低电平时 产生 DTMF 信号 C R 行 列单音产生 当 B2 1 B3 0 时 选择行对应的单音频 当 B2 1 B3 1 时 选择列对应的单音 频 在 SR 中 B0 中断允许位 当 B0 0 时 中断禁止 读出数据后清零 当 B0 1 时 中断发生 B1 B2 被设定 B1 为突发模式下 TDR 是否空的标志 当 B1 0 时 表示 SR 读完数据后或非突发模式下清零 当 B1 1 时 突发模式下的 暂停时间完 TDR 空 准备发送新的数据 B2 为 RDR 满的标志 B2 0 表示 SR 读完数据后清零 B2 1 表示 RDR 中已有有效数据 B3 为延时控制 B3 0 表示 有效的 DTMF 信号检测功能已清零 复位 B3 1 表示不能对 DTMF 信号进行有 效检测 8 本设计选择的工作模式为 DTMF 模式 用突发方式发送 控制寄存器 CRA 中 的 4 比特位是 1001 B B0 1 表示允许 8 脚有 DTMF 信号输出 B1 0 表示选择 DTMF 模式 B2 0 表示中断不允许 B3 1 表示下一周期是写 CRB 控制寄存器 控制寄存器 CRB 的 4 比特位是 0000 B B0 0 表示选择电路工作于突发模式 B1 0 表示工作在非试验模式 B2 0 表示选择只产生 DTMF 信号 而不产生行 列 单音信号 B3 0 或 B3 1 均可 因 MT8880 产生的 DTMF 波功率和从电话线来的 DTMF 波的幅值很小 所以在 MT8880 的发射端加了一级运放 LM386 进行功率和 幅值的放大 再经耦合线圈送到电话线上 电路原理图如图 2 4 及图 2 5 所示 12 图 2 4 MT8880 接口电路 图 2 5 DTMF 信号放大电路图 MT8880 从 TONE 端输出双音频信号时 它的输出电阻最小为 10K 电容 C11 可用来清除高频干扰 在没接放大器的情况下 该端输出的双音频信号的 峰峰值在 2 4V 左右 该信号不能直接加到耦合线圈两端 因为耦合线圈阻值较 小 分压后加在耦合线圈两端的电压值也很小 而且功率也很小 所以传送到 电话线上的信号特别弱 程控交换机无法识别 将造成发送 DTMF 信号失败 而 13 考虑到放大器输入电阻很大 所以可利用放大器使 MT8880 发出的双音频信号正 常输出 经调试最后选取放大器为 LM386 改变电位器 R18 可改变其放大倍数 为了使放大倍数调为 0 5 倍 可调节 R18 5K 这样在放大器的输出端就可以 获得峰峰值为 1V 左右的双音频信号 其中 C9 C10 选用 10 F 而 C8 选用 220 F 2 52 5 电话号码存储模块电话号码存储模块 本设计用 E2PROM 存储芯片 CAT24C021 CAT24C021 是集 E2PROM 存储器 复 位微控制器和看门狗定时器三种功能与一体的 I2C 串行 CMOS E2PROM 器件 电 路图如图 2 6 所示 图 2 6 电话号码存储电路图 CAT24C021 的看门狗定时器给微控制器提供一个独立的保护 当系统出现 故障时 1 6 秒后看门狗会定时溢出 而 CAT24C021 会发出一个复位信号 通 过 SDA 管脚控制对看门狗进行操作 如果 CPU 在 1 6 秒后没有触发 SDA 看门 狗的计数器会溢出 给 CPU 一个复位信号 SDA 管脚上电平的任何跳变都将会 清零看门狗定时器 而只要产生复位信号 看门狗定时器都将不再计时并且保 持清零状态 当预置报警电话号码时 可借助 7279 键盘把号码送入单片机 单片机可判 断出是键盘上的哪个键被按下 将此数据由单片机读入 供 CAT24C021 写入 当需要读取报警的电话号码时 由单片机读出 CAT24C021 的存储号码 送至 MT8880 输出对应的 DTMF 信号 传送到电话线上 9 2 62 6 报警信号输入报警信号输入 根据设计要求本部分采用了以二氧化碳传感器 GE E 和比较器 LM393 为核心 14 的烟雾报警器 该二氧化碳传感器稳定性好 灵敏度高 检测范围为 100 10000PPM 10 传感器结构及典型连接电路分别如图 2 7 和图 2 8 所示 图 2 7 传感器结构 图 2 8 传感器典型连接电路图 电源 Vh 对传感器加热丝加热 当气体浓度变化时 1 端与 4 端的电阻会产 生变化 经分压原理可知输出电压 VL 的大小与电阻 R 成正比 也就是与气体浓 度成正比 二氧化碳传感器 GS E 的技术指标如表 2 5 所示 表表 2 52 5 二氧化碳传感器二氧化碳传感器 GS EGS E 的技术指标的技术指标 参数名称加热电压测量电压洁净空气中的电阻响应时间恢复时间灵敏度 符号 VbVcR0trestrec 单位 VV 千欧秒秒倍 参数值 55 10 分档 105 输出电压的决定因素有三个 1 图中电阻 R 的大小 2 系统所加的电源 电压 3 空气中二氧化碳气体的浓度 11 本次设计的电路图如图 2 9 所示 电源电压用 5V 在正常情况下 空气中 的二氧化碳的浓度是一定的 可以调节分压电位器 R29 的大小来改变传感器正 15 常情况下的输出电压 在本设计中 将正常情况下的输出电压调成 1 0V 图 2 9 二氧化碳传感器电路图 盗情检测的红外传感装置由 P2288 BIS001 及其外围元件组成 传感器采 用的是 P2888 型号的热释电红外传感器 也叫人体传感器 当有人进入探测范 围时 传感器输出正向电压到单片机 从而启动单片机按设定的程序工作 热释电红外探测器是由菲涅耳透镜 电子电路和热释电红外传感器组成的 光电检测装置 它不接触就可以检测人体在运动时所辐射出的红外线 并且转 换成电信号输出 12 3 报警器的软件设计 3 13 1 系统软件设计系统软件设计 软件设计主要分为以下部分 主程序 电话号码输入 电话号码存储到 E2PROM 存储器 CAT24C021 和从 CAT24C021 读出电话号码以及拨号 在设计中主 要注意各部分之间的衔接是否有冲突 由于本次设计 P 口不够用所以 7279 的 KEY 端接在外部中断 INT0 采用中断方式来读键值 单片机 I O 口线的中断口 分配如表 3 1 所示 16 表表 3 13 1 单片机单片机 I OI O 口线的中断口分配口线的中断口分配 中断口中断口分配 P1 0 7279 的 CS 端 P1 1 7279 的 CLK 端 P1 2 7279 的 DATA 端 P1 3 MT8880 的 RS0 端 P1 4 报警信号输入端 P1 5 摘机控制端 P1 6 CAT24C021 的 SCL 端 P1 7 CAT24C021 的 SDA 端 INT0 7279 的 KEY 端 3 3 2 2 主程序设计主程序设计 主程序框图如图 3 1 所示 执行完初始化程序后 首先判断有无报警信号 若没有报警信号 则判断用户是否按下修改键修改报警电话号码 若用户没有 按下修改键 则继续判断有无报警信号 若用户按下了修改键则需要用户继续 输入报警时所要拨打的电话号码 以停止键来判断是否输完 若没输完则继续 输 输完后则存入 E2PROM 存储器 CAT24C021 中 若有报警信号 首先判断设置 的标志位是否为 1 若不为 1 则单片机立刻控制 P 口 令 P1 5 为低 执行摘 机后 从 CAT24C021 中读取报警电话号码 并显示要拨打的电话号码 最后把 电话号码发送到 MT8880 拨打报警电话号码 17 Y N N Y Y N Y N 程序初始化 有报警信号 吗 21H 1 拨号组 拨号完毕 有开始修改键 按下吗 有报警信号 吗 继续 输入 号码 是停止输入 键吗 电话号码存入 24C021 从 24C021 读出电话 号码存入内存单元 摘机 显示用户的电话号码并拨号 且延时等待对方应答 显示报警电话号码并拨号 且 延时等待对方应答 挂机 21H 位置 1 开始 Y N 图 3 1 主程序框图 4 仿真电路 4 14 1 系统原理系统原理 首先是装载程序 因为设定号码的操作不是频繁进行的 只要达到号码设 定的目的就可以了 所以可用两个键设定号码取代数字按键 电路自动复位 18 数码管会显示 P 就进入了输号 查号的操作选择状态 如图 4 1 按 输 号 键 就进入了输入电话号码的状态 发光二极管熄灭 数码管开始时显示 图 4 1 复位状态显示图 0 以后每按该键一次 显示的数字就会加 1 若显示的数为所需的数字时 只要长按该键 确认该位数字 显示的数字就又会返回到 0 进入下一位数 字的输入 当最后一位号码输入后 按 查号 键 结束输号 单片机将输入 的电话号码保存并且断电不丢失 进入空闲状态 数码管显示 U 如图 4 2 所示 图 4 2 空闲状态显示图 按 查号 键时 发光二极管亮 可以查看已保存的电话号码 每按键一 次 就会显示一位数字 从左到右 与输入时的顺序一致 若数码管显示为 U 则表示号码查看结束 同时进入空闲状态 当数码管显示 U 时 装置处于空闲警戒状态 当从传感器传来警情时 自动拨号报警 自动拨号后数码管会显示 b 且二极管亮 如图 4 3 所示 说 明当前处于等待回应状态 等待时间可通过软件设置 最后又进入 U 空闲警 戒状态 当传感器再一次接收到报警信号时 就会再次自动拨号报警 19 图 4 3 拨号状态显示图 4 24 2 元器件选择元器件选择 本次设计核心为单片机 AT89C51 选择的元器件如下 AT89C51 单片机 24C16B 非易失性 E2PROM 存储器 7SEG COM AN GRN 数码管 LED GREEN 发光二 极管 74HC02 或非门 2N5401 晶体三极管 BRIDGE 二极管电桥 PULLUP 上拉 电阻 RES 电阻 PULLDOWN 下拉电阻 RX8 排阻 CAP 电容 CAP ELEC 电解电 容 BUTTON 按钮 CRYSTAL 晶振 12MHz 仿真设计电路图如图 4 4 所示 p10 p11 p12 p13 p14 p15 p16 p17 p10 p11 p12 p13 p14 p15 p16 p17 Q1 2N5401 SCK 6 SDA 5 WP 7 U1 24C16B 2 3 1 U2 A 74HC02 XTAL2 18 XTAL1 19 ALE 30 EA 31 PSEN 29 RST 9 P0 0 AD0 39 P0 1 AD1 38 P0 2 AD2 37 P0 3 AD3 36 P0 4 AD4 35 P0 5 AD5 34 P0 6 AD6 33 P0 7 AD7 32 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P3 0 RXD 10 P3 1 TXD 11 P3 2 INT0 12 P3 3 INT1 13 P3 4 T0 14 P3 7 RD 17 P3 6 WR 16 P3 5 T1 15 P2 7 A15 28 P2 0 A8 21 P2 1 A9 22 P2 2 A10 23 P2 3 A11 24 P2 4 A12 25 P2 5 A13 26 P2 6 A14 27 U3 AT89C51 BR1 BRIDGE C1 20pF C2 1uF X1 CRYSTAL D1 LED GREEN R1 PULLDOWN R2 PULLUP R3 10k 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 RN1 RX8 C3 20pF R4 PULLUP R5 PULLUP R6 PULLUP R7 PULLDOWN R8 10k R9 10k R10 10k R11 10k R12 10k Q2 2N5401 Q3 2N5401 Q4 2N5401 R13 PULLDOWN R14 PULLDOWN 4 4 仿真设计电理图 单片机从初始状态开始 上电后处于等待状态 先按 输号 键输入号码 号码将存储到存储器中 直到传感器给单片机一个报警信号 以此作为单片机 的中断信号 单片机启动 从存储器中读取之前存储的号码 进行拨号 拨号 20 后重新回到等待报警状态 13 其工作流程图如图 4 5 所示 等待状态 报警信号 报警状态 自动拨号 返回 Y N 系统初始化 图 4 5 工作流程图 21 总 结 本系统的特点是通过传感器检测 当检测到超过预先设定的值时 即发生 报警 而单片机检测到报警信号后 则控制双音频发送电路自动循环拨打预先 存储在 E2PROM 存储器 CAT24C021 中的电话号码 它的功能主要有电话号码的输 入 存储 断电不会丢失 可以保存多组号码 可以检查显示已存储的号码 从传感器得到信号时 即有警情 可以自动拨号 达到报警的目的 安装不同 的传感器可组成不同的报警功能 用于不同的场合 利用传感器的报警信号作 为单片机的中断信号 从而启动单片机进行自动电话的拨号功能 本次系统设计和调试的过程就是把平时的学习和实践相结合的过程 本次 设计应用的知识有单片机 传感器等 如何把这些知识结合在一起并组成一个 整体 这是我们在以前的学习中所没有遇到过的 本次毕业设计让我学会怎样 用平时所学的知识去解决实际问题 弥补了在这方面的不足 在本次设计过程 中 遇到很多的问题都需要自己去认真的进行分析 总结 探讨并最终解决 在这样一个过程中 不但让我学会了如何去利用课本和参考资料 而且懂得了 如何去思考这样的问题 并且如何去解决这样的问题 让自己更加的自立 由 于经验不足 对电路布局等方面仍有不够完善的地方 在今后的工作学习中会继 续多学多动手争取更大的进步 这些对我今后的学习和工作都会有很大帮助 22 参考文献 1 李广弟 冷祖祁 等 单片机基础 M 北京 航空航天大学出版社 2007 22 25 2 张鑫 单片机原理及应用 第 2 版 M 北京 电子工业出版社 2010 23 25 3 何立民 单片机应用系统设计 系统配置与接口技术 M 北京 航空航天大学出版社 2001 55 57 4 齐志艺 吴曼荔 等 单片机教学改革的思考与探索 J 硅谷 2009 13 5 6 5 李令奇 电话机原理与维修 M 北京 人民邮电出版社 2005 47 49 6 胡汉才 单片机原理及其接口技术学习辅导与实践教程 M 北京 清华大学出版社 2010 36 78 7 愈国亮 MCS 51 单片机原理与应用 M 北京 清华大学出版社 2008 30 36 8 余发山 胡伟 李景延 等 单片机原理及应用技术 M 徐州 中国矿业大学出版社 2003 12 15 9 陈国华 电子防盗报警器电路大全 M 北京 电子工业出版社 2003 34 38 10 赵负图 传感器集成电路手册 M 北京 化学工业出版社 2003 15 18 11 张福学 现代实用传感器技术 M 北京 中国计量出版社 2005 46 63 12 王俊峰 孟令启 等 现代传感器应用技术 M 北京 机械工业出版社 2007 123 146 13 周景润 基于 PROTEUS 的电路及单片机设计与仿真 第 2 版 M 北京 航空航天大 学出版社 2010 234 289 23 附 录 ORG 0000H LJMP MIN ORG 0003H 外部中断0 LJMP INT0 ORG 000BH 定时器0 LJMP T0 ORG 0013H 外部中断1 RETI ORG 001BH 定时器1 LJMP T1 ORG 0023H 串行口 RETI ORG 0030H MIN MOV TMOD 26H 模式控制寄存器 MOV TH0 00H T0 计数初值 MOV TL0 00H MOV TH1 26H T1 计数初值 MOV TL1 0F0H SETB EA 开中断总允许 SETB ET1 开定时器中断 SETB ET0 开计数器中断 SETB EX0 开外部中断 SETB IT0 设定为边沿触发方式 SETB PT0 设计T0 为高优先级 24 SETB PT1 设计T1 为高优先级 CLR PX0 设计INT0 为低优先级 MIN0 NOP LJMP MIN0 END INT0 PUSH PSW CLR EX0 关外部中断 LCALL