历年造价工程师考试复习资料

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SAFEANDALARMINGSYSTEMOFHOMEBASEONTELEPHONESYSTEM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311课题的开发背景412课题设计的意义22系统硬件设计421单片机最小系统422红外信号检测电路1123键盘输入电路1424语音电路1625DTMF编码发送电路1926模拟摘机待机电路及铃流检测电路21327忙音检测电路2528供电电路283系统软件调试及相应程序2931中断原理概述2932系统整体软件流程图3133红外信号检测的软调试3234键盘接口电路的软调试3335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11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。12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121所示。图121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21单片机最小系统211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4KROM，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ATMELAT89CX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。21289C51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211所示8图21189C51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。24KB的片内程序存储器ROM,片外最多可外扩64K字节。3128字节的片内数据存储器RAM,片外最多可扩至64K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。42个16位的定时器/计数器，具有4种工作方式。54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。71个全双工串行口，具有4种工作方式。81个片内振荡器和时钟发生电路。21389C51的引脚及其功能9图21289C51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）XTAL1。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）XTAL2。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（P00P07）。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（P10P17）。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个LSTTL负载。（3）P1口（P20P27）。第一功能是作内部带上拉电阻的8位准双向I/O口线；第二功能在访问外部存储器时，作高8位地址总线。（4）P3口（P30P37）第一功能是作内部带上拉电阻的8位准双向I/O口线；对于第二功能来说，8根引脚各有不同的功能，详见表211。P3口每位能驱动4个LSTTL负载。表211P3各位的第二功能P3口引脚第二功能P30RXD串行口输入11P31TXD串行口输出P32INT0外部中断0输入P33INT1外部中断1输入P34T0定时器0外部脉冲输入P35T1定时器1外部脉冲输入P36WR外部数据存储器写脉冲输出P37RD外部数据存储器读脉冲输出214复位电路51单片机的复位引脚RST全称RESET出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。上电复位电路如下图A中左图所示。图中电容C1和电阻R1对电源十5V来说构成微分电路。上电后，保持RST一段高电平时间，由于单片机内的等效电阻的作用，不用图中电阻R1，也能达到上电复位的操作功能，如下图213中右图所示。A上电复位B上电或开关复位电路图213单片机复位电路上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动复位，单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。常用的上电或开关复位电路如上图B所示。上电12后，由于电容C3的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。根据实际操作的经验，我给出这两种复位电路的电容、电阻值。上图A中CL1030UF，R11KO上图B中C1UF，RLLKO，R210KO单片机复位后的状态单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计数器PC0000H，这表明程序从0000H地址单元开始执行。单片机冷启动后，片内RAM为随机值，运行中的复位操作不改变片内RAM区中的内容，21个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值，如下表212。表212特殊功能寄存器复位后状态说明表中符号为随机状态；A00H，表明累加器已被清零；PSW00H，表明选寄存器0组为工作寄存器组；SP07H，表明堆栈指针指向片内RAM07H字节单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的内容写入到08H单元中；POP3FFH，表明已向各端口线写入1，此时，各端口既可用于输入又可用于输出；IP00000B，表明各个中断源处于低优先级；IE000000B，表明各个中断均被关断；特殊功能寄存器初始状态特殊功能寄存器初始状态A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0P3FFHSBUF不定IP00000BSCON00HIE000000BPCON0B13系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。51单片机的复位是由RESET引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过24个振荡周期后，51单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到RESET引脚转为低电平后，才检查EA引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便会执行外部程序。51单片机在系统复位时，将其内部的一些重要寄存器设置为特定的值，内部RAM内部的数据不变。22红外信号检测电路双色红外探测是一种高抗干扰的热源探测。由于热源温度高低、传播距离远近以及传播媒介等的不同，红外性能亦不同，所以红外传感器输出信号较弱且变化范围大01A1MA。因此，要求信号检测电路具有低噪声、低零漂、高抗噪及大范围增益可调等性能。这类电路一般由电流电压转换模块、可编程增益放大模块和A/D转换模块组成。若将各部分用不同芯片来设计，电路不仅功耗大、体积大，而且参数调整和性能补偿都较复杂。选用CS5521A/D转换芯片，设计红外信号检测电路，可克服上述缺点。221CS5521简介CS5521芯片为脚PDIP或SSOP封装。结构如图221所示，由多路复用器、20倍斩波稳定测量放大器，可编程增益放大器PGA、带有数字滤波器的16位A/D转换器及片上校验电路CALIBRATION和寄存器构成。14图221CS5521总体结构框图222主要性能16位A/D转换精度。（1）串行接口。（2）两个差分输入物理通道。每个通道可自校验和系统校验。可设定四个逻辑通道，可多通道自动循环转换。（3）6种缓冲单双极输入范围25MV、55MV、100MV、1V、25V、5V。（4）转换数据FIFO先入先出，最高输出频率为303HZ（此时接100KHZ晶振）。（5）单电源5V模拟供电，5V或3V数字供电。（6）可按如图2A设计成自身提供负电源，在NBV端产生18V25V的电压，从而使片上测量放大器能够测量100MV的以地为参考的双极性信号。（7）功耗55MW15A负电源B偏置校验C增益校验图222CS5521负电源及校验电路片内寄存器（1）8位只写指令COMMAND寄存器用于存放供片内微处理器使用的指令。指令最高位为0时，为读写其它寄存器指令；最高位为1时，为启动A/D转换指令或校验指令。（2）24位可读写配置CONFIGURE寄存器用于设置斩波频率、逻辑通道数、多通道循环转换、负电源及软件复位。（3）24位2可读写通道设置CHANNELSETUP寄存器，用于设置各逻辑通道的输入范围、循环转换时的输出率及与其对应的物理通道号设置时用到配置寄存器中的逻辑通道数，所以此寄存器应在配置寄存器设置之后设置。（4）只读先入先出数据输出FIFODATAOUTPUT寄存器组读数时先送8个脉冲用于清除SDO，后送24N循环逻辑通道数个脉冲用于读数。24位数据的前16位是转换结果，后8位包含物理通道、振荡探测及输入界限检验等信息。（5）24位可读写增益GAIN寄存器，每个物理通道各一个。用于存放校验所得的增益值。（7）24位可读写偏置OFFSET寄存器，每个物理通道各一个，用于存放校验所得的偏置值。223CS5521在红外信号检测中应用原理红外检测系统原理如图223所示，被测物体发出的红外波，经光学元件汇聚到红外探测器，红外探测器将红外光信号转换成电信号，再由检测电路处理得到目标的红外信息。16图223红外信号检测原理在与89C51构建系统功能电路时，把CS5521的SCIX脚接89C51的10、SDI脚接11、SDO脚接12。通过此连接，红外检测电路把检测到的目标信号发送给89C51。23键盘输入电路在这里我用的是SK5278单片机芯片来构建。SK5278是一种可管理16个按键的键盘控制器，该器件内部具有去抖动处理电路，可直接输出按键的键值编码，并采用串行方式与单片机或微处理器进行接口，使用该器件可简化单片机系统软硬件的键盘接口。231SK5278特点及引脚功能SK5278采用PIC内核的键盘控制器。该芯片采用4线串行接口，可与任何种类的单片机接口；它具有按键有效指示输出，可用中断方式管理键盘；其行线X0X3与列线Y0Y3可构成44键盘矩阵；SK5278的16键键盘控制器内含去抖动处理电路，因而可直接输出键值；此外，该器件的工作电源电压范围宽达46V；SK5278采用18脚双列直插DIP封装形式。其管脚排列如图231所示，管脚说明如表231所列。图231SK5278管脚排列图17表231SK5278管脚说明232工作原理SK5278可用行线X0X3和列线Y0Y3构成44矩阵键盘。同时在芯片内部可自动完成扫描、译码、去抖动处理等任务。当SK5278检测到有效的按键时，按键有效指示“KEY”引脚将从低电平变为高电平，并一直保持到按键代码被读取为止。在“KEY”为高电平期间，如果SK5278接收到“读键盘数据”命令，（即“CS”管脚变低），则输出当前按键的键盘代码，SK5278键盘代码的范围为00H0FH。如果在接收到“读键盘数据”时没有按键按下，SK5278将输出FFH。在一次读键盘过程完成后，按键有效指示“KEY”将变为低电平。利用按键有效指示“KEY”与单片机的外部中断端相连，可完成具有中断的键盘监控功能，从而提高CPU的工作效率，减少按键响应时间。SK5278工作时需要外接RC振荡电路以供系统工作，RC元件的典型值为R33K,C20PF，此时的振荡频率约为4MHZ，SK5278的RESET复位端在一般应用情况下，可以直接与正电源连接，在需要较高可靠性的情况下，可以连接外部RC复位电路，在上电或接收到RESET端的复位信号后，SK5278大约需要经过25MS的复位时间才会进入到正常工作状态。管脚号管脚名称管脚类型功能1DIO0数据输出端，读取键盘数据时，此脚在CLK上升沿输出数据2KEY0按键有效输出端，平时为低电平，当检测到有效按键时，此引脚变为高电平。读取键盘后，此引脚重新变为低电平3，14VDD正电源4RST复位端5VSS电源地69X0X31矩阵键盘行线输入端1013Y0Y30矩阵键盘列线输出端15OSCO0振荡输出脚，输出频率为RC振荡频率四分之一16RC外接振荡器连接端，R33K,C20PF时，振荡频率为4MHZ17CS1片选端，该脚为低时，可芯片读取键盘数据18CLK1时钟输入端，读取键盘数据时，此脚电平上升沿表示数据有效18233串行接口及时序SK5278采用串行方式与单片机或微处理器接口，串行数据从“DIO”引脚输出，并由“CLK”端发出同步时钟脉冲。当SK5278检测到有键按下时，按键有效指示“KEY”变高，单片机检测到“KEY”信号变高后，便将片选端“CS”拉低，从而使得SK5278将取得的键盘数据在“CLK”引脚的上升沿从“DIO”脚依次送出。在单片机发出8个时钟脉冲后，即可从“DIO”端读取8位键值编码，该编码值的D7为最高位，D0为最低位，然后单片机再使片选“CS”变高，并使“KEY”端重新输出低电平，至此，读键值过程结束。SK5278的串行接口时序如图232所示。图中，T1表示从“CS”下降沿至第一个CLK上升沿的延时，典型值为15ST2为CLK脉冲宽度，典型值为10S；T3为CLK脉冲时间间隔，典型值为10S。图232SK5278串行接口时序234SK5278的应用在构建键盘电路时，把SK5278的17脚、18脚、1脚分别接89C51的12、13、14脚，即可实现键盘电路与中心处理器的连接，并完成其功能。应用SK5278键盘控制器可使单片机系统的人机交互键盘接口电路及监控程序变得简单容易，同时减少了对单片机软硬件资源的占用，因而该器件是构成少数单片机键盘接口电路的一种较好的选择方案。24语音电路241语音电路构成语音电路组成框图如图241所示。由PLC发布RS232电平信号，经电平转换后，为单片机AT89C51所接收。19图241语音电路组成框图语音部分电路设计见图242。“提示音”与“呼叫声”由语音存储/再生芯片ISD1420分段存储，ISD1420输出的音频信号经电容耦合到两片集成功率放大器TDA2003构成的BTL功放电路，最后由扬声器输出。MAX232将PLC送过来的RS232电平信号转换成TTL电平并送到单片机AT89C51，AT89C51根据PLC的指令，通过P36控制ISD1420的放音，P32P35用来调整放音地址。MAX813L则作为看门狗为单片机AT89C51提供上电复位和运行监控，由P37提供喂狗信号。图242语音电路部分简图242语音电路特性选用语音存储/再生芯片ISD1420。该电路采用EEPROM存储方法将模拟语音数据直接写入半导体存储单元中，具有音质自然、可反复录放、抗干扰、低功耗等许多优点。ISD1420放音时间为20秒；最多可分为160段，每段段长20最少125MS；输入采样64KHZ；100000次录音周期；5V单电源供电，放音电流15MA，维持电流05A。完全满足设计需要。使用28引脚的DIP封装芯片。地址引脚A0A7有两个作用，取决于A7、A6的状态。当A7或A6有一个为“0”时，A0A7解释为地址位，作为当前录放操作的起始地址。我们设计的电路使用了A0A7的地址位功能。ISD1420的地址空间分配见表241。表241ISD1420的地址空间分配十进制值二进制值A7A6A5A4A3A2A1A0放音地址距起始地址的时间差（秒）0000000001000000010125800001000101000001010125130000110116256401000000801000110010012515910011111198751010000016019110111111未使用1100000019225511111111用于选择操作模式243BTL功放电路装置电源设定为12V。要求发出的声音具有一定的响度，即要求语音电路有较大功率输出。ISD1420内部输出级带有放大器，其直接的扬声器驱动功率为122MW16负载，距离我们的实际需要相差很大，因此后级功放必须保证能在低电压下输出大功率信号，以推动扬声器发声。要在单电源低电压条件下输出大功率信号，功放电路选择桥接式无变压器输出电路即BTL电路，其基本工作原理由图3所示的分立元件BTL电路简图说明。图中有四个输出管VT1VT4，扬声器接在两个输出端之间。在输入信号21U的正半周，VT1、VT4导通，VT2、VT3截止，输出电流如图中I1所示。在输入信号U的负半周，VT2、VT3导通，VT1、VT4截止，输出电流如图中I2所示。正、负半周，扬声器上的电位差方向相反，大小相等，都接近电源电压，所以对电源的利用率很高。理论上BTL电路效率可达785。实际使用的电路简图如图243所示，两片10W集成功率放大器TDA2003接成BTL电路形式，通过电容与扬声器直接耦合，利用同时“推”“挽”的原理，扬声器上正弦波峰峰值电压近似为电源电压的两倍。输出基本能满足要求。图243BTL电路简图25DTMF编码发送电路在此介绍了双音多频DTMF发送接收器件MT8888的主要功能、基本组成和工作原理。251基本功能MT8888是一种具有INTEL微处理器接口的功能较强的双音多频DTMF发送和接收器件。可用于寻呼系统、交换机系统和移动通信、转帐卡系统、互接拨号器、数字通信和计算机等领域。其主要功能有1完整的DTMF发送和接收功能；2高速INTEL微处理器接口；3可工作于自动音频突发模式；4可调整保护时间；5呼叫音检测到30DBM。MT8888引脚排列如图251所示。各引脚功能如下22图251MT8888引脚图IN、IN1，2运放的同相和反相输入端；GS3增益选择端。在该引脚与IN引脚间接反馈电阻可调节运放增益；VREF4基准电压输出端。通常为VDD/2，作为运放的偏置电压；VSS5芯片电源负端，接地；OSC1、OSC26、7时钟或振荡器的输入、输出端。两引脚间接3579545MHZ晶体与内部电路构成芯片振荡器；若由外部电路提供时钟，则OSC2引脚开路；TONE8DTMF信号输出端，也可通过编程设置为单音输出；9微处理器写输入端，低电平有效，与TTL电平兼容；10片选信号输入端，低电平有效。该引脚可由微处理器的地址锁存信号ALE直接提供；RS011寄存器选择控制输入端；12微处理器读输入端，低电平有效，与TTL电平兼容；/CP13中断请求信号，为开漏输出。在中断模式下，当一个有效DTMF信号突发发送或接收时，输出低电平信号。若控制寄存器设定电路工作于呼叫处理CALL模式和中断使能，则该端输出代表运放输入的方波信号音，但该信号频率必须落在呼叫处理滤波器的带宽内；D0D31417数据总线，与TTL电平兼容。输入需发送的DTMF编码或输出译码的DTMF信号数据。当CS1时呈高阻状态；EST18初始控制输出。若电路检测到一种有效的单音对时，EST为高电平；若信号丢失，则EST返回低电平；ST/GT19控制输入/时间监测输出。若ST电压大于门限VTST，电路寄存被检测的DTMF单音对，并更新输出锁存器内容。若ST电压低于VTST，则电路不接收一新单音对，GT输出的作用是设置外部时间监测常数；VDD20芯片电源正端，典型值为5V。252MT8888的控制时序23MT8888提供了与微处理器相连的接口（包括51系列单片机），以对其发送、接收和工作模式进行控制。MT8888可与INTEL微处理器直接接口，即使使用16MHZ的单片机80C51，也无需插入等待周期。与其它微处理器接口时，则必须通过转换构造MT8888所需的时序。图252为MT8888的控制时序图。AMT8888读时序BMT8888写时序图252MT8888控制时序26模拟摘机待机电路及铃流检测电路在这部分电路设计中我采用的是AM79R70为板块核心处理器。它是LEGERITY公司生产的一种功能较强的用户线接口芯片。除了具有国际电信联盟组织CCITT为数字程控交换机模拟用户接口所规定的7项功能中的6项功能之外，还具有电流限制挂机传输极性反转TIP开路和环路检测等功能，此外AM79R70还具有片内铃流放大功能。AM79R70芯片说明AM79R70的管脚排列如图261所示各引脚的功能说明如下，RYOUT2继电器开关驱动2RYERYOUT1和RYOUT2的发射极输出RYOUT1继电器开关驱动；D1内部继电器使能端低电平有效；E1该脚输入低电平时可输出摘机检测信号。24图261AM79R70管脚示意图C3、C2、C1控制字输入端通过此端可选择芯片的工作方式，具体选择如表261所列。表261AM89R70的八种工作方式（DET）输出状态C3C2C1两线状态E11E100000开路振铃回路振铃回路1001振铃振铃回路振铃回路2010通话状态环路检测接地键3011挂机传输环路检测接地键4100TIP开路环路检测接地键5101侯机（备用）环路检测接地键6110接通极性反转环路检测接地键7111挂机极性反转环路检测接地键DET摘挂机检测输出，此端在摘机时输出低电平。挂机时输出高电平D2内部继电器2使能端，低电平有效RSGH使用VBAT1馈电时，该端应接下拉电阻以调整开路电压。RSGL使用VBAT2馈电时。该端应接下拉电阻以调整开路电压RDC直流馈电电阻。25AGND/BGND数字地/模拟地；RSN模拟话音信号输入端。VNEG内部负电压稳压器的返回值。VTX模拟话音信号输出端。RDCR振铃时的反馈连接点。RINGIN铃流输入端。HPAA（TIP）端高通滤波电容。HPBB（RING）端高通滤波电容。RTRIP2振铃电压偏置端。RTRIPI振铃电压门限设置和滤波管脚。RD摘机检测的门限调整和滤波。A（TIP）接用户线的A（TIP）端。B（RING）接用户线的B（RING）端。AM79R70芯片的内部功能如图262所示。图262AM79R70芯片的内部功能AM79R70需要VCC、VEE、VBAT2、VBAT1四种电源电压，其中VCC为5V，VEE为5V。此电压可由AM79R70内部的负电压调整器得到VBAT2的电26压幅度范围为1948V，VBAT1电压幅度范围为4067V。标准值为48V。VBAT1与VBAT2的选择由馈电电源选择管脚B2EN决定。当该脚输入低电平时，使用VBAT1馈电；该脚输入高电平，使用VBAT1馈电，由于振铃时回路所需的馈电电压较高。所以振铃时采用VBAT1馈电而平时采用VBAT2馈电在实际应用电路中。只需要外接VCC、VBAT1两种电压。因为VBAT1与VBAT2可以连接在一起AM79R70在ALU的应用ALU模拟用户接口单元，是连接普通模拟话机和数字交换网络的接口电路CCITT为程控数字交换机的模拟用户接口。规定了7项功能。这七项功能分述如下（1）馈电在目前的交换机中。普遍都对外部模拟话机提供集中供电方式。即话机中送话器所需的直流工作电流由交换机提供馈电电压一般为48V。（2）过压保护O交换机接口应保护交换机的内部电路不受外界雷电，工业高压和人为破坏的损害。（3）振铃控制接口应能向话机输送铃流，并能在话机摘机后切断铃流（截铃）。（4）监测S接口应能监测用户环路直流电流的变化，并向控制系统输出相应的摘挂机信号和拨号脉冲信息。（5）编解码C用于完成模拟话音信号及带内信令的编码和解码。（6）混合电路H用于完成环路。线传输与交换网络。线传输之间的变换。（7）测试TAM79R70芯片内部含有铃流放大电路。它能将外部的15V铃流接口通常还应提供测试环路系统各个环节工作状态的辅助功能。AM79R70在ALU中主要完成B（馈电）、O（过压保护）、R（振铃控制）、S（监测）、H（混合）、T（测试）功能。而编解码通常由编解码芯片来完成。下面就R（振铃控制）和S（监测）功能进行分析说明。在控制振铃和截铃时，首先由单片机的两级运放27产生交流铃流驱动信号，并在输出端加5V的偏置电压信号放大成使用户电话机振铃的信号。这样就节省了外加铃流放大模块的费用和印制板的面积。铃流驱动信号（RV）的产生电路如图所示，振铃和截铃的控制方式是由AM79R70的控制输入管脚C3、C2、C1来确定的。系统功能图如图263所示。图263AM79R70芯片组建系统功能图当C3、C2、C1输入为001时AM79R70处于振铃模式。以使与其相连的话机振铃。当C3C2C1输入不是001时。AM79R70进入其它工作模式，同时使与其相连的话机的振铃停止，即（实现截铃）AM79R70的DET脚的输出可指示用户的摘挂机状态。当用户摘机AM79R70的DET脚输出低电平，挂机时输出高电平。下面对两个用户进行通话时的模拟用户接口电路的具体工作过程进行分析说明。当用户U1摘机时，与它相连的AM79R70的DET脚输出低电平，以向中央控制处理单元指示用户U1已经摘机。此时中央控制处理单元向用户U1的AM79R70控制端C3、C2、C1输出010以使AM79R70处于通话连接状态。同时中央控制处理单元开始对用户U1的摘机信息进行处理。如用户合法性检查，向用户U1送拨号音处理等。在通话连接状态下，用户的信息经过AM79R70的两线接口及信号传输模块可直接输出到编解码芯片和DTMF收发器。中央控制处理单元根据U1所拨出的号码定位到用户U2并向与用户U2相连的AM79R70的控制端C3C2C1输出001以使得对应的AM79R70处于振铃状态。在振铃状态下，AM79R70将铃流电路产生的RV通过RINGIN脚输入到AM79R70内，并由其内部的馈电控制模块将输入的铃流放大。同时通过两线接口模块输出到用户线，使U2的电话机振铃。当用户U2摘机后，与它相连的AM79R70的DET脚输出低电平，以向中央控制处理单元指示用户U2已经摘机。此后中央控制处理单元向U2的AM79R70控制端C3C2C1输出010使AM79R70处于通话状态U2的电话机停止振铃。这样U1与U228就可以通过AM79R70进行正常通话了。27忙音检测电路271HA16830F特点HA16830F是日立公司生产的一种用锁相环对400HZ忙音（BT）进行检测并用整流波对话音进行检测的专用集成电路。它能提供应答电话机终端检测功能，其典型工作电源电压为5V，电源电压适用范围在4566V之间，工作温度在2070。该集成电路具有以下特点A集成了全部终端检测功能；B提供有可由外部附加器件调整的宽捕捉范围；C话音控制的传输检测电平可由外部附加电阻进行调节；D带有两级滤波放大器便于调节频率特性；E音控传输检测电路由具有滞后功能的比较器、滤波放大器、音控传输放大器组成，可对0334KHZ范围内的话音进行检测；F忙音检测电路由滤波放大器、相位检测器1、相位检测器2、压控振荡器和比较器组成，可对400HZ回铃音、忙音、空号音等信号音进行检测。272管脚功能及功能HA16830F采用FP20N封装，管脚排列及内部结构如图271所示，其管脚名称和功能如表271所列。表271HA16830管脚名称和功能引脚编号名称直流偏压（伏）典型输入/输出阻抗（欧）管脚说明1FILIOUT2520滤波器1输出2FILIIN2530M（最小）滤波器1输入3VREF2520基准4FIL2IN2530M（最小）滤波器2输入5FIL2OUT2520滤波器输出6VOXDET30K音控传输检测7COMPADJON10OFF10K比较器电平调整8VOXOUT音控传输输出299VCC50电源10NCON10OFF10K不连接11NC39K不连接12GND0地13BTOUT忙音输出14DET2OUT相位检测2输出15VOC1压控振荡频率调整16VOC2100K压控振荡频率调整17DET1OUT10K相位检测1输出18DETIN2125K相位检测1输入19AMPOUT2520放大器输出20AMPIN25200K放大器输入图271HA16830F内部结构图音控传输检测电路该电路用来对电话线路输入的信号进行滤波放大、音控传输，以确定话音的有无。其中，HA16830F内部滤波放大器可对电话线上输入的信号进行滤波，30话音信号由脚2输入，经由FIL1（高通滤波）和FIL2（低通滤波）组成的带通滤波器后从脚5输出。该带通滤波器的上下限频率由下式决定FOL1/21CRFOH1/234可计算出其上限频率为212KHZ、下限频率为309HZ。信号经带通滤波器输入到HA16830F的内部比较器，并由比较器确定语音信号的翻转电平。比较器的比较电平可以用7脚连接的电阻VR1来调节。当VR1的值增大时，比较器将在比较高的输入电平下翻转。第8脚输出电平的高低可用来确认话音是否输入到了单片机中。忙音检测电路该电路用于把程控交换机送来的40HZ信号经带通滤波后放大，而后经锁相环检测并从比较器的13脚输出。其中放大器1的增益用R7和R8来调节，锁相环电路中的压控振荡器的自由振荡频率可由外部的电阻R6和C9进行调整，这些器件在数值上稍有变化均可使自由振荡频率发生变化，而且也会使锁相环的捕捉范围发生改变，因此必须采用高精度的电阻和电容。锁相环的带宽特性将随着外部C10数值的变化而变化，C10数值太小或太大均可能出现不锁定或带宽特性变坏。锁相环的锁定时间和保持时间将随着外部电容C8的数值而改变。通常C8应大于022F，因为在022F以下锁相环将不锁定。28供电电路供电电源相对来说要求比较自主，为做89C51芯片的电源而进行选择，总的来说输出电压为5V的单片机电源即可用了。现组装一个集变压、整流、与电话网连接的可靠方便的电路，其电路图如图281所示31图281电源电路图供电电路来自电话网，经整流放大后输出为5V供单片机89C51使用。这样设计，除了可以节约成本，还可以通过电源电路与通讯电路连接实现智能化调节。大大地方便了设计与应用。3系统软件调试及相应程序31中断原理概述中断的概念当CPU正在处理某件事情时，外部发生了某一件事件请求CPU迅速去处理，于是CPU暂时中断当前的工作，转去处理发生的事件，处理完成后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作。中断过程（1）中断申请。中断是由中断源向CPU发出中断申请开始的，有效中断请求信号应一直保持到CPU作出响应为止。（2）中断响应。CPU检测到中断请求信号后，当满足下列条件则进行中断响应中断标志是否开放。32是否是高级中断。是否执行完一条指令。（3）中断服务。CPU响应后执行中断源所对应的中断服务程序。（4）中断返回。返回到主程序的断点处继续执行被中断的程序。中断系统89C51系列单片机的中断系统包括5个中断源，5个中断源分为2个中断优先级。图3189C51单片机的中断系统结构原理图内部中断T0定时/计数器0中断，由T0加1计数溢出置TCON寄存器的TF0位为1，从而向CPU申请中断。T1定时/计数器1中断，由T1加1计数溢出置TCON寄存器的TF1位为1，从而向CPU申请中断。TI/RI串行口发送（TXD）及接收（RXD）中断，串行口完成一帧字符33发送/接收后置SCON的TI/RI位为1，从而向CPU申请中断。这3个内部中断源的控制位分别琐存在特殊功能寄存器TCON和SCON中。外部中断由P32端口接入，低电平或下降沿触发。由P33端口接入，低电平或下降沿触发。这2个外部中断源的中断请求状态和它们的触发方式控制位锁存在特殊功能寄存器TCON的低4位。32系统整体软件流程图系统整体软件流程图如图321所示34图321系统整体软件流程图系统的软件编程部分由各部分子程序组成，相辅相成。鉴于精简因素，我在以下分小节写出部分子系统程序，并作简要说明。33红外信号检测的软件调试35软件主要包括系统复位初始化模块、A/D转换控制模块、数值处理模块。因为A/D转换控制和数值处理与具体应用紧密相关，限于篇幅在此不作重点介绍。初始化分为上电自动复位初始化、软件复位初始化和端口复位初始化。CS5521在上电区间会自动复位到一定状态。是否已正确复位可通过读取CONFIGURE寄存器的数据并测试其是否为000040H来判断（也可仅测试CONFIGURE寄存器的RV位是否有效来判断，笔者认为，为可靠起见，应比较所有内容）。可将CONFIGURE寄存器的RS位置1来实现软件复位。此时正确复位的标志是CONFIGURE寄存器的内容为0000C0H。注意软件复位后应将RS位清零。端口复位强制CS5521进入命令接收状态，可用于错误处理。它由微处理器向CS5521连续发送15字节11111111，加一字节11111110来实现。如下是软件复位程序片段LCALLINITPORT端口复位，进入命令状态。MOV20H,00000011B00000011B为写CONFIGURE寄存器命令字。LCALLWCOMM发送写命令字,20H、21H、22H为命令数据缓存寄存器组。MOV20H,00110000B置CONFIGURE寄存器内容。MOV21H,00010000BMOV22H,10000000B22H单元第7BIT为RS位，现为有效。LCALLW24；写24位CONFIGURE寄存器。LCALLDELAY1；延时复位时间2006个时钟周期。MOV20H,00001011B00001011B为读CONFIGURE寄存器命令字。LCALLWCOMM；发送读命令字。LCALLRD24；读24位CONFIGURE寄存器。LCALLACOMP；与标志字比较，相等则置标志位C1；否则C0。JNCERROR1若复位错，则转错误处理，可在端口复位后再软件复位。MOV20H,0000001100000011为写CONFIGURE寄存器命令字。36LCALLWCOMM；发送写命令字。MOV20H,00110000B置CONFIGURE寄存器内容。MOV21H,00010000BMOV22H,10000000B22H单元第7BIT为RS位，现为无效。LCALLW24写24位CONFIGURE寄存器，清除RS位。如下是启动单通道、非循环A/D转换及读数片段LCALLINITPORT；强制进入命令状态。MOV20H,10000000B；启动0逻辑通道转换命令。LCALLWCOMM；写命令。LCALLDELAY2；延时转换时间。JBP12,ERROR2正确转换后,SDOP12变为低，否则转错误处理。LCALLRD8发8个脉冲以清除SDO标志。LCALLRD24读24位数据。采用上述方法设计的检测电路，当红外探测器输出电流为01A1MA时，差分输入电压为10MV2V。能够完成双色红外信号的检测。34键盘接口电路的调试利用SK5278串行接口占用单片机口线少及无键按下时无须CPU干预的特点，可以很容易地构成单片机的键盘接口电路，图3所示是AT89C2051单片机与SK5278构成的键盘及接口电路。图中，AT89C2051的P12、P13、P14口线分别与SK5278的“CS”、“CLK”、“DIO”端相连。为了提高按键的响应速度并减少单片机的干预。本方案将SK5278的按键有效指示端“KEY”与AT89C2051的外中断端INT0相连，由于INT0为低电平中断，故而加入了一级非门以使“KEY”反相后与其相连。与图3电路对应的键盘处理程序如下；位定义COUNTDATA70HRXBUFDATA20H；I/O定义DIOBITP14CSBITP1237CLKBITP13；主程序MAINMOVSP，50HMOVP1，0FFH；将P1口置为输入SETBIT0；INT0为边沿触发SETBPX0；INT0为高优先级中断SETBEX0；开INT0中断SETBEA；CPU开中断LCALLDL25MS；延时25MS等待SK5278复位；INT0键盘中断程序INT0LCALLRECEIVE；读键值MOVA，RXBUF；键值送ACJNEA，00H，KEY1；K0键未按下转下键LJMPKEY0；K0键按下，转入相应键值处理子程序KEY1CJNEA，01H，KEY2；LJMPKEY1；K1键按下，转入相应键值处理子程序KEY2KEY15CJNEA，0FH，KEYFH；K15键未按下，中断返回LJMPKEY15；KEY15键按下，转入相应键值处理程序KEYFHRET；无键按下时中断返回读键盘值程序RECEIVECLRCS；读键盘数据有效SETBDIO；将DIO置为高电平输入状态ACALLDL15S；T1延时MOVCOUNT，08H；共八位数据LOOPSETBCLKACALL