远程智能防盗报警系统的硬件设计

目录远程智能防盗报警系统的硬件设计 错误!未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z1绪论 2整体设计 5硬件电路的设计 8\o"CurrentDocument"电路的调试 28软件部份设计 31结论 32\o"CurrentDocument"参考文献 33\o"CurrentDocument"附录A 硬件电路图 35\o"CurrentDocument"附录B 器件清单及功能 36附录C DTMF与D3-D0的关系 37摘要本文主要介绍了一种以单片机AT89C51和MT8888芯片及语音录放芯片APR9600为核心，通过普通电话线报警的防盗装置。该系统主要用于当主人不在家，或晚上人们安全意识比较模糊的时候，性能稳定可靠，适用性强，且具有较髙的灵活性和实用性。系统首先通过信号检测电路检测有没有人闯入受监控区域，如果有则送一髙电平到CPU，再由CPU检查铃流信号检测电路的输出情况，若输出为一髙电平，则进行延时；若输出为一低电平，则系统模拟摘机，拨叫预先由DTMF编码发送电路设置在存储器AT24C02中的电话号码，拨通后，发送预先录制在APR9600中的语音信号，然后进行挂机，完成自动报警。关键词:远程通信；智能控制；防盗报警；单片机关键词:远程通信；智能控制；防盗报警；单片机1绪论防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并辅助提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。我国防盗报警技术的发展动态防盗报警系统最初被应用于博物馆，二十世纪六十年代主要采用的手段是声音报警，通过罪犯行窃时发出的声音作为报警信号，值班人员听到声音后再采取相应的措施；随着科学技术的发展，1982年,公安部和公安部第一研究所，根据当时的防盗报警技术为故宫很多展厅安装了主动红外、被动红外、微波、超声波、声控等探测传感器，形成了多种探测手段的防盗报警系统，防盗报警技术提髙到一个新水平。1984年以后，安防事业在中国进入了普及我提髙阶段，而且发展迅速。特别是84年为了加强庆祝国庆35周年的安全保卫工作，在天安门建立了电视监控工程，为我国的安防工作起到了推波助澜的作用。从此以后，电视监控技术便进入到防盗报警系统中和城市交通安全管制中，提髙了系统的功能。安防事业在我国的蓬勃发展，形成了一个规模宏大的行业，于是行业管理问题也随之出现了，行业管理机构也相继产生。87年以后全国各省市成立了技术防范办公室，对安防工程进行审核和验收，并负责颁发安防工程施工许可证以及组织各工程公司进行技术培训。为了确保安防产品的质量，87年成立了公安部安全与警用产品质量检测中心。为了规范各行业安防工程的技术指标。87年还成立了全国安全防范报警系统标准化技术委员会，于是相关标准得到了制定和执行。这些都标志着我国安防事业走上了正轨。从98年11月到2003年1月就发布和实施了安防报警专业的国家标准9项和行业标准21项。这一系列标准使各行各业安全防范工程的实施和验收有了依据。这对保证工程质量是至关重要的。我国防盗报警技术的发展趋势目前全国的安全技术已经很先进了，基本和国际接上了轨。在现代计算机技术、自动控制技术和现代通信技术的支持下，安防系统也是一个很完善的计算机控制系统，防盗报警系统，电视监控系统，声音系统，门禁系统和巡更系统统一由一台计算机进行管理，标志着我国的安防事业进入了一个新价段。数字化、无线化、集成化是防盗报警系统的技术发展趋势——为了适应中国加入WTO/TBT（技术性贸易壁垒协议）的要求，目前防盗报警产品均需过过3C认证。而由众多厂家今年推出的新产品观察，不难发现防盗报警产品的技术发展趋势：更稳定/可靠：如探测器需可抗RFI/EMI、防雷电等，以适应恶劣气候；更多样的功能：如探测器可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等；更精美、小巧的外观：以符合品味日益提髙的室内装潢需求;更智能化的设计：方便地设/撤防，人性化的操作界面；更强大的联网功能；更方便的扩展性。总体而言，2006年防盗报警产品的发展趋势，产品技术将在数字化、无线化、集成化前提下力求突破。而在应用市场上，将朝更细化的方向前进 针对不同市场，推出不同产品。以成长最快的住宅小区应用为例，有厂商表示，专为住宅小区设计的定向幕帘式+防宠物探测器，成本低、安装简单、适合家庭用的无线联网报警系统,以及小区智能化安防+报警集成系统产品都将是亮点。而除了住宅小区、商办大楼的室内外应用，机场、码头、养殖场、矿场、油田等室外应用更是尚待厂家们大力拓展的空间。本课题的研究意义随着社会的飞速发展和人民生活水平的不断提髙，人们的安全意识也不断加强。本论文主要介绍一种家庭用的、能与电话线连接并进行告警的防盗装置。当主人不在家，或在晚上安全意识比较模糊的时候，该装置通过探测器探测人体发出的特定的波长为10pm的红外线而自动拨通电话号码，进行报警，以使家中的财产免受损失。该装置性能稳定可靠、操作简单、实用性、适用性强，且具有较髙的灵活性。22整体设计2.1整体设计思想本设计的原理框图如图2.1所示:图2.1整机方框图由上图我们可知:远程智能防盗报警装置由信号检测电路、复位电路、电话号码输入电路、89C51单片机、语音电路、模拟摘机挂机电路、DTMF编码发送电路、铃流信号检测电路和忙音信号检测电路等构成。2.2整机各个部分的功能与作用信号检测电路主要用来检测有没有人闯入受监控的范围内，如果有，则发出触发信号作为报警信号，经放大送入CPU。复位电路用来当信号检测电路检测到有人闯入后，如果是主人的话，则利用此电路使CPU初始化，否则准备报警。DTMF编码发送电路主要是用来送出由用户经电话号码输入电路预先设定好并存储在AT24C02中的电话号码，该号码可以随意设置，可以是市内程控电话（如单位电话或110等）、手机或寻呼机等。语音电路用于录制和播放用户所要报警的语音信号或其他报警信息，相应信息可由用户预先设定并可随时修改。模拟摘机挂机电路主要是用来当检测到用户电话机没有铃流信号时，自动摘机，发送语音电路里的信息后，自动挂机。铃流信号检测电路用来检测电话线路上有无25Hz/90V铃流信号。如果输出为髙电平送入CPU，则进行延时处理，等待铃流信号消失。忙音检测电路主要用来检测受话方有没有占线。摘机后，拨叫DTMF电话号码后，受话方若正在接听电话，线路上送回忙音信号（周期为0.7s，占空比为50%的450Hz音频信号），CPU根据这一信号发出模拟挂机和延时指令。AT89C51单片机用于实时检测、数据处理和报警控制等，当单片机接收到来自被监控系统的故障信息时，可使摘挂机电路实现模拟摘机，双音频信号经放大器放大后，馈入电话电路，实现自动拨号，拨号后，在检测到对方应答信号后，发送语音信号，完成自动报警。3 3 硬件电路的设计3.1单片机主控电路本系统的硬件是以单片机作为控制核心的。我们选择AT89C51作为主控制器。AT89C51是INTEL公司继MCS-48之后发布的一种微控制器的MCS-51EU系列，和MCS-48相比，它结合了传统8位CPU的诸多优点，并将必要的I/O嵌入CPU中，除此之外，增加了足够的ROM及存储空间，使得单片机的线路变得非常简洁，用户只要加上石英振荡晶体及电源后，单片机系统就可以正式运行。MCS-51单片机都采用40引脚的双列直插封装方式，图3.1是它的引脚排列图［1］：2345乏T2345乏T891U1115131416171R19201Pl.□VCCPl.1PD.DPl3PCi1Pl.3P0.2Fl.+PCI.ZIPl.3P0.4Pl.6PO.SPl.7P0.6PERpn?P3.0EAF3.LALEKhlUP3.3P2.7P34P2.6P3.SP3.Sra.er2.4F3.7F2.3rijup/aXTALlP2.LP2.Q图3.1 89C51引脚排列39□s3635343332JI30E□e2?2t52^2422214U3.2信号检测电路信号检测电路主要是利用传感器检测有没有人闯入，从而发出触发信号作为报警信号，经放大送入CPU。3.2.1传感器的选择我国在最先开始使用防盗报警技术时一般使用声音进行报警，但随着社会科学技术的发展，声音报警已经呈现出越来越弱的优势。而人体红外线也在这一时期被发现了，于是被动热释电红外传感器也成为了这一时期最主要的一种防盗报警的传感器。人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10微米左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10微米左右的红外线而进行工作的。人体发射的10微米左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。它本身不发任何类型的辐射，它功耗很小，隐蔽性好，价格低廉。图3.2是它的结构原理图⑵：热释电红外线传感器主要部分是由一种髙热电系数的材料制成尺寸2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升髙面产

生的干扰。探测元件的作用是探测、接收红外辐射并将其转换成微弱的电压信号。3.2.2信号检测电路原理图由于我们使用的是热释电人体红外线传感器，所以当活动人体辐射的红外线被传感器检测到后，传感器将产生微弱的电信号，经滤波、放大，送给双向比较器进行比较，将髙电平做为报警信号，送入CPU,准备报警。因此，信号检测电路即是传感器的驱动电路⑶，如图3.3所示：~T''~本占ci牌iw2CW__47u/l6VR210u/16VC5£10kLM32411p7^i/l6¥j施1即I焼~T''~本占ci牌iw2CW__47u/l6VR210u/16VC5£10kLM32411p7^i/l6¥j施1即I焼kU^7kC2103T1r04104C7_LJR&o-10kIR724k3吕LU324R9INo IIR8吓W4k图3.3热释电红外线传感器驱动电路当有人在其探测区域内以0.3-3HZ的频率活动时，传感器就能感生出微弱的电信号，经U-A，U-B两级放大后，从U-B的7脚输出强信号。DI、D2、Rll、R12、R13、R10及U-C组成双门限比较器，因传感器感生的信号电压可正可负，故U-B的7脚输出的电压亦可正可负（对中心电压3V而言）。当其输出的电压达到4.1V以上时，通过D1施加于U-C的10脚的电压髙于9脚的电压（3.3V）,使U-C的8脚输出髙电位；而当U-B的7脚输出的电位低于2V时，则U-C的9脚的电压将通过D2下降至2.7V以下，其8脚也输出髙电位，送入CPU的P2.6，再由软件进行控制。如果是主人进入，则可在充分长的时间内使电路复位；如果是闯入者，则CPU启动相关电路进行报警。3.3语音电路语音电路用来录制和播放用户所要报警的语音信号或其他报警信息，相应信息可由用户预先设定并可随时修改。3.3.1 语音芯片的选择在本次设计中我们采用APR9600语音录放芯片，它是采用模拟存储技术的一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音芯片，单片电路可录放32-60秒。在APR9600芯片的内部，录音时外部音频信号通过话筒输入和线路输入方式进入，话筒可采用普通的驻极体话筒，在芯片内话筒放大器（Pre-Amp）中自带自动增益调节（AGC），可由外接阻容件设定响应速度和增益范围。如果信号幅度在100mV左右即可直接进入线路输入端，音频信号由内部滤波器、采样电路处理后以模拟量方式存入专用快闪存储器FLASHRAM中。由于FLASHRAM是非易失器件，断电等因素不会使存储的语音丢失。放音时芯片内读逻辑电路从FLASHRAM中取出信号，经过一个低通滤波器送到功率放大器中，然后直接推动外部的喇叭放音。厂家

要求外接喇叭为16欧姆，实际试验用8-16欧姆均可，一般音量下输出功率12.2mW（16欧）。图3.4是语音录放芯片引脚图［4］：.Message匸二].Message匸二]/M31=/M41=/M5IZZ/M6匸OgcR1=/M7-ENDU.'MS_OptionJ——/Busy匸二BE匸二VSSDUVSSAi SP+匸二1282272262552462372282192010191116121713161415=|VCCD 1/RE——IExICIK=1MSEL2=>MSEL1=/CE=l/Strobe—IA.na_Out=iA.na_ln=1AGC=|MlCR«f二=1Mlcln 1VCGA=1SP-图3.4语音录放芯片APR96003.3.2语音电路原理图在语音电路的构成中，我们使用的是语音芯片APR9600,在上一节我们已经了解,这款芯片的功能很多，它采用模拟存储技术的一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音芯片，单片电路可录放节我们已经了解,这款芯片的功能很多，它采用模拟存储技术的一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音芯片，单片电路可录放32-60秒。所以它的外围元件很简单⑸，如图3.5所示，就是它的全功能使用电路图⑸。wiLSW-DIP4mITS■QM1■■ an wiLSW-DIP4mITS■QM1■■ an MJ■ nn MG—MG~ aa M7■ a□ ——Rfl-IQCkn-14k：QM5CL1VCGOVCCAr/呂匕!-卫H1私ANA-IN口mgoF2&己了MICINNDMCREFCErrsr?EFSR*a?-OSCfiVGSD心WE：J-inn.±S_L-4-7*F_'8]I。1uF•D4]砕1”，R11EG图3.5APR9600的全功能使用电路图从图上看，我们知道APR9600“OSCR”端外接振荡电阻，所以APR9600可以通过“OSCR”端的电阻设置调节录放音的时间长度和音质效果，可以置功能开关来选择录/放音状态、选择分段控制方式,可以通过按键来实现开始、循环、停止等功能。APR9600的录放音控制有多种操作模式，为普通用户使用提供了极大的方便。总的来说分为串行控制和并行控制两种，由芯片MSEL1（24脚）、MSEL2（25脚）、/M8（9脚）的设置来实现，如表3.2所示：表3.2APR9600录放音控制模式MSEL1MSEL2/M8有效键/M!-/M8为段控制键,/CE多为停止复位键功能（以60秒计）010/1/M1、/M2、/CE并行控制，分二段，每段最大30秒100/1/ML/M2./M3、/M4、/CE并行控制，分四段，每段最大15秒111/M1-/M8、/CE并行控制，分八段，每段最大7.5秒110/CE单键控制，单段7.5秒循环。/CE为启动/停止键001/M1、/CE串行顺序控制，可分一至任意多段000/M1、/M2、/CE串行选段控制，/M2系选段快进键。注1：RE=1为录音状态；RE=0为放音状态。RE（22脚）。注2：/M1-/M8键在有效段控放音时，按一下键即开始放音一段，放音期间再按一下即停止;如按键不放即循环放音。注3：/M1-/M8键在有效段控录音时，按住不放为录音，松键即停止。由上表我们可知，并行控制模式可分为二、四、八段，下面我们以需要四段为例⑹,按照上表所示，当MSEL1端置1（髙电平）、MSEL2端置0（低电平）、/M8端任意电平时，我们开始录音。置RE端为髙电平，压住/M1,听到“嘀“一声BUSY指示灯敲亮起时开始录音第一段，松键时又听到“嘀”一声，BUSY指示灯熄灭，录音停止°/M2、/M3、/M4分别录其它三段。录音可以不按顺序，对哪段不满意可重新录音。以全片60秒录音计，每段录音的最长时间为15秒，录满时指示灯熄灭并响“嘀”的一声，每段录音的长短可以不一样。置RE为低电平时为放音状态，按一下/M1键即放音第一段，放音期间再按一下/M1键即停止放音。如果压住/M1键不放，则循环放音第一段直到松键。/M2、/M3、/M4分别控制第二、三、四段。/CE键为停止键,放音期间按一下它也能停止放音。其它并行二段、八段的控制使用方式相同。串行控制方式用到的键要少得多，它仅需要一、二个键来控制所有的语音段录放，而且段数可以足够多，每段也没有时间限制。只是在选段上没有并行控制模式方便。置MSEL1、MSEL2均为0,在录音时/M8置1。置/RE端为0为录音状态，按住/M1即开始录第一段，松键即停止。再按住/M1即录第二段，如此一直分段录音，直到芯片溢出。在放音时（/RE=1）有两种状态，/M8置1为串行顺序控制方式,按一下/M1即放音第一段，再按一下即放第二段，如此顺序逐段放音,到最后一段结束时即停止放音，必须按一下CE键复位，然后再按/M1键就可以又从第一段放音。这种方式下的段不可选择只能按录音的顺序播放，适合走马灯、流程控制等电路使用；/M8置0为串行选段控制方式，按一下/M1只能放音第一段，再按还是放音第一段。这时的/M2有效成为快进选段键，每按一下/M2即向后移动一段，例如现在按了三下/M2,再按/M1就放音第四段。因此可以实现选段放音。按/CE键复位为第一段。在本次设计中我们采用串行控制方式。APR9600的电性能参数：电源电压4.5-6.5V,静态电流luA,工作电流25mA。其外接振荡电阻与采样率、语音频带、录放时间的关系见表3.3,该电阻可以根据用户需要的时间和音质效果无级调节。表3.3APR9600的性电能参数振荡电阻（7脚OSCR）采样频率录放音频带录放音时间44KQ4.2KHZ2.1KHZ60s38KQ6.4KHZ3.2KHZ40s24KQ8.0KHZ4.0KHZ32s3.4电话号码输入电路与DTMF编码发送电路DTMF编码发送电路主要是用来送出由用户经电话号码输入电路预先设定好并存储在AT24C02中的电话号码，该号码可以随意设置，可以是市内程控电话（如单位电话或110等）、手机或寻呼机冏等。3.4.1DTMF器件的选择双音多频（DTMF）信令的传输速度，使它广泛应用于各种通信和控制系统中，加拿大MITEL公司生产的DTMF信号收/发芯片MT8888是该系列产品中最新的一种，该芯片功能强，功耗低，工作稳定可靠。MT8888引脚排列如图3.6所示［刀。各引脚功能如下：

VDD19VDD19□St/GT18二IEsiin頂二I皿15口DI14QBO13二in頂二I皿15口DI14QBO13二IiKQ/CF12=3RD。他E—u。他E—umTUNE丽Cs口图3.6MT8888引脚图MT8888内部由收发电路、振荡器和电源偏置电路组成。它有两个数据寄存器，一个是只执行读操作的接收数据寄存器RDR,另一个是只执行写操作的发送数据寄存器TDR。另外，MT8888是还有两个4位的收、发控制寄存器CRA和CRB。对CRB的操作就是对CRA中的一个特定位进行操作的。而MT8888中的4位状态寄存器SR则用来反映收、发信号的工作状态。这五个寄存器通过I/O控制电路受微处理器控制。微处理器通过RSO、/WR、/RD、命令将数据总线D3-D0上的数据写入CRA、CRB以控制电路的工作模式。寄存器的选择与操作由RSO,/WR,/RD来控制，控制功能表如表3.4所列:表3.4寄存器控制功能表RS0功能001数据写入TDR010数据从RDR读出101数据写入SR110数据从SR读出

DTMF在发送信号时可提供六种工作模式，即DTMF模式，呼叫处理（CALL）模式，突发（BURST）模式，单/双音产生模式，测试（TEST）模式和中断模式，这六种工作模式都可通过寄存器进行设置，各寄存器的功能表见表3.5和表3.6:表3.5控制寄存器功能表控制寄存器控制位名称功能说明CRAb0Tout信号音输出控制逻辑“1"使能信号音输出blCP/DTMF模式控制逻辑“1”为CP模式，逻辑“0”为DTMF模式b2IRQ中断使能逻辑“1"使能中断模式，当b0=1时，接收到DTMF信号或发送完一DTMF双音信号，DTMF/CP引脚电平由髙变低b3RSEL寄存器选择逻辑“1”下一次访问寄存器CRB，访问结构转回寄存器CRACRBb0BURST双音突发模式逻辑“0”使能双音频突发模式blTEST测试模式逻辑“1”使能测试模式，以在IRQ/CP引脚输出延迟控制信号b2S/D单双音产生逻辑“0”允许产生DTMF信号，否则输出单音频b3C/R歹U/行音选择b2=1时，逻辑“0”使能产生行单音信号逻辑，逻辑“1”使能产生列单音信号表3.6状态控制器功能表状态位名称状态标志置位状态标志清零B0IRQ发生中断;b1或b2=0读状态寄存器清除B1发送寄存器空（突发模式）暂停结束：准备发送表数据读状态寄存器清除B2接收寄存器满接收寄存器的数据有效读状态寄存器清除B3DTMF信号标志位检测不到DTMF信号时置位检测DTMF信号已清除

在本次设计中，我们釆用DTMF模式，它发送与接收DTMF信号。输入数据经TDR控制可编程行、列计数器、D/A变换器，合成需要发送的DTMF信号。或DTMF信号经拨号音抑制、分离带通滤波器、监频与确认，译成相应的4比特码，经RDR输至数据总线。DTMF编译码对应关系如表3.7所示［12］。表3.7DTMF编译码对应关系双音频键0123456789*#ABCD十时制数1012345678911121314150MT8888提供了与微处理器相连的接口，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89C51,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3.7为MT8888的控制时序图［7］。EXM33min己盐(L)MT8S-88读时序(2}MT88SSEXM33min己盐(L)MT8S-88读时序(2}MT88SS写时序图3.7MT8888控制时序下面介绍MT8888的四种工作模式罔，图3.8是它的功能框图:图3.8MT8888内部功能框图DTMF收发模式接收模式在该模式下,DTMF信号从IN+、IN-输入，经过拨号音滤波器滤掉拨号音，再通过两组六阶开关电容式带通滤波器分离出低频组和髙频组信号，这两组信号经过数字计数方式检测出DTMF信号频率，并转变成四位二进制码存入接收数据寄存器(RDR)。发送模式当发送DTMF信号时，总线上数据D3〜DO被锁存于发送寄存器(TDR)中，发送的DTMF信号频率来源于3.5795MHZ晶振，由数字频率合成器、行列可编程分频器和D/A变换器合成。可编程分频器根据TDR中的数据进行八中取二编码变换,分离出一个髙频信号和一个低频信号，经过D/A变换和加法器合成DTMF信号从TONE端输出。如附录3所示。突发模式在某些特殊应用中，产生的DTMF信号需具有特定的周期図。当选择突发模式后,MT8888发送对称的突发/暂停周期为51ms土1ms,这是自动拨号和中心站应用的标准间隔。在不需要特定的突发/暂停时间时，不用突发模式发码和暂停，而用软件控制。中断模式该模式下选择DTMF模式时，当在检测时间内收到一个有效的DTMF对,或发送完一个DTMF信号时，IRQ/CP端输出一个低电平。呼叫模式该模式下MT8888可检测各种信号音［1。］，如拨号音、忙音、回铃音。只要位于中心频率450HZ、带宽250HZ左右的信号音就可以经滤波器选择、髙增益比较器限幅、从施密特触发器得到代表信号音的方波信号，并从IRQ/CP端输出，微处理器可通过IRQ/CP端分析呼叫过程。信号音和DTMF信号共用一个输入端，故在CP模式下，只能发送而不能接收DTMF信号。3.4.2存储芯片的选择I2C总线是一种用于IC器件之间连接的二线制总线［11］。它通过SDA(串行数据线)及SCL(串行时钟线)两根线在连到总线上的器件之间传送信息，并根据地址识别每个器件。1.I2C总线的基本结构，如图3.9所示，

4TCC◎图4TCC◎图3.9kC总线基本结构如上图所示,I2C总线内部各单元电路按功能划分为若干相对独立的模块，通过软件寻址实现片选，减少了器件片选线的连接。双向传输的接口特性I2C总线则根据器件的功能通过软件程序使其可工作于发送或接收方式。EC总线上的时钟信号在I2C总线上传送信息时的时钟同步信号是由挂接在SCL时钟线上的所有器件的逻辑“与”完成的。数据的传送在数据传送过程中，必须确认数据传送的开始和结束。如图3.10所示:图3.10I2图3.10I2C数据的开始与结束当时钟线SCL为髙电平时，数据线SDA由髙电平跳变为低电平定义为“开始”信号；当SCL线为髙电平时，数据线SDA线发生低电平到髙电平的跳变为“结束”信号。I2C总线的数据传送格式是：在I2C总线开始信号后，送出的第一个字节数据是用来选择从器件地址的，其中前7位为地址码，第8位为方向位（R/W）。方向位为“0”表示发送，即主器件把信息写到所选择的从器件；方向位为“1”表示主器件将从从器件读信息。总线竞争的仲裁总线上可能挂接有多个器件，有时会发生两个或多个主器件同时想占用总线的情况。I2C总线具有多主控能力，可以对发生在SDA线上的总线竞争进行仲裁，其仲裁原则是这样的：当多个主器件同时想占用总线时，如果某个主器件发送髙电平，而另一个主器件发送低电平，则发送电平与此时SDA总线电平不符的那个器件将自动关闭其输出级。总线竞争的仲裁是在两个层次上进行的。首先是地址位的比较，如果主器件寻址同一个从器件，则进入数据位的比较，从而确保了竞争仲裁的可靠性。由于是利用I2C总线上的信息进行仲裁，因此不会造成信息的丢失。I2C总线接口器件目前在视频处理、移动通信等领域采用I2C总线接口器件已经比较普遍。AT24C02是美国ATMEL公司的低功耗CMOS串行EEPROM，它是内含256x8位存储空间，具有工作电压宽（2.5〜5.5V）、擦写次数多（大于10000次）、写入速度快（小于10ms）等特点。我们可以通过AT89C51带有一片AT24C02芯片进行试验。图3.11是它的电路图：

TCC+5VAT24C02——[__J-T-I P3.6 • P3.55.1KX2GND ATS5CS1图3.11AT89C51与AT24C02连接图图中AT24C02的1、2、3脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。使用时它们都接地，第8脚和第4脚分别为正、负电源。第5脚SDA为串行数据输入/输出，数据通过这条双向I2C总线串行传送，与AT89C51单片机的P3.5连接。第6脚SCL为串行时钟输入线,与AT89C51单片机的P3.6连接。SDA和SCL都需要和正电源间各接一个5.1K的电阻上拉。第7脚需要接地。24C02中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后，该地址寄存器自动加1，以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间，一次操作可写入多达8个字节的数据。3.4.3 MT8888(DTMF)和AT89C51的电路连接[⑵如下图所示，图3.12为MT8888与AT89C51的电路连接,MT8888的D3-D0脚分别接AT89C51的P0.0、P0.1、P0.2和P0.3。当电话机拨号时，电话号码送入MT8888的2脚IN-，然后MT8888通过D3-D0送入CPU,再由P2.5和P2.6所连接的AT24C02的SCL脚和SDA脚送入AT24C02存储起来，以备报警时使用。9脚/WR和12脚/RD分别接AT89C51的P0.4和P0.7脚，片选端/CS接P0.5脚，当P0.5脚

为低时，选通MT8888芯片，开始由8脚TONE端发送DTMF信号,从电话线输出。而2端IN-是用来接收DTMF信号的。寄存器控制端RS0则接入P0.6端。图3.12 MT8888的应用电路图3.5 模拟摘挂机电路模拟摘机挂机电路主要是用来当检测到用户电话机没有铃流信号时，自动摘机，发送语音电路里的信息后，自动挂机。如图3.13所示:图3.13 模拟摘挂机电路因为程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大为约30mA的电流，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机控制一个继电器的开关，继电器的控制端连接一个大约400Q的电阻接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机，如图3.13所示。当系统检测到有电话铃音信号时，开始对铃声信号计数，因为铃音信号是周期为5s的方波（1s髙电平，4s低电平），当计数器计满5次时（即25s）,仍无人接听时则将P1.6置为低电平，继电器吸合，完成自动摘机。3.6 铃流检测电路铃流信号检测电路用来检测电话线路上有无25Hz/90V铃流信号。如果输出为髙电平送入CPU，则进行延时处理，等待铃流信号消失。如图3.14所示：图3.14 振铃检测电路在待机状态下，电话线路上的电压一直保持约52V；当有用户呼叫本机时，交换机将向电话线路上发送振铃信号，当电话振铃信号到来时，电话线路上产生90V、35Hz的振铃信号，经过极性变换电路,输出1秒低，4秒髙的方波，送入CPU的P1.7脚，再由软件控制，CPU以此来判断有无振铃及振铃次数，实现中断请求。通话中一方挂机后,交换机会向另一方发送忙音信号。电话远程模块必须具备的一个功能就是在查询者挂机后，检测出忙音，自动挂机。3.7忙音检测电路忙音检测电路主要用来检测受话方有没有占线。摘机后，拨叫DTMF电话号码后，受话方若正在接听电话，线路上送回忙音信号（周期为0.7s，占空比为50%的450Hz音频信号），CPU根据这一信号发出模拟挂机和延时指令。图3.15为忙音检测电路：本系统的设计中，当开始录音后，对方挂机时，我们需要判断出由交换机发送过来的铃流信号，此时交换机所发送的为忙音为0.35秒的方波。本系统利用单片机定时/计数功能检测电话信号音的原理用方法。该方法简单，不用锁相放大器，成本低，可靠性髙，当信号音频率偏离450Hz较大或线路存在干扰时，依然能够正确识别忙信号，占用单片机资源少，仅需要一个定时器和一个计数器，检测程序结构简洁，代码短。忙音信号检测电路如图3.13所示。信号通过音频变压器U4耦合到电容C31负极，经LM324放大4倍后，送LM339比较器，回差电压由R47控制，这样就实现正弦波到方波的转换，从LM339输出的方波信号送AT89C51的P2.5口。4电路的调试对于本系统而言，软件程序所实现的功能比较多，所以软件程序的调试显得相当的烦琐，但是硬件电路是软件程序的基础，因此，硬件电路的调试是非常重要的。4.1信号检测电路的调试信号检测电路的核心器件为被动式人体红外线传感器，信号检测电路实质上就是红外线传感器的驱动电路，在这个电路中最关键的是U-B的7脚的输出，为可正可负的电压（对于中心电压3V而言）。髙于3V为正，低于3V为负，而在调试过程中，我们发现在U-B的7脚输出的始终为一髙电平（即总是髙于中心电压3V），则无法在U-C的8脚输出一个髙电平进入CPU控制。经多方面的查找，我们发现是放大器U-B在调试过程中损坏，在换了一个新的放大器后，经调试，在U-B的7脚可输出可正可负的电压。4.2语音电路的调试语音电路我们采用的是语音录放芯片APR9600，这是一款音质好、不易断电，可反复录放，单片录音可达60秒的新型语音芯片。语音电路实际上就是由APR9600接几个外围元件构成。APR9600有八段控制，分别是/M1—/M8，只要根据APR9600芯片的使用说时就可以使用语音电路了。它的模式选择由软件控制，在设计中我们只用了两段，即使用串行控制模式。在APR9600的7脚"OSCR"端，外接了一个24K-44K的可调电阻，调节此电阻可调节单片录放的时间长度。我们在设计过程中有调试过，当它的阻值为24K时，单片录放时间为32秒，而当它调至44K时，它的单片录放时间为60秒。经调试，此电路正常。4.3DTMF编码发送电路的调试DTMF编码发送电路最主要的器件为集接收、发送为一体的MT8888芯片，它经2脚IN-接收由电话号码输入电路送过来的电话号码，经芯片内部处理后，由6脚和7脚之间接入的3.579545MHZ的晶振产生16组髙、低频组合的频率，然后通过8脚TONE端输出DTMF信号。和语音电路一样，这个电路最主要的是MT8888芯片和外围的几个元件，只要把它们的参数设定好，再结合软件控制，就可以正常工作了。4.4模拟摘机挂机电路的调试这个电路在调试的时候，我们主要检测电话线上的回路电流[13],如果电话线回路电流突然变大为30mA时，认为电话机已摘机。因为程控交换机产生的电压在概是9-12V，所以我们在继电器的控制端连接了一个大约300-400Q的电阻拉入电话线两端。而当电话线回路电流为0时，我们认为电话机已经挂机。4.5铃流检测电路的调试在待机状态下，电话线路上的电压为52V，而当电话线路上有铃流信号时，我们得到它的参考电压值为90V,所以接入了一个60V的稳压二极管。但在调试中，我们发现有铃流信号时，并不是参考值的90V，而是下降很多，所以我们便换了一个只有40V的稳压二极管好，经检验，正常。4.6忙音信号检测电路的调试当拨通电话后，如受话方占线，则电话线路上送来450HZ的音频信号，我们用示波器看到了这个信号，而且是周期为0.35秒的方波。4.7小结在本次设计中，调试是一个巨大的工程。就硬件电路而言，除DTMF编码发送电路因为不熟悉MT8888芯片的主要功能而在编程时遇到一点困难外，其余部分都已经调试出来了，所以说这个设计的调试基本成功。5软件部份设计软件设计包括MCS-51单片机对报警信息的采集处理和报警处理子程序。主程序在完成系统复位、初始化、报警信息的输入与记录工作后，若检测到报警信息，就启动摘机电路，并从存储器AT24C02中找到相应的电话号码通过MT8888送入电话电路。当检测到对方摘机后，单片机驱动语音芯片APR9600开始语音播放其程序流程图如图5.1所示[13]:■A主程序框图■A主程序框图B报警子程序框图图5.1 部分软件设计框图

结论防盗技术作为我国60年代新兴起来的一种技术，近几年来，已得到了飞速的发展。国内很多地方都用到了这种技术，比如，汽车防盗，图书防盗等。本论文所介绍的远程智能防盗报警系统是一种家庭用的，当主人不在家或晚上安全意识比较模糊的时候，使家中的财产免受损失用的，与普通电话线连接的防盗装置。在主要负责设计的部分一一硬件部分中，对于自动模拟摘机与挂机电路，忙音信号检测电路的设计中，只涉及几个简单的元件，在DTMF编码发送电路和语音电路中，只涉及两个芯片MT8888及APR9600和一些外围的简单元件，所以相对来说简单，硬件设计的过程中遇到问题少。而在信号检测电路中，由于放大器U-B的损坏使得电路刚开始时不能正常工作，在更换一个新的后，信号检测电路正常。而对于铃流检测电路在设计过程中，发现在有铃声的情况下，电话线路上送来的电压值和参考值不一样，经多方面的资料查证后，我们更换了稳压二极管的稳压值，电路调试正常。在这次设计中，虽然硬件方面存在着一些困难，但在多方面的资料查证后，硬件电路的各个部分基本上能正常工作。所以总体来说,硬件部分的调试是比较成功的。参考文献蔡美琴，张为民等.MCS-51系列单片机系统及其应用[M].北京：髙等教育出版社：2002:8-9.徐海.热释电红外线传感器的工作原理[DB/OL]./165v/div/2006-1-29/176-1.htmL2006-4-14.chenym007.PIR人体热释电红外报警开关[DB/OL]./1000bbs/81/37261.shtml,2003-10-01.周湘峻.语音录放芯片APR9600[J].电子世界：1999,2:43-45.周湘峻.单片60秒模拟语音录放芯片一APR9600J].国外电子元器件：1998,10:31-34.aplus.APR9600Single-ChipVoiceRecording&PlaybackDevice60-SecondDuration[J].Single-ChipVoiceRecording&PlaybackDeviceformultiple40-to60-SecondMessages:2002,11:01-13.杨峰，柳永胜,殷小贡.新型DTMF信号收发芯片MT8888及其应用[J].现代电子技术:2002,3:89-90.温强，赖志昌等.双音多频发送接收器MT8888及其应用[J].自动化技术与应用:2000,11:47-51.曾刚，贺蓉，于俊杰等.DTMF远程通信的软硬件实现技术[J].电子技术应用：2000,4:44-46.MITEL.MITELMT8888C/MT8888-1IntergratedDTMFTransceiverwithIntelMicroInterface[DB/OL]./Soft/datesheet/200412/17.htmL2006-4-1.何立民.I2C总线应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社:2002:22-30.赵秋.一种基于电话网的报警系统[J].仪表技术:2003,10:16-17.丁园园，赵维琴.基于MCS-51单片机的自动报警系统[J].仪表技术:2001,6:19-20.附录A硬件电路图P101P112P123P134P145P156P167P178RES9P3010P3111P3212P3313P3414P3515P3616P3717cryi18CRY219P1.0VC(P1.1P0.0P1.2P0.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0/RESP0"7P3.0EAP3.1ALEP3.2PSENP3.3P2.7P3.4P2.6P3.5P2.5P3.6P2.4P3.7P2.3XTAL2P2.2XTAL1P2.1_27SIGNALIN26 25 Bisy-Rig—J2/MlVCC/ME/RE/M3Exclk/MlMSEL：/M5MSEL/MS/COfCR/Strcbe/M7Aia_Oii/M8Amjn/BUYAG/BEMicRt/VSAMicii/VSDVCC28VCC27P122625P13鱼P1423pi5J1OfC2OfC1IRQ/(VDDDfD1ST/GTD2ESTD3GSIN-WTONECSIN+RS)VREF图A硬件电路总图附录B 器件清单及功能（1） MCS-51系列单片机AT89C51一块（作为主控芯片，