住宅防火防盜系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，人們對住宅的需求已從追求簡單的生存空間向著追求質(zhì)量、功能、服務(wù)等多重需求過渡。</p><p>　　本文介紹了住宅智能化中的防盜防火報警系統(tǒng)。智能化住宅防盜防火報警系統(tǒng)集防盜防火功能于一體，可實(shí)現(xiàn)自動檢測與自動電話撥號報警。自動檢測是指由紅外探測與微

2、波探測器構(gòu)成的雙鑒探測器實(shí)現(xiàn)盜情檢測，同時由溫度探測器、光電感煙探測器和一氧化碳探測器集為一體的復(fù)合式火災(zāi)探測器完成火情檢測。多傳感器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了低誤報率，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。自動電話撥號報警是指通過電話網(wǎng)絡(luò)自動向相關(guān)部門發(fā)出語音求救信號。當(dāng)防盜、防火探測器檢測到險情的時候，向單片機(jī)發(fā)出中斷申請，再由單片機(jī)控制電話接口電路，實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)，根據(jù)險情類別，自動撥打相關(guān)部門的電話號碼如小區(qū)管理中心電話。本系統(tǒng)通過密碼來識別主人身份，系統(tǒng)開啟后只

3、有輸入正確的密碼才能關(guān)閉系統(tǒng)。系統(tǒng)從硬件方面進(jìn)行了抗干擾設(shè)計，使其具有較好的抗干擾能力，完成系統(tǒng)可靠工作。</p><p>　　關(guān)鍵詞：智能報警系統(tǒng)；防盜防火；自動撥號；語音報警</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of communication te

4、chnique and great improvement of standard of people's living, the need of house has been changed from only the living space to multiform needs of quality, function, service, and so on. A kind of intelligent alarm sys

5、tem for residential area is introduced. It includes the functions of theft-proof and fireproof, performing automatic detection and automatic dial. Pyroelectric infrared sensor and Microwave sensor combined are used for t

6、heft-proof so as t</p><p>　　Key Words：intelligent alarm system; theft-proof and fireproof; automatic dial; phonetic alarm</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘　　要I&l

7、t;/b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 前言1</b></p><p><b>　　1.1 序言1</b></p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究概況1</p><p>　　1.3我國住宅智能安全防范系統(tǒng)展望4&l

8、t;/p><p>　　1.4論文主要工作概述5</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計6</p><p>　　2.1 智能報警系統(tǒng)的總體構(gòu)成6</p><p>　　2.2報警系統(tǒng)的功能及工作過程7</p><p>　　3 用戶端探測器設(shè)計8</p><p>　　3.1防盜探測器電路設(shè)

9、計8</p><p>　　3.1.1熱釋電紅外線探測器9</p><p>　　3.1.2微波探測器12</p><p>　　3.2防火探測器電路設(shè)計14</p><p>　　3.2.1溫度探測器16</p><p>　　3.2.2光電感煙探測器16</p><p>　　3.2.3 C

10、O氣體探測器18</p><p>　　4 用戶端自動報警器設(shè)計19</p><p>　　4.1 用戶端自動報警器總體設(shè)計19</p><p>　　4.2自動報警器電路設(shè)計20</p><p>　　4.2.1 AT89C51單片機(jī)簡介20</p><p>　　4.2.2自動報警器電路設(shè)計22</p&g

11、t;<p>　　4.3串行EEPROM-X2504524</p><p>　　4.3.1 X25045簡介24</p><p>　　4.3.2 X25045的工作原理：25</p><p>　　5 自動撥號及語音報警電路設(shè)計27</p><p>　　5.1 撥號電路27</p><p>　　5

12、.1.1撥號電路的主要功能27</p><p>　　5.1.2 MT8888芯片簡述27</p><p>　　5.1.3 MT8888外圍電路31</p><p>　　5.2語音電路32</p><p>　　5.2.1 ISD1420芯片簡述32</p><p>　　5.2.2芯片工作原理33</p

13、><p>　　5.2.3芯片工作模式34</p><p>　　5.2.4語音芯片及外圍電路35</p><p>　　5.3電話接口電路36</p><p>　　6 鍵盤與密碼顯示電路設(shè)計38</p><p>　　6.1 鍵盤電路38</p><p>　　6.2密碼顯示電路39</

14、p><p>　　7 控制字和各芯片工作模式設(shè)定40</p><p>　　7.1 控制字設(shè)定40</p><p>　　7.2 芯片工作模式設(shè)定40</p><p><b>　　結(jié) 論41</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)42</b></p>

15、<p><b>　　致 謝45</b></p><p>　　附錄A用戶端自動報警器電路圖46</p><p><b>　　1 前言</b></p><p><b>　　1.1 序言</b></p><p>　　隨著計算機(jī)的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們己不滿足

16、于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭及住宅小區(qū)，并迅速在世界各地發(fā)展起來。人們對居住環(huán)境要求的日見增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。家庭及住宅小區(qū)智能化的定義，在國際上至今尚無一致的定義，一般認(rèn)為，在現(xiàn)代化的城鄉(xiāng)住宅小區(qū)內(nèi)綜合采用微型計算機(jī)、自動控制、通信與網(wǎng)絡(luò)及智能卡等技術(shù)，建立一個由住宅小區(qū)綜合物業(yè)管理中心與安防系統(tǒng)、信息通信服務(wù)與管理系統(tǒng)和家庭智能化系統(tǒng)組成的“三合一”住宅小區(qū)服務(wù)與管

17、理集成系統(tǒng)，最終目的是使每一住戶得到滿足其要求的最佳方案。國家建設(shè)部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應(yīng)實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智能化要求，其中包括實(shí)行安全防范系統(tǒng)自動化監(jiān)控管理；住宅的火災(zāi)、有害氣體泄漏實(shí)行自動報警；火災(zāi)報警系統(tǒng)應(yīng)是以煙、溫及可燃?xì)怏w等探測器為主體；防盜報警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微波等各種類型報警探測器；系統(tǒng)應(yīng)能與計算機(jī)安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；計算機(jī)系統(tǒng)能對防盜報警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制?；诖隧?xiàng)規(guī)定，住宅防盜防火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化勢在必行。</p>

18、<p>　　本文所要介紹的智能防盜防火報警系統(tǒng)，正是在智能住宅蓬勃發(fā)展的背景下，為了滿足用戶對安全的強(qiáng)烈要求，而設(shè)計并開發(fā)的。系統(tǒng)的首要任務(wù)是根據(jù)住宅小區(qū)的類型、使用功能及防護(hù)風(fēng)險等要求，為保障小區(qū)人身財產(chǎn)安全，通過運(yùn)用多傳感器探測、雙音多頻遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸(DTMF)及計算機(jī)通信等技術(shù)綜合形成智能報警系統(tǒng)，從而達(dá)到保障小區(qū)安全的目的。雙音多頻(DTMF)信令的傳輸速度，使得它廣泛應(yīng)用于各種通信和控制系統(tǒng)中。DTMF信號收發(fā)芯

19、片的發(fā)送部分采用信號失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式D/A變換器，可發(fā)出16種雙音多頻DTMF信號：接收部分用于完成DTMF信號的接收、分離和譯碼，并以4位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。當(dāng)遇到盜情、火情等各種險情的時候，該系統(tǒng)可以通過電話網(wǎng)絡(luò)自動向相關(guān)部門發(fā)出語音求救信號，從而達(dá)到保護(hù)用戶生命財產(chǎn)的目的。</p><p>　　1.2 國內(nèi)外研究概況</p><p>　　在社會信息化進(jìn)程日益發(fā)展

20、的今天，信息技術(shù)應(yīng)用己滲透到人類生存、活動的各個領(lǐng)域，在建筑領(lǐng)域，人們的現(xiàn)代生活、工作對居住和辦公的建筑環(huán)境不僅要求舒適健康、安全可靠、高效便利，同時還要適應(yīng)信息化社會運(yùn)用科技手段和設(shè)備的要求。但是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也帶來了相當(dāng)大的負(fù)面影響。城鄉(xiāng)收入差距、區(qū)域收入差距進(jìn)一步拉大，以及流動人口的迅速增加，社會保障制度的不健全，盜竊、搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增加趨勢。人們越來越渴望有一個安全生活的空間。犯罪分子的作案手段越來越高明，甚至采用一些高科

21、技的作案手段，使得以往那種以人防為主的防范方式越來越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊?。因此，人們的日常安防工作中，引入了很多高科技手段，我們稱之為技術(shù)防范。因?yàn)榧夹g(shù)防范能夠及時發(fā)現(xiàn)各種案情，并為案件的破獲提供有力的證據(jù)，所以，越來越受到人們的重視。與此同時，隨著生活水平的提高，液化石油氣、管道煤氣進(jìn)入了更多人的住宅里，各種家用電器也得到了廣泛的使用，但是，人們在享受這些現(xiàn)代化設(shè)施帶來的便利的時候，卻也增加了火災(zāi)隱患。如果一個小區(qū)實(shí)現(xiàn)了智能化管

22、理，管理人員就可以快速有效地完成對小區(qū)的智能管理，諸如各種盜情、火災(zāi)等報警數(shù)據(jù)的采集，管理中心對</p><p>　　智能化住宅是信息化社會的產(chǎn)物，住宅智能化的內(nèi)容一般包括：住宅安全自動化(SA)，通信自動化(CA)，保健自動化(HA)和管理自動化(MA)，因此也稱為4A系統(tǒng)。所謂智能化小區(qū)，即是通過一個高度集成的通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把住宅小區(qū)安全防范系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)連接起來，建立集成平臺

23、與信息處理控制中心，各個系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行又共享網(wǎng)絡(luò)硬軟件資源，實(shí)施智能化與最優(yōu)化，為住戶營造一個安全、自由、舒適的現(xiàn)代居家生活環(huán)境。</p><p>　　智能小區(qū)是在智能化住宅的基本含義中擴(kuò)展和延伸出來的，小區(qū)管理最為重要的內(nèi)容之一是確保住宅、住戶安全。現(xiàn)代居住的格局，鄰里之間的來往越來越少，家庭生活隱密性、封閉性越來越強(qiáng)。所以說，小區(qū)的安防系統(tǒng)和智能管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化小區(qū)管理不可缺少的有機(jī)組成部分?？紤]設(shè)備成本與集中

24、管理的需要，可將周界報警探測系統(tǒng)、住宅聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)加以集成和綜合，構(gòu)成綜合防范體系。由此，居民住宅應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全防范報警系統(tǒng)，對火災(zāi)、盜竊、入室搶劫等做到早發(fā)現(xiàn)、早報警，通過社會力量和科技手段來提高家庭抵御各種意外情況的能力。</p><p>　　現(xiàn)代安防監(jiān)控系統(tǒng)己有了新的概念，通常稱為安全自動化SAS(Security Automation System)，并與防火自動化系統(tǒng)FAS.(Fire Automatio

25、n System)共同構(gòu)成智能建筑系統(tǒng)最底層的系統(tǒng)。目前國外發(fā)達(dá)國家己逐漸形成一個集安防、消防、醫(yī)療救護(hù)為一體的安全保障行業(yè)。安全技術(shù)防范行業(yè)真正形成行業(yè)規(guī)模是在第二次產(chǎn)業(yè)革命中即1950年一1971年，首先在美國、英國等國家形成，像ADEMCO(安定寶)；VICON(維康)；CHUBO(集寶)；AMERICA DYNAMIC (A.D)等。60年代視頻圖像技術(shù)，70年代計算機(jī)數(shù)字技術(shù)。80年代生物識別技術(shù)以及90年代國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)

26、用，使安防行業(yè)得到快速發(fā)展。</p><p>　　西門子樓宇科技公司針對社區(qū)住宅及分散型小型建筑安全防范的實(shí)際情況，充分結(jié)合社區(qū)住戶本身，最新推出一了Guarto Easy新型安全防范系統(tǒng)。西門子樓宇科技公司的最新產(chǎn)品Guarto Easy將視頻監(jiān)控、音頻對講監(jiān)聽、防盜報警(有線或無線連接方式)、火災(zāi)探測、危險氣體探測等多種警告方式(聲光，無線，撥號)結(jié)合起來，對社區(qū)住宅及分散型小型建筑進(jìn)行全方位的安全防范。Gu

27、arto Easy采用總線式結(jié)構(gòu)，符合安防系統(tǒng)的暴露線路最短的原則。通過適配器可以接入各種信號(電壓，觸點(diǎn)等)，可以連接防盜探測器，震動探測器，氣體探測器，火災(zāi)探測器，緊急按鈕，門禁觸點(diǎn)等各種探測器，能夠適應(yīng)各種情況。在線路上，可以接入中繼器實(shí)現(xiàn)探測線路的延長，從而更好的適應(yīng)環(huán)境。</p><p>　　就智能住宅中的火災(zāi)報警而言，目前出現(xiàn)的大型組合火災(zāi)報警系統(tǒng)或智能火災(zāi)報警系統(tǒng)，一般是根據(jù)災(zāi)前檢知的光、熱、煙、氣

28、、味等個別異?；蚴欠襁_(dá)到某種閾值來做出判斷的多閾值系統(tǒng)，多傳感元件火災(zāi)探測器是智能型的裝置，使用三種不同類型傳感元件的探測器記錄模擬量的火災(zāi)參數(shù)，并將這些模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后，探測器利用數(shù)值算法判定是否存在火災(zāi)危險?，F(xiàn)在世界各國都在致力于研究和開發(fā)能早期預(yù)報火災(zāi)的火災(zāi)探測方法和設(shè)備，如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等特點(diǎn)，就可組成智能火災(zāi)探測系統(tǒng)，提高火災(zāi)探測系統(tǒng)的檢出率，增進(jìn)系統(tǒng)的可靠性。</p><p&

29、gt;　　在我國，小區(qū)安全防范報警系統(tǒng)已成為智能小區(qū)中實(shí)現(xiàn)安全管理的重要系統(tǒng)，根據(jù)我國建設(shè)部的規(guī)定，主要包括電視監(jiān)控、防盜報警、求救求助、煤氣泄漏報警、消防報警等內(nèi)容。該系統(tǒng)是一種比較完善的安全防范系統(tǒng)，通過在可視對講的基礎(chǔ)上，不斷擴(kuò)展主機(jī)功能，增設(shè)室內(nèi)分機(jī)用于接收室內(nèi)各探測器的報警信號。室內(nèi)分機(jī)有多個探測器接口，可接收感煙探測器、溫度探測器、紅外及微波探測器、煤氣泄漏探測器等傳來的報警信號。</p><p>　

30、　我國智能住宅安防系統(tǒng)相對國外來講，是有較大差距的?，F(xiàn)在一般居民住宅的主要防盜措施僅限于防盜窗、防盜門，雖有一定的防盜作用，在災(zāi)害發(fā)生的情況下，使逃生更加困難。另外，小區(qū)安全措施不足；居民安全意識有待增強(qiáng)；安全防范系統(tǒng)也急需普及。</p><p>　　在我國，以北京、深圳、上海、廣州等較發(fā)達(dá)的城市為龍頭在近幾年內(nèi)也形成了一股智能化住宅熱。目前，公安部、建設(shè)部均要求智能住宅小區(qū)必須具有安防系統(tǒng)。大連市華樂一環(huán)?；▓@

31、全部住宅均設(shè)計有國內(nèi)一流的家居安防系統(tǒng)。家居安防系統(tǒng)包括四部分功能：幕簾式電子?xùn)糯?、智能門禁管理、緊急呼救和誤報自解除功能。該系統(tǒng)采用獨(dú)立的不間斷電源供電。當(dāng)住戶家居安防系統(tǒng)斷電時，自檢系統(tǒng)會自動向保安中心報警。保安中心計算機(jī)還會始終記錄每一戶住宅的家居安防系統(tǒng)是否處于設(shè)防狀態(tài)。室內(nèi)裝有震動報警頭(可以檢測破壞門時的震動)、紅外微波雙鑒式報警頭(可以檢測室內(nèi)是否有人)及報警控制器。報警控制器以MCU為核心，可以檢測兩個報警頭輸入信號，可

32、以設(shè)置新密碼，可以接收遙控器輸入信號，可以實(shí)現(xiàn)聲、光報警或把報警信號通過電話線送到110。系統(tǒng)中還配備了8Ah的充電電池，以保證在斷電或電源被破壞時系統(tǒng)正常工作。</p><p>　　可以預(yù)見，智能住宅、智能小區(qū)將成為21世紀(jì)建筑業(yè)的發(fā)展主流。特別是在我國，隨著人們生活水平的日益提高，住宅小區(qū)是否智能化，安防系統(tǒng)是否完備、可靠將成為評價住宅小區(qū)的重要指標(biāo)。</p><p>　　1.3我國住

33、宅智能安全防范系統(tǒng)展望</p><p>　　智能化住宅和智能小區(qū)近幾年來在全球以及在中國的快速發(fā)展是信息技術(shù)發(fā)展尋找更廣闊的市場結(jié)合點(diǎn)的必然結(jié)果，是IT產(chǎn)業(yè)向傳統(tǒng)住宅產(chǎn)業(yè)以及人們生活滲透的必然結(jié)果。智能化住宅和智能小區(qū)建設(shè)目標(biāo)是向人們提供“方便快捷的信息通信、安全舒適的住宅環(huán)境、高效便利的物業(yè)管理”。發(fā)展智能住宅小區(qū)是住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。按智能技術(shù)開發(fā)的功能和作用的不同，智能小區(qū)中報警系統(tǒng)應(yīng)用一般體現(xiàn)在探測

34、智能、監(jiān)控智能和抗干擾智能三個主要方面。以火災(zāi)報警為例，探測智能是通過探測器中的微處理器進(jìn)行的，它不但對火災(zāi)信號直接進(jìn)行檢測、分析和信號處理，而且對環(huán)境的變化可及時做出響應(yīng)，并利用軟件中建立的算法進(jìn)行綜合比較，自動調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，做出恰當(dāng)?shù)闹悄芘袛?；監(jiān)控智能則是由探測器中計算機(jī)自身的軟件(程序塊)來完成的，監(jiān)控程序周期地運(yùn)行，使系統(tǒng)始終保持良好的使用和維護(hù)狀態(tài)。將來的火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的發(fā)展方向是智能尋址式(也稱模擬量)系統(tǒng)，目前歐美已有一

35、些國家正在大力研究無線火災(zāi)探測報警系統(tǒng)，隨著時間的推移，這種產(chǎn)品在我國也會發(fā)展成為主流。</p><p>　　如今，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷騰飛，人民生活從小康向全面小康轉(zhuǎn)變，大件耐用消費(fèi)品己大量進(jìn)入尋常百姓家，因此人們會有更強(qiáng)的安全意識，逐漸接受在住宅內(nèi)裝設(shè)質(zhì)優(yōu)價廉、功能完善的安全防范系統(tǒng)。同時人類已經(jīng)進(jìn)入二十一世紀(jì)，智能住宅己開始引起人們的關(guān)注。作為智能住宅的一個組成部分，安全防范系統(tǒng)也必將向多功能、全方位、綜合性

36、、智能化方向發(fā)展。</p><p>　　1.4論文主要工作概述</p><p>　　針對國內(nèi)外的發(fā)展情況，可見住宅智能安全防范系統(tǒng)是我國未來智能住宅建設(shè)的重點(diǎn)發(fā)展方向。本課題要設(shè)計的智能住宅防盜防火報警系統(tǒng)是依托公共電話網(wǎng)做傳輸媒體的電話報警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的區(qū)域報警系統(tǒng)相比，它具有傳輸距離遠(yuǎn)、硬件簡單、安裝方便的優(yōu)點(diǎn)，而對于實(shí)行物業(yè)管理的居民區(qū)以及機(jī)關(guān)、事業(yè)單位的辦公區(qū)則采用分戶對值班室的聯(lián)

37、網(wǎng)方案。</p><p>　　本課題所設(shè)計的防盜防火報警系統(tǒng)符合國家建設(shè)部對普及型住宅小區(qū)的要求，實(shí)現(xiàn)功能包括：能對住宅的火災(zāi)、有害氣體泄露等實(shí)行自動報警；還能對盜竊以及入室搶劫實(shí)行自動報警；住宅設(shè)置緊急呼叫系統(tǒng)；用戶端自動報警器對各傳感器的信號進(jìn)行檢測和控制；用戶端自動報警裝置對雙音多頻(DTMF)編、譯碼器控制，使住宅通過電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與相關(guān)部門(小區(qū)管理中心或110/119報警臺)之間的數(shù)據(jù)交換。用戶端的智能防

38、盜防火系統(tǒng)包括探測器、自動報警器及輸出等組成部分，并將模塊化思想引入此系統(tǒng)，從而使整個系統(tǒng)的功能更完善、靈活、可調(diào)。課題重點(diǎn)設(shè)計了前端探測器部分和自動撥號報警部分，詳細(xì)分析了紅外防盜探測器的工作原理，最終完成了防盜防火的自動撥號報警功能。</p><p>　　2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計</p><p>　　2.1 智能報警系統(tǒng)的總體構(gòu)成</p><p>　　智能住宅防盜

39、防火智能報警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計方案是參照國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)我國住宅建設(shè)的實(shí)際情況，以及各相關(guān)方面的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r，為滿足新時期居民的居住要求，真正實(shí)現(xiàn)智能化報警的要求來確定的。</p><p>　　本防盜防火報警系統(tǒng)是一種新型的電子安全報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計是將電子探測、智能控制和電話通訊技術(shù)相結(jié)合，從而形成一個兩級聯(lián)網(wǎng)通訊的防盜、防火報警系統(tǒng)。系統(tǒng)總體構(gòu)成包括防盜防火探測器、用戶端自動報警器、自動撥號和語音

40、電路，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。</p><p>　　圖1智能住宅防盜防火報警系統(tǒng)組成框圖</p><p>　　用戶端自動報警器安裝于居民住宅，用于對居民住宅各個不同部位的不同類型探測器(紅外、微波、光電感煙、溫度、一氧化碳)進(jìn)行監(jiān)測與控制，并對從各個探測器采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，通過家中的電話線路自動撥號報警，并與中央控制器建立聯(lián)系，將相關(guān)信息傳送至中央控制器中。系統(tǒng)不需要

41、另外占用電話線路，當(dāng)有報警信號時，報警電話享有電話線路的優(yōu)先權(quán)。</p><p>　　2.2報警系統(tǒng)的功能及工作過程</p><p>　　智能住宅防盜防火報警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)和功能：</p><p>　　1）系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。</p><p>　　2）前端報警器能夠快速、準(zhǔn)確地檢測到現(xiàn)場的異常狀態(tài)，經(jīng)確認(rèn)后及時通報給中央控制器。并能夠可靠地

42、進(jìn)行盜情、火情報警，通過電話線拔打預(yù)先設(shè)置的1-6組電話/手機(jī)號碼(小區(qū)監(jiān)控管理中心電話、用戶個人電話、用戶單位電話、盜警電話110、火警電話119、緊急呼救電話)，進(jìn)行語音報警。報警完畢自動回到警戒狀態(tài)，等待下一次報警。</p><p>　　3）用戶端自動報警器可檢測探測器或傳輸線路發(fā)生的故障(如探頭斷線或掉電等)，并可向中央控制器報告故障情況。</p><p>　　4）系統(tǒng)開關(guān)機(jī)采用密

43、碼控制且允許修改密碼，防止誤報同時增加用戶端自動報警器的保密性。</p><p>　　5）用戶端自動報警器內(nèi)提供備用電源，在沒有市電的情況下，交直流供電自動切換，確保系統(tǒng)在停電時能繼續(xù)工作。</p><p>　　系統(tǒng)的基本工作過程：</p><p>　　用戶端的防范現(xiàn)場，一旦有人入侵或發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時，與之相應(yīng)的報警探測器(各種防火、防盜及手動報警按鈕等)則立即

44、向用戶端自動報警器發(fā)出報警信號。接到警情事件后，自動報警器立即進(jìn)行確認(rèn)(多次巡檢中斷信號)，若50s后無人解除警情同時警情確認(rèn)無誤后，進(jìn)行事件的現(xiàn)場聲(蜂鳴器)、光(LED)報警，同時用戶端自動報警器自動向相關(guān)部門撥打預(yù)先設(shè)置好的報警電話號碼，進(jìn)行語音報警。在用戶端自動報警器的面板上設(shè)有LCD顯示器、鍵盤以及三色警燈(LED)，三色警燈分別指示火災(zāi)或紅外/微波雙鑒的防火防盜報警、正常工作及系統(tǒng)出現(xiàn)故障的狀態(tài)，即報警燈(紅)、工作燈(綠)

45、和故障燈(黃)。正常時LCD顯示時間，事件發(fā)生時鎖定顯示當(dāng)時的時間。用戶端報警器同時具有探頭故障報警功能，避免由于探頭掉電而漏報，出現(xiàn)故障時點(diǎn)亮故障燈；如果判斷探頭掉線(被剪斷)，則聲光報警。如果出現(xiàn)誤觸發(fā)而報警時可以通過觸發(fā)延遲時間(50s定時器)去解除，另外用戶端自動報警器還具備狀態(tài)信息(如有無交流電、備用電池電量是否不足等)上報的功能，可以對預(yù)設(shè)的普通電話、手提電話實(shí)現(xiàn)報警。</p><p>　　3 用戶

46、端探測器設(shè)計</p><p>　　探測器電路設(shè)計是本課題電路設(shè)計的重點(diǎn)之一，探測器電路部分包括防盜探測器電路與防火探測器電路兩大部分，其中詳細(xì)設(shè)計了紅外、微波及光電感煙探測電路。由多種類型傳感器實(shí)現(xiàn)多元信號綜合檢測是本系統(tǒng)中探測電路部分的基本設(shè)計思想，多元信號檢測一方面完成盜情與火情的實(shí)時監(jiān)測任務(wù)，另一方面大大降低了探測器部分的誤報率，提高了整個系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性。</p><p>　

47、　3.1防盜探測器電路設(shè)計</p><p>　　防盜探測器是由紅外與微波探測器組成的雙鑒探測器，較之以往的微波或紅外單信號探測器，其誤報率明顯下降，原理示意圖如圖2所示。</p><p>　　圖2雙鑒探測器原理示意圖</p><p>　　雙鑒探測器工作時將探測到的紅外和微波兩種信號經(jīng)過與非門處理后送單片機(jī)，即只有同時檢測到兩個探測器輸出端口為高電平信號時，自動報警器

48、才會響應(yīng)盜情報警信號，否則不報警。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在紅外探測器中，通過菲涅爾透鏡的分割方式的改變可以降低由于小寵物引起的誤報，從而彌補(bǔ)了微波探測器監(jiān)視面積較大的弱點(diǎn)，但紅外探測器對環(huán)境溫度的變化比較敏感，而微波探測器所檢測的只是活動的目標(biāo)，所以對于如果只是溫度變化引起的干擾并不會被自動報警器響應(yīng)。通過這樣雙重的檢測就進(jìn)一步減小了外界干擾，降低了報警信號誤報的發(fā)生率，下面詳細(xì)介紹本系統(tǒng)中紅外與微波探測器電路的設(shè)計原理、特點(diǎn)以及實(shí)際的工作過程。&

49、lt;/p><p>　　3.1.1熱釋電紅外線探測器</p><p>　　在自然界，任何高于絕對溫度(-273°)的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長是不一樣的，因此紅外波長與溫度的高低是相關(guān)的。 1. 熱釋電效應(yīng)</p><p>　　熱釋電效應(yīng)是指如果使某些強(qiáng)介電質(zhì)材料(如欽酸鋇、鈦鋯酸鉛(PZT)等)的表面溫度發(fā)生變

50、化，則隨著溫度的上升或下降，材料表面發(fā)生極化，即表面上就會產(chǎn)生電荷的變化，從而使物質(zhì)表面電荷失去平衡，最終電荷變化將以電壓或電流形式輸出。</p><p>　　在熱釋電紅外探測器中有兩個關(guān)鍵性的元件，一個是熱釋電紅外傳感器(PTR) ，PTR能將紅外信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并能對自然界中的白光信號具有抑制作用。另一個是菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡是一種由塑料制成的特殊設(shè)計的光學(xué)透鏡，它用來配合熱釋電紅外線傳感器，以達(dá)到提

51、高接收靈敏度。用菲涅爾透鏡配合放大電路將信號放大60 -70db，就可以檢測10-20m處人的活動。</p><p>　　2. 熱釋電紅外探測器基本原理</p><p>　　熱釋電紅外傳感器通過接收移動人體輻射出的特定波長的紅外線，可以將其轉(zhuǎn)化為與人體運(yùn)動速度，距離，方向等有關(guān)的低頻電信號。由于傳感器的電壓響應(yīng)度與入射光輻射變化的頻率成反比，因此，當(dāng)恒定的紅外輻射照射在探測器上時，探測器沒

52、有電信號輸出，所以恒定的紅外輻射不能被檢測到；而物體移動速度越快，同樣的入射功率下，輸出電壓就會越小，只有達(dá)到報警閾值電平時，探測器才會有電壓信號輸出。根據(jù)該特性，選擇熱釋電紅外探測器適用于盜情信號的檢測。</p><p>　　探測器原理框圖如圖3所示，當(dāng)人體進(jìn)入警戒區(qū)，人體溫度會引起環(huán)境溫度輻射場的變化，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外探頭感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號，則在負(fù)載電阻上產(chǎn)生一個電信號，電信號的

53、大小，決定于敏感元件溫度變化的快慢。經(jīng)過后級比較器與狀態(tài)控制器產(chǎn)生相應(yīng)輸出信號Uo。</p><p>　　圖3熱釋電紅外探測器原理框圖</p><p>　　3．熱釋電紅外探測器電路設(shè)計</p><p>　　熱釋電紅外探測器電路采用的器件包括紅外探測器專用芯片——紅外傳感信號處理器BISS0001、熱釋電紅外探頭RE200B(傳感器)及一些外圍元件(電阻電容)。它的正

54、常工作電壓是+4. 5V(工作范圍可在3V到5V之間)。</p><p>　　檢測元件BISS0001是CMOS數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐罚哂歇?dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號預(yù)處理。另外它還具有雙向鑒幅器，可有效抑制干擾，其內(nèi)部設(shè)有延遲時間定時器和封鎖時間定時器。管腳排列及各點(diǎn)波形如圖4和圖5所示。</p><p>　　當(dāng)A端等于“0”時，為不可重復(fù)觸發(fā)工作方式，即在T

55、x時間內(nèi)，任何IC7的變化都被忽略，直至延遲時間Tx結(jié)束。當(dāng)Tx時間結(jié)束時，Uo下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器進(jìn)入封鎖周期Ti。在Ti周期內(nèi)，任何IC7的變化都不能使Uo為有效狀態(tài)。本電路中由于BISS0001的1腳接的是低電平，即此時芯片設(shè)置為不可重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)，所以在延時周期內(nèi)，電路不會被重復(fù)觸發(fā)，直到延時周期結(jié)束。這一功能的設(shè)置，可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。RR1、RC1為輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端，RR2、RC2為

56、觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端。</p><p>　　圖4 BISS0001管腳排列圖</p><p>　　圖5 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下各點(diǎn)波形</p><p>　　圖6所示為紅外探測器分立元件電路圖。當(dāng)熱釋電紅外探頭接收到人體發(fā)出的紅外線后，經(jīng)過內(nèi)部轉(zhuǎn)換，輸出一個微弱的低頻電信號到BISS0001芯片的第一級運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端(14腳)，對信號進(jìn)行放大預(yù)處理

57、，然后由電容耦合給第二級運(yùn)算放大器IC2，對信號再次放大，同時將直流電位抬高到VM。再經(jīng)內(nèi)部的兩個電壓比較器(IC3, IC4)構(gòu)成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號VS去啟動延遲時間定時器(只要有觸發(fā)信號VS的上跳沿則可啟動延遲時間定時器)。由于VH≈3.15V, VL≈1.35V，所以當(dāng)VCC為+4.5V電壓時，可有效地抑制±0. 9V (VH-VL)的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。IC6是一個條件比較器，當(dāng)輸入電壓VC <

58、; VR時，IC6輸出為低電平，封鎖了與門IC7，禁止觸發(fā)信號向下級傳遞；當(dāng)VC > VR時，IC6輸出為高電平，則打開與門IC7，此時，如果有觸發(fā)信號VS的上跳變沿到來，將啟動延遲時間定時器，同時Uo腳(2腳)輸出高電平信號，經(jīng)與門后送單片機(jī)進(jìn)行報警處理，此時探測器進(jìn)入延時周期，延遲與封鎖時間為幾秒鐘。該設(shè)計輸出為脈沖信號，當(dāng)有移動物體進(jìn)入探測范圍以內(nèi)時，輸出端電平</p><p>　　圖6 紅外線探測器

59、電路圖</p><p>　　3.1.2微波探測器</p><p><b>　　1．微波探測器原理</b></p><p>　　微波探測器為空間探測器，用于探測在防范空間內(nèi)的任何運(yùn)動物體。微波探測器可靠性強(qiáng)，無光亮和熱源的要求，探測環(huán)境要求低。在微波段，當(dāng)以一種頻率發(fā)送時，在微波能量覆蓋的范圍內(nèi)，如果有物體移動，將會以另一種頻率反射，這樣發(fā)射頻率

60、和反射頻率有一個頻率差異產(chǎn)生。這種頻率差異與很多因素有關(guān)，其中包括移動物體的速度，與探測器的徑向角度等。</p><p>　　實(shí)際電路中，是由振蕩器電路產(chǎn)生并發(fā)射近微波段電磁波形成微波場，天線把電信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁波輻射到周圍空間，輻射半徑可達(dá)10m以上(如果想繼續(xù)增大輻射半徑或提高靈敏度可以通過調(diào)整天線的大小和方向來完成)。當(dāng)有人在場中運(yùn)動時，反射回去的微波將發(fā)生頻率變化，從而使微波探測器輸出一個與人體運(yùn)動速

61、度有關(guān)的低頻電信號。根據(jù)該特性，也選擇微波探測器用于盜情的檢測。</p><p>　　圖7 微波探測器原理框圖</p><p>　　環(huán)形天線和它周圍的電阻、電容和MOS場效應(yīng)管組成了近微波段高頻自激振蕩電路(它的振蕩頻率在1GHz左右)，微波探測器原理如圖7所示，當(dāng)電路接通電源以后，振蕩產(chǎn)生的單頻、等幅信號通過外接天線發(fā)射到空間，產(chǎn)生一個立體空間微波防護(hù)區(qū)，天線既發(fā)射振蕩信號，也接收回波。

62、反射回來的微波信號與原信號之間混頻后產(chǎn)生微弱的頻移信號，該信號送放大器進(jìn)行放大。放大后的信號送窗口式鑒幅比較輸入端，經(jīng)比較將一定強(qiáng)度的探測信號轉(zhuǎn)換為寬度不同的等幅脈沖輸出。</p><p>　　2．微波探測器電路設(shè)計</p><p>　　微波探測器電路使用的主要元件是單電源通用四運(yùn)算放大器KIA324P、環(huán)形天線、微波振蕩管C3355及一些外圍元器件，外接+6V電源。其電路圖如圖8。<

63、;/p><p>　　當(dāng)有人在該微波防護(hù)區(qū)內(nèi)移動時，振蕩頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)多普勒效應(yīng)，該波動的頻率與物體運(yùn)動的快慢有關(guān)，而幅度與距離有關(guān)。混頻后高頻信號因?yàn)檫^高而失去作用，剩下微弱的低頻信號經(jīng)U1作前級放大，10uF電容與7. 5K電阻構(gòu)成充電電路，充電電壓作為第一級比較器U4的基準(zhǔn)電壓，同時實(shí)現(xiàn)延時功能，即只有前級放大電壓高于該參考電壓時，輸出才為高電平，此時，C9015導(dǎo)通，最后信號經(jīng)U2, U3構(gòu)成的

64、窗口比較器比較后輸出探測到的信號。實(shí)驗(yàn)過程中報警范圍實(shí)測約為7——8米，探測到有效信號時，有20秒的報警信號輸出，LED發(fā)光做出預(yù)警指示，可有效的進(jìn)行實(shí)時探測。該電路可以工作在較寬的電壓范圍內(nèi)(標(biāo)準(zhǔn)電壓是32V，但實(shí)際可以工作在很寬的電壓范圍內(nèi))，當(dāng)檢測到異常信號時為高電平。</p><p>　　圖8 微波探測器電路圖</p><p>　　微波靈敏度和紅外靈敏度通過步測的方法要分別調(diào)整，過

65、高或過低的靈敏度都將影響防范效果。微波探測器靈敏度通過調(diào)節(jié)比較器參考電壓端電壓來控制，紅外探測器靈敏度通過調(diào)節(jié)輸出延遲時間Tx和觸發(fā)封鎖時間Ti來控制。</p><p>　　3.2防火探測器電路設(shè)計</p><p>　　防火探測器是由溫度探測、光電感煙探測和一氧化碳探測構(gòu)成的復(fù)合型火災(zāi)探測器。多傳感器設(shè)計思想解決了傳統(tǒng)防火探測器一直存在的誤報率高的問題，增強(qiáng)了火災(zāi)探測的可靠性。其中光電感煙

66、探測器為本課題中傳感器電路的設(shè)計重點(diǎn)。復(fù)合型火災(zāi)探測器原理如圖9所示。由于單元探測技術(shù)所采用的單一參數(shù)火災(zāi)探測器(包括閾值觸發(fā)式和模擬量式)對火災(zāi)特征信號響應(yīng)靈敏度的不均勻性，導(dǎo)致它對實(shí)際火災(zāi)的探測能力受到了限制，尤其是用于對家庭住宅火情的準(zhǔn)確探知更是尤為重要。因此，報警系統(tǒng)中對火災(zāi)信號的檢測采用多傳感器/多判據(jù)的火災(zāi)探測技術(shù)，將探測器探測到的多元火災(zāi)探測信息經(jīng)邏輯或非門送給單片機(jī)進(jìn)行綜合判斷，然后經(jīng)確認(rèn)后發(fā)出報警信號。</p&g

67、t;<p>　　圖9 復(fù)合式火災(zāi)探測器原理示意圖</p><p>　　表1 探測器比較試驗(yàn)對照表</p><p>　　實(shí)際上，響應(yīng)各種不同類型的火災(zāi)，通常使用不同類型的火災(zāi)傳感器，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1中所示。光電感煙探測器不僅可探測一般火情，對陰燃火尤其有極好的探測效果，主要用于火情早期各種燃燒的煙霧顆粒進(jìn)行探測，這一點(diǎn)就彌補(bǔ)了感溫探測器對陰燃火不敏感，響應(yīng)速度慢以及不能區(qū)分是

68、火災(zāi)的熱還是空調(diào)或烹飪蒸氣的熱等缺點(diǎn)；但溫度與光電感煙探測器都不能區(qū)分有些煙霧究竟是火災(zāi)的煙還是烹飪蒸汽或香煙的煙霧，由此，在設(shè)計中增加了CO探測部分，可以探知早期火災(zāi)煙霧中的CO成分，這樣就大大降低了各種環(huán)境因素的干擾，提高了報警的可信度。下面分別介紹三種傳感器的電路設(shè)計。</p><p>　　3.2.1溫度探測器</p><p>　　溫度探測器使用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，5V直流

69、電壓供電。</p><p>　　DS18B20的測溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系，把溫度信號直接轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，通過內(nèi)部計數(shù)器對受溫度影響的振蕩器周期的計數(shù)可實(shí)現(xiàn)溫度測量。探測器中DS18B20采用寄生電源供電方式，保證在有效的DS18B20時鐘周期內(nèi)能提供足夠的電流，圖10中采用一個MOSFET管和MCU的I/0口來完成對DS18B20的總線上拉，然后通過另一I/0對DS18B20進(jìn)行控制并取

70、得溫度值。</p><p>　　圖10 溫度探測器電路圖</p><p>　　3.2.2光電感煙探測器</p><p>　　本節(jié)著重探討光電感煙探測器電路設(shè)計。作為發(fā)光器件，目前多采用大電流發(fā)光效率高的紅外發(fā)光管，受光器件多采用半導(dǎo)體硅光電管，受光器件的阻抗是隨煙霧濃度的增加而降低的，本電路所用的探測頭采用的是OPTEK公司的OP231和OP801SL光電組合套件作

71、為發(fā)射管和接收管，其中，發(fā)射管典型供電電壓為1.5V，接收管使用5V的直流電壓供電。</p><p>　　1．散射光式光電感煙火災(zāi)探測器的工作原理</p><p>　　利用煙霧微粒對光的散射作用，在一定的煙霧濃度范圍內(nèi)，散射光的強(qiáng)度與煙霧的濃度成比例，因而可以利用光散射檢測到煙霧濃度的變化。對于由煙霧引起光散射的測量，特別是對于近距離產(chǎn)生的光散射測量，因?yàn)闊熿F的測量限于小的范圍，對那些影響

72、測量的干擾可以比較容易的消除，因此，利用光散射測量煙霧微粒是一種較理想的方法。</p><p>　　正常情況下，在發(fā)射與接收管之間有光隔離板，用以消除無煙時紅外發(fā)射管發(fā)出的光被光電三極管接收，因而無煙時接收管不會產(chǎn)生光電流。集煙盒內(nèi)壁為黑色粗糙面，可將盒內(nèi)的光反射減至最小。集煙盒外側(cè)開有氣、煙對流孔，煙霧進(jìn)口處敷以不銹鋼網(wǎng)，以防止雜物進(jìn)入集煙盒造成誤報。在火災(zāi)發(fā)生時，當(dāng)有煙霧進(jìn)入檢測室時，由于煙粒子的作用，發(fā)光器

73、件發(fā)射的光產(chǎn)生漫散射，這種漫散射的光被光電三極管接收，使光電三極管的阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生光電流，從而實(shí)現(xiàn)了將煙霧信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ?，探測器給出報警信號電平。</p><p>　　2．光電感煙探測器電路設(shè)計</p><p>　　紅外發(fā)射電路中的555電路用于產(chǎn)生頻率可調(diào)的脈沖波形，使用555電路的一個主要優(yōu)點(diǎn)是輸出脈沖的占空比可調(diào)，便于設(shè)計不同要求的驅(qū)動輸出。同時，較之用直流電源供電可以達(dá)

74、到減小功耗的目的。電路原理如圖11所示。上電后，555振蕩輸出信號經(jīng)過8050放大并反相，使紅外發(fā)射管OP231上獲得調(diào)制后的方波電壓信號，電路設(shè)計中，振蕩電路輸出的方波信號為7ms的高電平和139ms的低電平輸出，頻率約為7Hz，設(shè)計時以發(fā)射管高電平供電時間滿足單片機(jī)采樣時間為準(zhǔn)，同時滿足低功耗要求。</p><p>　　接收電路部分中的光電三極管接收到煙霧粒子散射的光信號后，以變化電流的形式送給三極管9014

75、，放大后的射極電流變換成電壓信號作為輸出，其中輸出端可變電阻用于調(diào)節(jié)輸出為合適的電壓信號以備計算機(jī)采樣用。</p><p>　　圖11 散光型光電感煙探測器電路圖</p><p>　　3.2.3 CO氣體探測器</p><p>　　CO氣體探測器是采用MQ-7一氧化碳?xì)怏w傳感器作為CO敏感元件，對CO響應(yīng)的選擇性好，并具有靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。電路圖如圖12所示

76、。555振蕩輸出Q端驅(qū)動C9013給CO敏感元件的加熱絲間斷供電，節(jié)省功耗。由CO引起的敏感元件電阻的變化最終反應(yīng)在輸出電阻R5上。</p><p>　　圖12 CO氣體探測器電路圖</p><p>　　4 用戶端自動報警器設(shè)計</p><p>　　4.1 用戶端自動報警器總體設(shè)計</p><p>　　用戶端自動報警器是本課題的設(shè)計重點(diǎn)，

77、自動報警器組成框圖如圖13所示，主要包括撥號模塊、語音模塊、電話接口模塊、鍵盤/密碼顯示模塊以及電源模塊。本節(jié)著重介紹與自動撥號功能相關(guān)的硬件電路設(shè)計。</p><p>　　圖13 用戶端自動報警器組成框圖</p><p>　　系統(tǒng)微處理器采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)。AT89C51采用COMS工藝，是一種低功耗、高性能的，與INTEL 8051系列單片機(jī)完全兼容的8

78、位微控制器。AT89C51內(nèi)部具有4K字節(jié)的Flash(閃速)存儲器，可反復(fù)擦寫，在設(shè)計程序時可反復(fù)修改原程序、編譯、并燒寫到單片機(jī)，適合單片機(jī)最小系統(tǒng)的開發(fā)與研制。</p><p>　　4.2自動報警器電路設(shè)計</p><p>　　4.2.1 AT89C51單片機(jī)簡介</p><p><b>　　1．主要性能參數(shù)</b></p>

79、<p>　　1）與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完成兼容</p><p>　　2）4K字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲器</p><p>　　3）1000次擦寫周期</p><p>　　4）全靜態(tài)操作：0Hz—24MHz</p><p>　　5）三級加密程序存儲器</p><p>　　6）128×8字節(jié)內(nèi)

80、部RAM</p><p>　　7）32個可編程I/O口線</p><p>　　8）2個16位定時/計數(shù)器</p><p><b>　　9）6個中斷源</b></p><p>　　10）可編程串行UART通道</p><p>　　11）低功耗空閑和掉電模式</p><p>&

81、lt;b>　　2．功能特性概述：</b></p><p>　　AT89C51提供一下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，兩個16位定時計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工行串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同事，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM、定時計數(shù)器、串行通信

82、口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。</p><p><b>　　3．引腳功能說明</b></p><p>　　·Vcc：電源電壓；</p><p><b>　　·GND：接地；</b></p><p>　　

83、·P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。</p><p>　　在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p>　　在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時

84、，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時，要求外接上拉電阻。</p><p>　　·P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，囚為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)</p><p>　　Flash編程和程序校驗(yàn)

85、期間，P1接收低8位地址。</p><p>　　·P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”；通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)</p><p>　　在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)

86、據(jù)存儲器(例如執(zhí)行MOVX @DPTR指令)時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行MOVX @RI指令)時，P2口線上的內(nèi)容(也即特殊功能寄存器（SFR)區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容)，在整個訪問期間不改變。</p><p>　　Flash編程或校驗(yàn)時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。</p><p>　　·P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I

87、/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(IIL)。</p><p>　　P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表所示：</p><p>　　表2 P3口第二功能</p><p>　　P3 口還接收

88、一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。</p><p>　　·RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位</p><p>　　·：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，囚此它可對外輸出時

89、鐘或用于定時目的。要注意的是:每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。</p><p>　　對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖()。 </p><p>　　如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置A

90、LE無效。</p><p>　　·：程序儲存允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時，每個機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的信號不出現(xiàn)。</p><p>　　·EA/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為OOOOH——FFFFH ) ，EA端必須保持低電

91、平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。</p><p>　　如EA端為高電平(接Vcc端)，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。</p><p>　　Flash存儲器編程時，該引腳加上+12 V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。</p><p>　　·XTAL1：:振蕩器反相放大器的及

92、內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　4.2.2自動報警器電路設(shè)計</p><p>　　自動報警器電路見圖14。時鐘電路由兩個30P的電容和12MHz的晶振構(gòu)成。復(fù)位電路由電阻、電容、二極管和按鍵開關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動復(fù)位的功能。單片機(jī)的，分別與盜警、火警傳感器相連，實(shí)現(xiàn)各種警情的

93、采集。為防止環(huán)境干擾信號對觸發(fā)中斷的影響，當(dāng)響應(yīng)中斷后，對中斷信號多次(如5次)巡檢，確認(rèn)是中斷信號時，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認(rèn)為是外界干擾信號不執(zhí)行報警處理，有效降低誤報幾率。</p><p>　　圖14 自動報警器電路</p><p>　　P2.1與語音電路相連，實(shí)現(xiàn)語音的回放控制。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 DE/。P2.3與電話接口電路相連，實(shí)現(xiàn)模擬摘

94、掛機(jī)的控制。P2.4接探頭掉線檢測端，單片機(jī)對該口定時查詢，正常時為高電平，當(dāng)檢測到低電平即發(fā)出掉線警報。P2.5接交流電源掉電報警信號(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)警值后向自動報警器發(fā)直流斷電預(yù)警信號)。P1.0、P1.1、Pl.2為接鍵盤電路的三根I/0口線，P1.3接緊急呼救按鍵。P1.5接液晶顯示器的串行時鐘輸入端，P1.6接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端。Pl.7接多路開關(guān)CD4051的片選端INH，P1.4、P2

95、.6分別接多路開關(guān)的輸入端A，B。多路開關(guān)輸出分別接報警LED、蜂鳴器，有警報發(fā)生時開關(guān)的輸出I/0口給出高電平信號。P0.0、P0.1、P0.2和P0.3分別與MT8888的D0、D1、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的相連，控制MT8888的選通。P3.6、P3.7分別與MT8888的和相連，控制MT8888的讀寫。P0.</p>

96、<p>　　4.3串行EEPROM-X25045</p><p>　　4.3.1 X25045簡介</p><p>　　本設(shè)計中采用了具有可編程的串行EEPROM-X25045。X25045是美國公司XICOR低功耗CMOS的產(chǎn)品(備用電流l0uA、工作電流3mA)，它把看門狗定時器、VCC監(jiān)控電路和EEPROM三種常用功能組合在單個封裝內(nèi)，增大了電路密度，減少了體積，提高了

97、系統(tǒng)的可靠性，是設(shè)計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512×8位EEPROM。本系統(tǒng)中X25045依次存儲了標(biāo)志字段、用戶編號、話機(jī)號碼、報警器編號、警情代號、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)換電壓或者看門狗定時器達(dá)到其編程的超時極限值，RESET的輸出為高電平。</p><p>　　X25045引腳圖如圖15 其引腳功能如下。 <

98、/p><p><b>　　：片選擇輸入； </b></p><p>　　SO：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出； </p><p>　　SI：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫入X25045； </p><p>　　SCK：串行時鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出； </p><p>　

99、　WP：寫保護(hù)輸入。當(dāng)它低電平時，寫操作被禁止；</p><p>　　RST：復(fù)位輸出，其是一個開漏型輸出引腳； </p><p><b>　　Vss：地； </b></p><p>　　Vcc：電源電壓； RESET：復(fù)位輸出。</p><p>　　圖15 X25045引腳圖</p><p>　

100、　4.3.2 X25045的工作原理：</p><p>　　X25045包括一個8位指令寄存器，它可以通過SI(P0.4)輸入來訪問，數(shù)據(jù)在SCK(P0.6)的上升沿由時鐘同步輸入。在整個工作周期內(nèi)，(P0.7)必須為低電平，必須為高電平。X25045監(jiān)視總線，如果在預(yù)置時間內(nèi)沒有總線活動，那么它將提供RESET信號輸出。在ST線上輸入的數(shù)據(jù)在變?yōu)榈碗娖胶蟮腟CK的第一個上升沿被采樣，由SCK的下降沿輸出到SO(

101、P0.5)線上。SCK是靜態(tài)的，允許用戶停止時鐘并在其后恢復(fù)操作。所有的指令、地址和數(shù)據(jù)都以MSB(最高有效位)在前的方式傳送，讀和寫指令的指令格式中均包含有地址高位A8，此位用于選擇器件的上半部或下半部。在上電和字節(jié)、頁或狀態(tài)寄存器寫周期完成以后及變?yōu)榈碗娖綍r，寫使能鎖存器被復(fù)位(即禁止寫操作)，因此寫操作前必須設(shè)置寫使能鎖存器。狀態(tài)寄存器格式如圖16所示：</p><p>　　圖16 狀態(tài)寄存器格式</

102、p><p>　　1．本系統(tǒng)中對X25045的讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、置位寫使能的操作過程簡述如下:</p><p>　　1）從X25045中讀數(shù)據(jù)的操作為：把拉低以選擇芯片；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器中的數(shù)據(jù)移到SO線上。繼續(xù)提供時鐘脈沖可連續(xù)讀出接下的地址空間中的數(shù)據(jù)。每移出一個字節(jié)數(shù)據(jù)之后，字節(jié)地址自動增加到下一個較高地址。達(dá)到最高地址($1FFH)時，地

103、址計數(shù)器翻轉(zhuǎn)至$00H，無限循環(huán)下去。把置為高電平，可以中止操作。</p><p>　　2）置位寫使能鎖存器操作為：先被拉到低電平；由時鐘同步送入寫使能指令；將變?yōu)楦唠娖?，否則寫操作忽略。</p><p>　　3）寫數(shù)據(jù)到X25045的操作為：拉低并保持在低電平；發(fā)送寫指令；寫數(shù)據(jù)?？梢赃B續(xù)寫多達(dá)4個字節(jié)的數(shù)據(jù)，但必須是這4個字節(jié)駐留在同一頁上。否則計數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到頁的首地址并重新寫可能已有

104、數(shù)據(jù)寫入的任何單元。</p><p>　　2．X25045接口電路</p><p>　　X25045具有允許簡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串行時鐘頻率。這里用單片機(jī)的三根口線P1.3、P1.4、Pl.5來模擬SPI接口。X25045接口電路如圖17所示，P0.4與X25045的串行輸入腳SI相連，用于輸出

105、操作碼、字節(jié)地址以及寫入數(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串行時鐘輸入腳SCK相連，作為串行數(shù)據(jù)輸入和輸出的時鐘信號。由于X25045的復(fù)位輸出信號為高電平有效，故和89C51復(fù)位方式一致。本系統(tǒng)中自動報警器也將處理過的數(shù)據(jù)存入X25045，以備管理中心中央控制器快速查詢。</p><p>　　看門狗定時器(WD0和WD1)位用于設(shè)置延時時間，具體設(shè)置如表3所

106、列。這些非易失性的位通過WRSR指令來設(shè)置。本系統(tǒng)中采用0.6s的超時周期。</p><p>　　表3 看門狗延時時間設(shè)置</p><p>　　圖17 X25045接口電路</p><p>　　5 自動撥號及語音報警電路設(shè)計</p><p><b>　　5.1 撥號電路</b></p><p>

107、;　　5.1.1撥號電路的主要功能</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計的自動撥號電路可通過電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動尋呼，對所指定的機(jī)構(gòu)或人員發(fā)出求救信號，簡述事故性質(zhì)及地點(diǎn)，使救援人員采取相應(yīng)措施來制止事故，系統(tǒng)主要功能如下:</p><p>　　·報警優(yōu)先功能：主機(jī)與用戶電話機(jī)共用一條電話線，非報警時，不影響電話的正常使用，電話機(jī)的正常使用不影響也不干擾主機(jī)報警。主機(jī)報警時，優(yōu)先撥打報警電