生人入侵自動撥號警報系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 。● 較強的選址能力，可進行分段管理和分段存儲多段信息。● 具有自動省電模式，錄音和回放后即刻進入等待模式。● 自帶時鐘源，高抗干擾性能。● 可直接驅(qū)動8~16喇叭工作，輸出不失真功率大于50mW。也可作激勵信號單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的1/4，約為120mW左右。● 采用總線技術，適于同單片機接口。② 芯片工作原理錄音過程中，ISD1420在進行存儲操作之前，要分幾個階段對信號進行調(diào)整。首先要輸入信號放大到存儲電路動態(tài)范圍的最佳電平，這個階段由前置放大器、放大器和自動增益控制部分來完成。前置放大器通過隔直流電容與麥克風連接，隔直流電容用來去掉交流小信號中的直流成份(大約2mV～20mV)。信號的放大分兩步完成，先經(jīng)過輸入前置放大器，然后經(jīng)過固定增益放大器。完成信號的通路要在模擬輸出端(ANA OUT)和模擬輸入端(ANA IN)兩個管腳之間連接一個電容器。自動增益控制電路動態(tài)地監(jiān)控放大器輸出的信號電平并發(fā)送增益控制電壓到前置放大器。前置放大器增益自動調(diào)節(jié)以便維持進入濾波器的信號為最佳電平，這樣錄音的信號能得到最高電平又使削波減至最小。我們可以通過選擇連接到AGC管腳的電阻和電容值來調(diào)節(jié)描述自動增益電路特性的兩個時間常量，即響應時間和釋放時間。下一個階段的信號調(diào)整是由輸入濾波器完成的。由于模擬信號的存儲仍然是采用取樣技術，因此還需要一個抗混淆濾波器以去掉(或至少減到可忽略不計的程度)取樣頻率1/2以上的輸入頻率分量。這樣就滿足了所有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都遵循的奈奎斯特取樣定律。語音的質(zhì)量要想優(yōu)于電話的音質(zhì)，取樣頻率要用8kHz。，可滿足奈奎斯特取樣定律，而且仍有足夠?qū)挼念l帶以得到高音質(zhì)的語音。濾波器是一個連續(xù)時間五極點低通濾波器。信號的調(diào)整完成后，將輸入波形通過模擬收發(fā)器寫入模擬存儲陣列中。由8kHz取樣時鐘取樣，并且經(jīng)過電平移位而產(chǎn)生不揮發(fā)寫入過程所需要的高電壓，同時補償與Fowler–Nordheim隧道效應相關的一些實際因素。取樣時鐘也用于存儲陣列的地址譯碼，以便輸入信號順序的寫入存儲陣列。放音時，錄入的模擬電壓在取樣時鐘的控制下順序地從存儲陣列中讀出，恢復成原來的取樣波形。輸出通道上的平滑濾波器去掉取樣頻率分量并恢復原始波形，平滑濾波器的輸出通過一個模擬多路開關連接到輸出功率放大器，兩個輸出管腳直接驅(qū)動揚聲器。③ 芯片工作模式ISD1420具有多種工作模式，其地址輸入端具有雙重功能。它可以根據(jù)地址中的AA7的電平狀態(tài)決定A0～A7的功能。如果AA7有一個低電平，A0～A7輸入全解釋為地址位，即作為起始地址用，此時地址線僅作為輸入端，在操作過程中不能輸出內(nèi)部地址信息。根據(jù)PLAYE、PLAYL或REC的下降沿信號，地址輸入被鎖定。如果AA7同為高電平時，它們即為模式位。操作模式可以方便的與微控制器一起使用，也可通過硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。地址0是ISD1420存儲空間的起始端，所有初始操作都是從O地址開始，后面的操作可根據(jù)模擬模式的不同，而從不同的地址開始工作。當電路中的錄、放音轉(zhuǎn)換將進入省電狀態(tài)時，地址計數(shù)器復位為0。當PLAYE、PLAYL或REC變?yōu)榈碗娖剑瑫rAA7為高電平時，執(zhí)行地址線所對應的操作模式。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個低電平控制輸入信號出現(xiàn)為止。本系統(tǒng)的語音電路如圖312所示。這是應用ISD1420作為基本錄放音的電路，所有的地址線均設置為“0”，所以放音的起始地址是0。當按下REC鍵后，錄音開始，數(shù)據(jù)從0地址開始存儲，直到存儲器滿或者松開按鍵為止。當按下PLAY鍵后，則開始放音，直到PLAY松開或者存儲器用完為止。LED2為錄音指示燈，當處于錄音狀態(tài)時，ISD1420的25腳被拉成低電平，LED2發(fā)亮。語音信號由駐極體話筒拾取，從MIC和MIC REF兩端輸入芯片內(nèi)部的放大器放大，該放大器的輸出信號從ANA OUT端引出，外部使用C302藕合至另一個放大器的輸入端ANA IN，做進一步放大，經(jīng)功放后的音頻信號從SP+和SP－兩端輸出并推動揚聲器發(fā)音。揚聲器的接法也可以一端接地，另一端任意接SP+或SP－，因此，在此電路里，SP+被用來與電話接口電路相連，以送出語音信號。C305和R305為增益調(diào)整電路。圖312 語音電路（3）電話接口電路此電路起著很重要的作用，撥號電路、語音電路均需要通過它與外界相連，它完成電話線在系統(tǒng)與電話機之間的轉(zhuǎn)換。平時電話機連在電話線上，系統(tǒng)與電話線斷開，不會干擾電話通信。若需報警時，系統(tǒng)控制繼電器轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)接上電話線，電話機與電話線隔離，不會影響系統(tǒng)的工作。為了降低系統(tǒng)功耗，繼電器選擇了高靈敏型，工作電壓為+5V。目前，交換機的工作電壓為直流60V或者48V，通過外線a、b接入用戶話機。為了確保撥號電路的DTMF信號正常發(fā)送和語音電路語音信號的正常播出，須設置極性保護電路，由二極管橋路構(gòu)成，不論用戶如何將外線接入LINE IN口，都能確保電路內(nèi)部的2線為正電壓。另外，有的交換機可提供的工作電流為50mA或者120mA，因此，極性保護電路中的二極管反向耐壓必須大于180v，允許的正相電流必須大于180mA。可以選用IN400IN4007等。根據(jù)郵電部門關于入網(wǎng)的標準，摘機狀態(tài)下的直流電阻應該小于等于300Ω，因此，在極性保護電路后直接接一個20Ω的大功率電阻，以模擬摘機掛機。當模擬摘機時，用戶外線電壓降至10V左右。模擬摘掛機由繼電器吸合配合實現(xiàn)，模擬掛機時，工作于截止狀態(tài)，當單片機發(fā)出模擬摘機命令時，三機管由截止變?yōu)轱柡停^電器工作，觸點閉合，300Ω電阻接入電話網(wǎng)，實現(xiàn)模擬摘機操作。撥號電路、語音電路可通過1:1隔離變壓器與電話接口電路相連。電話接口電路如圖313所示。圖313 電話接口電路 鍵盤與密碼輸入模塊鍵盤與密碼輸入電路負責系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，數(shù)據(jù)或命令的顯示，包括:密碼輸入、修改密碼輸入、電話號碼設置、緊急呼叫、錄音、放音等功能。按鍵在單片機應用系統(tǒng)中是一個關鍵部件，他用來實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是屬于人機通道電路。這里采用節(jié)省單片機I/O端口的44矩陣鍵盤電路。矩陣鍵盤又稱行列式鍵盤，他是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的矩陣鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上設置一個按鍵。這樣鍵盤的按鍵個數(shù)是44=16個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效的提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。矩陣鍵盤電路如圖314所示。D0D9分別代表十個數(shù)字鍵，D10為清屏鍵，D11為密碼確認鍵，D12為密碼修改鍵，D13為錄音鍵，D14為放音鍵，D15為緊急呼救鍵。圖314 矩陣鍵盤電路當鍵按下或松開時，通過鍵盤電路向單片機CPU輸入一個0電平或1電平，CPU根據(jù)接收到的電平信號，決定具體操作。但是按鍵是一種機械彈性開關如圖所示，當鍵按下時閉合，松開時斷開。因為有機械的接觸，在觸點閉合或斷開的瞬間會出現(xiàn)電壓抖動如圖所示。抖動時間長短與鍵的機械特性有關，一般抖動時間為5～10 ms左右。在抖動期間CPU不能接收到穩(wěn)定的電平信號，無法作出正確的判斷，而鍵的穩(wěn)定閉合時間和操作者的按鍵動作有關，大約為十分之幾秒到幾秒不等。 圖315 開關抖動示意圖為了避免鍵輸入的錯誤，必須進行鍵抖動的處理。去抖動有硬件和軟件兩種方法。硬件方法就是在鍵盤中附加去抖動電路（例如RS觸發(fā)器）消除抖動；而軟件方法則是采用時間延遲以躲過抖動(大約延時10～30 ms)，待觸點狀態(tài)穩(wěn)定之后，再進行輸入。硬件去抖動方法需要增加電子元件，電路比較復雜，特別是按鍵比較多的時候，實際有困難，而用軟件去抖動方法，不需要增加電子元件，只要應用延時的方法就可以實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用軟件處理方法。 在按鍵操作過程中，如CPU檢測到有鍵按下，則執(zhí)行一段延時程序再檢測此按鍵，仍為按下狀態(tài)，CPU則認為該鍵確實按下。同意，當鍵從按下再松開時，CPU檢測到有鍵松開，并在延時一段時間后仍檢測到鍵在松開狀態(tài)，則認為鍵確實松開，這樣就消除了抖動的影響，實現(xiàn)了軟件去抖動功能。 LCD顯示模塊（1）選擇顯示器件在單片機應用系統(tǒng)中，顯示器是單片機應用系統(tǒng)中實現(xiàn)人機對話的一種基本方式。常用的顯示器主要有：發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED（Light Emitting Diode）；液晶顯示器，簡稱LCD（Liquid Crystal Display）；熒光管顯示器。近年來也開始實用簡易的CRT（Cathode Ray Tube）顯示器，顯示一些漢字及圖形。前三種顯示器都有兩種顯示結(jié)構(gòu)：段顯示（7段，“米”字型等）和點陣顯示（57，58，88點陣等）。LED顯示器價廉，配置靈活，與單片機接口方便，控制簡單，壽命長，可靠性高，驅(qū)動電路靈活。顯示亮度適中；不足之處是只能顯示0——9以及幾個字母信息。LCD顯示器微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，可進行圖形顯示，但接口較復雜，成本也較高；熒光顯示器可顯示圖形，顯示亮度是三者最高的，但其結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴。綜合本自動撥號報警系統(tǒng)需求，因為要記錄報警時間，故不能用LED顯示管。并考慮價格，顯示效果，電路焊接等條件，因此對顯示器件的選擇為LCD1602。（2）LCD1602介紹：LCD模塊主要是由LCD控制器、LCD驅(qū)動器、LCD顯示裝置三部分組成。目前大多數(shù)的LCD液晶顯示器的控制器都有采用一顆型號為HD44780的集成電路作控制器。HD44780是集控制器，驅(qū)動器于一體，專用于字符顯示控制驅(qū)動集成電路。HD44780是字符型液晶顯示控制器的代表電路。HD44780的工作原理： 在HD44780的內(nèi)部與顯示操作有關的部件有DDRAM、CGROM、CGRAM、IR、DR、BF、AC等，各自的名稱及功能為：DDRAM數(shù)據(jù)顯示用的RAM。該存儲區(qū)域是用來存放我要LCD顯示的資料，只要將標準的ASCLL碼放入DDRAM，內(nèi)部控制線路會自動將資料傳送到顯示器上。例如,要LCD顯示字符“A”，則只需將A的ASCLL碼41H存入DDRAM即可。DDRAM有80B空間，共可顯示80個字（每個字為一個字節(jié)），其記憶體地址與實際顯示位置的排列順序與LCD的型號有關。CGRAM字型、字符產(chǎn)生器的RAM。該存儲區(qū)是供使用者自行定義設計特殊字型、字符碼的RAM。CGRAM共有512bit。一個57點矩陣字型需88bit，所以CGRAM最多可存8個造型。IR指令寄存器。IR寄存器負責存儲CPU要寫給LCD的命令。DR資料寄存器。DR寄存器負責存儲CPU要寫到CGRAM或DDRAM的資料，或存儲CPU要從CGRAM或DDRAM讀出的資料，因此DR寄存器可視為一個資料緩沖區(qū)。BF忙碌信號。BF的功能為告訴CPU LCD內(nèi)是否正忙著處理資料，當BF=1時，表示LCD內(nèi)部正在處理資料，不能接受CPU送來的指令或資料。設置BF的原因主要是解決LCD與CPU的速度差別。AC地址計數(shù)器。AC的任務是負責技術寫到CGRAM或DDRAM的資料的地址，或從DDRAM或CGRAM讀出資料的地址。（3） ① 1602實物圖圖316 1602實物圖② LCD1602管腳功能1602采用標準的16腳接口，其中: 第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15～16腳：空腳③ LCD1602自帶ASCII碼1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。④ LCD1602的控制器指令1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表317所示表317 控制指令表指令序號指令動作指令編碼執(zhí)行時間RSRWEDB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB01清屏001 0 0 0 0 0 0 0 12光標歸位001 0 0 0 0 0 0 1 *3進入模式設定001 0 0 0 0 0 1 I/D S40us4顯示器開關控制001 0 0 0 0 1 D C B40us5顯示器或光標移動方向設定001 0 0 0 1 S/C R/L * *40us6功能設定0010 0 0 DL N F * *40us7CGRAM地址的設定001 0 1 CGRAM的地址（6位元）40us8DDRAM地址的設定001 1 DDRAM的地址（7位元）40us9忙碌信號或AC地址的設定011BF AC的內(nèi)容AC0～AC6(7位元）40us10寫資料到DDRAM或CGRAM101要寫到LCD的資料D7～D0(8位元）40us11從DDRAM或DDRAM讀出資料111讀出資料D7～D0（8位元）40us它的讀寫操作、屏幕和光標的操