基于單片機(jī)的智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 采用數(shù)字計(jì)數(shù)方式檢測 DTMF 信號(hào)頻率，利用復(fù)雜的平均算法防止外來的各種干擾。當(dāng)檢測器識(shí)別到有效的 DTMF信號(hào)時(shí)，預(yù)控端 EST 輸出高電平 。 2）發(fā)送部分 DTMF 產(chǎn)生器是發(fā)送部分的主體，它產(chǎn)生全部 16 種失真小，精度高的標(biāo)準(zhǔn)雙音頻信號(hào)，這些頻率均由 晶體振蕩器產(chǎn)生。電路由數(shù)字頻率合成器 ， 行 /列 19 可編程分頻器，開關(guān)電容式 D/A 變換器組成。行、列單音頻正弦波經(jīng)混合，濾波后產(chǎn)生雙音頻信號(hào)。 DTMF 編解碼表把編碼數(shù)據(jù)寫入 MT8888 的發(fā)送寄存器，產(chǎn)生單獨(dú)的 fLPW 和 fHIGH ， fLPW 和 fHIGH 輸出的幅度之比為 2dB。寫操作時(shí)，總線上的 4 位數(shù)據(jù)被鎖存，可編程分頻進(jìn)行 8 中取 2 的編碼變換，定時(shí)長度確定該信號(hào)的頻率，當(dāng)分頻器達(dá)到由輸入編碼確定的計(jì)數(shù)值時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位脈沖，計(jì)數(shù)器重新計(jì)數(shù)，改變定時(shí)長度可改頻率。 3）控制部分 前兩部分為模擬信號(hào)處理系統(tǒng)，當(dāng)滿 足信號(hào)條件時(shí)系統(tǒng)有輸出。為了接收可靠，還應(yīng)有滿足識(shí)別條件，即檢測有效信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。 如選擇中斷模式，當(dāng)延時(shí)標(biāo)志位置高電平時(shí)， IRQ /CP 引腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑瑸镃PU 提供中斷請求信號(hào)，延時(shí)控制電壓的跳變沿把數(shù)據(jù)鎖存至輸出端 。 (3) MT8888寄存器與控制 MT8888 內(nèi)部有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)是執(zhí)行讀操作的接收數(shù)據(jù)寄存器 RDR；另一個(gè)是只執(zhí)行寫操作的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器 TDR。另外， MT8888 中還有兩個(gè) 4 位的收發(fā)控制寄存器 CRA 和 CRB。對 CRB 的操作就是 通過 CRA 的一個(gè)特定位來操作的，因此編程中應(yīng)對此進(jìn)行初始化； MT8888 通過微處理器接口由 RS0、 WR 、 RD 、 D0~D3選擇內(nèi)部寄存器，以控制電路的工作模式。控制功能如下表 34 所示 ： 表 34 控制功能表 RS0 WR RD 功能 0 0 1 寫發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器 0 1 0 讀接受數(shù)據(jù)寄存器 1 0 1 寫控制寄存器 1 1 0 讀狀態(tài)寄存器 MT8888 有多種工作方式，分別為： 1） DTMF 模式：發(fā) 送與接收 DTMF 信號(hào)。輸入數(shù)據(jù)經(jīng) TDR 控制可編程行、列計(jì)數(shù)器、 D/A 變換器，合成需要發(fā)送的 DTMF 信號(hào)。或 DTMF 信號(hào)經(jīng)撥號(hào)音抑制、分離帶通濾波器、鑒頻與確認(rèn)，譯成相應(yīng)的 4 比特碼，經(jīng) RDR 輸至數(shù)據(jù)總線。 20 2）呼叫處理（ CALL）：電路可以檢測電話呼叫過程中的各種信號(hào)，只需信號(hào)的頻率落在 320HZ— 510HZ 范圍內(nèi)，片內(nèi)呼叫處理濾波器便可以濾出。經(jīng)限幅得到的方波信號(hào)由 IRQ /CP 端輸出，用于微處理器對呼叫性質(zhì)和類別進(jìn)行判斷。 3）（ ST）模式：在 DTMF 模式下 ，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號(hào)突發(fā)和暫停時(shí)間各為51ms+1ms；在 CP 模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號(hào)突發(fā)和暫停時(shí)間各為 102ms+2ms，此時(shí)電路只可發(fā)送 DTMF 信號(hào)，但不能接收。 4）單 /雙音（ S/D）產(chǎn)生模式：電路可產(chǎn)生單音或 DTMF 信號(hào)（由 CRB）控制，用于測試和檢測。 5） 測試（ TEST）模式：使電路從 DTMF 接收部分得到延遲檢測信號(hào)，并從 IRQ /CP端輸出。 6）中斷模式：此模式下若選擇狀態(tài)，在 DTMF 信號(hào)被接收或出現(xiàn)在檢測時(shí)間內(nèi)，或準(zhǔn)備發(fā)送更多數(shù)據(jù)（突發(fā)模式 下）時(shí)，則 IRQ /CP 端下降至低電平。 MT8888 在發(fā)送信號(hào)時(shí)可提供三種工作模式，即 DTMF 械、突發(fā)模式、 CP 模式。這三個(gè)工作模式均可通過寄存器進(jìn)行設(shè)置，各寄存器功能表見表 3表 36 和表 37。 表 35 控制寄存器（ CRA）功 能 控制位 名稱與功能 說明 b0 Tout 音調(diào)輸出 邏輯 “1”使能音調(diào)輸出 b1 CP/DTMF 模式。控制 邏輯 “1”為 CP 模式。當(dāng) b2=1 時(shí)，例如輸入電話忙音，此腳輸出忙音方波 b2 IRQ 中斷使能 邏輯 “1”使能中斷模式。當(dāng) b1=0 時(shí)，接收到 DTMF 信號(hào)或準(zhǔn)備發(fā)送新的雙音信號(hào)， DTMF/CP 引腳電平由高變低。 b3 RSEL寄存器選擇 邏輯 “1”允許選擇 CRB 21 表 36 控制寄存器（ CRB）功能 控制位 名稱與功能 說 明 b 0 BURST 雙音群模式 邏輯 “0”使能雙音群模式 b1 TEST 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ? 邏輯 “1”使能實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｔ撃Ｊ綍r(shí)，IRQ /CP 引腳輸出延遲控制信號(hào)（ CRA b1=0） b2 S/D 單雙音產(chǎn)生 邏輯 “0”允許產(chǎn)生 DTMF，否則，輸出單音頻 b3 C/R 列 /行音選擇 b2=1,”邏輯 “使能產(chǎn)生單音信號(hào) 表 37 狀態(tài)寄存器功能 狀態(tài)位 名稱 狀態(tài)標(biāo)志置位 狀態(tài)標(biāo)志清除 b0 IRQ 發(fā)生中斷； b1 或 b2=0 讀狀態(tài)寄存器清除 b1 發(fā)送寄存器空（群模式） 暫停結(jié)束：準(zhǔn)備發(fā)送新數(shù)據(jù) 同上 b2 接收寄存器滿 接收寄存器的數(shù)據(jù)有效 同上 b3 DELAYEDSTEERING 檢測不到 DTMF 信號(hào)時(shí)置位 檢測 DTMF 信號(hào) (4) MT8888芯片特點(diǎn) 具有多種工作模式，可由內(nèi)部控制寄存器選擇，所以功能很強(qiáng)。 頻率精度高，片內(nèi)對雙音群模式的占空時(shí)間精確定時(shí)。 (5) MT8888芯片工作原理 MT8888 是一種帶呼叫進(jìn)展過濾器的單片雙音多頻收發(fā)器，通過呼叫進(jìn)展濾波器來檢測特定帶通內(nèi)的信號(hào)頻率，供微處理器或計(jì)數(shù)器電路分析，以確定檢測到的呼叫進(jìn)展音的性質(zhì)。它包括一個(gè)帶增益可調(diào)放大器的 DTMF 接收器和一個(gè) DTMF 發(fā)送器。接收器采用集頻帶分離濾波和數(shù)字解碼為 一體的結(jié)構(gòu)。其中濾波電路采用高頻群和低頻群兩個(gè)六階開關(guān)電容帶通濾波器，解碼采用數(shù)字計(jì)數(shù)器技術(shù)來確定輸入的 DTMF音調(diào)的頻率，并將其譯成標(biāo)準(zhǔn)的四位二進(jìn)制碼。發(fā)送器采用開關(guān)電容 D/A 變換器。片內(nèi)使用了一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器，能合成精確的音調(diào)脈沖，保證音調(diào)脈沖準(zhǔn)確的定時(shí)發(fā)送。MT8888 有延時(shí)導(dǎo)引輸出端 Std，當(dāng)收到的有效音調(diào)已被寄存且相對應(yīng)的四位二進(jìn)制碼已被鎖在接收數(shù)據(jù)寄存器中時(shí)， 片內(nèi)狀態(tài)寄存器中的延時(shí)控制標(biāo)志位 b3 復(fù)位，同時(shí)狀態(tài)寄存器中的接收數(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)志位 b2 置位， CPU 可通過查詢這些狀態(tài)標(biāo)志 22 來了解解碼的過程。 如果選中的是中斷方式，當(dāng)延時(shí)控制標(biāo)志位復(fù)位時(shí)， IRQ /CP 中斷請求，當(dāng) CPU 響應(yīng)此中斷，讀出狀態(tài)寄存器中的數(shù)據(jù)后， IRQ /CP 端返回高電平狀態(tài)。 根據(jù) MT8888 的以上特點(diǎn)，它可以檢測出電話振鈴音，忙音等信號(hào)音。因此系統(tǒng)可以進(jìn)行電話線路信號(hào)音檢測，然后根據(jù)振鈴情況控制摘掛機(jī)，摘機(jī)后 MT8888 處于雙音解碼狀態(tài)。 DTMF 解碼電路的主要作用是接收從電話線輸入的雙音多頻信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼，然后輸至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn) 控制功能，發(fā)送 DTMF 信號(hào)時(shí)，信號(hào)從 D0~D3 數(shù)據(jù)總線緩沖器送到發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器，控制可編程行列計(jì)數(shù)器，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換合成 DTMF 信號(hào)，在音頻突發(fā)開門控制和邏輯控制作 用下，從 8 腳發(fā)出 。當(dāng)接收 DTMF 信號(hào)時(shí)，模擬摘機(jī)后從電話線進(jìn)入的雙音多頻信號(hào)經(jīng)耦合隔離變壓器耦合入 MT8888 的輸入腳 IN， DTMF 信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器、撥號(hào)音濾波器、高頻組及低頻組分離帶通濾波器送到數(shù)字算法與編碼變換器進(jìn)行確認(rèn)，譯成相應(yīng)的 4 位二進(jìn)制碼，存入接收數(shù)據(jù)寄存器，需要時(shí)輸出至數(shù)據(jù)總線，送入 8051 的 P2 口。其中輸入腳IN和增益選擇端 CS 之間所接的反饋電阻 R3 可以調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器的增益， CP 為中斷請求或電話信號(hào)音檢測輸出端，它與 8051 的 0INT 引腳相連。 摘掛機(jī)控制電路 摘掛機(jī)控制電路圖如 312所示 ：此電路起著很重要的作用，在撥號(hào)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(jī)之間的轉(zhuǎn)換 。 根據(jù)郵電部門關(guān)于電話入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，摘機(jī)狀態(tài)下的直流電阻應(yīng)該小于等于 300歐， 因此在電話中直接接一個(gè) 200 歐的大功率電阻，以模擬摘 機(jī)掛機(jī)。當(dāng)模擬摘機(jī)時(shí)，用戶外線電壓降至 10V左右。模擬摘機(jī)掛機(jī)由繼電器吸合 配合實(shí)現(xiàn)， Q1 與單片機(jī) 口相連，在模擬掛機(jī)時(shí)，工作于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)單片機(jī)發(fā)出模擬摘機(jī)命令時(shí)， 變?yōu)榈碗娖剑龢O管由截止變?yōu)轱柡停^電器工作，觸點(diǎn)閉合， 300 歐電阻接入電話網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)操作。撥號(hào)電路，語音電路可通過 1： 1 隔離變壓器與自動(dòng)摘掛機(jī)電路相連。由于語音信號(hào)和雙音頻信號(hào)電壓遠(yuǎn)低于振鈴信號(hào)電壓，所以該電路不會(huì)產(chǎn)生誤 23 操作。 圖 312 摘掛機(jī)控制電路 語音電路 語音電路圖如下 313 所示 : S P +14V C C D28S P 15V S S A13M I C I N17V C C A16V S S D12BE11B U S Y10M89M66M55A G C19M I C R E F18A N A O U T21A N A I N20M78O S C R7CE23S P R O B E22M33M S E L 124M44M S E L 225M22E X T C L K26M11RE27A2A P R 9 6 0 0S6S3S7S4S8S5S9S1S2R 2 04 4 KR 1 94 .7 KR21 0 KR 2 12KR31 0 KR41 0 KD1L E DD2L E DC51 0 0 N FC41 0 0 N FC61 0 0 N FL S 11 0 m m+5R71 0 KC 1 11 0 4M K 1M I CR61 0 K 圖 313 語音電路 本電路采用臺(tái)灣公司最新推出的語音錄放芯片 APR9600。 24 1) APR9600芯片的引腳排列及各引腳功能 1） 1M ：第一段控制及連續(xù)錄放（低電平有效 ） 2） 2M ：第二段控制及連續(xù)錄放（低電平有效） 3） 3M ：第三段控制及連續(xù)錄放（低電平有效） 4） 4M ：第四段控制及連續(xù)錄放（低電平有效） 5） 5M ：第五段控制及連續(xù)錄放（低電平有效） 6） 6M ：第六段控制及連續(xù)錄放（低電平有效） 7） OSCR：振蕩電阻 8） 7M ：第七段控制及片溢出指示（低電平有效）控制及連續(xù)錄放（低電平有效） 9） 8M ：第八段控制（低電平有效）及操作模式選項(xiàng) 10） BUSY ：忙狀態(tài)標(biāo)志位（工作時(shí)為 0，平時(shí)為 1） 11） BE：鍵聲選擇（ 1 為有鍵聲， 0 為無鍵聲 ） 12） VSSD： 數(shù)字信號(hào)電源地 13） VSSA： 模擬信號(hào)電源地 14） SP＋ ：外接喇叭正端 15） SP－ ：外接喇叭負(fù)端 16） VCCA：模擬信號(hào)電源正端 17） MICIN：話筒輸入端 18） MICREF：話筒輸入基準(zhǔn)端 19） AGC：自動(dòng)增益控制 20） ANAIN： 線路輸入端 21） ANAOUT： 線路輸出端（話筒放大器輸出端） 22） SPROBE ：工作指示輸出端（低電平有效） 23） CE：復(fù)位 /停止或啟動(dòng) /停止（高電平有效） 24） MSEL1：模式設(shè)置端 25 25） MSEL2： 模式設(shè)置端 26） EXTCLK：外接振蕩頻率端（用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)接地） 27） RE ：錄放選擇端 （錄音為 0，放音為 1） 28） VCCD：數(shù)字電源正端。 引腳圖如 下 314 圖 所示： 圖 314 APR9600 引腳圖 2) APR9600的工作模式 ARP9600 錄放控制有多種模式，為普通用戶使用提供了極大的方便，總的來說分為串行和并行控制兩種模式，由芯片 MSEL MSEL2 及 /M8 的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)，對應(yīng)關(guān)系如下表 38 所示： 表 38 APR9600 操作模式 26 MSEL1 MSEL2 8M 1M 8M 為段控制鍵， CE 為停止復(fù)位鍵 功能（以 60s 計(jì)） 0 1 0/1 1M ， 2M ， CE 并行控制，分兩段，每段最大 30s 1 0 0/1 M1， 2M ， 3M ， 4M ， CE 并行控制，分四段，每段最大 15s 1 1 1 1M 8M ， CE 并行控制，分 8 段，每段最大 1 1 0 CE 串行控制，每段循環(huán) 0 0 1 1M ， CE 串行順序