基于單片機(jī)的智能報警系統(tǒng)設(shè)計-資料下載頁

【導(dǎo)讀】隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，各種監(jiān)控設(shè)施的監(jiān)控技術(shù)也在不斷的提高。傳輸介質(zhì)，從而大大方便了安裝，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了使用可靠性。及時、自動傳輸報警信息，會給看管人員帶來極大的方便。因此，這種報警系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還有一定的弊端，開發(fā)一種更高技。術(shù)的報警系統(tǒng)是必須的，因此用單片機(jī)控制的智能自動報警系統(tǒng)就出現(xiàn)了。就進(jìn)行現(xiàn)場聲光報警，同時進(jìn)行遠(yuǎn)程語音報警，能有效的防止犯罪人員的逃跑，件設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。都是這個系統(tǒng)的核心電路，都將在第3章介紹。本報警器由單片機(jī)8051CPU、門電路及探測器、摘掛機(jī)電路、自動撥號電路，本設(shè)計由8051單片機(jī)作為主控制器，語音電路主要采用語音錄放芯片APR9600,單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)。用而設(shè)計的，因此,又稱為微控制器。CPU執(zhí)行指令時，由程序存儲器中讀取的指令代碼。送入指令寄存器，經(jīng)譯碼器后由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，完成指令功能。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。

　　

【正文】 ，再者 某些硬件 I/O 鎖存器被改變，其次造成 RAM 區(qū)寄存器的改變。因此，我們可以采用相應(yīng)的軟件方法來控制 “看門狗 ”，保證系統(tǒng)的自動復(fù)位。 35 幾種軟件控制方法的前提是，軟件中不斷發(fā) “看門狗 ”清除脈沖，可以采用兩種方法來實現(xiàn)，一是每間隔幾條指令插入脈沖指令，或者開一個定時中斷，由中斷服務(wù)程序清除脈沖。故用以下方法： 設(shè)置路標(biāo)法 此方法用于 PC 指針錯誤，導(dǎo)致程序迷路。編寫程序時，首先定義幾個字節(jié)作為路標(biāo)計數(shù)器。在沒有跳轉(zhuǎn)的程序段中，間隔一些指令對這些計數(shù)器分別加 1，然后判斷它們是否相等。如果相等，程序正常執(zhí)行；否則認(rèn)為程序 迷路，停止發(fā) “看門狗 ”清除脈沖，等待 “看門狗 ”自動啟動。計數(shù)器越多，使用越頻繁，結(jié)果越有效。 如果系統(tǒng)資源有限，可以把字節(jié)路標(biāo)改為位路標(biāo)。具體方法是用幾個位路標(biāo)做記號，像字節(jié)路標(biāo)計數(shù)器一樣插在程序中，對它們分別作取反操作，然后判斷它們是否相等。 RAM 區(qū)校驗法 此方法用于 RAM 區(qū)的改變，編寫程序時，在沒有被使用的 RAM 區(qū)塊中固定定義一些單元，系統(tǒng)初始化時寫入校驗字節(jié)。程序運行時，不斷校驗，發(fā)現(xiàn)錯誤時，停止發(fā) “看門狗 ”清除脈沖，等待 “看門狗 ”自動啟動，定義字節(jié)數(shù)量越多，結(jié)果越有效。 超時判定法 此方法 用于 RAM 區(qū)的改變。程序中經(jīng)常使用 RAM 某些單元做程序運行標(biāo)志，在所有等待條件的判斷中加入超時判斷，如果超時程序設(shè)計最大時間，條件仍未得到滿足，停止發(fā) “看門狗 ”清除脈沖，等待 “看門狗 ”自動復(fù)位。 主程序超時判定法 此方法用于 PC 指針或 RAM 區(qū)的改變。一般情況下，智能儀器總是周而復(fù)始地做一件工作，主程序完成一次工作的循環(huán)時間基本是固定的，可以利用一個定時中斷來監(jiān)視一次主程序循環(huán)所占用的時間，如果超時，認(rèn)為程序迷路，停止發(fā) “看門狗 ”清除脈沖，等待 “看門狗 ”自動復(fù)位。 外部條件法 此方法用于內(nèi)部 I/O 錯誤。許多系 統(tǒng)需要控制諸如 A/D、 D/A 等模擬電路，這需要使用 CPU 的 I/O 鎖存器。如果它發(fā)生錯誤，系統(tǒng)將不能正常運行。可以在程序中不斷查詢它的可讀功能寄存器如果出錯，認(rèn)為系統(tǒng)失控，停止發(fā) “看門狗 ”清除脈沖，等待 “看門狗 ”自動啟動。 36 系統(tǒng)運行過程 首先用戶把本裝置的信號線并聯(lián)在電話線的兩端，插上電源線，打開電源開關(guān)，本裝置自動復(fù)位，就能正常工作了 。本程序初始地址為 0000H，因此開機(jī)后自動運行，大部分工作都是在中斷后完成的，僅對 MT8888 進(jìn)行初始化，同時寫 IE 使得中斷可以進(jìn)行，然后就處于等待狀態(tài)，直至 INT0 收到信號。 本系統(tǒng)開始，然后單片機(jī)初始化，本報警器的接口檢測電路采用的是電壓觸發(fā)報警接口，并設(shè)有防破壞功能。門電路閉著時不發(fā)生報警， R1 R2 R24 為運算放大器提供兩個基準(zhǔn)電壓， N1 的反相輸入端 C 點電位約為 ， N2 的同相輸入端 D 點電位約為 ，在正常情況下， A 點的電位約 6V。 當(dāng)門閉著時及 S10 合上時， A 點電壓不變，運算放大器 N N2 輸出點 E 為低電平，使 G 點也為低電平，發(fā)光二極管 D7 截止不亮；而由于與非門的控制端 G 點為低電平，輸出端 J 點也為低電平，振蕩電路不工作，故揚(yáng)聲器不發(fā)出聲音，此時電 路處于 “待報警狀態(tài) ”。 當(dāng)被監(jiān)控設(shè)施的門被打開時，進(jìn)行聲光報警。當(dāng)門打開時及 S10 被打開時， A 點電壓變?yōu)?8V，運算放大器 N1 輸出點 E 為高電平，使 G 點變?yōu)楦唠娖剑@時與非門輸出 J 點為高電平，電路處于報警自鎖狀態(tài)，二極管 D8 為自鎖電路。在這種情況下，發(fā)光二極管 D7 導(dǎo)通發(fā)光，進(jìn)行聲報警， U3， R25， C13 組成的低頻間歇振蕩器， U4，R17， C7 組成的音頻振蕩器開始工作，低頻間歇振蕩器產(chǎn)生 1 秒的間歇振蕩；音頻振蕩器產(chǎn)生頻率 1K 的音頻震蕩，產(chǎn)生交流信號，電流通過 U5 增強(qiáng)驅(qū)動之后， C14 驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫聲，此時電路 處于 “報警狀態(tài) ”。若報警接口被人為短接，則運算放大器 N2 輸出點 E 仍為高電平，電路仍然報警。 同時把信號傳輸給 8051 單片機(jī)，在單片機(jī)的控制下進(jìn)行摘機(jī)，模擬摘機(jī)掛機(jī)由繼電器吸合 配合實現(xiàn)， Q1 與單片機(jī) 口相連，在模擬掛機(jī)時，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， 變?yōu)榈碗娖剑龢O管由截止變?yōu)轱柡停^電器工作，觸點閉合， 300 歐電阻接入電話網(wǎng)，實現(xiàn)模擬摘機(jī)操作。撥號電路，語音電路可通過 1： 1 隔離變壓器與自動摘掛機(jī)電路相連。 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)全部在中斷子程序中，因此中斷子程序是最重要的，它主要由摘 37 機(jī) 子程序、撥號子程序、語音播放子程序、延時子程序、掛機(jī)子程序。撥號子程序是實現(xiàn)功能最主要的程序。 MT8888 的初始化，一般在上電后 l00 毫秒時進(jìn)行以下初始化步驟： （ 1） 讀狀態(tài)寄存器； （ 2） 往控制寄存器寫數(shù)據(jù) 0； （ 3） 再往控制寄存器寫數(shù)據(jù) 0。 （ 4） 往控制寄存器寫數(shù)據(jù) 8； （ 5） 往控制寄存器寫數(shù)據(jù) 0； （ 6） 讀狀態(tài)寄存器。 為了使得 MT8888 能穩(wěn)定、可靠的工作，在每次利用 MT8888 進(jìn)行 DTMF 撥號以前都需初始化一次。往控制寄存器中寫數(shù)據(jù) 0，則將 MT8888 設(shè) 置為突發(fā)模式，然后判斷是否有警情，如果沒有警情則跳轉(zhuǎn)到開始地址等待警情發(fā)生，如果有，則撥打預(yù)存的電話號碼，最后該程序返回。 MT8888 有三種工作模式 :呼叫過程 (CP)模式、 DTMF 模式及突發(fā)模式 (BURST)。開始設(shè)計時選擇突發(fā)模式 (BURST)用于撥號，希望 MT8888 能自動控制發(fā)送的 DTMF音的持續(xù)時間。然而，這種情況下，撥號時只聽到一個非常短促的 “嘀 ”聲，持續(xù)時間太短，導(dǎo)致無法被識別。后來改用 DTMF 方式來撥號。這種情況下，發(fā)送的 DTMF音的持續(xù)時間要由軟件來控制。即通過置位控制寄存器 CRA 的最低位 b0 來允許DTMF 音輸出，通過清零該位而禁止 DTMF 音輸出。 撥號時， AT89C51 除了往 MT8888的數(shù)據(jù)總線上送出相應(yīng)數(shù)字之外，還必須通過控制寄存器 A 的最低位來控制發(fā)送音頻的持續(xù)時間。初始化時，沒有選擇 BURST 模式。 MT8888 可以進(jìn)行電話線路信號音檢測，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)而實現(xiàn)控制功能，發(fā)送 DTMF 信號時，信號從 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 行列計數(shù)器，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換合成 DTMF 信號，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 信號時，模擬摘機(jī)后從電話線進(jìn)入的雙音多頻信號經(jīng)耦合隔離變壓器耦合入 MT8888 的輸入腳 IN， DTMF 信號經(jīng)運算放大器、撥號音濾波器、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)， 38 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)運算放大器的增益， CP 為中斷請求或電話信號音檢測輸出端，它與 8051 的 0INT 引腳相連。另外，由于 IRQ /CP 端為開源輸出，所以要用上拉電阻 R31，與單片機(jī) 腳連接。C10 為去耦電容。 DTMF IN 和 DTMF OUT 與摘掛機(jī)控制電路相連。在程序的執(zhí)行中，8051 通過 MT8888 將 DTMF 信號發(fā)送出去，即完成撥號功能，同時又應(yīng)用 MT8888的 DTMF 接收功能判斷電話是否被接通。 采用單片機(jī)的 P0 口控制 APR9600 語音錄放 芯片， 當(dāng)觸動到語音芯片 ARP9600的播放引腳時，語音播放子程序開始執(zhí)行。 單片機(jī)根據(jù)用戶發(fā)送的 DTMF 信號，對語音提示電路進(jìn)行尋址，發(fā)送相應(yīng)的提示音，從而向用戶反饋信息提示下一步該如何操作。其 中語音播放程序先向 ARP9600 的地址引腳寫入在中斷開始時收到的報警數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)對應(yīng)相應(yīng)的報警錄音段。然后向 ARP9600 的引腳先后寫入高、低電平，并維持低電平狀態(tài)， ARP9600 就自動將音頻信號向電話接口播放。 ARP9600 被預(yù)先設(shè)置成 4 段的并行控制模塊式，即 MSEL MSEL 8M 分別被設(shè)置為 0、 1。置 RE 端為錄音狀態(tài)。按下 /M1 即開始錄第一段，松開鍵即停止。按下 2M 即開始錄第二段，松開鍵即停止，如此循環(huán)下去直到錄完第四段。語音信號有駐極體話筒拾取，從 MICIN 和 MICREF 兩端輸入到芯片內(nèi)部的放大器放大，該放大器的輸出信號從 ANAOUT 端引出，外部使用 C5 耦合至另一個放大器的輸入端ANAIN，做進(jìn)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(yáng)聲器發(fā)音。揚(yáng)聲器的接法也可以一端接地，另一端任意接 SP+或 SP，因此，在此電路中，SP+被用來與電話接口電路相連反饋到聽筒里，以送出語音信號。相應(yīng)語音段的播放有軟件觸發(fā)，由此可通過相應(yīng)的操作進(jìn)行語音的放音控制，從而實現(xiàn)語音報警。 C11和 R7 為增益調(diào)整電路。 7 腳接的振蕩器為 44K 時，錄放音時間為 60s：接 38K 電阻時，錄放音時間為 40s；接 24K 電阻時，錄放音時間為 32s。把語音芯片 APR9600 已經(jīng)錄制好的語音通過電話線傳輸給看管人員的電話機(jī)，看管人員就可以聽到持續(xù) 15s的錄音，如果不到 15 秒，語音重新播放，語音芯片可以連續(xù)播放四次，從而完成遠(yuǎn)程報警。 直到超過等待時 間仍沒有人接聽電話就掛機(jī)，最后執(zhí)行掛機(jī)子程序。 39 總結(jié) 本報警系統(tǒng)的設(shè)計只用到三個主要芯片，單片機(jī) 8051， DTMF 信號編 /解碼芯片MT88888 和語音芯片 APR9600 以及一些附屬電路把整個系統(tǒng)連接起來，進(jìn)行現(xiàn)場聲光報警和遠(yuǎn)程語音報警，以達(dá)到及時發(fā)現(xiàn)犯人逃出監(jiān)獄的行動，總結(jié)它有以下優(yōu)點： （ 1）實時監(jiān)控，實時報警。 （ 2）無易損部件，安全可靠，使用壽命長。 （ 3）能有效的防止犯人的逃跑。 雖說它有很多優(yōu)點，就像很多事情都有兩面性，它也不例外，它的缺點如下： （ 1）因為只要監(jiān)獄的門的被打開，不管是犯人逃跑還是 看管人員進(jìn)入進(jìn)出都要報警，容易產(chǎn)生誤報現(xiàn)象。 （ 2）雖說它比較安全可靠，但是一旦有芯片或線路出現(xiàn)問題就可能無法報警，在監(jiān)獄這樣特殊的場所應(yīng)定期進(jìn)行檢查。 由于本人的專業(yè)知識水平有限，設(shè)計的遠(yuǎn)程語音報警系統(tǒng)不夠完善，相信在以后的日子里我會更加努力，設(shè)計出完美的人生。 40 致謝 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我覺得自己學(xué)到了不少東西。歸納起來，主要有以下幾點： 大學(xué)三年多的時間都是在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識，并未真正地去應(yīng)用和實踐。平時已經(jīng)掌握了一定的基礎(chǔ)，動手能力也還可以。但是經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計， 發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。我還體會到了所學(xué)理論知識的重要性：知識掌握得越多，設(shè)計得就更全面、更順利、更好。 學(xué)會了怎樣查閱資料和利用工具書。平時課堂上所學(xué)習(xí)的知識大多比較陳舊 ,一個人不可能什么都學(xué)過，什么都懂，因此，當(dāng)你在設(shè)計過程中需要用一些不曾學(xué)過的東西時，就要去有針對性地查找資料，然后加以吸收利用，以提高自己的應(yīng)用能力，而且還能增長自己見識，補(bǔ)充最新的專業(yè)知識。 畢業(yè)設(shè)計對以前學(xué)過的理論知識起到了回顧作用，并對其加以進(jìn)一步的消化和鞏固。 畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真和實事求是 的科學(xué)態(tài)度。而且培養(yǎng)了吃苦耐勞的精神以及相對應(yīng)的工程意識，同學(xué)之間的友誼互助也充分的在畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中體現(xiàn)出來了。 在這里，我要感謝我的導(dǎo)師李秀英老師，他給了我許多的幫助。我還要感謝畢業(yè)設(shè)計過程中所有給我真誠幫助的老師和同學(xué)。 41 參考文獻(xiàn) [1] 余發(fā)山．單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)．中國礦業(yè)大學(xué)出版社． 202012。 [2] 楊凌霄．微型計算機(jī)原理及應(yīng)用．中國礦業(yè)大學(xué)出版社． 20208。 [3] 邱關(guān)源．電路．高等教育出版社． 19992。 [4] 高鵬． Protel 99 SE 入門與提 高．人民郵電出版社． 20202。 [5] 康華光，陳大欽．電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）．高等教育出版社． 19994。 [6] 康華光，陳大欽．電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）．高等教育出版社． 19994。 [7] 王錦．電話機(jī)原理與維修．電子工業(yè)出版社． 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