1、家用防盗防火拨号报警系统 【摘要】随着现代化建设的飞速发展以及人民生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来 越高，表现在不仅 希望居室温馨、舒适，而且对其安全性、智能化方面也提出了更高的要求。另一方面，现代电子、通 讯技 术的飞速发展已经为智能化安全住宅的研究提供了强有力的技术支持。 本文介绍了一种操作方便、运行可靠的 家庭型智能报警系统。它集防盗贼入侵、防火灾等功能于一体，可实现自动检 测和电话自动报警。自动检测是指由探 测器或传感器实现对住宅的各种模拟信号(人体发出的红外信号、烟雾浓度等)进 行自动监测,自动电话报警是指系统通过电话线路自动拨打户主或相关部门的电话，发出语音求救信号。智
2、能探 测器在监 测到灾情时只输出报警信号开关量，主机微 处理器会自动控制电话 接口电路， 实现模拟摘机，根据险情类别，自动拨打相 关部门的电话号码如小区管理中心电话、用户手机等。 系统从硬件和软件两方面进行了讨论。该系统成本低、 实用、可靠、功能灵活多 样。 1.绪论 1.1 序言 随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在 不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。相反地，经济 的快速增长也带来了相当大的负面社会效应，城乡、区域收入差距进一步拉大，流动人口也开始迅速 增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，
3、人们越来越渴望有一个安全生活的空间，但 是犯罪分子的作案手段越来越高明，他们甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种依靠安装防 盗门窗、或靠人防的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求;与此同时，随着生活水平的提高， 液化石油气、管道煤气进入了大多数家庭，各种家用电器也得到了广泛的使用，人们在享受这些现代 化设施带来的便利的时候，却也增加了火灾隐患的危险。这时，传统的家庭住宅显然己经远远不能满 足人们的需求。人们迫切需要一种智能型的家庭防火防盗报警系统，能可靠的进行日常安全防范工作， 及时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，这样人们便可安心工作，同时也保证了 居民的生命财产不
4、受损失。于是有关家庭、办公室和仓库等处的安全防范和自动报警系统的开发研制 日益被科研单位和生产厂家所重视，现在市场上也出现了各种名目繁多的报警装置，但多由于可靠性 较差、功能单一或造价高而难于普及。 而随着电子通讯技术的飞速发展，单片微机以其具有体积小、价格低、集成度高、性价比高等突 出优点已在工业控制、智能仪表、数控机床、数据采集以及各种家用电器等方面得到了广泛应用。因 此利用单片机和一些简单的外围器件来开发一种适合于家庭的低价位、运行可靠的多功能智能型安全 防范报警系统，对室内出现的各种紧急意外事件如入室盗窃、火灾等自动发出报警信息并通知户主进 行及时处理已经势在必行。 1.2 本课题的研
5、究内容 本课题需要研究的内容主要有以下几个方面： （1）根据系统功能要求并且考虑产品的性价比，进行系统的整体方案设计。该方案采用模块化设计 方法，以方便系统的调试和用户的使用。 （2）系统硬件设计。包括芯片的选型、所选芯片的功能、芯片外围电路的合理设计。主要内容有单 片机的选择、主机电路的设计、拨号报警电路的设计、电话接口电路的设计和传感器电路的设计。 下面分3章从系统涉及的相关技术、系统的硬件设计、系统的软件设计对本课题做详细的介绍。 2.系统相关技术理论 2.1 系统的功能要求 根据实际要求，本文所研制的报警器的功能要求如下 （1（ 可实现非法入侵报警 （2（ 可实现火灾报警 （3（ 采用
6、双电源技术，主电源停电或被切断，被动电源自动工作，并报警提醒用户 （4（ 根据不同的报警情况，系统对预存的不同号码进行拨号报警 2.2 总体的设计方案 智能住宅安防报警系统开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况，根据我国住宅建设的实 际情况，为满足新时期居民的居住要求，并充分考虑其经济性和可靠性。 自动报警器 A T 8 9 C 5 1 热释电红外传 感器 光电感烟 传感 器 警铃电路 D T M F 拨号电路 电话接口电路 主副电源电路 图 2-1 系统组成框图 系统组成框图如图 2-1 所示，根据系统拟达到的总体功能，将其划分为以下功能模块:主副电源电 路，热释电红外传感器模块、光电感
7、烟传感器模块、电话接口电路、拨号电路和警铃电路等。 2.3 系统的基本工作过程 探测器安装在用户家里需要防范的部位，例如门窗、厨房，卧室等，当系统开机时，一旦有人入 侵、或发生火灾时，与之相应的报警探测器立即向用户端自动报警主机发出报警信号，接到警情事件 后，自动报警主机立即进行确认，确认无误后，进行事件的现场声(蜂鸣器)报警，同时用户端自动报 警器自动向相关部门拨打预先设置好的报警电话号码，发出报警信号。 2.4 系统的相关技术 2.4.1 单片机技术 （1） 单片机的特点 所谓单片机就是一块芯片上集成了 CPU、ROM、RAM、定时/计数器和多种 I/O 接口电路等而具有一 定规模的微型计
8、算机。单片机与通用微型计算机相比较，它在硬件结构、指令设置上均有其独到之处， 主要特点如下： 单片机中的存储器 ROM 和 RAM 是严格分工的。ROM 为程序存储器，只存放程序、常数及数据表格。 而 RAM 则为数据存储器，用作工作区及存放变量。这样的结构主要是考虑到单片机用于控制系统中， 有较大的程序存储空间，把已调试好的程序固化在 ROM 中，而把少量的随机数据存放在 RAM 中，这样， 小容量数据存储器能以高速 RAM 形式集成在单片机内，以加快单片机的执行速度。但单片机上 RAM 是 作为数据存储器用，而不是当作高速数据缓冲存储器（Cache）用。 采用面向控制的指令系统。为满足控制
9、的需要，单片机的逻辑控制能力要优于同等级的 CPU，特别 是单片机具有很强的位处理能力。单片机的运行速度也较高。 单片机的 I/O 引脚通常是多功能的。由于单片机机芯上引脚有限，为了解决实际引脚和需要的信号 线数的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。 系列齐全，功能扩展性强。单片机具有内部掩膜 ROM、内部 EPROM 和外接 ROM 等形式，并可方便的 扩展外部的 RAM、ROM 及 I/O 接口，与许多通用的微机接口芯片兼容，对应用系统的设计和生产带来极 大的方便。 单片机的功能是通用的。单片机虽然主要是作控制器用，但是功能上还是通用的，可以
10、像一般微处 理器那样广泛地应用在各个方面。 (2)单片机在控制应用领域中，有如下几方面的优点 体积小、成本低、运用灵活、易于产品化，它能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机 电仪一体化 面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比 抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠地工作，这是其他机种无法比拟的 可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统得效率和可靠性大为提高 2.4.2 传感器技术 感应器技术是信息采集技术的第一步，感应器是将能够感受到的及按规定被测量的按照一定的规 律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件
11、组成，其中敏感元件是指感应器中 能直接感受或响应被测量(输入量)的部分，转换元件是指感应器中能将敏感元件感受的或响应的感应 量转换成适于传输和（或）测量的电信号的部分。 (1)人体热释电红外传感器 在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技 术性能稳定而受到广大用户的欢迎。 被动式热释电红外探头的工作原理： 在自然界，任何高于绝对温度的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其红外能量的波长是 不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。人体都有恒定的体温，一般在37,所以会发出特定 波长10um左右的红外线，被动是式红外探头就是靠探测人体发射的10um
12、左右的红外线而进行工作的。 人体发射的10um左右的红外线通过菲泥尔滤波光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用 一些热释电元件（强介电质材料如钛镐酸铅、钛酸钡等）作成。这种元件在接受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，最终电荷变化将以电压或电流的形式输出，后续电路 经检测处理后就能产生报警信号。 抗干扰性能 防小动物干扰：探测器安装在推荐的使用高度，对探测范围内地面上的小动物，一般不产生报警。 抗电磁干扰:探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408的要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。 正确的安装应满足下列条件 a. 红外线热释电传感器应离地面2.0-2.2
13、米。 b.红外线热释电传感器远离空调，冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。 c.红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。 d.红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的 最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。 (2)光电感烟探测器 光电感烟探测器中的发光器件，目前多采用大电流发光效率高的红外发光管，受光器件多采用半 导体硅光电管，受光器件的阻抗是随烟雾浓度的增加而降低的，本电路所用的探测头采用的是OPTEK公 司的OP231和OP801SL光电组合套件作为发射管和接收管，其中，发射管典型供电电压为1.
14、5V，接收管 使用5V的直流电压供电。 利用烟雾微粒对光的散射作用，在一定的烟雾浓度范围内，散射光的强度与烟雾的浓度成比例， 因而可以利用光散射检测到烟雾浓度的变化。对于由烟雾引起的光散射的测量，特别是对于近距离产 生的光散射测量，因为烟雾的测量限于小的范围，对那些影响测量的干扰可以比较容易的消除，因此， 利用光散射测量烟雾微粒是一种较理想的方法。正常情况下，在发射与接收管之间有光隔离板，用以 消除无烟时红外发射管发出的光被光电三极管接收，因而无烟时接收管不会产生光电流。集烟盒内壁 为黑色粗糙面，可将盒内的光反射减至最小。集烟盒外侧开有气、烟对流孔，烟雾进口处敷以不锈钢 网，以防_LL 杂物进
15、入集烟盒造成误报。在火灾发生时，当有烟雾进入检测室时，由于烟粒子的作用， 发光器件发射的光产生漫散射，这种漫散射的光被光电三极管接收，使光电三极管的阻抗发生变化， 产生光电流，从而实现了将烟雾信号转变为电信号的功能，探测器输出报警信号电平。 2.5 DTMF 拨号原理 现在的电话机多数是双音频电话，本文中的拨号系统就是利用双音多频来进行拨号的。 双音多频(DTMF是指用两个特定的单音信号的组合来代表数字或功能。两个单音频的频率不同，所 代表的数字和功能也不同。双音多频拨号方式中有 16 个按键，对应有 8 种不同的单音信号，因其采用 的频率有 8 种，所以称为多频，如表 2-1 所示。从中任意
16、抽出 2 种进行组合，又称为 8 中取 2 的编码 方法，把这 8 种频率分成两个群，即高频群和低频群，其中低频群有 4 种频率: 679MHz, 770MHz, 852MHz, 941MHz，高频群也有 4 种频率:1209MHz, 1336MHz, 1477MHz,1633MHz。从高频群和低频群中 任意各抽出一种频率进行组合，共有 16 种不同的组合，每一个键号分别对应于一种低音频和高音频的 正弦波之和，代表 16 种不同的数字或功能。用双音多频拨号方式传递音频信号，传播速度快，抗干扰 能力强。 表 2-1 DTMF 拨号方式中 16 键组合表 3报警系统的硬件设计 31 电源电路设计
17、本系统电源电路原理图如图 3-1 所示，系统的主电源采用 220V 交流供电，电网的 220V 交流电经 桥路整流，电容滤波，送入 7806 输入端，最后输出 5V 直流电。当电网发生停电故障，单片机的 P0.2 口检测到低电平，单片机做出停电报警处理。报警器应实现 24 小时不间断监控，不容许出现停电故障， 这就需要使用备用电源。本系统的备用电源为 5V 的直流电源，当主电源供电正常的情况下，由于二 极管 D3 的作用，备用电源不工作。当主电源发生故障则备用电源开始工作。 图 3-1 电源原理图 32 主机电路设计 报警器的主机采用AT89C51单片机来实现。单片机是将中央处理器(CPU)、
18、随机存取存储器(RAM)、 只读存储器(ROM)、定时/计数器及输入输出接口电路等计算机主要部件集成在一块集成电路芯片上的 微型计算机。 现在世界上已经有很多大公司能够生产单片机，随着超大规模集成电路的迅猛发展，单片机的功 能也日渐强大，运算速度日益提高，相继出现了32位和64位单片机，但根据实际系统的需要和产品的 性价比，本文选用ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51，构成系统的主机。 321 AT89C51的特点 AT89C51是ATME L公司采用CMOS工艺生产的低功耗、高性能8位单片机，与MCS-51单片机兼容，其 功能特点为: (1) 4K字节闪烁存储器(FLASH)，可进行
19、1000次写、擦除操作。 (2) 静态操作，外接OHZ-24MHZ晶振。 (3) 三层程序存储器琐。 (4) 128字节内部数据存储器(RAM)。 (5) 32跟可编程输/输出线。 (6) 两个6位定时/计数器。 (7) 六个中断源。 (8) 一个可编程串口。 (9) 支持低功耗模式和掉电模式。 322 AT89C51的引脚介绍 AT89C51 引脚排列如图 3-2 所示，各引脚的功能如下: 图3-2 AT89C51引脚排列图 VCC: 供电电压。 GND: 接地。 PO口: PO口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写l时， 被定义为高阻输入。PO能
20、够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH 编程时，PO口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，PO输出原码，此时PO外部必须被拉高。 P1口: P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向1/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口 管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内 部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口: P2口为一个内部上拉电阻的8位双向1/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作
21、为输入时，P2口的管脚被外部拉 低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器 进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址 数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地 址信号和控制信号。 P3口: P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向1/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流 (ILL)这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些
22、特殊功能口，如下为管脚的备选功能: P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 /INTO(外部中断0) P3.3 /INT1(外部中断1) P3.4 TO(记时器0外部输入) P3.5 T1(记时器1外部输入) P3.6 /WR(外部数据存储器写选通) P3.7 /RD(外部数据存储器读选通) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST:复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2:来自反向振荡器的输出。 322 主机电路设计 主机部分的电路原理图如图
23、3-3所示，时钟电路由两个22pF的电容和6MHz的晶振构成。复位电路由 电容、二极管、开关和IMP812构成，具有上电复位和手动复位的功能。 图3-3 主机部分原理图 P0 口为检测用户端口，分别和防盗报警、防火报警和断电提醒的输出端相连，P1.0-P1.3 分别 接到 MT8888 的数据端 DO-D3,P1.4 接到 MT8888 的读写端 R/W，P1.5 接到 MT8888 的 RSO 端。P2.7 接 到拨号芯片 PH8809 的摘挂机控制端 SW，P2.6 接到 PH8809 的振铃检测端 RING， P2.5 接到 PH8809 的电话线检测端 DXC,P2.3 接到蜂鸣器端晶
24、体管基极输入端，当 P2.3 输出高电平“1”时，晶体管 导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V 电压而鸣叫；当 P2.3 输出低电平“0” 时，三极管截止，蜂鸣器 停止发声。P2.1 接到 PH8809 的语音信号输入端 OUT2/INPUT2。 33 用户端探测器设计 331 热释电红外探测器电路设计 热释电红外探测器电路采用的器件包括红外探测器专用芯片红外传感信号处理器BISS0001、热 释电红外探头RE200B(传感器)及一些外围元件(电阻电容)。它的正常工作电压是+4.5V(工作范围可在 3V到5V之间)。 检测元件BISS0001是CMOS数模混合专用集成电路，具有独立的高输入阻抗运算
25、放大器，可与多种 传感器匹配，进行信号预处理。另外它还具有双向鉴幅器，可有效抑制干扰，其内部设有延迟时间定 时器和封锁时间定时器。管脚排列及各点波形如图3-4和3-5所示。 当A端等于“0”时，为不可重复触发工作方式，即在T X时间内，任何工C7的变化都被忽略，直至 延迟时间T X结束。当T X时间结束时，UO下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器进入封锁周期T i。在T i 周期内，任何IC7的变化都不能使UO为有效状态。本电路中由于BISS0001的1脚接的是低电平，即此时 芯片设置为不可重复触发状态，所以在延时周期内，电路不会被重复触发，直到延时周期结束。这一 功能的设置，可有效抑制负载切
26、换过程中产生的各种干扰。RR1, RC1为输出延迟时间T x的调节端，RR2, RC2为触发封锁时间T x的调节端。 图3-4 BISS0001的管脚排列图 图3-5 BISS0001的管脚波形图 图3-6所示为红外探测器部分的电路图。当热释电红外探头接收到人体发出的红外线后，经过内 部转换，输出一个微弱的低频电信号到BISS0001芯片的第一级运算放大器工Cl的同相输入端(14脚)， 对信号进行处理，处理后UO脚(2脚)输出高电平信号，经非门后送单片机的P0.0脚进行报警处理， 图3-6 红外探测器部分的原理图 332 光电感烟探测器电路设计 红外发射电路中的 555 电路用于产生频率可调的
27、脉冲波形，使用 555 电路的一个主要优点是输出 脉冲的占空比可调，便于设计不同要求的驱动输出。同时，较之用直流电源供电可以达到减小功耗的 目的。上电后，555 振荡输出信号经过 8050 放大并反相，使红外发射管 OP231 上获得调制后的方波电 压信号，电路设计中，振荡电路输出的方波信号为 7ms 的高电平和 139ms 的低电平输出，频率约为 7Hz，设计时以发射管高电平供电时间满足单片机采 样时间为准，同时满足低功耗要求，具体参数如下: 光电感烟探测器部分的电路原理图如图 3-7 所示，接收电路部分中的光电三极管接收到烟雾粒子 散射的光信号后，以变化电流的形式送给三极管 9014，放大
28、后的射极电流变换成电压信号作为输出， 其中输出端可变电阻用于调节输出为合适的电压信号以备采样用。 图 3-7 光电感烟探测器部分的电路原理图 34 自动拨号电路设计 本系统设计的自动拨号电路可根据不同的情况，通过电话网实现自动拨打用户事先设定的电话号 码(手机、固话等)，对所指定的机构或人员发出求救信号，使救援人员采取相应措施来制止灾情的发 生。 3.4.1 DTMF 信号编解/解码芯片 MT8888 芯片介绍 为满足自动拨号的要求，系统选择了 DTMF 信号编/解码芯片 MT8888 芯片。 MT8888 芯片是加拿大 Mitel 公司生产的 DTMF 信号编码/解码芯片，具有 DTMF 信
29、号收发功能和电话信号音检测功能。它采用 CMOS 制造工艺，功耗低(只有 57. 8mW)，芯片集成度高，工作稳定可靠。另外，它可以方便地与 MCS- 51 系列单片机接口，外围电路简单。因此在必须同时具备 DFTM 信号接收和发送的功能的系统中倍受 人们的青睐。 （1）引脚介绍 MT8888 引脚排列如图 3-8 所示，各引脚的功能如下: 图 3-8 MT8888 的引脚图 IN+:运放同相输入端。 IN-:运放反相输入端。 GS:运放输出端。 VREF:基准电压输出端，电压值为 VDD/2。 Vss:接地端。 OSCl:振荡器输入端，此引脚也可用外部时钟直接驱动。 OSC2:振荡器输出端，
30、OSC1 引脚和 OSC2 引脚之间连一个 3.579545MHz 的晶振完成芯片内部的时钟回路 当 OSC1 引脚用外部时钟驱动时，OSC2 引脚可开路。 TONE: DTMF 信号输出端。 CS 片选端，低电平有效。 RSO:存储器选择输入端，与 TTL 兼容。 IRQ/CP:中断信号请求端，在中断模式下，当发送完一个有效的 DTMF 信号或接收到一个有效的 DTMF 信 号时，此端输出低电平;在呼叫进程检测模式下，根据在运放输入端所加的信号，此端会输出一个相应 的方波信号;输入信号必须限定在呼叫处理滤波器所允许的带宽范围内。 D0D3: 控制DTMF信号发送和DTMF译码的4位数据输入/
31、输出, 与TTL 兼容。 ESt:初始控制输出端，当检测到一个有效的双音信号时输出高电平(在信号方式时)当无信号时恢复为 低电平。 R/W:写控制端，低电平有效，与 TTL 兼容。 RD:读控制端，低电平有效，与 TTL 兼容。 St/ GT:控制输入/时间检测输出端(双向)，在 St 端检测到高于门限电压 V 全 s，时，MT8888 将会锁存 双音信号并更新输出;低于门限电压 VTS可以使 MT8888 接收新的双音信号，Gt 输出端使外部检测时间 复位为一常量，此端的状态受 Est 端和 St 端上所加的电压所决定。 VDD:+5V 电源端。 （2） 芯片内部寄存器控制 MT8888 内
32、部有两个 4 位的数据寄存器: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 中还有两个 4 位的收、发控制寄存器 CRA 和 CRB。写 CRB 前应先设置 CRA 中的一个特定位(b3 位)，因此，编程中应对其进行初始化。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。寄存器的选择与操作由 RSO 及 R/W、RD 口线来控制，控 制功能如表 3-1 所示。 表 3-1 MT8888 的寄存器操作 (3)MT8888 可提供 6 种工作模式，分别为 DTMF 模式、呼叫处理位 ALL)模式、突发(
33、BURST)模式、 单/双音产生模式、测试(TEST)模式和中断模式。 DTMF 模式:发送与接收 DTMF 信号。发送时，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;接收时，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 3-2 所示。 表 3-2 DTMF 编译码对应关系表 呼叫处理(CALL)模式:电路可以检测电话呼叫过程中的各种信号音，只要信号的频率落在 320Hz-5lOHz 范围内，片内呼叫处理滤波器便可滤出。经限幅得到的方波信号，由 IRQ /
34、CP 端输出， 以用于微处理器对呼叫性质和类别进行判断。若无信号滤出，则 IRQ /CP 端始终保持低电平。 突发(BURST)模式:在 DTMF 模式下，工作于突发状态，信号突发和暂停时间各为 51 士 lms 在 CP 模式下，工作于突发状态，信号突发和暂停时间各为 102 士 2ms，此时电路只可发送 DTMF 信号，但不 能接收。 单/双音(S/D)产生模式:电路可产生单音或双音信号，可用于测试和监测。 中断模式:此模式下若选择 DTMF 状态，当 DTMF 信号被接收或出现在监测时间内，或准备发送 更多数据(突发模式下)时，则 端下接至低电平。工作模式均可通过寄存器进行设置，控制寄
35、存器的功能见表 3-3 和表 3-4 所示，状态寄存器 SR 各位所表示的功能如表 3-5 所示。 表 3-3 控制寄存器 A(CRA)的功能 表 3-4 控制寄存器 B(CRB)的功能 表 3-5 状态寄存器 SR 的功能 3.4.2 MT8888 的电路设计 在本系统中，MT8888 及外围电路参见图 3-9。它的接受部分采用单端输入，由 R10、R11、C11 组成。它的发送部分由 R28、R13、C15 及 G1 构成，其中 G1 为 3.58MHz 的晶振振荡器，负责产生全 部 16 种标准双音信号。它的控制部分由 C12、R12 组成。另外由于 IRQ/CP 端为开源输出，故要用上
36、 拉电阻 R15。DTMF 输入和 DTMF 输出与电话接口电路相连。 图 3-9 MT8888 及其外围电路 3.5 电话接口电路 3.5.1 拨号芯片 PH8809 PH8809 模拟电话接口模块是专门用于研制开发、生产配套的完整电话接口功能模块。可以广泛使 用在自动电话报警系统、电话语音和数据传输设备、自动控制通讯设备、电话语音设备等多种场合。 （1）PH8809的功能描述如下 专业设计的模拟电话接口电路 标准DIP32P封装，体积小巧，适应所有开发、生产等应用场合 自带振铃检测电路 配置摘、挂机控制端口 配置电话线断线检测端口 配置语音信号输出、输入或者DTMF输出、输入各5个信号口
37、独特开发设计的音量自动增益调节电路，满足不同环境使用 配置测试输出端，用于微功耗直流电源提取或其它控制电路 独特的低功耗设计，杜绝器件发热、负荷过重，延长使用寿命 符合电信部门要求的DTMF频率指标 （2）引脚介绍 PH8809芯片的引脚如表3-6所示 表3-6 PH8809的引脚介绍 （3） 基本特征 电源VCC： +5V 振铃电容JC： 外接降压电容 0.47Uf/250V（只接10 脚或11 脚其中一脚） 摘、挂机开关SW： 主通道通断控制端（高电平导通，低电平断开） 振铃检测端RING： 振铃信号输出（高电平：无振铃； 低电平：有振铃） 断线检测端DXC： 电话线断线检测输出（高电平：
38、电话线断线；低电平：电话线连接正常） 3.5.2 电话接口电路 本系统中，电话节后部分的电路原理图如图3-10所示，2、4脚分别接到电话线的两端， SW、RING、DXC端分别接到单片机的P2.7、P2.6、P2.5端，用以检测电话的具体状态，18脚接单片机的 P2.1脚，用以发送求救信号。 图3-10 电话接口电路 4. 报警系统软件设计 4.1 汇编语言 一台电子计算机，无论是大型机还是微型机，如果只有硬件，而没有任何软件（程序） ，是不能工 作的。单片机也不例外，它必须配合各种各样的软件才能发挥其运算和控制的功能。本系统采用的是 汇编语言。 汇编语言程序设计方法 (1) 汇编程序的基本结
39、构总是简单程序、分支程序、循环程序、查表程序、子程序、中断程序等结 构化的程序模块有机组成的。 (2) 划分功能模块进行设计。 (3) 自上而下逐渐求精。 4.2 报警系统的程序设计 自动报警器软件部分采用模块化设计，分为主程序、扫键程序、拨号报警程序等等。应用汇编语言 编程，使用 G6W 型仿真器，在 Keil uVision2 环境里运行，最后用烧写器将程序写入单片机。编程语 言的软件设计采用 MCS-51 汇编语言编写自动报警器中相关程序(如拨号、检测等)。 4.2.1 主程序设计 主程序首先对单片机进行初始化，然后进入扫键程序，开始布防。当检测到意外情况（有人入侵、 发生火灾、公网断电
40、）时，通过标志位进行警情判别，然后进入报警程序进行分类报警，主程序的程 序流程图见图 4-1 开始 初始化 进入扫键程序 盗情 火情 公网断电 有报警 ? 进行警情判别 拨号报警控制 模块 警铃报警 返回 N O Y e s 图 4-1 主程序程序流程图 4.2.2 扫键程序设计 图 4-2 为扫键程序流程图。程序开始，首先置 P0 口为高电平，为输入状态。然后循环依次检测 P0.0、P0.1、P0.2 口，当某一管脚为高电平时，进行防抖测试，如确认为报警信号，则置相应的标志 位为 1，以便以后判别报警类型，标志位为单片机内部 RAM 的 20H 单元的低三位 20H.0、20H.1、20H.
41、2，返回主程序。 图 4-2 主程序程序流程图 4.2.3 拨号报警程序设计 图 4-3 为拨号报警程序流程图，首先通过 P2.7 进行摘机操作，通过对 P2.5 的检测判断电话线是 否正常，如不正常则挂机，并重拨，如正常则转入拨号子程序，拨号完毕后通过对脚 P2.6 的检测判别 是否有振铃音，如没有则挂机并重拨，如有则等待接通，每隔 1s 检验电话是否接通，如接通，则发送 求救信号，如没有接通则继续等待，持续 8 秒钟，8 秒钟后如果电话仍没有接通，则挂机并重拨，如 接通，则发送求救信号，发送完毕，挂机，返回主程序。 开始 摘机 线路正常 ? 拨号子程序 有振铃音 ? 有振铃音 ? 挂机 返
42、回 等待接通 ( 8 s ) 发送求救信号 Y E S N O N O N O 图 4-3 拨号报警程序流程图 （1）拨号子程序 拨号的功能主要由芯片 MT8888 来完成，它的初始化过程要经过下面的步骤：读状态寄存器、写 CRA=20H、写 CRA=20H、写 CRA=28H、写 CRB=20H。 MT8888 在自动拨号应用里，应将工作方式设置为突发方式，在此种情况下，双音频信号持续和 暂停时间为 5lms，符合自动拨号要求。在将 MT8888 设置为突发模式的时候，需要进行如下步骤:写控 制寄存器 A、写控制寄存器 B、写发送数据寄存器、等待中断或读状态寄存器。 拨号子程序流程图见图 4
43、-4，首先将 NT8888 设置为突发方式，然后判断是否为盗情，即 20H.0 是否被置位，如果没有，拨打电话号码 2;如果被置位，则拨打电话号码 1，最后，该程序返回。 开始 初始化 M T 8 8 8 0 置 M T 8 8 8 0 为 B U R S T 模式 是盗情 ? 拨电话 1 拨电话 2 返回 N O Y E S 图 4-4 拨号子程序流程图 （2）求救信号程序 求救信号从单片机的 P2.1 脚产生，为频率为 1KHz 的振荡信号，持续时间为 5s。信号的产生利用 了单片机 AT89C51 的两个定时器/计数器 T0 和 T1。 T0 和 T1 共有四种工作模式： 模式 0：是选
44、择定时器（T0 和 T1）的高 8 位和低 5 位组成一个 13 位定时器/计数器。 模式 1：是选择定时器（T0 和 T1）为一个 13 位定时器/计数器。 模式 2：是把 TL0(TL1)配置成一个可以自动重载的 8 位定时器/计数器。 模式 3：工作模式 3 对 T0 和 T1 大不相同。若将 T0 设置为模式 3，TL0 和 TH0 被分成两个相互独 立的 8 位计数器。T1 无工作模式 3 状态。 为了从 P2.1 脚产生 1KHz 的方波，只要使 P2.1 每隔 0.5ms 取反一次即可。将 T1 设置为模式 1 的 定时器，定时值为 0.5ms,TL1 和 TH1 初始值分别为
45、06H 和 F8H。发送信号的时间是 5s,也就是 10000 个 0.5ms，所以将 T0 设置为模式 0 的计数器，计数初值为 10000，TL1 和 TH1 初始值分别为 F0H 和 D8H。将单片机的引脚 P2.1 与 P3.4 相连，P3.4 为 T0 的溢出中断引脚，当计够 10000 时，转入 T0 溢 出中断所对应的程序。 5. 总结 5.1 结论 本课题的研发工作经过几个月的不懈努力，目前基本达到了预期的要求，通过对多元探测器与自动 拨号报警系统的测试，可得到如下结论： (1)系统功能齐全，能对家庭中出现的各种意外事件进行灾前监测，及时通知相关人员，避免用户生命 财产不受损失
46、:另有紧急呼叫功能，能处理紧急事件。所以户主可放心地在外工作。 (2)系统通过单片机控制的 DTMF 通信方式实现自动拨号报警，可提高信息传递速度，并且不会影响到 平时电话机的使用。 (3)系统采用模块化的设计思想，从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调。 (4)系统硬件电路简单、安装方便、操作简单，可适用于各种类型的住宅和人群。 5.2 展望 本课题已经完成了对智能住宅盗情、火情等进行自动监测并实现了自动报警功能，完全可以作为 一套简易系统投入使用，但也存在着一些问题，比如说有人恶意破坏电话线，则报警电话就不能打出； 防火探测器烟雾检测过于单一，可能会有漏报的情况；另外我们也可以在系统中加入
47、防煤气检测等技 术，防止煤气泄漏的发生。这些问题对我是一种激励，我会在以后的工作和学习中更加努力。 附录一：系统电路图 附录二：程序代码 ;* ; 家庭自动拨号防盗防火报警器 ;* ; 中断程序入口 ;* ORG 0000H LJMP START ;转入主程序 ORG 0003H RETI ORG 000BH ;转入计数中断 T0 LJMP INTT0 ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 0023H RETI ; ;* ; 初始化程序 ;* CLEAR: MOV 20H,#00H ; 20H 单元内存清 0 MOV A,#FFH MOV P0,A ; 初始化 P
48、0 口 MOV A,00H MOV P2,A ; 初始化 P2 口 MOV A,#3FH MOV P1,A ; 初始化 P1 口 RET ;* ; 主程序 ;* ; START: ACALL CLEAR MAIN: LCALL KEYWORK JB 00H,FUN0 ;判断 20H.0 位为 1 时执行 FUN0 JB 01H,FUN0 ;判断 20H.1 位为 1 时执行 FUN0 JB 02H,FUN1 ;判断 20H.2 位为 1 时执行 FUN1 AJMP MAIN ;返回主程序 MAIN ; ;* ; 扫键程序 ;* ; KEYWORK: MOV P0,#FFH JNB P0.0,KEY0 JNB P0.1,KEY1 JNB P0.2,KEY2 RET ; KEY0: LCALL DL10MS ;延时 10ms 消抖 JB P0.0,OUT0 SETB 00H ;20H.0 位置 1（说明为防盗报警） CLR 01H OUT0
