1、毕业设计论文课题：智能语音拨号报警系统Intelligent anti-theft alarm system学 院 ： 物 理 与 信 息 工 程 学 院专 业 ： 电 子 信 息 工 程 （ 光 电 信 息 工 程 ）姓 名 ： 程 剑学 号 ： 200507303133指 导 教 师 ： 李 建 民 2009 年 5 月摘 要本文主要介绍了语音拨号报警系统的组成及其工作原理。重点是如何实现在有危险情况，如火灾、非法入室、视频丢失等时实现语音拨号报警功能。使用 AT89C51 单片机为核心，利用 MT8880，模 拟 开 关 芯 片 CD4067，可编程并行接口芯片 8255 等芯片制作成了
2、可广泛用于各种对安防要求较高的场合, 如智能楼宇、商场、银行和工厂等的智能语音拨号报警系统。系统自动化程度高、适用性强、功能灵活多样，可广泛应用于商店现代化 。关键词: 单片机 自动拨号 语音芯片 信号音检测AbstractThis paper mainly introduces the voice dial-up warning system and its working principle. Focus on how to achieve in a hazardous situation, such as fires, illegal entry, video loss alarm wh
3、en the voice dialing function. AT89C51 single-chipmicrocomputer used as the core, the use of MT8880, analog switch chip CD4067, programmable 8255 parallel interface chip such as chip production has become widely used for a variety of occasions, high security requirements, such as intelligent buildin
4、gs, shopping malls, banks and factories, such as the intelligent voice dialing alarm system. A high degree of automation systems, the application of strong, flexible and diverse functions, can be widely used in modern shopsKey words：Single-chip；automatic dial-up voice sound chip； signal detection目 录
5、第一章： 绪论5第二章：系统总体设计方案2.1 系统框图.52.2 系统方案论证.62.21 方案一：模拟电路实现方法.62.22 方案二：数字电路实现方法.72.23 总结.7第三章：系统硬件设计.3.1 光电隔离电路的设计.83.2 警情采集电路的设计.93.3 摘挂机电路设计.103.4 语音录放电路.113.5 声光报警电路.133.6 DTMF 发送接收电路， MT8880 与 AT89c51 及语音电路接口15第四章：系统软件设计.4.1 信号音的识别方法.174.2 软件设置.184.3 编程中应注意的几点问题.19总结20致谢21参考文献22第一章 绪 论随着人们生活水平的提高
6、和安防意识的增强, 急需开发面向大众、价格低廉、运行可靠的自动报警系统。鉴于住宅电话和移动通信设备的普及, 以及电话语音报警的快捷、有效及价格低廉等优点, 公共通信网成了报警系统的最佳传输媒介。本文介绍的报警系统就是在此基础上发展起来的一种智能语音拨号报警系统, 该系统可广泛用于各种对安防要求较高的场合, 如智能楼宇、商场、银行和工厂等。电话自动报警的主要功能为: 用户根据需要把自己的手机号码、办公室电话或报警监控中心的电话预存入报警主机。报警主机不断地对所监控的设备( 门禁、烟雾探测器、窗磁、摄像头等) 状况进行巡检, 当有不安全情况 ( 如火灾、非法入室、视频丢失等) 发生时, 报警主机拨
7、通预先存入的电话号码, 播放相应的警情语音。若电话占线或者无人接听,可拨下一个预存的电话号码, 如果所有预存的电话都占线或者无人接听, 则会自动把所有的预存电话重拨一遍, 保证了报警的有效性和可靠性第二章 系统整体设计方案2.1 系统框图：系统组成框图如图 1 所示。采用 AT89C51 单片机作为控制核心, 外接EPROM 用于存储电话号码、设置参数 (定时布 撤防、联动、视频等)以及警情信息等。当/AT89C51 单片机实时巡检到新的警情信号( 防区故障、视频丢失主电断电或上位机死机) 时 , 报警主机就会自动进行警情处理( 声光报警、启动相应联动、记录警情以及拨号报警等) 。拨号报警的工
8、作原理如下 : 系统自动地控制摘/挂机电路模拟摘机, 同时 AT89C51 单片机通过可编程并行接口 8255将 MT8880 置为呼叫模式, 检测是否有拨号音。若有拨号音, 则将 MT8880 设为突发方式, 并按用户预设的电话号码自动拨号。拨完电话号码以后立即检测对方是否摘机,一旦检测到对方摘机, 就启动语音提示电路发送与警情相一致的语音信息,完成自动拨号报警。图 1 系统框图2.2 系统方案论证传统话机多采用脉冲拨号方式,但由于其拨号时间长,已逐渐被淘汰,现有话机一般采用双音多频(DTMF)拨号方式,特别是在多功能电话机中 ,必须使用 DTMF拨号。因此,如何利用单片机进行自动拨号,在话
9、机的设计中 ,对简化硬件电路有着极为重要的实际工程意义。DTMF 拨号较为复杂。根据 CCITTQ.23 号建议,DTMF 选号方式选用 8 个频率,其中低音频组有 4 种频率:697Hz,770Hz,852Hz 和 941Hz；高音频组也有 4 种频率:1209Hz,1336Hz,1477Hz 和 1633Hz.每一个键号分别对应于一种低音频和一种高音频的正弦波之和。表 2.1 列出了不同键号所对应的 2 种正弦波频率。目前DTMF 拨号已采用集成电路来产生双音频率,利用按键盘的选号信号控制分频器的分频因数,将振荡器频率分频到需要的高低 2 组频率,再加以混频、放大,得到所需的 DTMF 信
10、号。表2.1 键值与双音频对照表为实现DTMF自动拨号功能，在此提出两种设计方案。通过比较两种方案的可行性，确定自动拨号的最佳方案，以便智能防盗报警系统能够准确无误的将盗情通知给系统设定的用户。2.2.1 方案一：模拟电路的实现方法实现话机自动拨号的电路原理如图2.2所示。从图中可以看出,电路主要由电阻组成的D/ A 转换网络和滤波器组成。这里采用600 11 变压器与电话线接口,是因为电路电源必须与电话线馈电隔离。DTMF 拨号采用软件模拟DTMF 数字信号,通过单片机的输出口输出至7 位D/ A 转换电路,产生DTMF 模拟信号送至电话线。图2.2 自动拨号电路根据每个键值所要求的低音频与
11、高音频, CPU 将低音频和高音频正弦波的采样值相加,得到7 位输出值,并将该值送到R2 口的低7 位R2. 0R2. 6 ,由电阻网络组成的D/ A 转换器进行D/ A 转换。7 位D/ A 转换器的电阻网络中的电阻需5 %的精度。由于该电路会产生一些谐波,因此 ,在电路中设置了低通滤波器(LPF)和高通滤波器(HPF) . 理论计算和实验表明,低音频和高音频在该滤波器的频响曲线中间,能够满足系统性能要求。此外,电话线的输出电平可通过电阻R 1大小进行调节。采用如图2 所示的电阻网络会带来一定的误差。但实验结果表明,DTMF信号对幅值的误差并不敏感。故电阻网络造成的误差对DTMF信号并没有影
12、响。2.2.2 方案二：数字电路的实现方法MT8880 是MITEL 公司推出的专门用于处理DTMF信号的专用集成电路芯片,不仅具有接收和发送DTMF信号的自动拨号功能,还可以检测电话干线上拨号音、回铃音和忙音等信号音。适合与单片机接口,外围电路简单。MT8880 内部有五个寄存器,分别为接收数据寄存器、发送数据寄存器、收发控制寄存器CRA和CRB以及收发状态寄存器。在本设计中,由于仅采用发送数据寄存器、收发控制寄存器CRA和CRB发送DTMF信号实现自动拨号功能,因此在此仅介绍这三个寄存器。发送数据寄存器中的数据决定要发送的双音频信号的频率,因此只能向发送数据寄存器写入数据。两个收发控制寄存
13、器占用同一个地址,因此根据CRA中的寄存器选择位的值决定是否对CRB进行操作。其接口电路如图2.3所示。图2.3 MT8880发送与接收电路2.2.3 总结采用 MT8880 芯片制成自动拨号报警系统，能够准确地完成拨号功能。不仅如此，它还能够检测拨号后话干线上的拨号音、回铃音和忙音等信号音，判断对方是否摘机。如对方没有摘机，单片机将控制 MT8880 芯片自动拨下一个预存的电话号码，以保证盗情能够及时通知给对方；如对方摘机，单片机将控制语音电路将预先存储的录音播放给指定用户，通知对方发生盗情的具体位置。而用方案一实现的自动拨号报警系统则不具备这些功能。因此，为了能够准确判断是否发生盗窃事件，
14、并能及时通知指定用户，防止造成巨大的损失，在此选择方案二来实现自动拨号报警功能。第三章 系统硬件设计3.1 光电隔离电路设计光电耦合器由发光器及光探测器两部分组成,发光器由发光二极管构成,光探测器主要有三极管和可控硅(包括双向可控硅)2 种。它可构成高压驱动器和固态继电器,光电耦合器在信号隔离方面具有十分重要的意义。现采用实用线性隔离放大器。微机控制系统日益复杂,各功能模块之间干扰不可避免。对于模块间数字信号的传输,可以使用光电耦合器进行彻底隔离,但是光电耦合器具有较大的非线性,直接用来传输模拟量时,精度较差,而传统的调制解调电路和非线性补偿电路既复杂又庞大,也很不适用。现介绍一种精度较高、电
15、路简单的隔离传输电路,可以较好地完成模拟信号传输。该电路又称隔离放大器,如图 3.11 所示,电路的核心是 2 个光电耦合器 V1 和 V2,V2 和 R3 组成输出级;V1 和 V2 的级串连,公用同一激励电流 I1;V1 和 R2 模仿输出形式,组成负反馈电路。设 V1 和 V2 的电流非线性传输函数分别为 g1(I1)和 g2(I1)。即I2=g1(I1)(1) I3=g2(I1)(2)A 是单电源运算放大器,根据理想运放的概念,有下列关系 :Ui=UA=I2R2 U O=I3R3则放大器电压增益为G=UO/Ui=I3R3/(I2R2) (3)将式(1)、式(2)代入式(3)得G=R3R
16、2g2(I1)g1(I1)=Kg2(I1)g1(I1)式中 K=R 3/R2图 3.11 线性隔离放大器如果 V1 和 V2 是同型号光电耦合器或是同一封装的双光电耦合器,那么,可以认为它们的传输函数的温度特性和电流非线性是完全一致的,即g1(I1)=g2(I1),则 G=K。常数 K 即为该隔离放大器的电压传输比。由此可见 ,利用光电耦合器 V1 和 V2 电流传输系数的对称性,一个作输入,一个作反馈,可以巧妙补偿其非线性。由于光电耦合器初、次级之间存在着传输时延,V 1 和 R2 组成的负反馈电路显得迟缓 ,容易引起自激振荡。电容 C1 可以消除自激振荡,其容量可根据电路频率特性来选取。实
17、践证明,选用快速非达林顿型光电耦合器可以改善电路的整体性能。为了提高该隔离放大器的输出能力,降低输出阻抗,可以在输出级加一个电压跟随器作缓冲。经多次实验表明,如果 V1 和 V2 采用夏普双光耦合器 PC827,该电路的线性误差不超过 0.2%。又由于该电路的输入与输出之间仅有光的耦合,而没有电的联系,所以,能很好的隔断模拟干扰,解决了模块之间模拟信号传输干扰问题。3.2 警情采集电路的设计信号采集电路由 16 路防区输入信号采集电路和 16 路视频丢失检测采集电路组成。16 路防区输入信号采集电路如图 3.21 所示。采集电路通过一片可编程并行接口芯片 8255 与 AT89C51 单片机的
18、 P0 口接口，而 16 路防区输入信号则通过光电隔离后与 8255 的 PA 口和 PB 口相接。PA 口和 PB 口均设为输入口，这16 个输入口分别对应 16 路探测器的输入。系统通过采集 8255 的 PA、PB 口的数据来判断是否有警情产生。图3.21 防区信号采集电路图3.22视频信号采集电路16 路视频丢失检测采集电路如图 3.22 所示。该电路首先通过一片 16 路模拟开关芯片 CD4067 进行视频通路选择，随后经过视频信号检测电路，最后再与 AT89C5l 单片机的 P1 3 口相接。系统首先将视频通路号送给模拟开关CD4067然后将采集的数据送给 Pl.3 口，来判断视频是否丢失。3.3 摘挂机电路设计如图3.31所示，摘机、挂机电路其实就是一个电子开关，它的作用是完成摘机、挂机的动作。电路版和电话线之间虽然是连接起来的，但是中间还必须要有一个电子开关存在，平时这个开关应该处于断开的状态，以免造成电话线占线，当你打电话到家里来，希望控制家中的电器时，如果出现了若干次铃响
