大學畢業(yè)設計電話遙控報警器

1、目 錄前 言1第一章 系統(tǒng)方案設計21.1系統(tǒng)設計要求21.2系統(tǒng)方案設計21.3方案比較及論證3第二章 各單元模塊電路設計42.1振鈴檢測模塊42.2雙音多頻信號收發(fā)功能模塊52.3模擬摘機、掛機電路102.4語音控制電路112.5 系統(tǒng)上線離線/復位電路142.6 溫度檢測以及AD轉換模塊152.7 液晶顯示模塊182.8單片機控制模塊212.9 電源模塊23第三章 軟件設計253.1軟件設計結構253.2程序流程框圖263.3 DTMF信號解碼程序框圖283.4 DTMF信號發(fā)送程序框圖29第四章 系統(tǒng)調試304.1 振鈴檢測304.2模擬摘機電路314.3 DTMF雙音多頻檢測314.

2、4 DTMF信號發(fā)送：324.5語音電路：334.6 液晶顯示：344.7 溫度采集354.8系統(tǒng)聯調：36第五章 設 計 總 結37第六章 致 謝38第七章 參考文獻39附錄 系統(tǒng)程序及總框圖40系統(tǒng)總圖57前 言 隨著科學技術的飛速發(fā)展，各種高技術不斷涌入我們的生活、工作，也改變著我們的認識。融入一定智慧的各類智能技術，正在悄悄走近我們，并將會成為下一個發(fā)展的熱潮。隨著現代家庭家用電器設備的增多和通訊線路的發(fā)展，利用現有的通訊設備和線路對家用電器和儀表進行遠程控制，已經成為未來的發(fā)展趨勢?，F代 網絡是由交換機和 傳輸線共同組成，它的性能已經現代 網絡是由交換機和 傳輸線共同組成，它的性能已

3、經有了很大的進展，而且可靠性非常高。遙控技術是通過一定的手段對被控物體實施一定距離的控制，常用的方式有無線電遙控、有線遙控、紅外線和超聲波遙控等。無線電遙控既是利用無線電信號對被控物體實施遠距離控制。無線電遙控不可避免的須占用一定的無線電頻率資源，造成電磁污染；常規(guī)的有線遙控需進行專門的布線，增加了投入；而紅外線、超聲波遙控則受距離所限?，F有的遙控方式中，還有載波通信控制手段和基于無線尋呼的遙控方式。載波方式即通過電力線傳遞信息，該方式只能局限于同一變電所、同一變壓器所轄范圍內。因此也存在距離問題，應用范圍有限?；跓o線尋呼的遙控方式利用了現有的尋呼頻率資源，不需占用額外的頻譜。而且，隨著尋呼

4、網的全國聯網，其遙控的距離基本不受限制。但該方式的受控方動作滯后于控制方的操作，不具備實時性，而且不具備很高的可靠性。 遙控作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于 線路各地聯網，可以充分利用現有的 網，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。 屬雙工通信手段。因此，這可以大大體現出利用 進行遙控的更大優(yōu)越性。操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關信息，從而進行進一步的操作第一章 系統(tǒng)方案設計1.1系統(tǒng)設計要求1. 該系統(tǒng)可通過遠程 或手機來進行遙控操作2. 具有密碼功能3. 具有語音提示功能4. 自動報

5、警功能5. 具有監(jiān)聽功能6. 本系統(tǒng)不影響 機的正常功能1.2系統(tǒng)方案設計語音控制DTMF收發(fā)電話網溫度檢測單 片機單 片機電器控制顯 示AD轉換摘、掛機控制振鈴檢測 號碼存儲圖1 方案1系統(tǒng)原理圖 遠程控制家用電器系統(tǒng)主要完成的功能是對 雙音多頻信號進行解碼，并自動驅動被控電器設備進行指定操作，同時用戶可對被控設備的工作狀態(tài)進行查詢，室溫的檢測，用戶可通過 查詢溫度值，以及當有緊急情況發(fā)生時通過撥預置的 號碼進行遠程預警。由于本系統(tǒng)是利用 進行遠程控制，所以系統(tǒng)必須能識別 線上的振鈴信號，從而實現自動摘機。同時，本系統(tǒng)一般在無人值守的情況下工作，所以必須能自動摘機、掛機，且在用戶操作完畢忘記

6、掛機時，必須能自動復位及關機，為了安全起見還有必要增加密碼校驗的功能；要進行工作查詢就必須有語音的提示和反饋，這樣的系統(tǒng)才基本上合乎要求基于以上要求。方案一由兩片單片機組成控制系統(tǒng)，一片用于信號檢測、一片用于系統(tǒng)控制，兩片單片機之間用串行通訊連接，主要器件選用：單片機選用AT89S82，DTMF收發(fā)芯片選用MT8880，語音芯片選用ISD2560，溫度檢測選用AD590，A/D轉換芯片選用ADC0809。方案2系統(tǒng)框圖如圖1-2摘、掛機控制單片機電器控制溫度檢測 號碼存儲DTMF收發(fā)語音控制 網AD轉換顯 示振鈴檢測擴展I/O口變壓器耦合上線圖2 方案2系統(tǒng)原理框圖主要器件選用：單片機選用AT

7、89S52，I/O擴展片為8255，DTMF收發(fā)芯片選用MT8880，語音芯片選用ISD2560，溫度傳感器用AD590，A/D轉換芯片選用ADC0809。1.3方案比較及論證1 在功能上，兩種方案相差不大，方案2采用新型單片機AT89S82,可以實現程序的在線下載，這樣就不需要專用的燒寫器了，同時也省去了反復取、插單片機的麻煩。此外單片機還內置看門狗電路，只需對程序中某些控制字進行設置看門狗就能正常工作了，這樣就使得系統(tǒng)運行更加可靠了。2 方案2的電器控制電路和液晶顯示是通過擴展一片8255來實現的，這比方案1另加一塊單片機要方便的多。因為兩個單片機之間要不斷的通信，這樣不僅降低了系統(tǒng)的速度

8、，也降低了整個系統(tǒng)的可靠性。3 方案2采用了音頻耦合變壓器上線，使系統(tǒng)和 網沒有電氣的關系，這樣系統(tǒng)就不易受外界的干擾，從而更加安全可靠。通過比較以上幾個方面的優(yōu)缺點，我們采用方案2。第二章 各單元模塊電路設計2.1振鈴檢測模塊在 線路沒有來鈴時線路上由交換機提供大約50V的直流電壓。當用戶被呼叫時， 交換機發(fā)出鈴流信號，振鈴為50±3伏的正弦波，諧鈴失真不大于10%，電壓有效值90±15V。振鈴以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。根據系統(tǒng)設計需要TTL電頻，故將振鈴信號送入橋堆振流，再用穩(wěn)壓二極管進行穩(wěn)壓，并用RC濾波，然后輸入光電耦合器。經過光耦的隔離轉換，輸出是標準的5V

9、方波信號，送入單片機T0端口，由程序對振鈴信號計數。在本電路檢測鈴流信號時，以五次鈴響為準，即五次振鈴后無人摘機，便由單片機控制自動模擬摘機。電路圖如圖2-1：圖振鈴檢測模塊參數計算、器件選擇 振鈴信號通過電容C1、C2隔離直流，通過橋堆振流、二極管穩(wěn)壓、RC濾波輸入光耦。當有交流信號時信號通過振流、穩(wěn)壓、濾波使光耦導通，同時光耦輸出5V方波到單片機。 光電耦合器4N25以光電轉換原理傳輸信息，它不僅使其一、二次側完全隔離消除干擾，且能抑制電磁干擾。 電容C1、C2為隔直電容，但交流信號較高，故選用1UF/100V的電容； 穩(wěn)壓二極管為16V穩(wěn)壓二極管； R1、R2為1K的電阻、C3為10UF

10、/22V電容； 通過示波器觀察光耦輸出波形很好的方波，且單片機能識別。2.2雙音多頻信號收發(fā)功能模塊此部分是整個系統(tǒng)的關鍵，它的工作情況直接決定了系統(tǒng)的可靠性。DTMF(Dual Tone Multi Frequency)雙音多頻信號解碼電路是目前在按鍵 (固定 、移動 )、程控交換機及無線通信設備中廣泛應用的集成電路。它包括DTMF發(fā)送器與DTMF接受器,前者主要應用于按鍵 作雙音頻信號發(fā)送器,發(fā)送一組雙音多頻信號,從而實現音頻撥號。雙音多頻信號是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號。 MT8880芯片功能介紹當用戶在 機的鍵盤上輸入密碼或按下控制按鈕后，這些信息均采用雙音多頻方式通過

11、 線發(fā)出。DTMF雙音多頻解碼電路是系統(tǒng)的關鍵部分，其主要功能是從 網上提取信息，并將系統(tǒng)撥號信息送上 網，進而實現控制功能。使用 專用的雙音多頻解碼芯片進行輸入、輸出雙音頻信號的解碼，是比較常用的方法。使用集成電路不但外圍電路簡單，而且可靠性高，信號經過轉換變?yōu)槎M制碼便于單片機讀取。常用 雙音多頻解碼器有8870、8880、8888等，MT8880是具有檢測通話濾波器的單片DTMF調制解調器，應用了CMOS技術使其具有低功耗和高可靠性。內部計數器提供猝發(fā)模式，這種單音猝發(fā)可用精確定時發(fā)送?？蛇x擇呼叫過程濾波器，以便微處理機分析呼叫過程中的單音。提供標準微機接口和6800系列兼容，并允許微機

12、選址一個狀態(tài)寄存器、兩個控制寄存器和兩個數據寄存器。結合本次設計要求我們選用MT8880完成次功能。MT8880簡介：MT8880是MITEI公司生產的DTMF發(fā)送與接收器，它是一種功能較強的DTMF發(fā)送與接收器它的內部寄存器和控制接口、數據總線器，便于實現與微處理器的直接接口和對電路進行工作模式控制獲得更多的功能和靈活性通過微機接口可以由CP，RSO，R/W，CS，D0-D3等信號選擇與內部寄存器并控制電路的工作狀態(tài)或工作模式。OSC1，OSC0：時鐘或振蕩器輸入和輸出端通常兩端外接3.58MHz晶體，IN+，IN-：運放的同相和反相輸入。GS： 增益選擇端。 VREF： 基準電壓輸出端，它

13、由VDD VSS產生，通常為VDD/2,作為運放輸入偏置。 TONE： 發(fā)送TONE信號的輸出。R/W： 讀、寫控制信號輸入，與TTL兼容。CS： 片選信號輸入若為TTL低電平，則此電路被選。RSO： 寄存器選擇輸入，與TTL電平兼容。CF： 系統(tǒng)時鐘輸入。D0-D3： 控制DTMF信號發(fā)送和DTMF譯碼的4位數據輸入/輸出，與TTL兼容。IRQ/CP：對微處理器的中斷請求信號。若控制寄存器數據設定電路處于呼叫處理(CALL)模式和中斷使能，則IRQ/CP端輸出代表運放輸入的方波信號音，該位信號頻率必須落在呼叫處理濾波器帶寬內。 EST： 初始控制輸出；若檢測出有效的單音對時，正ST為高電平；

14、若信號丟失，則EST返為低電平。 ST/GT：控制輸入/輸出時間監(jiān)測輸出若CI電壓高于門限Vrset時，電路寄存被檢測的DTMF單音對，并更新輸出鎖存器內容；若電壓低于Vrest，則電路不接收一新單音對、GT輸出的作用是設置外部監(jiān)測時間常數。雙音多頻信號解碼： 遠程控制系統(tǒng)采用MITEL公司生產的MT8880 DTMF接收器作為DTMF信號的解碼核心器件。DTMF信號經由IN和IN輸入，經過運算放大并且濾除信號中的撥號音頻率，然后發(fā)送到雙音濾波器，分離出低頻組和高頻組信號。通過數字計數的方式檢出DTMF信號的頻率，并且通過譯碼器譯成四位二進制碼。四位二進制編碼被鎖存在接收數據寄存器中，此時狀態(tài)

15、寄存器中的延時控制識別位復位，狀態(tài)寄存器中的接收數據寄存器滿標識位置位，對外來說，當寄存器中的延時控制識別位復位時（RQ/CI）由高電平變?yōu)榈碗娖健Ｈ绻肐RQI/CP作為單片機的中斷信號，1RQL由高電平變?yōu)榈碗娖剑駽PU發(fā)出中斷申請，當中斷響應，讀出寄存器中的數據后，IRQL返回高電平。 按鍵以相應的雙音多頻信號及相應譯碼輸出：鍵盤012345譯碼101000010010001101000101鍵盤6789*#譯碼011001111000100110111100表 2-1 譯碼表雙音多頻信號發(fā)送當MT8880作為DTMP發(fā)送器時，數據總線D0-D3上四位二進制碼被鎖存在發(fā)送數據寄存器中，

16、發(fā)送的DTMF信號頻率由3.58MHz的晶振分頻產生。分頻器首先從基礎頻率分離出8個不同頻率的正弦波行列計數器根據發(fā)送數據寄存器中的數據，以八取二方式分離出一個高頻信號和一個低頻信號，經開關電容作D/A轉換，在加法器中合成DTMF信號，并從TONE端輸出。1.信號音判斷的實現 信號音判斷的原理是：由于 系統(tǒng)信號音的撥號音、回鈴音和忙音的頻率均為425-475Hz的正弦波，只是斷續(xù)比不同且在時間上有明顯的差異(撥號音連續(xù)信號：忙音為0.35s通，0.35s斷，回鈴聲為1S通，4S斷)。要判斷信號音，首先應將處理DTMF信號的MT8880芯片設置為呼叫處理模式，當選擇呼叫處理模式時，MT8880就

17、不能用于檢測DTMF信號了。MT8880的呼叫處理濾波器是一個帶通濾波器，通頻帶為300-510 Hz，當信號輸入端有信號音輸入時，如果MT8880工作在CP模式，在IRQ腳就輸出一高電平。使 呼叫過程中的各種信號音經MT8880濾波，限幅后得到方波，并由MT8880的IRQ輸出。然后對MT8880輸出的IRQ信號計數5S，撥號音的計數上限為(45025)×52375，撥號音的計數下限為(450-25)× 52175。同理，忙音的計數范圍為10411212，回鈴音的計數范圍為425475，無信號的計數應為0。2.MT8880與單片機接口MT8880采用了標準的微處理器接口，

18、這樣使得信號的接收和發(fā)送變得簡單。MT8880內部有5個寄存器，這5個寄存器可分為數據暫存寄存器、收發(fā)控制寄存器和收發(fā)器狀態(tài)寄存器。數據暫存寄存器有接收數據寄存器和發(fā)送數據寄存器接收數據寄存器用于存放最后一次接收到的有效值是一個只讀寄存器；發(fā)送數據寄存器中的數據決定要發(fā)送的雙音頻信號的頻率組成，我們只能向發(fā)送數據寄存器中寫人數據。在程序的開始和加電、系統(tǒng)復位時、在軟件上要對控制寄存器進行初始化。3.硬件接口電路：P2.0-P2.3分別接人MT8880的D0-D3：單片機的P2.4-P2.7分別接MT8880的KS0、CS、R/W、CK。MT8880每接收一個外部信號IRQL由高變低一次，單片機

19、在中斷期間將數據D0-D3從MT8880讀入內部數據存儲器，中斷服務完成后。 RQI由低變高，開始接收下一個信號(設計時應注意中斷服務時間小于撥號內部數字時間間隔)。當對外發(fā)布命令時。8051將內部數據D0-D3傳送到P0口。然后再從P0口傳送到MT8880的D0-D3，數據在MT8880中經雙音頻調制后從TONE腳輸出DTMF信號。MT8880控制線的片選信號CSI通過與非門與P2.5相連，P2.51，選中MT8880，P2.50選中程序存儲器2716時鐘信號由8051的信號提供：讀寫信號R/W由P2.6提供，寄存器片選信號由P2.7提供。OSC1、OSC2接3.528MHz晶振。18和19

20、端外接RC積分電路，使解碼數據產生一個延時，讓CPU可正確讀取。圖 2-2 DTMF收發(fā)功能模塊電路圖DTMF收發(fā)功能模塊電路圖如下：4.參數計算：R8、R10、R20、R23為100K電阻；晶振為3.58MHz；使用運算放大器LM324對輸出的DTMF信號放大；2.3模擬摘機、掛機電路圖2-3 模擬摘機、掛機電路 根據國家有關標準規(guī)定：不論任何 機，摘機狀態(tài)的直流電阻應600，有“R”鍵的電子 機的摘機狀態(tài)直流電阻應600。在掛機狀態(tài)下，其漏電流5A。當用戶摘機時， 機通過叉簧接上約600的負載，使整個 線回路流過約300mA的電流。交換機檢測到該電流后便停止鈴流發(fā)送，并將線路電壓變?yōu)?0V

21、左右的直流。 根據有關技術指標，模擬摘掛機電路設計如圖2-3： 摘機電路主要由一個PNP型三極管控制，當8255的17腳輸出高電平時光耦導通，PNP型三極管導通，電阻R4接入 線網達到摘機目的。2.4語音控制電路 系統(tǒng)利用語音控制電路實現用戶和系統(tǒng)的交流。語音控制電路預先存儲若干段系統(tǒng)提示音, 提示用戶進行系統(tǒng)操作，中央處理單元電路判斷用戶發(fā)送的DTMF信號后,對語音提示電路進行尋址,播放相應的提示音,從而向用戶反饋信息提示下一步該如何操作。提高了系統(tǒng)的智能化程度。本次設計選用美國ISD公司的語音芯片ISD2560。美國ISD公司生產的ISD系列語音芯片，采用模擬數據在半導體存貯器直接存貯的專

22、利技術，即將模擬語音數據直接寫入單個存儲單元，不需經過A/D或D/A轉換，因此能夠較好地真實再現語音的自然效果，避免一般固體語音電路因為量化和壓縮所造成的量化噪聲和失真現象。另外芯片功能強大：即錄即放、語音可掉電保存、l0萬次的擦寫壽命、手動操作和CPU控制兼容、可多片級連、無須開發(fā)系統(tǒng)等，確實給欲實現語音功能的單片機應用設計人員提供了單片機的解決方案。 ISD2560介紹：ISD2560采用直接電平存儲技術，省去了A/D、D/A轉換器，錄音時間為60s 。ISD2560集成度較高，內部包括前置放大器、內部時鐘、定時器、采樣時鐘、濾波器、自動增益控制、邏輯控制、模擬收發(fā)器、解碼器和480 K字

23、節(jié)的EEPROM等等。ISD2560控制電平與TTL電平兼容，接口簡單，使用方便。存儲單元在寫入語音信號的同時，自動清除了該存儲單元原有的語音信號，從而實現了ISD系列器件的自動抹音。AOA9為地址線，共有1024種組合狀態(tài)。最前面的600個狀態(tài)作為內部存儲器的尋址用，最后256個狀態(tài)作為操作模式。ISD2560支持用戶對語音信息直接地址操作。但長達10位的地址線對單片機來說顯得口線占用太多，帶來要擴展接口的麻煩。好在ISD語音芯片的操作模式給設計人員提供了很大實用性和靈活性，使設計者在對語音信息段進行操作和語音組合時根本無須知道其地址，而僅須知道語音段的相對序號即可。ISD2560的最高地址

24、位A8(腳9)、A9(腳10)置為高電平時，芯片即進入操作模式狀態(tài)。操作模式根據引腳A1-A8的高低電平不同組合總共分為6種不同的模式，實現不同的功能。微處理器接口端：P/R錄放音控制端，此端為高電平時為放音狀態(tài)，低電平時為錄音狀態(tài)；CE端用于錄放音時的啟?？刂疲ǔＥcP/R端配合使用；EOM端為每段信息結束信號輸出端，為負向信號，時間為12.5ms， 上升沿標志信息結束。先用面包板搭好錄音電路，電路圖如圖2-4圖 2-4 語音芯片錄音電路采用DIP28腳插座放置芯片進行語音的錄入，還可隨時進行改寫。為減少雜音，要求電源的紋波較小。在按鍵模式下管腳CE、PD、EOM的定義有所不同，此時：(1)

25、CE的下降沿控制操作的開始和暫停，低脈沖有效，起乒乓鍵作用，操作一次即形成一段語音，芯片自動在每段語音結尾處放置結尾標志EOM。暫停后內部地址并不復位，下一個下降沿脈沖后從暫停處的地址繼續(xù)操作。(2)PD的上升沿停止當前錄放操作，并使地址指針復位。(3)EOM指示錄放操作正在進行，高電平有效。可驅動發(fā)光二極管進行指示。將所需的語音通過開始按鈕一段一段從話筒錄入芯片，只需記住各段的序號即可。假設在芯片中通過話筒依次錄入了14段語音如下：(1)“一”；(2)“二”；(3)“三”；(4)“四”;(5)“五”；(6)“六”；(7)“七”；(8)“八”；(9)“九”；(10)“十”；(11)“零”;(1

26、2)“百”；(13)“度”；(14)“現在溫度”。如果要系統(tǒng)放出語音“現在溫度一百五十八度”該如何組合控制呢?（1）先將芯片的錄放控制P/R頂端置高，地址位A4、A0置高，現在芯片即處于信息檢索模式的信息讀狀態(tài)。 （2）接著在CE端加一不大于10PS的低脈沖，芯片即以正常速度的800倍向前掃描存貯器，搜索EOM結束標志位，此時不輸出音頻信號(正如錄音機的快進)。在第一個CE低脈沖之后，芯片內部的地址指針指在第二段語音的起始處。如果再加第二個脈沖則指針指在第三段語音的開始處。依此類推。 （3）然后將地址端A0拉至高電平，芯片退出信息檢索模式。此時在CE端加一短促的低脈沖，則芯片以正常速度播放快進

27、時地址指針處的語音信息段，直到此段后的EOM標志出現為止。由此可見，要播放第N段的語音，可先給PD端一高電平脈沖，使地址指針復位為0，因為所有的序號都以存貯器起始處為基淮，除第一段外，只需要面端發(fā)送N-1個低脈沖，即可使地址指針到達第N段的開始處然后拉高A0，在CE端加一個低脈沖即可播放第N段的語音信息。由此可知準確檢索的關鎊在于正確檢測到每一段的EOM結束標志位、因為在快進狀態(tài)下，EOM脈沖的寬度只有10us有，對于速度不高的單片機不易檢測到，此時可用外部中斷來檢測EOM標志位。 由此可見，應用ISD2560語音芯片的信息檢索模式進行語音的組合播放，無論硬件、軟件確實都很簡便，而且PD、A0

28、的口線還可兼作獨立式鍵盤的輸入口線達到了簡便實現語音組合功能同時對系統(tǒng)的資源占用最少的目的。 ISD2560語音芯片播放電路如圖2-5：圖 2-5 ISD2560語音芯片播放電路2.5 系統(tǒng)上線離線/復位電路 當DTMF信號解碼電路及語音提示電路與用戶 線連通時,我們稱系統(tǒng)處于上線(Odine)狀態(tài);反之,當DTMF信號解碼電路及語音提示電路與用戶 線斷開時,我們稱系統(tǒng)處于離線(Offline)狀態(tài)。只有在 遠程控制系統(tǒng)工作時,系統(tǒng)才應處于上線狀態(tài)。這樣做的目的是避免用戶呼叫系統(tǒng)時的高壓振鈴信號(可達120VMS)及線路上其他高壓噪聲對DTMF信號解碼電路及語音提示電路產生危害。上線/離線/復

29、位功能的實現,也是由系統(tǒng)硬件電路和軟件共同實現的。 系統(tǒng)上線電路：系統(tǒng)上線電路的功能是檢測程控交換機發(fā)送的振鈴鈴流信號,然后通過中斷方式通知AT89S82單片機,根據軟件設定,閉合系統(tǒng)上線/離線/復位開關電路,開啟DTMF信號解碼電路和語音提示電路與 用戶線的連接。上線電路的主要部分是鈴流檢測電路。鈴流信號是當遠端用戶呼叫 遠程控制系統(tǒng)時,由程控交換機向 遠程控制系統(tǒng)發(fā)送的控制信令。 離線/復位電路:用戶對 遠程控制系統(tǒng)操作完成后,發(fā)出結束命令, AT89S82單片機斷開系統(tǒng)上線/離線/復位開關電路,系統(tǒng)離線。如果用戶出現誤操作或忘記發(fā)送結束命令時,系統(tǒng)根據軟件設定,斷開系統(tǒng)上線/離線/復位開

30、關電路,使系統(tǒng)離線,并初始化軟件設定。2.6 溫度檢測以及AD轉換模塊 溫度檢測為系統(tǒng)的一個服務功能模塊，通過AD590對溫度檢測送入AD0809進行A/D轉換，由單片機進行數據采集并控制ISD2560語音輸出上線。D590介紹：集成溫度傳感器實質上是一種半導體集成電路，它是利用晶體管的b-e結壓降的不飽和值VBE與熱力學溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關系實現對溫度的檢測： 式中，K波爾茲常數；q電子電荷絕對值。 集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0時

31、輸出為0，溫度25時輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數，即：mA/K式中： 流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T熱力學溫度，單位為K。2、AD590的測溫范圍為-55+150。3、AD590的電源電壓范圍為4V-30V。電源電壓可在4V-6V范圍變化，電流 變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。4、輸出電阻為710MW。5、精度高。AD590共有I、J、K

32、、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55+150范圍內，非線性誤差為±0.3。DC0809介紹：AD0809是8位A/D轉換芯片，它是采用逐次逼近的方法完成A/D轉換的。內部帶有所存功能的8路模擬多路開關，可對8路0-5伏輸入的模擬信號分時進行轉換，完成一次轉換大約100us；片內具有多路開關的地址譯碼器和鎖存電路、高阻抗斬波器、穩(wěn)定的比較器。輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可以直接接到單片機數據總線上。AD590產生的電流與絕對溫度成正比，它可以接收的工作電壓為4-30伏，檢測的溫度范圍是-55到150攝氏度，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加1度，其電流增加1UA。AD590溫度

33、與電流的關系如下溫度（攝氏溫度）AD590（毫安）經10K電壓（伏）0273.22.73210283.22.83220293.22.93225298.22.98230303.23.03240313.23.13250323.23.23260273.23.732100373.23.732 表2-2溫度電流關系表利用AD590以及接口電路把溫度轉換成模擬電壓，經由AD0809轉換為數字信號，先調AD590的可變電阻器。1、 以0度為標準參考值使其輸出為2.73伏；如以25度為參考值，則其電壓輸出為2.98伏。2、 設VR2使0度時，OPA2的輸出為2.73-2.730伏，而25度時OPA2的輸出為2

34、.73伏-2.98-0.25伏3、 調VR3使OPA3放大5倍，如果OPA2的輸出為-0.25伏，則OPA3的輸出為1.25伏各個OPA的功能：OPA1：阻抗匹配；OPA2：減2.73伏，（經VR2）并反相；OPA3：放大5倍并反相；溫度與3個OPA及AD0809的輸入與輸出的關系：溫度OPA1OPA2OPA3ADC VINADC輸出02.73200000H102.832-0.10.50.51CH202.932-0.21138H303.032-0.31.51.555H403.132-0.42271H503.232-0.52.52.58DH603.332-0.633AAH703.432-0.73

35、.53.5C6H803.532-0.844E2H903.632-0.94.54.5FFH 表2-3輸入輸出關系表AD590和AD0809電路如圖：圖2-6 溫度檢測模塊 圖 2-7 ADC0809轉換電路2.7 液晶顯示模塊 系統(tǒng)顯示模塊選用液晶顯示塊，用于顯示用戶所選擇的電器通道、電器工作狀態(tài)、緊急情況時撥出的 號碼。表2-4液晶管腳介紹管腳介紹：寄存器選擇功能：RSR/W操作00指令寄存器（IR）寫入01忙標志和地址計數器讀出00數據寄存器（DR）寫入11數據寄存器（DR）讀出表25寄存器選擇功能表 工作時序讀操作時序圖：圖28液晶讀操作時序圖 圖29液晶寫操作時序圖寫操作時序圖： 指令功

36、能：格式：RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0共11種指令：清除，返回，輸入方式設置，顯示開關，控制，移位，功能設置，CGRAM地址設置，DDRAM地址設置，讀忙標志，寫數據由CG/DDRAM。指令名稱指令碼說明執(zhí)行周期RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0清屏L L L L L L L L L H清除屏幕1.64ms返回L L L L L L L L H X設DDRAM地址為0，顯示回原位，DDRAM內容不變40us輸入方式L L L L L L L H I/D S設光標移動方向并指定整體顯示是否移動40us顯示開

37、關L L L L L L H D C B設整體顯示開關40us位移L L L L L H S/C R/L X X移動光標顯示，不改變DDRAM內容40us功能設置L L L L H DL N F X X設接口數據，顯示行數，及字型40usCGRAM地址設置L L L H ACG設CGRAM地址40usDDRAM地址設置L L H ADD設DDRAM地址40us讀忙信號及地址計數器L H BF AC讀忙信號位判斷內部操作正在執(zhí)行并讀地址計數內容40us寫數據CG/DD RAMH L 寫數據寫數據到CG或DDRAM40us讀數據由CG/DD RAMH H 讀數據讀數據由CG或DDRAM40usI/

38、D 1：增量方式，0：減量方式S 1：移位S/C 1：顯示移位，0：光標移位R/L 1：右移，0：左移DL 1：8位，0：4位N 1：2行，0：1行F 1：5×10，0：5×7BF 1：內部操作，0：接收指令RS ：寄存器選擇R/W ：讀/寫DDRAM:顯示數據RAMCGRAM:字符產生RAMAC:用于DD和CGRAM地址 的計算表26液晶指令功能表2.8單片機控制模塊 下載模塊系統(tǒng)核心控制芯片選用AT89S52，AT89S52是一種的功耗，高速8位微處理器，內部有8K程序存儲器1000次可擦寫操作，其芯片管腳功能、內部結構與AT98C52基本相同。最大的區(qū)別在于程序的下載

39、，AT89C52采用傳統(tǒng)的下載方式，需要編程器，調試程序時很不方便。AT89S52采用在線程序下載方式，程序調試很方便，且成本低。程序下載時將電路板于電腦RS232串口相連，通過芯片74LS244進行電平轉換變?yōu)門TL電平與單片機下載電路相連。AT89S52的P1.5、P1.6、P1.7為程序下載管腳。圖 210 單片機外圍電路 看門狗介紹1.看門狗定時介紹：當系統(tǒng)遇到軟件崩潰時看門狗電路能起到復位作用，看門狗是由位計數器和看門狗定時復位（WDTRST）特殊功能寄存器組成,系統(tǒng)復位后看門狗默認為不起作用，當看門狗使能之后，在每個機器周期值將逐漸增大，看門狗定時輸出周期取決于外部振蕩頻率除了復位

40、外（包括硬件復位和看門狗復位）沒有別的辦法停止看門狗工作，當看門狗溢出時，將輸出一個復位高脈沖到RST引腳2.看門狗的使用：要使用看門狗，用戶必須依次寫01EH和0E1H到WDTRST寄存器（0A6H）當看門狗使能之后，用戶必須依次寫01EH和0E1H到WDTRST寄存器以免看門狗溢出當計數值達到8191（1FFFH）產生溢出此時系統(tǒng)就會復位，這就意味著用戶必須在至少每8191個機器周期復位看門狗，要復位看門狗用戶必須寫01EH和0E1H到WDTRST寄存器WDTRST寄存器是一個只寫寄存器，其計數值既不能讀也不能寫，為了更好的利用看門狗，最好把復位代碼放在每個程序執(zhí)行周期都會被執(zhí)行的程序當中

41、交流電源變壓器振流電路濾波電路穩(wěn)壓電路直流輸出2.9 電源模塊 本次設計采用外接220V電源供電，通過整流電路將交流電壓變成脈動的直流電壓。由于脈動電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。 整流電路的任務是將交流變換成直流電流。完成這一工作的是靠二極管的單向導通作用，常見的幾種整流電路有單向半波、全波、橋式和壓整流電路。 通過整流過后的脈動電流許在通過濾波電路出去電流中的紋波。濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯電感器，以及電容、電感組合而成的各種復式濾波電路。由于電抗元件在電路中有儲能作用，并聯的電容器C在電源供給的電

42、壓升高時，能把部分能量儲存起來，而當電源電壓降低時，就把能量釋放出來，使負載電壓比較平滑，即電容C具有平波作用，輸入接不穩(wěn)定的電壓，在輸出端就可以得到一固定的電壓值。集成三端穩(wěn)壓器有二個系列。其中78系列輸出正電壓，79系列輸出負電壓。后綴數值表示輸出電壓的集成三端穩(wěn)壓器是一種串聯型穩(wěn)壓器。其體積小價格便宜，內部設有過熱、過流和過壓保護電路。它只有三個引出端（輸入、輸出、公共端）絕對值，輸出電壓有5、9、12、15、18、20、24伏等。按最大輸出電流的不同，每個系列由分為若干檔，如78L××（Iom=0.1A）,78M××（Iom=0.5A）,78S&

43、#215;×（Iom=2A），78××C（Iom=1.5A），78××AC（Iom=1A）等。在設計中我們選用7805C和7905C。使用三端穩(wěn)壓時為了保證穩(wěn)壓性能，輸入、輸出端之間電壓差要在2伏以上，當然也不能太大否則將燒毀器件。圖211電源第三章 軟件設計本系統(tǒng)的軟件設計主要分為系統(tǒng)初始化、振鈴檢測計數、控制摘掛機、雙音頻信號分析處理、控制電器、信號音提示等部分。每個功能模塊對于整體設計都是非常重要的，單片機AT89S52通過軟件程序才能很好的對外部的信息進行采集、分析和決策。下面，就整體設計以及每個單元功能模塊分別進行說明。3.1軟件設計

44、結構程序開始調用8255初始化調用液晶初始化調用MT8880初始化調用計數器T0初始化 調用定時器T1初始化調用摘機服務程序看門狗初始化調用AD轉換調用液晶顯示振鈴檢測：計數器T0完成振鈴次數的計數功能；定時器T1完成定時置振鈴次數的功能； MT8880解碼程序完成雙音頻信號的解碼；MT8880發(fā)送程序完成數據的發(fā)送和撥號功能；AD轉換程序完成模數轉換和數據處理的功能。 其中：計數器T0完成振鈴次數的計數功能；定時器T1完成定時置振鈴次數的功能； MT8880解碼程序完成雙音頻信號的解碼；MT8880發(fā)送程序完成數據的發(fā)送和撥號功能；AD轉換程序完成模數轉換和數據處理的功能3.2程序流程框圖振

45、鈴計數五次YN自動摘機播放語音22密碼驗證重新輸入密碼正確N播放語音20NY通道控制溫度查詢input=1播放語音21通道號=輸入播放語音22啟動溫度轉換語音播放溫度振鈴檢測Yinput=1通道查詢通道控制YN播放通道狀態(tài)播放控制結果播放語音22Input=0YN自動掛機3.3 DTMF信號解碼程序框圖返回恢復現場數據保存在MT8880_DATA變量中屏蔽高四位NYb1=1讀數據讀狀態(tài)標志位解碼中斷服務子程序保護現場3.4 DTMF信號發(fā)送程序框圖發(fā)送子程序入口讀狀態(tài)標志位B2=1發(fā)送號碼1忙音=1發(fā)送號碼2忙音=1鈴音=1無信號=1播放語音報警信息返回N Y YYNNNNY 第四章 系統(tǒng)調試

46、整體調試所需的測試儀器設備：1、PC機一臺；2、萬用表一支；3、 機一個；4、雙蹤示波器一臺；5、Keil c51編程環(huán)境、ISP程序下載軟件； 系統(tǒng)調試主要分為硬件調試、軟件調試和系統(tǒng)聯調。總體調試步驟為模塊調試、再總體聯調。在制作硬件電路的同時，調試也在同步進行。4.1 振鈴檢測調試時將裝置連接在 機兩端，用手機撥打 產生振鈴信號，用萬用表測量振鈴鈴流的頻率、振幅正常，表明裝置對 機的正常使用不會產生影響。當有鈴流信號時用示波器對光耦的輸出腳觀察，發(fā)現有明顯的方波信號，但波形不好，上升、下降沿有延時，波峰有毛刺。通過改變RC濾波電路電阻與電容的值波形有所改善。在加上一極濾波后波形得到了明顯

47、的改善，波峰較平滑，上升、下降沿較整齊，通過與單片機聯機調試表明單片機能夠識別此信號，由于振鈴檢測模塊為模擬量單元，故在調試時對元件的選擇大部分是由試驗決定的，至此振鈴檢測電路調試完畢。調試過程中遇到的問題：由于受到 網和外界環(huán)境的干擾，系統(tǒng)不能準確自動摘機，有時一次就摘機，有時六次才摘機甚至不能摘機。解決辦法：經過仔細的研究和分析，我們發(fā)現只要在軟件中加一延時就能解決這個問題。因為導致摘機不準確的直接原因是計數受到外界的干擾，由于振鈴信號是一秒通四秒斷，因此我們在檢測到第一個有效信號后立即延時四秒后再檢測第二個信號這樣就能準確的判斷振鈴的次數了從而實現了可靠的自動摘機。4.2模擬摘機電路摘機

48、電路在摘機方式上有很多種，可以用繼電器控制摘機，也可以用三極管控制摘機。由于繼電器是機械磁電式控制，使用壽命有限，且噪音較大，故選用三極管式摘機。調試時將裝置聯于 機兩端，用5伏電平測試，指示燈亮， 機端拿起聽筒有響應；去掉5伏電平，指示燈熄滅，聽筒端有忙音。表明摘機電路工作正常。4.3 DTMF雙音多頻檢測DTMF雙音多頻檢測調試是整個系統(tǒng)調試的難點，其調試主要是圍繞MT8880展開，分為接收信號解碼和撥號音發(fā)送兩部分。接收信號解碼: 調試時將裝置聯于 機兩端，MT8880與單片機聯機調試，在單片機對MT8880進行初始化程序后，摘起 聽筒，并按撥號鍵，用示波器檢測MT8880的13腳，若有

49、中斷信號產生則表明接受到有效的雙音頻信號；在程序中將解碼信號送至單片機的P1口，用萬用表便可以測量其解碼是否與輸入的撥號一致。調試中遇到的問題：系統(tǒng)不能解碼或者解碼有誤。解決辦法：1 檢查電路看線路是否有問題；2 檢查元器件參數是否正確，在檢查時發(fā)現R21阻值與標稱值不符，換掉這個電阻之后系統(tǒng)就能正常解碼了。使用中應該注意的問題：1 系統(tǒng)上電后需要延時100MS以上才能正常的工作。2 芯片在使用之前必須進行初始化，主要包括CRA和CRB的初始化，其中，CRA和CRB置數前必須先對其寫零。3 根據你要實現的功能，設置好CRA和CRB。voidMT8880_INIT(void)DELAY(5000

50、0)/DELAY100MSP2=0X80;MT8880_CPW();P2=0X88;MT8880_CPW();P2=0X80;MT8880_CPW();P2=0X84;MT8880_CPW();EX1=0;IT1=1;4.4 DTMF信號發(fā)送：調試步驟：1 連好電路。2 進行系統(tǒng)初始化，設置成DTMF信號發(fā)送，并打開音調輸出。3 用耳塞的一端通過一個電容接到MT8880的TOUT端，另一端接電源地。如果能夠聽到 撥號音，說明有號碼撥出。4 將MT8880的TOUT端通過一個運算放大器LM324放大后，再經過音頻變壓器偶合上 線。此時再檢查 線上的信號音是否與預置號碼一致。5 設置好 號碼，并通

51、過MT8880及其外圍電路上 線，看是否能撥通 。調試中出現的問題：1 用耳塞聽不見撥號音；2 聽到撥號音后不能撥出 號碼；解決問題的辦法：1 通過仔細檢查系統(tǒng)的軟件和硬件，發(fā)現控制字設置有錯，即沒有打開音調輸出功能，后來經重新設置控制字后就能聽見撥號音了。2. 由于已經能夠聽見撥號音了，因此軟件上不會存在問題，后雖經過改變LM324上反饋電阻的大小（即改變音頻信號的幅度），但是還是不能成功撥號。3. 經過仔細的研究和分析發(fā)現，可能是輸出信號的功率不夠導致撥號失敗，因此又在后面接了一個功率放大器LM386，這下可好，聲音倒比以前大了許多，但是發(fā)現噪聲也被放大了，結果還是不能成功撥號。1. 最后沒辦法，只能試探性的修改一下可能出現問題的地方，電路雖已改動多處， 但 仍然不能成功撥號，沒有辦法，由于時間有限，只能暫時將這部分的調試延后一下。4.5語音電路：調試步驟：1 在萬用表上將語音錄放電路接好。2 仔細檢查電路，看是否有短路或者虛焊。3 核對元器件參數是否正確，確保其準確無誤。4 進行語音錄音，其具體內容見下表，先按下錄音鍵，進入錄