智能家居門禁系統(tǒng)的研制

1、PAGE 51PAGE 項(xiàng)目研究報(bào)告智能家居門禁系統(tǒng)的研制項(xiàng) 目 研 究 報(bào) 告項(xiàng) 目 批 準(zhǔn) 號(hào) XZ0701 項(xiàng) 目 名 稱 智能家居門禁系統(tǒng)的研制 項(xiàng) 目 負(fù) 責(zé) 人 李 輝 所 在 單 位 石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院 目 錄一、研究的主要意義和目的 3二、研究的主要內(nèi)容、方法及過程 3第一節(jié) 研究主要內(nèi)容 3第二節(jié) 研究方法 3第三節(jié) 研究過程 3三、主要研究的成果介紹 4第一節(jié) 智能門禁系統(tǒng)概述 4第二節(jié) 語音提示模塊設(shè)計(jì) 4第三節(jié) 智能撥號(hào)報(bào)警 12第四節(jié) 自動(dòng)照明模塊設(shè)計(jì) 21第五節(jié) 電子門鎖模塊設(shè)計(jì) 26第六節(jié) 設(shè)置無人狀態(tài)模塊設(shè)計(jì) 30第七節(jié) 單片機(jī)匯編程序設(shè)計(jì) 31四、學(xué)術(shù)價(jià)值的的自我

2、評(píng)價(jià) 39五、成果的社會(huì)影響 39第一節(jié) 課題研究取得的主要業(yè)績(jī) 39第二節(jié) 課題研究的應(yīng)用前景和社會(huì)影響 39六、研究中尚存在的問題 41參考文獻(xiàn)41項(xiàng)目編號(hào)：XZ0701智能家居門禁系統(tǒng)的研制項(xiàng) 目 研 究 報(bào) 告項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人：李 輝主要成員：張立亞摘要：為了給人們提供一個(gè)安全，舒適和諧的家居環(huán)境，本文采用單片機(jī)AT89C51、語音芯片ISD2560等，構(gòu)成一個(gè)具有語音留言、警告、笛聲報(bào)警、智能電子門鎖、人體紅外線感應(yīng)自動(dòng)照明燈等功能的家居系統(tǒng)，用戶可根據(jù)家庭的實(shí)際需要方便地進(jìn)行擴(kuò)展，此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了人性化,個(gè)性化和趣味化三大特點(diǎn)，使用方便，快捷，穩(wěn)定，安全。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；語音芯片；門

3、禁系統(tǒng)一、研究的主要意義和目的眾所周知，高科技帶給我們生活的不斷改善，更為我們提升需求層次，盡快達(dá)到馬斯洛人類需求理論的第四層次，體驗(yàn)尊貴的價(jià)值提供了保障。如何把高科技盡快轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，是世界各國(guó)技術(shù)人才追求的目標(biāo)。隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，家居門禁的研制也已成規(guī)模。門禁系統(tǒng)又稱出入口控制系統(tǒng)，是一種高度智能化既可實(shí)時(shí)控制又可脫機(jī)使用的通道監(jiān)管、報(bào)警安全系統(tǒng)。它是安全防范系統(tǒng)中非常重要的組成部分。在家庭防盜和智能控制中起到非常重要的作用，受到現(xiàn)代家庭的親睞。如何使家居的門禁系統(tǒng)設(shè)計(jì)變的人性化、個(gè)性化、趣味化、實(shí)現(xiàn)智能性已經(jīng)成為家居門禁設(shè)計(jì)的一個(gè)值得研究拓展和有市場(chǎng)價(jià)值的方向，本文就是基于這樣的思想，以

4、AT89C51單片機(jī)為核心結(jié)合一些傳感器、其它智能芯片，以模塊化、積木式的原則設(shè)計(jì)了一種家居門禁系統(tǒng)，其功能性，實(shí)用性，價(jià)值性都得到相當(dāng)完善的理論研究。二、研究的主要內(nèi)容、方法及過程第一節(jié) 研究主要內(nèi)容單片機(jī)是一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)值不斷被擴(kuò)大，廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。我們結(jié)合目前所學(xué)知識(shí)和市場(chǎng)上應(yīng)用最普遍的AT89C51單片機(jī)，集合其他的接口芯片和輔助設(shè)備，組成了一個(gè)智能智能家居門禁系統(tǒng)。目前，我們已經(jīng)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了理論上的可行性分析和一些

5、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到了有關(guān)老師和專家的指導(dǎo)，并且于2008年四月份在科學(xué)技術(shù)與工程雜志社發(fā)表有關(guān)成果論文一篇。該門禁系統(tǒng)有五大功能模塊組成：語音提示設(shè)計(jì)模塊、計(jì)智能撥號(hào)報(bào)警設(shè)計(jì)模塊、自動(dòng)照明設(shè)計(jì)模塊、電子門鎖設(shè)計(jì)模塊、設(shè)置無人狀態(tài)設(shè)計(jì)模塊。構(gòu)成了一個(gè)性能上良好，功能上齊全的家居門禁。第二節(jié) 研究方法我們采用理論、實(shí)驗(yàn)相結(jié)合方法，對(duì)智能門禁系統(tǒng)各個(gè)模塊進(jìn)行了認(rèn)真的研究。第三節(jié) 研究過程1、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段（2007年4月2007年4月）總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整方向。我們結(jié)合自己的基本情況以及老師的建議，通過對(duì)該項(xiàng)目的內(nèi)容和原理進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，初步形成了項(xiàng)目研究方案和明確的努力方向。2、初步實(shí)驗(yàn)階段（2007年5月

6、2007年7月）重點(diǎn)學(xué)習(xí)，努力提高完成課題實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)準(zhǔn)備后，我們對(duì)處于核心地位的單片機(jī)的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)學(xué)習(xí)，努力提高自己的綜合能力，為項(xiàng)目的開展和研究做充分的準(zhǔn)備。在此期間我們了解了單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、并行和串行I/O口等，然后是指令和軟件編程，對(duì)于單片機(jī)的一些簡(jiǎn)單控制和編程有了一定的掌握。對(duì)于實(shí)驗(yàn)所用到的各中芯片資料進(jìn)行大量收集，提取我們所需要的技術(shù)性資料。3、全面研究階段（2007年8月2007年10月）理論實(shí)驗(yàn)，全面推進(jìn)具備一定的研究基本條件，我們進(jìn)行了有關(guān)元器件的購(gòu)買，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)合的階段。完成了單片機(jī)的焊接和測(cè)試，并利用其進(jìn)行語音控制的實(shí)驗(yàn)等。

7、4、項(xiàng)目總結(jié)階段（2007年10月2008年3月）提煉精華，成果展示根據(jù)項(xiàng)目研究方案和結(jié)題要求，本項(xiàng)目組認(rèn)真開展了結(jié)題工作，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程和主要內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)提煉，對(duì)該智能門禁系統(tǒng)進(jìn)行深度的理論分析，以便形成有價(jià)值的研究成果。我們把一些模塊的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論分析的結(jié)果進(jìn)行了匯總，然后進(jìn)行了論文的撰寫。于2008年年初在科學(xué)技術(shù)與工程雜志社發(fā)表有關(guān)成果論文一篇。三、主要研究的成果介紹第一節(jié) 智能門禁系統(tǒng)概述智能家居門禁系統(tǒng)把自動(dòng)照明、語音提示錄音、設(shè)置無人狀態(tài)、智能電子門鎖和智能語音撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)通過AT89C51單片機(jī)連接在一起，構(gòu)成一個(gè)智能化、智能的家庭實(shí)用型門禁系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖見圖1.1。圖1.1

8、: 多功能門禁系統(tǒng) 智能門禁系統(tǒng)自動(dòng)照明系統(tǒng)智能電子門鎖無人狀態(tài)功能語音撥號(hào)系統(tǒng)語音提示錄音以單片機(jī)AT89C51為核心，把語音芯片ISD2560接口所構(gòu)成的外設(shè)電路以及其他智能設(shè)備電路與單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)和程序存儲(chǔ)器(EPROM)統(tǒng)一編制址的方式把兩片器件掛入數(shù)據(jù)地址總線中，構(gòu)成了一個(gè)智能家居門禁系統(tǒng)。圖1.2給出的是智能門禁系統(tǒng)模塊原理。圖1.2: 智能門禁系統(tǒng)模塊原理電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖AT89C51語音模塊報(bào)警模塊 照明模塊輔助模塊第二節(jié) 語音提示模塊設(shè)計(jì)2.1簡(jiǎn)述過去，數(shù)碼語音的開發(fā)設(shè)計(jì)不但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、編程錄制麻煩、開發(fā)生產(chǎn)成本高，而且音質(zhì)欠佳，難以實(shí)用?，F(xiàn)在，一切都發(fā)生了徹底的

9、改變：?jiǎn)涡酒O(shè)計(jì)、任意語言音樂隨錄隨放、斷電語音不丟失、音質(zhì)接近磁帶效果、控制功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉等等，這一切就是ISD數(shù)碼語音電路給我們帶來的變革。在多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，幾乎所有的產(chǎn)品都更注重人機(jī)界面的友好性、易用性和安全性，人性化的語音提示是最自然、最廉價(jià)、最有效的手段，它可以為您設(shè)計(jì)的產(chǎn)品升級(jí)換代，讓您的新產(chǎn)品“開口說話”，使它更具說服力、競(jìng)爭(zhēng)力。ISD系列語音電路是美國(guó)ISD（Information Storage Device）公司的專利新產(chǎn)品，它打破了傳統(tǒng)的先A/D再D/A的模式，而采用獨(dú)特的直接存儲(chǔ)模擬信號(hào)技術(shù)，從而大大提高了存儲(chǔ)密度，且使模擬信號(hào)得到永久保

10、存。ISD系列電路以其音質(zhì)自然、使用方便、單片存儲(chǔ)、反復(fù)錄放、低功耗、抗斷電等眾多優(yōu)點(diǎn)立即在語音應(yīng)用領(lǐng)域確立了其不可爭(zhēng)辯的霸主地位，它在通訊設(shè)備、智能儀表、治安報(bào)警、語音報(bào)站、報(bào)數(shù)報(bào)價(jià)、語音講解、語音記錄、語音復(fù)讀、教學(xué)儀器、智能玩具、電子禮品等場(chǎng)合獲得了廣泛的應(yīng)用。2.2電路特點(diǎn)與性能ISD語音電路主要有1200、1400、2500、3300、4000五大系列產(chǎn)品，它們的主要存貯時(shí)間及性能如下表2.1所示：表2.1 ISD語音電路主要存貯時(shí)間及性能器件型號(hào)存儲(chǔ)時(shí)間采樣頻率最大段數(shù)控制方式電壓ISD121010秒6.480地址并行5VISD142020秒6.4160 地址并行5VISD2560

11、/90/12060/90/120秒8.0/5.3/4.0600/600/600地址并行5VISD33060/120/24060/120/240秒8.0/8.0/4.0400/800/800SPI串行3VISD4002-2/3/42/3/4分鐘8.0/5.3/4.0600SPI串行3VISD4003-4/6/84/6/8分鐘8.0/5.3/4.01200SPI串行3VISD4004-8/12/168/12/16分鐘8.0/5.3/4.02400SPI串行3V表2.2 DIP各引線端功能(1)DIP封裝圖及各引線端功能引線端名稱功能17AO/MOA6/M6地址810A7A9地址11AUX IN輔助

12、輸入12、13VSSD、VSSA數(shù)字和模擬地14、15SP+、SP-揚(yáng)聲器輸出16、28VCCA、VCCD模擬、數(shù)字信號(hào)電源正極17、18MIC、MIC REF麥克風(fēng)輸入與輸入?yún)⒖级?9AGC自動(dòng)增益控制20、21ANA IN、OUT模擬信號(hào)輸入和輸出22溢出23片選（低電平允許芯片工作）24PD芯片低功耗狀態(tài)控制25錄放音結(jié)束信號(hào)輸出26XCLK外部時(shí)鐘27P/錄/放控制選擇如圖2.1及表2.2所示。圖2.1 DIP封裝圖下圖2.2為ISD系列芯片的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)框圖,由圖可知,在這種CMOS器件內(nèi)部,MIC前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、平滑濾波器、揚(yáng)聲器、放大器和振蕩器、模擬量

13、存儲(chǔ)器等全部集成在該單片內(nèi),只要外接MIC、揚(yáng)聲器和幾個(gè)電阻、電容、開關(guān),再加上電源(電池),這就構(gòu)成了一個(gè)完整的語音錄/放系統(tǒng)。而與此有明顯不同的是,前述的T6668等系列語音芯片則需外接揚(yáng)聲器、放大器、石英晶振、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器等電路。圖2.2 ISD2500系列結(jié)構(gòu)圖圖2.2中,管腳MIC(17腳)為麥克風(fēng)輸入端。MICREF(18腳)為麥克風(fēng)參考輸入端。ANAOUT(21腳)為模擬輸出端,ANAIN(20腳)為模擬輸入端。AGC(19腳)為自動(dòng)增益控制輸入端,SP+、SP-(14、15腳)為揚(yáng)聲器輸出端,可接816的揚(yáng)聲器。PD(24腳)為低功耗輸入端。CE(23腳)為片選輸入端,低電平有效

14、。P/R(27腳)為錄/放音選端,接高電平時(shí)芯片放音,低電平時(shí)芯片錄音。XCLK(26腳)為外部時(shí)鐘輸入端。EOM(25腳)為信息錄/放結(jié)束輸出端,放音結(jié)束時(shí)自動(dòng)輸出一個(gè)負(fù)脈沖。OVF(22腳)為溢出輸出端,本管腳可被用來進(jìn)行器件的串聯(lián),以加長(zhǎng)錄/放音的時(shí)限。AUXIN(11腳)為輔助輸入端。Vcca、Vccd(16、18腳)為電源輸入端。Vssa、Vssd(12、13腳)為地輸入端。A0至A9為地址輸入端。ISD錄/放技術(shù)與80年代的T6668等語音芯片最大差別在于ISD芯片內(nèi)不存在A/D和D/A轉(zhuǎn)換器。其工作原理是采用直接模擬存儲(chǔ)技術(shù),把模擬量成功的存入半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中。即在對(duì)輸入的音頻模擬

15、量每作一次取樣時(shí),電壓數(shù)據(jù)被暫存在芯片內(nèi)的取樣保持電路中并最后被存儲(chǔ)在片內(nèi)的EEPROM存儲(chǔ)單元中。該EEPROM存儲(chǔ)單元構(gòu)成模擬量存儲(chǔ)陣列(如圖1所示)。在將模擬量信息寫入模擬存儲(chǔ)單元EEPROM時(shí),ISD線路采用閉環(huán)方式。取樣保持電路將保持的取樣電壓值提供給比較器的一個(gè)輸入端,而模擬量存儲(chǔ)單元?jiǎng)t將其電壓輸入至比較器的另一端。在多次寫入中,電子被“泵入”存儲(chǔ)單元,并使存儲(chǔ)電平反饋到比較器,當(dāng)模擬存儲(chǔ)單元的輸出電壓等于取樣保持電平時(shí),則停止寫入。(2)操作模式表2.3當(dāng)最高位地址(MSB)A8、A9都為高電平時(shí)，地址端 就作為操作模式選擇端 （高電平有效）如下表2.3所示。模式控制功能典型應(yīng)用

16、A0/M0信息檢索快速檢索信息A1/M1刪除EOM標(biāo)志在全部語音錄放結(jié)束時(shí)，給出EOM標(biāo)志A2/M2未用當(dāng)工作模式 操作時(shí)，此端應(yīng)接低電平A3/M3循環(huán)放音從0地址開始連續(xù)重復(fù)放音A4/M4連續(xù)尋址可錄放連續(xù)的多段信息A5/M5CE電平觸發(fā)允許信號(hào)中止A6/M6按鈕控制簡(jiǎn)化器件接口使用操作模式時(shí)需要注意兩點(diǎn)：1、所有操作模式下的操作都是從0地址開始，以后的操作根據(jù)模式的不同，而從相應(yīng)的地址開始工作。當(dāng)電路中錄音轉(zhuǎn)放音或進(jìn)入省電狀態(tài)時(shí)，地址計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。2、操作模式位不加鎖定，可以在MSB（A8、A9）地址位為高電平時(shí)，CE電平變低的任何時(shí)間執(zhí)行操作模式操作。如果下一片選周期MSB（A8、A9

17、）地址位中有一個(gè)(或兩個(gè))變?yōu)榈碗娖剑瑒t執(zhí)行信息地址，即從該地址錄音或放音，原來設(shè)定的操作模式狀態(tài)丟失。3)分段錄放音 2500系列最多可分為600段，只要在分段錄/放音操作前(不少于300納秒)，給地址A0A9賦值，錄音及放音功能均從設(shè)定的起始地址開始，錄音結(jié)束由停止鍵操作決定，芯片內(nèi)部自動(dòng)在該段的結(jié)束位置插入結(jié)束標(biāo)志（EOM）；而放音時(shí)芯片遇到EOM標(biāo)志即自動(dòng)停止放音。2500系列地址空間是這樣分配的：地址0599作為分段用(見下表2.4)，地址600767未使用，地址7681023為工作模式選擇。表2.4 2500系列地址空間分配十進(jìn)制二進(jìn)制信息時(shí)間(秒)A9A8A7A6A5A4A3A2

18、A1A0256025752590000000000000005000001100105.06.257.50100000110010010.012.515.0250001111101025.031.2537.5300010010110030.037.545.0400011001000040.050.060.0500011111010050.062.575.0599100101011159.974.8789.852.3電路的應(yīng)用開發(fā)ISD系列單片語音錄放電路中，目前使用最廣泛的是ISD1420、ISD2560/90/120、ISD4002/4003/4004三大類芯片，大多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)或OEM都是

19、由它們構(gòu)成的，這里對(duì)ISD2500常用電路的應(yīng)用開發(fā)進(jìn)行說明。ISD2500系列芯片按錄放時(shí)間60秒、75秒、90秒和120秒分成ISD2560、2575、2590和25120四個(gè)品種。ISD2500系列和1400系列語音電路一樣，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無需專用的語音開發(fā)系統(tǒng)等相同優(yōu)點(diǎn)。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi)E2PROM容量為480K(1400系列為128K)，所以錄放時(shí)間長(zhǎng)；有10個(gè)地址輸入端(1400系列僅為8個(gè))，尋址能力可達(dá)1024位；最多能分600段；設(shè)有OVF（溢出）端，便于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)。1、典型應(yīng)用電路:圖2.3 典型應(yīng)用電路圖2.4 按鍵模式應(yīng)用電路3、和微處理器配合使用

20、電路圖2.5 和微處理器配合使用電路ISD2560/90/120P地址功能表如下表2.5所示。地址狀態(tài)功能狀態(tài)DIP開關(guān)123456789101112（ON=0，OFF=1）地址位A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9P/RCE（1為高電平，0為低電平，*為高或低電平）0000000000一段式最長(zhǎng)60秒錄放音，從首地址開始。1000000000以十位二進(jìn)制表示地址，每個(gè)地址代表100毫秒。地址模式0000000010一段從A6地址開始的12秒錄放音。*0只要A8、A9有一位是0，就處于地址模式。*0*0001000011循環(huán)放音操作，按住CE鍵不放循環(huán)放音第一段。操作模式000010001

21、1按順序連續(xù)分段錄放音，錄音時(shí)壓住CE鍵不放，放音時(shí)每觸發(fā)一次CE鍵即放音一段，按PD鍵復(fù)位。每段語音長(zhǎng)度不限。按鈕模式0000001011表2.5 ISD2560/90/120P地址功能表以上給出的只是ISD的基本電路,因ISD的功能較強(qiáng),如果需要應(yīng)用ISD的更多功能,可在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。例如,在對(duì)單獨(dú)ISD芯片使用時(shí),還可選擇ISD所特有的工作模式來實(shí)現(xiàn)信息提示、循環(huán)或連續(xù)放音控制、按鍵模式等多項(xiàng)功能?？傊?ISD系列芯片是功能強(qiáng),很有實(shí)用價(jià)值的語音芯片。由該芯片組成的語音電路系統(tǒng)保真、可靠、簡(jiǎn)易。適合在智能測(cè)控系統(tǒng)中應(yīng)用推廣。2.4本系統(tǒng)中的應(yīng)用在對(duì)ISD的開發(fā)應(yīng)用中,可分兩類電路。一

22、類是只單獨(dú)應(yīng)用ISD芯片進(jìn)行語音錄/放。另一類是ISD與微機(jī)相接合電路,用微機(jī)控制ISD進(jìn)行錄/放。 我們現(xiàn)提出三種單獨(dú)應(yīng)用ISD的基本電路。當(dāng)然,根據(jù)需要也可以在該三種電路的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出更完美的電路。(1)單放電路 該電路僅有放音功能。電路很簡(jiǎn)單,只要將圖2.2中的A0至A9及PD、CE等相連一起接地,再在SP+、SP-接揚(yáng)聲器,即可進(jìn)行放音,當(dāng)電源接通時(shí),即放音。當(dāng)電源關(guān)斷時(shí),即停止放音,使用者可根據(jù)需要,預(yù)先將該芯片放入圖2.6所示的電路中進(jìn)行錄音儲(chǔ)存,然后取出,再進(jìn)行單放。圖2.6 最簡(jiǎn)單的錄/放電路(2)錄/放電路 圖2.6為最基本的錄/放電路,在這種電路中,只是執(zhí)行錄音和放音功能,

23、沒有地址的分段應(yīng)用。芯片工作時(shí),CE信號(hào)開始為高電平,在錄音時(shí),將P/R-腳通過開關(guān)S時(shí)接高電平,將CE開關(guān)瞬時(shí)接地再放開,則已錄制的內(nèi)容將回放。(3)分段錄/放電路 可將ISD劃分為幾段,錄進(jìn)不同的內(nèi)容,然后根據(jù)需要播放某段內(nèi)容。圖2.7 分段錄/放電路圖2.7即為分段錄/放電路,該電路的功能是用一片錄/放時(shí)間為20S的ISD1020A芯片存儲(chǔ)4段(每段5S長(zhǎng))的語音信息。每一段用一個(gè)按鈕控制。用該芯片的8位地址線確定每段錄/放的起始位置。該芯片共有160個(gè)有效地址(即:A0A7的有效分段范圍為0000000010011111)。由于該芯片錄放時(shí)間為20S,每個(gè)地址語音分辨率為0.125S。

24、這就是說,每8個(gè)地址計(jì)數(shù)等于1S的錄/放時(shí)間。由于8個(gè)計(jì)數(shù)等于1S,8又是二進(jìn)制的偶次倍率,小于8的數(shù)可忽略不計(jì),這樣就可把A0、A1和A2都接地,用剩余的A3A7來編程。用按鈕和二極管,我們可以在第1S和第19S之間選擇任一間隔啟動(dòng)語音錄/放。在圖3電路中,4個(gè)啟動(dòng)信息的位置是第0S(存儲(chǔ)列陣的起點(diǎn))、5S、10S和15S,每個(gè)信息長(zhǎng)度為5S。表2給出了上述時(shí)間間隔的二進(jìn)制起始地址。例如當(dāng)按下第二段的按鈕時(shí),該段語音信息的起始地址為00101000。顯然,可以用改變二極管的連線來選擇不同的地址。二、ISD與微機(jī)接口電路 當(dāng)今,以語音芯片為核心的語音系統(tǒng)正為計(jì)算機(jī)所采用,逐漸形成計(jì)算機(jī)的一個(gè)功

25、能接口系統(tǒng),如同計(jì)算機(jī)的常用外圍設(shè)備如鍵盤、打印機(jī)等一樣,正成為計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要外圍設(shè)備,實(shí)現(xiàn)真正的“人機(jī)”語音對(duì)話。特別是以微電腦為核心的智能測(cè)控儀表,如配接上ISD等語音系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)測(cè)控參數(shù)的“視聽”效果一體化,即儀器可視、聽并用,效果十分美妙。下面我們提出ISD1020A與單片微機(jī)8031的連接電路。單片微機(jī)與ISD芯片的電路連接十分簡(jiǎn)單而且調(diào)試方便。其優(yōu)點(diǎn)是:(1)可很方便的用單片機(jī)的I/O口線對(duì)ISD地址線編程分段,省略了如圖3所示的機(jī)械開關(guān)S1S4和眾多的分段二極管。(2)可很方便地用軟件實(shí)現(xiàn)一次、多次、循環(huán)和定時(shí)放音,代替了人工對(duì)ISD工作模式的選擇。(3)ISD的分段編碼電平及

26、控制信號(hào)與微機(jī)總線的TTL電平完全兼容,而且兩者均使用同一電源。將ISD1020A的A0A2接地,A3A7和CE端分別與8031的I/O接口P1.0-P1.5相接。于是,ISD1020A被分為20個(gè)語音段,每段時(shí)間長(zhǎng)度為1S。由單片機(jī)控制ISD的錄/放,可用同一個(gè)錄放子程序?qū)崿F(xiàn),將錄/放開關(guān)S撥至相應(yīng)位置,然后運(yùn)行錄/放子程序,就可將分段或全程段隨意錄/放。我們正是采用ISD2560芯片，通過程序?qū)SD2560分成5段每段8秒,分別錄入三段代表不同狀態(tài)的話。正常工作時(shí)，單片機(jī)根據(jù)各個(gè)傳感器和內(nèi)部定時(shí)的狀態(tài)，操作ISD2560調(diào)出不同的聲音段播放。其它語音地址留給來訪者按鍵錄音，單片機(jī)采用自動(dòng)

27、加一方式，最多可有2段留言。當(dāng)沒有按下“無人”時(shí)，單片機(jī)根據(jù)紅外傳感器判斷是否有人。自動(dòng)調(diào)用不同的語音、提示、警告或致歡迎辭。原理圖見圖2.8。圖2.8 錄/放原理圖第三節(jié) 智能撥號(hào)報(bào)警3.1簡(jiǎn)述隨著人們生活水平的提高和安防意識(shí)的增強(qiáng)，急需開發(fā)面向大眾、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。鑒于住宅電話和移動(dòng)通信設(shè)備的普及，以及電話語音報(bào)警的快捷、有效及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，公共通信網(wǎng)成了報(bào)警系統(tǒng)的最佳傳輸媒介。本文介紹的報(bào)警系統(tǒng)就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種智能語音撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可廣泛用于各種對(duì)安防要求較高的場(chǎng)合，如智能樓宇、商場(chǎng)、銀行和工廠等。電話自動(dòng)報(bào)警的主要功能為：用戶根據(jù)需要把自己的手機(jī)號(hào)

28、碼、辦公室電話或報(bào)警監(jiān)控中心的電話預(yù)存入報(bào)警主機(jī)。報(bào)警主機(jī)不斷地對(duì)所監(jiān)控的設(shè)備(門禁、煙霧探測(cè)器、窗磁、攝像頭等)狀況進(jìn)行巡檢，當(dāng)有不安全情況(如火災(zāi)、非法入室、視頻丟失等)發(fā)生時(shí)，報(bào)警主機(jī)撥通預(yù)先存入的電話號(hào)碼，播放相應(yīng)的警情語音。若電話占線或者無人接聽，可撥下一個(gè)預(yù)存的電話號(hào)碼，如果所有預(yù)存的電話都占線或者無人接聽，則會(huì)自動(dòng)把所有的預(yù)存電話重?fù)芤槐?，保證了報(bào)警的有效性和可靠性。3.2 系統(tǒng)組成和工作原理系統(tǒng)組成框圖如圖3.l所示。采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，外接E2PROM用于存儲(chǔ)電話號(hào)碼、設(shè)置參數(shù)(定時(shí)布/撤防、聯(lián)動(dòng)、視頻等)以及警情信息等。當(dāng)AT89C51單片機(jī)實(shí)時(shí)巡檢到新的

29、警情信號(hào)(防區(qū)故障、視頻丟失、主電斷電或上位機(jī)死機(jī))時(shí)，報(bào)警主機(jī)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行警情處理(聲光報(bào)警、啟動(dòng)相應(yīng)聯(lián)動(dòng)、記錄警情以及撥號(hào)報(bào)警等)。撥號(hào)報(bào)警的工作原理如下：系統(tǒng)自動(dòng)地控制摘掛機(jī)電路模擬摘機(jī)，同時(shí)AT89C51單片機(jī)通過可編程并行接口8255將MT8880置為呼叫模式，檢測(cè)是否有撥號(hào)音。若有撥號(hào)音，則將MT8880設(shè)為突發(fā)方式，并按用戶預(yù)設(shè)的電話號(hào)碼自動(dòng)撥號(hào)。撥完電話號(hào)碼以后立即檢測(cè)對(duì)方是否摘機(jī)，一旦檢測(cè)到對(duì)方摘機(jī)，就啟動(dòng)語音提示電路發(fā)送與警情相一致的語音信息，完成自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警。圖3.1 系統(tǒng)原理框圖AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFa

30、lsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。(1) HYPERLINK /vie

31、w/1270245.htm l # o 返回頁首 主要特性：與MCS-51 兼容4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 (2) HYPERLINK /view/1270245.htm l # o 返回頁首 管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)

32、存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部

33、拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表3.1所示：P3口同時(shí)為閃

34、爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。表3.1 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率

35、周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)（0000H-FFFFH），不管是否

36、有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。(3)振蕩器特性: XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。(4) HYPERLINK /vi

37、ew/1270245.htm l # o 返回頁首 芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。串口通訊：?jiǎn)纹瑱C(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是你編寫軟件的關(guān)鍵。至于串口通信需

38、要用到那些特殊功能寄存器呢，它們是SCON，TCON，TMOD，SCON等，各代表什么含義呢？SBUF 數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個(gè)可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起過“為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個(gè)寄存器SBUF？而不是收發(fā)各用一個(gè)寄存器?！睂?shí)際上SBUF 包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址99H。CPU 在讀SBUF 時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫時(shí)會(huì)指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒有及時(shí)的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來，而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我

39、們?cè)趯懓l(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作SBUF寄存器的方法則很簡(jiǎn)單，只要把這個(gè)99H 地址用關(guān)鍵字sfr定義為一個(gè)變量就可以對(duì)其進(jìn)行讀寫操作了，如sfr SBUF = 0 x99;當(dāng)然你也可以用其它的名稱。通常在標(biāo)準(zhǔn)的reg51.h 或at89x51.h 等頭文件中已對(duì)其做了定義，只要用#include 引用就可以了。SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)引用到接口控制寄存器。SCON 就是51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98H，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串口可以工作在幾個(gè)不

40、同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用SCON 寄存器。它的各個(gè)位的具體定義如下： SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RISM0、SM1 為串行口工作模式設(shè)置位，這樣兩位可以對(duì)應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置。串行口工作模式設(shè)置。 SM0 SM1 模式功能 波特率 0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12 0 1 1 8位UART 可變 1 0 2 9位UART fosc/32 或fosc/64 1 1 3 9位UART 可變?cè)谶@里只說明最常用的模式1，其它的模式也就一一略過，有興趣的朋友可以找相關(guān)的硬件資料查看。表中的fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART 為(U

41、niversal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。SM2 在模式2、模式3 中為多處理機(jī)通信使能位。在模式0 中要求該位為0。REM 為允許接收位，REM 置1 時(shí)串口允許接收，置0 時(shí)禁止接收。REM 是由軟件置位或清零。如果在一個(gè)電路中接收和發(fā)送引腳P3.0,P3.1 都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個(gè)子程序的開始處加入REM=0 來禁止接收，在子程序結(jié)束處加入REM=1 再次打開串口接收。大家也可以用上面的實(shí)際源碼加入REM=0 來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位8，在模式2 和3

42、 是要發(fā)送的第9 位。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機(jī)通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。RB8 接收數(shù)據(jù)位8，在模式2 和3 是已接收數(shù)據(jù)的第9 位。該位可能是奇偶位，地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位。在模式0 中，RB8 為保留位沒有被使用。在模式1 中，當(dāng)SM2=0，RB8 是已接收數(shù)據(jù)的停止位。TI 發(fā)送中斷標(biāo)識(shí)位。在模式0，發(fā)送完第8 位數(shù)據(jù)時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申請(qǐng)中斷，CPU 響應(yīng)中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何模式下，TI 都必須由軟件來清除，也就是說在數(shù)據(jù)寫入到SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響

43、應(yīng)（如中斷打開），這時(shí)TI=1，表明發(fā)送已完成，TI 不會(huì)由硬件清除，所以這時(shí)必須用軟件對(duì)其清零。RI 接收中斷標(biāo)識(shí)位。在模式0，接收第8 位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請(qǐng)中斷，要求CPU 取走數(shù)據(jù)。但在模式1 中，SM2=1時(shí)，當(dāng)未收到有效的停止位，則不會(huì)對(duì)RI 置位。同樣RI 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式1 是傳輸10 個(gè)位的，1 位起始位為0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先，1 位停止位為1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時(shí)器1 或定時(shí)器2 的定時(shí)值（溢出速率）。AT89C51 和AT89C2051 等51 系列芯片只有兩個(gè)定時(shí)器，

44、定時(shí)器0 和定時(shí)器1，而定時(shí)器2是89C52 系列芯片才有的。波特率在使用串口做通訊時(shí)，一個(gè)很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才可以進(jìn)行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內(nèi)可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。有一些初學(xué)的朋友認(rèn)為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標(biāo)準(zhǔn)9600 會(huì)被誤認(rèn)為每秒種可以傳送9600個(gè)字節(jié)，而實(shí)際上它是指每秒可以傳送9600 個(gè)二進(jìn)位，而一個(gè)字節(jié)要8 個(gè)二進(jìn)位，如用串口模式1 來傳輸那么加上起始位和停止位，每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用10 個(gè)二進(jìn)位，9600 波特率用模式1 傳輸時(shí)，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是960010960 字節(jié)。51 芯片的串口工作模式0的波特率是固定的，為fosc/1

45、2，以一個(gè)12M 的晶振來計(jì)算，那么它的波特率可以達(dá)到1M。模式2 的波特率是固定在fosc/64 或fosc/32，具體用那一種就取決于PCON 寄存器中的SMOD位，如SMOD 為0，波特率為focs/64,SMOD 為1，波特率為focs/32。模式1 和模式3 的波特率是可變的，取決于定時(shí)器1 或2（52 芯片）的溢出速率。那么我們?cè)趺慈ビ?jì)算這兩個(gè)模式的波特率設(shè)置時(shí)相關(guān)的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計(jì)算。 波特率（2SMOD32）定時(shí)器1 溢出速率上式中如設(shè)置了PCON 寄存器中的SMOD 位為1 時(shí)就可以把波特率提升2 倍。通常會(huì)使用定時(shí)器1 工作在定時(shí)器工作模式2 下，這時(shí)定時(shí)

46、值中的TL1 做為計(jì)數(shù)，TH1 做為自動(dòng)重裝值 ，這個(gè)定時(shí)模式下，定時(shí)器溢出后，TH1 的值會(huì)自動(dòng)裝載到TL1，再次開始計(jì)數(shù)，這樣可以不用軟件去干預(yù)，使得定時(shí)更準(zhǔn)確。在這個(gè)定時(shí)模式2 下定時(shí)器1 溢出速率的計(jì)算公式如下： 溢出速率（計(jì)數(shù)速率）/(256TH1)上式中的“計(jì)數(shù)速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關(guān)，在51 芯片中定時(shí)器啟動(dòng)后會(huì)在每一個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)寄存器TH 的值增加一，一個(gè)機(jī)器周期等于十二個(gè)振蕩周期，所以可以得知51 芯片的計(jì)數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的1/12，一個(gè)12M 的晶振用在51 芯片上，那么51 的計(jì)數(shù)速率就為1M。通常用11.0592M 晶體是為了得到標(biāo)準(zhǔn)的無誤差的波特率

47、，那么為何呢？計(jì)算一下就知道了。如我們要得到9600 的波特率，晶振為11.0592M 和12M，定時(shí)器1 為模式2，SMOD 設(shè)為1，分別看看那所要求的TH1 為何值。代入公式： 11.0592M 9600(232)(11.0592M/12)/(256-TH1) TH1250 12M 9600(232)(12M/12)/(256-TH1) TH1249.49 上面的計(jì)算可以看出使用12M 晶體的時(shí)候計(jì)算出來的TH1 不為整數(shù)，而TH1 的值只能取整數(shù)，這樣它就會(huì)有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的9600 波特率。當(dāng)然一定的誤差是可以在使用中被接受的，就算使用11.0592M 的晶體振蕩器也會(huì)因晶

48、體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差，但晶體本身的誤差對(duì)波特率的影響是十分之小的，可以忽略不計(jì)。3.3硬件設(shè)計(jì)(1)警情采集電路 信號(hào)采集電路由16路防區(qū)輸入信號(hào)采集電路和16路視頻丟失檢測(cè)采集電路組成。16路防區(qū)輸入信號(hào)采集電路如圖3.2所示。采集電路通過一片可編程并行接口芯片8255與AT89C51單片機(jī)的P0口接口，而16路防區(qū)輸入信號(hào)則通過光電隔離后與8255的PA口和PB口相接。PA口和PB口均設(shè)為輸入口，這16個(gè)輸入口分別對(duì)應(yīng)16路探測(cè)器的輸入。系統(tǒng)通過采集8255的PA、PB口的數(shù)據(jù)來判斷是否有警情產(chǎn)生。圖3.2 防區(qū)信號(hào)采集電路16路視頻丟失檢測(cè)采集電路如圖3.3所示。該電路首先

49、通過一片16路模擬開關(guān)芯片CD4067進(jìn)行視頻通路選擇，隨后經(jīng)過視頻信號(hào)檢測(cè)電路，最后再與AT89C51單片機(jī)的P13口相接。系統(tǒng)首先將視頻通路號(hào)送給模擬開關(guān)CD4067然后將采集的數(shù)據(jù)送給Pl.3口，來判斷視頻是否丟失。圖3.3 視頻信號(hào)采集電路(2)DTMF發(fā)送接收電路MT8880與AT89C51及語音電路的接口MT8880是MITEL公司推出的專門用于處理DTNF信號(hào)的專用集成電路芯片，不僅具有接收和發(fā)送DTMF信號(hào)的自動(dòng)撥號(hào)功能，還可以檢測(cè)電話干線上撥號(hào)音、回鈴音和忙音等信號(hào)音。適合與單片機(jī)接口，外圍電路簡(jiǎn)單。MT8880內(nèi)部有五個(gè)寄存器，分別為接收數(shù)據(jù)寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、收發(fā)控制

50、寄存器CRA和CRB以及收發(fā)狀態(tài)寄存器。在本設(shè)計(jì)中，由于僅采用發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、收發(fā)控制寄存器CRA和CRB發(fā)送DTMF信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)功能，因此在此僅介紹這三個(gè)寄存器。發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)決定要發(fā)送的雙音頻信號(hào)的頻率，因此只能向發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)。兩個(gè)收發(fā)控制寄存器占用同一個(gè)地址，因此根據(jù)CRA中的寄存器選擇位的值決定是否對(duì)CRB進(jìn)行操作。其接口電路如圖3.4所示。圖3.4 MT8880與AT89C51及語音電路的接口電路ISDl420語音芯片采用直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)，且錄放音質(zhì)極好，并有一定的混響效果；它的外圍元件簡(jiǎn)單，僅需簡(jiǎn)單的阻、容器件即可組成簡(jiǎn)單的錄、放音電路；無需后備電源，信息存儲(chǔ)

51、時(shí)間長(zhǎng)，不需要專用的編程器及語音開發(fā)器；具有較強(qiáng)的選址能力，可把存儲(chǔ)器分成160段來管理，形成最小的錄放時(shí)間為125ms。語音分段方法：地址輸入端AOA7由低位向高位排列，每位地址代表125ms的尋址，160個(gè)地址覆蓋20s的語音范圍(1600.125s=20s)，錄音及放音功能均從設(shè)定的起始地址開始，錄音結(jié)束由停止操作決定芯片內(nèi)部在該段的結(jié)束位置自動(dòng)插入結(jié)束標(biāo)志(EOM)；而放音時(shí)遇到EOM標(biāo)志即自動(dòng)停止放音。在本設(shè)計(jì)中，因需要四段報(bào)警提示語音，因此在設(shè)計(jì)時(shí)均將每段語音設(shè)為5s，其起始地址分別為00000000B、00101000B、01010000B、01111000B，由這四段起始地址可

52、以看出A7、A2、Al和AO均為0，因此將其接地。3.4軟件設(shè)計(jì)1)信號(hào)音的識(shí)別方法系統(tǒng)在巡檢到警情信號(hào)后就模擬摘機(jī)。為了識(shí)別模擬摘機(jī)后電話系統(tǒng)是否處于可撥號(hào)的狀態(tài)、電話撥完號(hào)碼后電話是否接通以及對(duì)方是否摘機(jī)接聽電話等幾種狀態(tài)，系統(tǒng)必須進(jìn)行信號(hào)音的識(shí)別。為了識(shí)別信號(hào)音，必須知道各種信號(hào)音的特性。各種信號(hào)音特性如下：撥號(hào)音：45025Hz連續(xù)蜂音；忙音：O35s斷035s通的45025Hz蜂音，音斷周期為O7s；回鈴音：4s斷l(xiāng)s通的45025Hz蜂音，音斷周期為5s。這些電話信號(hào)均是模擬信號(hào)，然而單片機(jī)是無法識(shí)別模擬信號(hào)的，故必須先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，然后再根據(jù)脈沖信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行識(shí)別

53、。這些電話音頻信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)可用下式計(jì)算： N=tm/T式中，N為每音段周期的脈沖個(gè)數(shù)；T為電話音頻信號(hào)的音頻周期，單位為s；tm為信號(hào)音斷周期的通時(shí)間，單位為s。在實(shí)際使用中，主要需要識(shí)別撥號(hào)音、忙音和回鈴音。分析這三種信號(hào)的特性可以看出，在一定的計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)，其脈沖個(gè)數(shù)是不一樣的。在設(shè)計(jì)之初，考慮采用5s為一個(gè)計(jì)數(shù)單位來判斷這三種信號(hào)音，但通過實(shí)際的調(diào)試發(fā)現(xiàn)：當(dāng)對(duì)方摘機(jī)時(shí)，要等待一段時(shí)間才能聽到報(bào)警語音。通過反復(fù)研究及調(diào)試，最終采用2s計(jì)數(shù)判斷撥號(hào)音，采用2.8s(即4個(gè)忙音周期)判斷是否為忙音，若否則代表電話撥通了。隨后采用ls為一個(gè)計(jì)數(shù)單元，采用計(jì)五次后的累加脈沖數(shù)來判斷對(duì)方是否接聽電話

54、。若有，則放相應(yīng)的報(bào)警提示語音；否則再計(jì)ls，然后計(jì)算最后5s內(nèi)的脈沖數(shù)，再次判斷對(duì)方是否摘機(jī)。如此反復(fù)。直到超過等待時(shí)間仍沒有人接聽電話就掛機(jī)。由于干擾和一些其他因素的存在，難免會(huì)有誤判的現(xiàn)象而導(dǎo)致漏報(bào)警情。因此采取在所有預(yù)先設(shè)定的電話至少有一個(gè)撥通就只撥一遍如果全部投撥通或者沒人接聽則把所有預(yù)存電話重?fù)芤贿?，這樣漏報(bào)報(bào)警的概率就非常低以致可忽略不計(jì)。(2)軟件設(shè)置自動(dòng)撥號(hào)程序的流程圖如圖3.5所示。下面是自動(dòng)撥號(hào)的部分程序AUTOCALL: CLR P1.2 ；模擬掛機(jī)MOV A,#50H ；允許信號(hào)音輸出，下一次為寫控制寄存器CRB MOVX DPTR,A ；寫控制寄存器CRBMOV A

55、,#51H ； MT8880置為突發(fā)模式MOVX DPTR,A ；寫控制寄存器CRBMOV A,56H ；MT8880置為呼叫模式 MOVX DPTR,A ；寫控制寄存器CRALCALL DELAYLCALL AUTOY ；調(diào)用信號(hào)音辨別子程序，看對(duì)方是否有撥號(hào)音MOV A,#5DH ；允許信號(hào)音輸出，下一次為寫控制寄存器CRAMOVX DPTR,A ；寫控制寄存器CRAMOV A,#50H ；MT8880置為突發(fā)模式MOVX DPTR,A ；寫控制寄存器CRA. ；撥電話號(hào)碼MOV A,#56H ；MT8880置為呼叫模式MOVX DPTR,A ；寫控制寄存器CRALCALL AUTOY ；

56、調(diào)用信號(hào)音辨別子程序，看對(duì)方是否有回鈴音LCALL AUTOY ；調(diào)用信號(hào)音辨別子程序，看對(duì)方是否摘機(jī)SETB P1.2 ;模擬掛機(jī)圖3.5 撥號(hào)子流程框圖(3)編程過程中應(yīng)注意的幾點(diǎn)首先，MT8880的DTMF產(chǎn)生器是發(fā)送部分的主體，它產(chǎn)生全部十六種失真小、精度高的標(biāo)準(zhǔn)雙音頻信號(hào)，這些頻率均由3579545MHz晶體振蕩器分頻產(chǎn)生。電路由數(shù)字頻率合成器、行/列可編程分頻器、開關(guān)電容式D/A變換器組成。行和列單音正弦波經(jīng)混合、濾波后產(chǎn)生雙音頻信號(hào)。通過DTMF編解碼表把編碼數(shù)據(jù)寫入MT8880發(fā)送寄存器產(chǎn)生單獨(dú)的fLOW和fHIGH，一旦編碼錯(cuò)誤就會(huì)導(dǎo)致?lián)芴?hào)失敗故在編程過程中要十分小心。其編解

57、碼表見MT8880的Datasheet。其次，在摘機(jī)后應(yīng)延時(shí)一段時(shí)間再去判斷摘機(jī)音，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用機(jī)械繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)摘機(jī)，故應(yīng)考慮繼電器的響應(yīng)時(shí)間。最后，一個(gè)電話號(hào)碼撥完后不能立即撥下一個(gè)電話號(hào)碼，應(yīng)保證掛機(jī)的最短有效時(shí)間以確保前一電話號(hào)碼確實(shí)已掛機(jī)，否則撥下一個(gè)電話號(hào)碼時(shí)會(huì)沒有撥號(hào)音。本系統(tǒng)配置靈活，可以有效、快速地應(yīng)用于對(duì)安防要求比較高的場(chǎng)合。例如：對(duì)不需要監(jiān)視視頻丟失的場(chǎng)合，可以不配置視頻監(jiān)測(cè)盒；而對(duì)智能小區(qū)、醫(yī)院等，可以通過RS485總線將一臺(tái)DVR(Digital Video Recorder)主機(jī)、一套報(bào)警監(jiān)控軟件和多臺(tái)報(bào)警主機(jī)組合到一起，構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)型智能監(jiān)控系統(tǒng)。本報(bào)警系統(tǒng)采用

58、AT89C51單片機(jī)具有價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)便、通訊速度快、可靠性高和誤報(bào)率低的優(yōu)點(diǎn)。3.5本系統(tǒng)的應(yīng)用工作前，將所需撥的號(hào)碼設(shè)置并存放在智能撥號(hào)報(bào)警器內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。工作時(shí)本機(jī)直接接在電話線上，系統(tǒng)處于低功耗的睡眠工作狀態(tài)，一旦觸發(fā)開關(guān)有動(dòng)作，報(bào)警器便立即被喚醒，進(jìn)入撥號(hào)工作狀態(tài)，把預(yù)先設(shè)置好的號(hào)碼和報(bào)警信號(hào)從電話線上撥發(fā)出去，從而實(shí)現(xiàn)向遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的人們報(bào)警。硬件系統(tǒng)如下圖3.6所示。 語音電路觸發(fā)輸入接電話線數(shù)碼管顯示器電話控制接口鍵盤電路EEPROM24C02AT89C51 圖3.6智能撥號(hào)報(bào)警模塊框圖第四節(jié) 自動(dòng)照明模塊設(shè)計(jì)4.1簡(jiǎn)介隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步,人們對(duì)自己所處環(huán)境的安全性提出了更高

59、的要求,現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng),因而大大提高了小區(qū)的安全程度,有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。由于紅外線是不可見光,有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性,因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。此外,在電子防盜、人體探測(cè)等領(lǐng)域中,被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器也以其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。目前國(guó)內(nèi)使用的各類防盜、保安報(bào)警器基本都是以超聲波、主動(dòng)式紅外發(fā)射/接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。而這里所設(shè)計(jì)的被動(dòng)式紅外報(bào)警器則采用了美國(guó)的傳感元件熱釋電紅外傳感器。這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào),同時(shí),它還能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物與其它非生

60、物。熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置,也可以用于自動(dòng)控制、接近開關(guān)、遙測(cè)等領(lǐng)域。用它制作的防盜報(bào)警器與目前市場(chǎng)上銷售的許多防盜報(bào)警器材相比,具有如下特點(diǎn):不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源。靈敏度高、控制范圍大。隱蔽性好,可流動(dòng)安裝。自動(dòng)照明模塊的設(shè)計(jì)采用紅外感應(yīng)技術(shù)，在3米內(nèi)感應(yīng)人體發(fā)出的紅外線，以開關(guān)量形式輸出信號(hào)，單片機(jī)檢測(cè)到有人后，根據(jù)低光照傳感器的信號(hào)判斷走廊是否需要開燈，然后判別信號(hào)是否是家人，不是家人后,發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，觸發(fā)帶有硬件延時(shí)的警笛聲響報(bào)警電路；同時(shí)通過單片機(jī)控制智能撥號(hào)系統(tǒng)電路進(jìn)行電話報(bào)警。4.2熱釋電紅外傳感器工作原理(1)紅外輻射概述在自然界中,任何高于絕對(duì)溫度(-