家庭电话自动拨号报警装置设计_毕业设计论文.doc
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1、毕业设计论文 家庭电话自动拨号报警装置设计 摘 要 本次设计经过对比分析国内外多种报警器的内部结构和功能,设计了一种 以 AT89C51 单片机作为核心的电话自动拨号报警器。通过二氧化碳传感器检测 空气中的二氧化碳浓度来确定是否发生火灾,通过热释电红外传感器来检测是 否发生了盗情,再有双音低频电路和 DTMF 模块进行自动拨号报警,从而达到防 火、防盗的目的。它可保存多组号码,可检查显示已存储的号码。从传感器得 到信号时(即有警情) ,可自动拨号,达到报警的目的。安装不同的传感器可组 成不同的报警功能,用于不同的场合。 关键词: AT89C51;自动拨号报警;DTMF 模块;双音低频 The
2、Home Phone Automatic Dialing Alarm Device Design ABSTRACT This design through comparison and analysis at home and abroad a variet y of internal structure and the function of alarm. We design a automatic teleph one dialing alarm system with AT89C51 as the core. By carbon dioxide sensor s to detect th
3、e concentration of carbon dioxide in the air to determine whether there is a fire, It has dual frequency automatic dialing alarm and DTMF circui t modules, So as to achieve the purpose of fire prevention, guard against theft. Installation of different sensors of different alarm function for differen
4、t occasio ns. Keywords: AT89C51; Automatic dialing alarm;DTMF module; Dual frequency 独独 创创 性性 声声 明明 本人郑重声明:所呈交的毕业设计是本人在指导老师指导下取得的研究成 果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外,设计中不包含其他人已经发表的 研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在设计中作了明 确的说明并表示了谢意。 签名:_ _年_月_日 授权声明授权声明 本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文(设计)的规定, 即:有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文(设计)的复印件
5、和磁盘, 允许毕业论文(设计)被查阅和借阅。本人授权许昌学院可以将毕业论文(设 计)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编论文(设计) 。 本人论文(设计)中有原创性数据需要保密的部分为(如没有,请填写 “无” ): 学生签名: 年 月 日 指导教师签名: 年 月 日 目 录 前 言.1 1.电话自动拨号报警器的功能和总体设计1 1.1 电话自动拨号报警器的功能 1 1.2 电话自动拨号报警器的硬件设计方案 1 1.3 电话自动拨号的主电路图 2 2.各功能模块设计4 2.1 单片机的介绍 4 2.2 摘挂机电路模块 7 2.3 显示和键盘模块
6、8 2.4 DTMF 收发模块8 2.5 电话号码存储模块 .13 2.6 报警信号输入 .13 3.报警器的软件设计.15 3.1 系统软件设计 .15 3.2 主程序设计 .16 4.仿真电路.17 4.1 系统原理 .17 4.2 元器件选择 .19 总 结.21 参考文献.22 附 录.23 致 谢.29 1 家庭电话自动拨号报警装置设计 前 言 改革开放以来,经济高速发展。在城市大发展的过程中,大量外地人口涌 入城市,给社会治安带来很大压力。工厂、机关和居家失盗、失火事件时有发 生,个别地方尤为严重,损失惊人。由此引起社会各界人士的普遍关注,有些部 门和小区开始派人白天夜间巡逻,并购
7、置防护铁门、铁栏杆等被动防范措施。 在保护了人身财产安全的同时,增加了很多的安全隐患。而且,由于报警的不 及时,造成了很多不必要的损失。本文介绍的电路就能解决这个问题,该电路 接到电话机的电话线上使用,不需要人员的操准,能自动、及时的完成报警动 作。这样不仅减少了对于工作人员的需求,而且还可以提高出警的准确性、迅 速性,对于人身财产的安全起到很好的防护作用。 1. 电话自动拨号报警器的功能和总体设计 本次设计为基于单片机的电话自动拨号报警系统。系统分为五个模块:单 片机控制模块,报警信号输入模块,电话号码存储模块,摘挂机控制模块, DTMF 收发模块。 1.11.1 电话自动拨号报警器的功能电
8、话自动拨号报警器的功能 它的功能有电话号码的输入、存储、断电不会丢失。可以保存多组号码。 可以检查显示已存储的号码。从传感器得到信号时(即有警情) ,可以自动拨号, 达到报警的目的。安装不同的传感器可组成不同的报警功能,用于不同的场合。 利用传感器的报警信号作为单片机的中断信号,从而启动单片机进行自动电话 的拨号功能。 1.21.2 电话自动拨号报警器的硬件设计方案电话自动拨号报警器的硬件设计方案 系统硬件框图见图 1-1 所示,本系统是利用电话网来传输数字和语音信息 的,系统在工作时报警检测电路中二氧化碳传感器的输出电压会随着空气中二 氧化碳气体浓度的变化而变化,当发生火灾时,随着二氧化碳气
9、体浓度升高, 传感器输出电压也会随之变高,当输出电压高于预先设定的比较器反向输入端 的基准值时就会产生报警信息,检测电路就把警情信息转换为电平信号传送到 2 单片机,单片机收到警情信号后,立即控制摘机电路摘机,同时控制双音多频 发送电路拨打预先存在 E2PROM 存储器 CAT24C021 中的电话号码,实现自动拨号 报警功能。当有人非法入室时,人体传感器通过红外探测采集盗窃信号输入, 系统将会自动摘机并检测电话是否处于可拨号状态。若是,则拨预存的电话号 码,若不是,则挂机并延时后重复上述过程。在拨号以后,系统会判断电话线 的状态是否为回铃音以及对方是否摘机,如果是,则播放录制好的语音报警内
10、容,否则,挂机以后延时重拨。 报警信号输入模块 单 片 机 DTMF 收发模块电话线 摘挂机控制模块电话存储模块 图 1-1 基于单片机的电话自动拨号报警器的系统硬件 1.31.3 电话自动拨号的主电路图电话自动拨号的主电路图 执行完初始化程序后,首先判断有无报警信号,若没有报警信号,则判断 用户是否按下修改键修改报警电话号码,若用户没有按下修改键,则继续判断 有无报警信号,若用户按下了修改键则需要用户继续输入报警时所要拨打的电 话号码,以停止键来判断是否输完,若没输完则继续输,输完后则存入 E2PROM 存储器 CAT24C021 中,若有报警信号,首先判断设置的标志位是否为 1,若不 为
11、1,则单片机立刻控制 P 口,令 P1.5 为低,执行摘机后,从 CAT24C021 中读 取报警电话号码,并显示要拨打的电话号码,最后把电话号码发送到 MT8880 拨 打报警电话号码。 3 图 1-1 模拟摘挂机及 DTMF 信号放大部分电路图 图 1-2 传感器的电话号码存储部分电路图 4 图 1-3 MT8880 接口电路部分电路图 2. 各功能模块设计 各系统模块的构成元件和功能如表 2-1 所示。 表表 2-12-1 系统模块的构成元件和功能系统模块的构成元件和功能 系统模块主要构成元件功能简介 单片机 AT89C51 通过程序对整个系统进行控制 双间多频发送装 置 HA868()
12、P/TD 型电话机 及其内部拨号芯片 W19930 接收从电话线上来的多音多频信号并将其 转化为数字信号,然后送入单片机才将欲拨 电话号码转化为双间多频信号送上电话线, 实现拨号功能 语音装置 SR9F26 单片永久记忆型语 音芯片 存储语音,以使在报警时,将事先存入的送 出通知对方 信号检测装置 74LS14 完成电话线上的信号(如回铃音、拨号音、 忙音、无效号码音以及振铃信号的判断 传感器 P2288 产生报警信号 电话机单元HA868()P/TD 型电话机产生双音频拨号信号 2.12.1 单片机的介绍单片机的介绍 AT89C51 单片机引脚图如图 2-1 所示。 5 图 2-1 AT89
13、C51 单片机引脚图 2.1.1 单片机 AT89C51 的主要特性 它可以与 MCS-51 兼容,具有 4K 字节可编程闪烁存储器。它的寿命为 1000 写/擦循环,它的数据保留时间为 10 年,它全静态工作时频率为 0Hz-24Hz,它 可以进行三级程序存储器锁定。它有 128*8 位内部 RAM,32 可编程 I/O 线, 5 个中断源和两个 16 位定时器/计数器。它同时具有低功耗的闲置和掉电模式, 片内振荡器和时钟电路,它也可编程串行通道1。 2.1.2 单片机 AT89C51 的管脚说明 GND 接地。VCC 接供电电压。P0 口是一个 8 位漏级开路双向的 I/O 口。P0 口能
14、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 FIASH 编程时,P0 口作为原码输入口,当 FIASH 进行校验时,P0 口输出原码, 此时 P0 口外部必须被拉高。P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口, P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高电 平时,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是缘于内部 上拉。在 FLASH 编程和校验时,P1 口作为第八位地址接收。P2 口为一个内部上 拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 口缓冲器可接收,输出 4 个 TTL 门电流,当 P2 口被写“1
15、”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时, 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 6 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 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/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
16、,P3 口将输出电流 (ILL)这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口,如 表 2-2 所示,P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号2。 表表 2-22-2 P3P3 口特殊功能口口特殊功能口 口管脚备选功能 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INT0(外部中断 0) P3.3 INT1(外部中断 1) P3.4 T0(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) RST 为复位输入。当振荡器复位器件时,要保持 RS
17、T 脚两个机器周期的高 电平时间。ALE/PROG 表示当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于 锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时, ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的 1/6。因此它 可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是每当用作外部数据 存储器时,将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时, ALE 只有在执行 MOVX,MOVC 指令时 ALE 才起作用。另外该引脚被略 微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止,置位无效。PSEN 外部程序存
18、储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次 PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时,这两次有效的 PSEN 信号将不出现。当 EA 保持低 电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH) ,不管是否有内部程序存 储器。注意加密方式 1 时,EA 将内部锁定为 RESET,当 EA 端保持高电平时,此 7 间有内部程序存储器。在 FLASH 编程期间,此引脚也用于施加 12V 编程电源 VPP。XTAL1 为反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2 是来 自反向振荡器的输出3。 2.1.3 AT89C51 芯片擦除 三个锁定位和整个 PEROM
19、阵列的电擦除可以通过正确的控制信号组合,并 且使 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦除的操作中,代码阵列会全部 被写为“1” ,并且在任何非空存储字节将被重复编程以前,该操作必须先被执 行。 此外 AT89C51 本身设有稳态逻辑,它可以在低到零频率的条件下静态逻辑, 支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下,CPU 停止工作。但 RAM、定时器、 计数器、串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下,将保存 RAM 的内容并且冻 结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止4。 2.22.2 摘挂机电路模块摘挂机电路模块 按照国家相关的标准规定:所有电话机,处于摘机状态的直
20、流电阻都应不 大于 300。处于挂机状态时,其漏电流应不大于 5uA。当处于用户摘机时,电 话机会通过叉簧接上大约 300 的负载,使整个电话线回路中流过大约 30mA 的 电流。当交换机检测到这种电流后,便会停止铃流发送,并将线路中的电压变 成十几伏的直流,以完成接续5。 电路图如图 2-2 所示,其工作原理是:当微处理器的 P1.5 口是低电平时, 由于电阻 R11、R12 和光耦内部的 LED 形成了回路,光耦内部发光二极管将被点 亮,发光二极管点亮后照射到光敏三极管上,光线相当于基极电流的作用,从 而激发产生集电极电流,光敏三极管将导通,发光二极管 D8 被点亮,从而三极 管 Q3 基
21、极有个较大的电压,三极管导通并达到饱和,继电器闭合。当微处理器 的 P1.5 口是高电平时,光耦不导通,发光二极管 D8 也不亮,三极管 Q3 截止, 继电器不会闭合。 8 图 2-2 模拟摘挂机电路图 2.32.3 显示和键盘模块显示和键盘模块 该模块是用来显示报警电话号码的。键盘显示电路用 HD7279 芯片,HD7279 是一片具有串行接口可同时驱动 8 位共阴式数码管(或 64 只独立 LED)的智能 显示驱动芯片,它同时可连接多达 64 键的键盘矩阵,单片就可以完成 LED 显示 键盘接口的全部功能。HD7279 内部有译码器,可直接接受 BCD 码或 16 进制码。 并且具有 2
22、种译码方式,它还具有多种控制指令,比如闪烁、消隐、段寻址、 左移、右移等。HD7279 芯片具有片选信号,可以方便地实现多于 64 键的键盘 接口和多于 8 位的显示。HD7279 芯片和微处理器之间采用串行接口,其接口电 路和外围电路相对简单,占用 I/O 口线少,达到简化硬件电路的目的。 2.42.4 DTMFDTMF 收发模块收发模块 DTMF信号的发生器和DTMF按键的号码盘相连,每掀一个号码键,电话机就 会发生两个相对应的音频信号组合,用它来控制交换机以连接到被叫用户。 DTMF按键盘可采用八中取二,或者七中取二的音频方式,8个频率可分为两组, 按频率的高低可分为高频群和低频群,每个
23、群各有4个频率,每撤消键盘上一个 号码,高频群和低频群将各送一个频率进行组合,输出就成了双音多频信号, 这样共有16种组合,号码和频率的对应关系如表2-3所示。每个号码所对应的两 个频率互相不为整数比.其中高频群中频率1633HZ用做备用频率,就成了七中取 二的方式,此时就只有12个号码。而这12个号码所代表的拉伯数字“09”以 及“*”、“#”通常就够用了,其中符号“*”、“#”可以用来表示一些特殊 9 的功能,如“暂停”、“重发”。当采用十六键时高频群中的最高频率1633HZ 做为备用频率,(A)(D)预定为数据通信和其它功能6。 表表 2-32-3 号码和频率的对应关系号码和频率的对应关
24、系 考虑到简化设计、降低成本、减少体积等因素,本设计采用 MITEL 公司生 产的 DTMF 收发器,MT8880 芯片作为收发电话双音多频信号的解码核心。 MT8880 是一个带有呼叫处理滤波器的单片 DTMF 收发器。它的主要特点是:数 据传送稳定,集成度高,抗干扰强,具有多种工作模式,容易与微机接口,可 编程控制等。其引脚图如图 2-3 所示。 图 2-3 8880 芯片管脚图 主要管脚功能简介:VSS、VCC为电源接入端,一般采用 5V 供电。 OSC1、OSC0 为 3.5795MHz 的晶振接入端,若外加时钟从 OSC1 经电容耦合输入 时,OSC0 端开路。D0、D1、D2、D3
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