畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于gsm家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于GSM家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作者姓名劉強(qiáng)指導(dǎo)教師馬學(xué)文副教授單位名稱信息科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)名稱通信工程東北大學(xué)2009年6月DESIGNOFGUARDAGAINSTTHEFTANDALARMSYSTEMBASEDONGSMBYLIUQIANGSUPERVISORPROFESSORMAXUEWENNORTHEASTERNUNIVERSITYJUNE2006基于GSM家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)隨著超大規(guī)模集成電路、通信技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們保安意識的日漸增強(qiáng)，利用單片機(jī)及其它外圍芯片實(shí)現(xiàn)自動報(bào)警已成為可能，而且是一種發(fā)展趨勢。它不僅有體積小、安裝方便、功能較齊全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性價(jià)比，因此應(yīng)用前景廣泛。但是現(xiàn)有市場上的家用報(bào)警器都有一些不足之處，所以在現(xiàn)行產(chǎn)品的基礎(chǔ)之上研制一種新型的家用智能防盜報(bào)警器，進(jìn)一步完善報(bào)警器的功能，提高它的可靠性，具有實(shí)際意義。這對于保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高公安、消防、醫(yī)療、保安等部門的快速反應(yīng)能力，有著重要的價(jià)值。本文在現(xiàn)有的家庭報(bào)警器基礎(chǔ)之上，將無線通信模塊引入報(bào)警系統(tǒng)，使系統(tǒng)可通過固定電話線和無線通信模塊向外界報(bào)警，這樣就克服了報(bào)警器因電話線被惡意剪斷而失去報(bào)警功能的問題。采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)功能劃分為三個(gè)部分主模塊、移動通信模塊、警情采集模塊。用戶可以根據(jù)自己的需要和經(jīng)濟(jì)承受能力，購買相應(yīng)的模塊組合成滿意的家庭報(bào)警器。主模塊是系統(tǒng)的核心模塊，其它部分作為功能模塊。在主模塊中預(yù)先留有各個(gè)功能模塊的接口，并且將它們相應(yīng)的軟件驅(qū)動程序存入主模塊之中，可以實(shí)現(xiàn)即插即用。本文對以上三個(gè)部分的軟硬件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的闡述，詳細(xì)介紹了核心芯片的選擇，外圍電路的連接，芯片與芯片之間的連接電路，程序設(shè)計(jì)方法和相應(yīng)的軟件，并給出了關(guān)鍵軟件的程序源代碼。根據(jù)項(xiàng)目的要求研制了一款家庭報(bào)警器，滿足用戶要求。本文在最后指出了家庭報(bào)警器的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞報(bào)警器，雙音多頻，GSMDESIGNOFGUARDAGAINSTTHEFTANDALARMSYSTEMBASEDONGSMWITHTHEDRAMATICDEVELOPMENTOFVERYLARGESCALEINTEGRATEDCIRCUIT,THETELECOMMUNICATIONTECHNOLOGYANDMICROCONTROLUNITANDTHEIMPROVEMENTOFPEOPLESAWARENESSOFSECURITYITISPOSSIBLETOSETALARMAUTOMATICALLYBYMICROCONTROLLERANDOTHERCHIPS,WHICHBECOMESAKINDOFTRENDBECAUSEITISSMALLANDCONVENIENTTOINSTALLANDTHERATIOOFPERFORMANCEANDCOSTISHIGH,ITWILLHAVEABRIGHTFUTUREBUTTHEPRODUCTOFALARMFORFAMILYHASSOMEDISADVANTAGESITISNECESSARYTODOSOMERESEARCHONANEWTYPEOFPRODUCTBASEDONTHEFORMERPRODUCT,WHICHISVALUABLEFORPROTECTINGPEOPLESPOSSESSIONANDINCREASINGTHEREACTIONOFPOLICEMAN,FIREMAN,DOCTORANDVIGILANCECOMMITTEETHISDISSERTATIONIMPROVESTHEFORMERALARMFORFAMILYINWHICHTHEMOBILEMODEMMODULEISINTZODUCEDSOTHEALARMCANBESETBYTELEPHONEANDMOBILEPHONE,WHICHOVERCOMESTHESHORTCOMINGTHATTHESYSTEMWILLBEOUTOFWORKWHENTHETELEPHONELINEISCUTOFFDELIBERATELYTHEALARMISDESIGNEDBYMODULARMETHODTHEALARMISSUBDIVIDEDINTOTHREEPARTSATINCLUDETHEMAINMODULE,MOBILEMODULE,COLLECTINGINFORMATIONONALARMMODULEACCORDINGTODIFFERENTREQUIREMENTANDEXPENSE,THECUSTOMCANPURCHASEDIFFERENTMODULESCOMBINETHEPRODUCTTHATISSUITABLEFORTHEMTHEMAINMODULEISTHEKEYGROUPOFTHEALARMTHEOTHERSARETHEFUNCTIONCOMPONENTS,WHICHARECONNECTEDCONVENIENTLYWITHTHEMAINMODULETHEREAREINTERFACESTOCONNECTWITHTHEFUNCTIONMODULESANDSOFTWARETODRIVETHEFUNCTIONMODULESINTHEMAINMODULE,WHICHENABLESTHEFUNCTIONMODULESTOPLUGANDPLAYTHISDISSERTATIONDESCRIBESTHEDESIGNOFHARDWAREANDSOFTWAREOFTHEALARMINDETAIL,INWHICHSELECTINGSUITABLECHIPS,PERIPHERYCIRCUIT,CHIPSINTERFACE,ANDTHEMETHODOLOGYOFPROGRAMAREDISCUSSEDMOREOVERTHEKEYPROGRAMISDESCRIBEDTHEALARMTHATISSATISFIEDFORTHECUSTOMISDEVELOPEDINTERMSOFTHEREQUIREMENTOFPROJECTTHEDEVELOPMENTTRENDOFALARMISDISCUSSEDINTHEENDKEYWORDSALARM,DTMF,GSM目錄任務(wù)書I摘要IIABSTRACTIII第1章緒論111課題來源及研究意義112報(bào)警器發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀1第2章總體方案設(shè)計(jì)221報(bào)警器的功能要求222總體設(shè)計(jì)方案223雙音多頻收發(fā)電路324GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)425單片機(jī)的軟件開發(fā)工具C51語言5第3章功能塊設(shè)計(jì)831主機(jī)8311AT89C51特點(diǎn)8312主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)8313主機(jī)軟件設(shè)計(jì)932雙音多頻收發(fā)電路10321MT8880特點(diǎn)10322MT8880與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)13323雙音多頻收發(fā)電路的軟件設(shè)計(jì)1433語音電路16331ISD1420特點(diǎn)16332ISD1420與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)18333語音電路的軟件設(shè)計(jì)1934看門狗電路19341X5045的特點(diǎn)20342X5045與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)22343看門狗電路的軟件設(shè)計(jì)22第4章功能模塊設(shè)計(jì)2341移動通信模塊23411ZXGM18的特點(diǎn)23412ZXGM18與單片機(jī)接口電路26413移動通信模塊的軟件設(shè)計(jì)2742警情采集電路29421DS2450的特點(diǎn)29422DS2450與AT89C51的接口電路設(shè)計(jì)32423警情采集電路的軟件設(shè)計(jì)32第5章模擬仿真與軟件調(diào)試3451軟件仿真3652硬件調(diào)試36521電源調(diào)試36522仿真器調(diào)試3653軟件調(diào)試3654模擬運(yùn)行37第6章總結(jié)3861設(shè)計(jì)總結(jié)3862存在的問題和展望39參考文獻(xiàn)40致謝42附錄1程序源代碼4318255A的初始化程序432MT8880初始化程序433報(bào)警驅(qū)動程序434語音播放程序455寫X5045字程序456與ZXGM18模塊操作相關(guān)的核心子程序477有關(guān)DS2450的主要子程序48附錄2接口電路圖49第1章緒論11課題來源及研究意義隨著超大規(guī)模集成電路、通信技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們保安意識的日漸增強(qiáng)，利用單片機(jī)及其它外圍芯片實(shí)現(xiàn)自動報(bào)警已成為可能，且是一種發(fā)展趨勢。它不僅有體積小、安裝方便、功能較齊全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性價(jià)比，因此應(yīng)用前景廣泛。但是現(xiàn)在市場上的家用報(bào)警器都有明顯的不足之處，所以在現(xiàn)行產(chǎn)品的基礎(chǔ)之上研制一種新型的家用防盜報(bào)警器，進(jìn)一步完善報(bào)警器的功能，提高它的可靠性，具有實(shí)際意義。這對于保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高公安、消防、醫(yī)療、保安等部門的快速反應(yīng)能力，有著重要的價(jià)值。12報(bào)警器發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀報(bào)警器的發(fā)展與微電子技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，它大致可分為三個(gè)發(fā)展階段，對應(yīng)著三代產(chǎn)品1第一代是利用純分離元件組成的產(chǎn)品，其特點(diǎn)是電路組成復(fù)雜，功能單一，可靠性較差，體積較大。第二代是利用集成芯片IC和分離元件組成的產(chǎn)品，其特點(diǎn)是電路組成較復(fù)雜，但是可以實(shí)現(xiàn)多種功能，可靠性比第一代產(chǎn)品高。第三代是以單片機(jī)為核心，外加其它集成芯片和分離元件組成的產(chǎn)品，其特點(diǎn)是功能齊全，可靠性高，具備一定的智能化功能，但電路組成較復(fù)雜。現(xiàn)在市場上主要以第三代產(chǎn)品為主，前兩代產(chǎn)品由于功能單一的原因基本己經(jīng)被淘汰。第三代報(bào)警產(chǎn)品又可分為兩類，一類是適合單個(gè)家庭應(yīng)用的獨(dú)立報(bào)警器，另一類是適合小區(qū)聯(lián)防報(bào)警的聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)。作為單個(gè)家庭用的報(bào)警器，產(chǎn)品己經(jīng)比較成熟，而且功能也比較齊全。多數(shù)產(chǎn)品采用單片機(jī)作為控制核心部分，通過電話線實(shí)現(xiàn)向外界報(bào)警功能。但是這種報(bào)警器有著自身的不足之處，作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，它缺乏與外界聯(lián)系的有效手段，雖然它可以通過固定電話與外界聯(lián)系，但是一旦電話線被惡意剪斷，則將失去電話報(bào)警功能。第2章總體方案設(shè)計(jì)現(xiàn)行家用報(bào)警器的功能雖然己經(jīng)比較齊全，但是并不完善。一個(gè)明顯的不足之處是因?yàn)樗鼈兪峭ㄟ^電話線實(shí)現(xiàn)向外界報(bào)警功能，所以當(dāng)電話線被惡意剪斷時(shí)則失去向外界報(bào)警的功能。因此，本文將提出一種整體設(shè)計(jì)方案，以求解決原有家用報(bào)警器的不足，完善其功能，提高其可靠性。根據(jù)產(chǎn)品功能要求和產(chǎn)品的性價(jià)比，決定采用單片機(jī)技術(shù)與移動通信技術(shù)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。21報(bào)警器的功能要求根據(jù)用戶提出的實(shí)際要求，本文所研制的報(bào)警器的功能要求如下231可實(shí)現(xiàn)非法侵入、火災(zāi)、煤氣和家庭緊急情況多種報(bào)警。2可通過固定電話與電話網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，報(bào)警時(shí)能迅速撥打存儲的號碼。3可通過移動電話與移動電話網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)向外界報(bào)警。4可預(yù)先存儲10組號碼，且掉電不丟失。5可錄下20S報(bào)警資料，可以更改，且掉電不丟失。6傳感器采用無線數(shù)據(jù)通信。7有報(bào)警記憶功能。8可實(shí)現(xiàn)異常情況的自動復(fù)位。22總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)系統(tǒng)功能的要求和系統(tǒng)構(gòu)成的需要來設(shè)計(jì)報(bào)警器，其總體設(shè)計(jì)方案如圖21所示。采用單片機(jī)作為控制中心，配有雙音多頻（DTMF）收發(fā)電路、移動通信模塊、語音錄放電路、警情采集電路、看門狗電路、聲光報(bào)警電路46。當(dāng)警情采集電路采集到警情信號時(shí)，單片機(jī)立即接通報(bào)警驅(qū)動電路實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，與此同時(shí)單片機(jī)測試雙音多頻收發(fā)電路，如果該電路正常，則通過該電路撥打預(yù)先設(shè)置好的電話號碼，向外界報(bào)警，如果該電路不正常例如電話線被惡意剪斷，則單片機(jī)接通移動通信模塊，通過無線調(diào)制解調(diào)器接入數(shù)字移動通信系統(tǒng)GSM向外界報(bào)警，通過以上任何一種方式，當(dāng)檢測到呼叫方摘機(jī)后，單片機(jī)接通語音電路，告知呼叫方與警情相關(guān)的信息，完成自動報(bào)警。單片機(jī)警情采集看門狗報(bào)警驅(qū)動雙音多頻收發(fā)電路語音電路移動通信模塊電話網(wǎng)絡(luò)圖21報(bào)警器總體設(shè)計(jì)方案框圖看門狗電路用來實(shí)現(xiàn)三種功能，第一是低壓報(bào)警，第二是防止系統(tǒng)的程序跑飛，第三是存儲電話號碼。23雙音多頻收發(fā)電路雙音多頻收發(fā)電路采用雙音多頻DTMF傳輸技術(shù)。DTMF可實(shí)現(xiàn)電話號碼快速可靠地傳輸，具有很強(qiáng)的抗干擾能力和較高的傳輸速度，在電話通信系統(tǒng)得以可廣泛的應(yīng)用。但絕大部分是用作電話的音頻撥號，也可以在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中用來實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)流和語音等信息的遠(yuǎn)程傳輸78。DTMF是用兩個(gè)特定的單音頻組合信號來代表數(shù)字信號以實(shí)現(xiàn)其功能的一種編碼技術(shù)。兩個(gè)單音頻的頻率不同，代表的數(shù)字或?qū)崿F(xiàn)的功能也不同。這種電話機(jī)中通常有16個(gè)按鍵，其中有10個(gè)數(shù)字鍵09和6個(gè)功能鍵，A，B，C，D。由于按照組合原理，一般應(yīng)有8種不同的單音頻信號。因此可采用的頻率也有8種，故稱之為多頻，又因它采用從8種頻率中任意抽出2種進(jìn)行組合來進(jìn)行編碼，所以又稱之為“8中取2”的編碼技術(shù)。根據(jù)CCITT的建議，國際上采用的多種頻率為697HZ，770HZ，852HZ，941HZ，1209HZ，1336HZ，1477HZ和1633HZ等8種。用這8種頻率可形成16種不同的組合，從而代表16種不同的數(shù)字鍵和功能鍵，具體組合如表21所示。表21雙音多頻組合功能高頻群HZ低頻群（HZ）1209133614771633697123A770456B852789C9410D24GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)移動通信模塊采用的是基于GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)的通信模塊9。通信就是信息交流。隨著社會的發(fā)展，人們對通信的要求越來越高，希望無論何時(shí)何地都能及時(shí)可靠地實(shí)現(xiàn)與任何人之間的通信。因此，傳統(tǒng)的固定通信手段已不能滿足人們的需要，移動通信就是在這種要求下發(fā)展起來的。移動通信就是指通信的雙方，至少有一方是在移動中進(jìn)行的通信。例如，固定點(diǎn)與移動體車輛、船舶、飛機(jī)之間、移動體之間、活動的人與人之間以及人與移動體之間的通信都屬于移動通信的范疇。要使通信的一方或雙方在移動中實(shí)現(xiàn)通信，就必須采用無線方式。當(dāng)前所使用的無線頻段主要為VHF頻段的150MHZ和UHP頻段的450MHZ，800MHZ，900MHZ。最近已經(jīng)出現(xiàn)使用18GHZ頻段的GSM數(shù)字蜂窩移動電話系統(tǒng)。GSM數(shù)字移動通信系統(tǒng)是由歐洲主要電信運(yùn)營者和制造廠家組成的標(biāo)準(zhǔn)化委員會設(shè)計(jì)出來，并在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。GSM系統(tǒng)是1982年歐洲電信主管部門會議為開發(fā)第二代數(shù)字蜂窩移動系統(tǒng)而成立的機(jī)構(gòu)，后來，歐洲的專家們將GSM有關(guān)的技術(shù)職能交給了歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會。同時(shí)，為維護(hù)GSM網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者、設(shè)備制造商和用戶的共同利益，各國的運(yùn)營者和制造商共同發(fā)起并成立了GSMMOU諒解備忘錄組織。MOU組織1991年在歐洲開通了第一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注冊了市場商標(biāo)，將GSM更名為“全球移動通信系統(tǒng)”GLOBALSYSTEMFORMOBILECOMMUNICATIONS。從此移動通信跨入了第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。同年，移動特別小組還制定了18GHZ頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)范，名為DCSI800系統(tǒng)。該系統(tǒng)與GSM900具有同樣的基本功能特性，它只占GSM協(xié)議的很小一部分，僅將GSM900和DCSI800之間的差別加以描述，二者絕大部分是通用的，均可通稱為GSM系統(tǒng)。1992年，大多數(shù)歐洲GSM運(yùn)營者開始商用業(yè)務(wù)。到1994年5月已有50個(gè)GSM網(wǎng)在世界上運(yùn)營，10月總客戶數(shù)已超過400萬，國際漫游客戶每月呼叫次數(shù)超過500萬，客戶平均增長超過50。L993年，歐洲第一個(gè)DCSI800系統(tǒng)投入運(yùn)營。到1994年已有6個(gè)運(yùn)營者采用了該系統(tǒng)。GSM系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范中只對功能和接口制定了詳細(xì)規(guī)范，而未對硬件做出規(guī)定。這樣做的目的是盡可能減少對設(shè)計(jì)者的限制，并使各運(yùn)營者有可能購買不同廠家的設(shè)備。1991年中國在嘉興市建立和開通了我國第一個(gè)GSM引示系統(tǒng)，并于1993年9月正式開放業(yè)務(wù)。目前，我國GSM用戶數(shù)量已超過1億，成為世界上GSM手機(jī)量最多的國家。GSM系統(tǒng)的主要技術(shù)有以下6個(gè)特點(diǎn)1由于采用了高效調(diào)制器、信道編碼、交織、均衡等技術(shù)，使系統(tǒng)的頻譜效率高。2具有靈活和方便的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，頻率重復(fù)利用率高，容量加大。3除開放話音業(yè)務(wù)外，還可開放承載業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)和與ISDN相關(guān)的業(yè)務(wù)。4提供開放性接口，可與各種公用通信網(wǎng)互連互通，任何廠家提供的GSM系統(tǒng)都能互連。5通過鑒權(quán)、加密和臨時(shí)移動用戶識別號碼TMSI，可以達(dá)到安全的目的。6在SIM卡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動漫游功能，全部GSM移動用戶都進(jìn)入GSM系統(tǒng)而與國別無關(guān)。25單片機(jī)的軟件開發(fā)工具C51語言本報(bào)警器的主機(jī)采用AT89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。采用高級語言工具C51來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。美國ARCHIMEDES公司和FRANKLINSOFTWARE公司在20世紀(jì)90年代初專門為基于51系列單片機(jī)開發(fā)了高級語言工具C51。利用該工具編寫的代碼簡單高效、結(jié)構(gòu)清晰，尤其是后來不同類型的微處理器及其更新產(chǎn)品的開發(fā)工具基本上都支持C語言，因此用C語言編寫的程序容易移植和維護(hù)?，F(xiàn)在C51主要有兩個(gè)版本一個(gè)是ARCHIMEDES公司的C51V405A，另一個(gè)是FRANKLINSOFTWARE公司的C51V320。兩個(gè)版本都支持ANSI標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為滿足MCS51單片機(jī)的特殊需要又?jǐn)U展了一些關(guān)鍵字，如BIT，CODE，DATA，IDATA，SFR，REENTRANT等。但是對于單片機(jī)89C51的應(yīng)用，只有FRANKLINSOFTWAREC51V320編譯器提供C語言編程的方法。該編譯器對局部變量及傳遞參數(shù)使用RAM覆蓋技術(shù)，使其內(nèi)部RAM的利用效率提高，因此C51完全可以和匯編語言相比擬。同時(shí)，該編譯器還可以產(chǎn)生INTEL格式的目標(biāo)文件。FRANKLINC51V320有以下5個(gè)特點(diǎn)101存儲模式上FRANKLINC51支持SMALL，COMPACT，LARGE模式。當(dāng)缺省存儲類型時(shí)，存儲模式將自動決定變量的默認(rèn)存儲類型，不能位于RAM中的參數(shù)、傳遞變量和無明確存儲類型說明的局部過程變量也將保存在默認(rèn)的RAM區(qū)域。2存儲類型FRANKLINC51支持89C51微處理器及結(jié)構(gòu)，可完全訪問其硬件系統(tǒng)的所有部分，每個(gè)變量可準(zhǔn)確地賦予不同的存儲類型，如表22所示。表22C51存儲類型與89C51存儲空間的對應(yīng)關(guān)系存儲類型對應(yīng)存儲空間DATA直接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，訪問速度快（128字節(jié)）PDATA分頁尋址片外數(shù)據(jù)區(qū)（256字節(jié)）MOVXR0訪問XDATA片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)（64K）MOVXDPTR訪問CODE代碼存儲區(qū)（64K）MOVCDPTR訪問3數(shù)據(jù)類型。FRANKLINC51支持的數(shù)據(jù)類型為BIT，SIGNEDCHAR，UNSIGNEDCHAR，SIGNEDINT，UNSIGNEDINT，LONG，UNSIGNEDLONG，F(xiàn)LOAT指針等。變量可以組合為結(jié)構(gòu)和聯(lián)合，也可定義為多維數(shù)組，同時(shí)還可以通過指針訪問變量。另外，F(xiàn)RANKLINC51還有兩個(gè)特殊的數(shù)據(jù)類型SBIT和SFR，用來簡化對89C51微處理器的特殊功能寄存器SFR的訪問，如表23所示。表23C51的特殊數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型長度范圍SBIT1位1OR0SFR1字節(jié)0255SFR162字節(jié)0655354指針。FRANKLINC51支持一般三字節(jié)指針和基于存儲器的指針，其中基于存儲器的指針由C源代碼中存儲類型決定并在編譯時(shí)確定，用這種指針可以高效訪問對象并且只需一至二字節(jié)。例如，用于訪問內(nèi)部RAM或外部PRAM的字節(jié)指針和用于訪問外部RAM或ROM的二字節(jié)指針指針之間可以相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)對存儲器的高效訪問，如表24所示。表24C51的指針類型指針說明長度指向FLOATP33字節(jié)所有89C51存儲空間的“FLOAT”CHARDATADP1字節(jié)“DATA”存儲區(qū)中的“CHAR”LONGPDATAPP1字節(jié)“PDATA”存儲區(qū)中的“LONG”CHARXDATAXP2字節(jié)“XDATA”存儲區(qū)中的“CHAR”5中斷和重入。FRANKLINC51支持對中斷的所有方面的控制和存儲器組的使用，從而創(chuàng)建高效的中斷服務(wù)程序，產(chǎn)生最合適的代碼，它使用關(guān)鍵字INTERRUPT聲明中斷過程，用USING聲明使用的存儲器區(qū)，函數(shù)的重入需要使用關(guān)鍵字REENTRANT重入函數(shù)的使用效率要低得多。使用C源程序直接開發(fā)中斷過程的函數(shù)語法如下返回值函數(shù)名參數(shù)模式再入INTERRUPTVECTORUSINGBANKINTERRUPT后的數(shù)值VECTOR為89C51控制器的多中斷。中斷及入口地址如表25所示。表25C51的中斷向量表中斷類型中斷向量0外部中斷0003H1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0中斷000BH2外部中斷10013H3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1中斷001BH4串行端口中斷0023H第3章主模塊設(shè)計(jì)本章詳細(xì)介紹主模塊的硬件和軟件設(shè)計(jì)。主模塊包括主機(jī)、雙音多頻DTMF收發(fā)電路、語音電路、看門狗電路和聲光報(bào)警驅(qū)動電路。詳細(xì)闡明芯片選擇的比較，所選用芯片的內(nèi)部組成、功能特點(diǎn)、外圍電路及其接口電路，并設(shè)計(jì)出具體的硬件電路。根據(jù)硬件連接和模塊的功能要求，提出軟件的設(shè)計(jì)方法并編程。31主機(jī)報(bào)警器的主機(jī)采用AT89C51單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)是將中央處理器CPU、隨機(jī)存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及輸入輸出接口電路等計(jì)算機(jī)主要部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司能夠生產(chǎn)單片機(jī)，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的功能也日漸強(qiáng)大，運(yùn)算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了32位和64位單片機(jī)，但根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價(jià)比，本文選用ATMEL公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)AT89C51作為系統(tǒng)的主機(jī)。311AT89C51特點(diǎn)AT89C51是ATMEL公司采用CMOS工藝生產(chǎn)的低功耗、單片機(jī)，與MCS51單片機(jī)兼容，其功能特點(diǎn)為14K字節(jié)閃爍存儲器FLASH，可進(jìn)行1000次寫、擦除操作。2靜態(tài)操作，外接0HZ24MHZ晶振。3三層程序存儲器。4128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM。532根可編程輸入/輸出線。6兩個(gè)6位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。7六個(gè)中斷源。8一個(gè)可編程串口。9支持低功耗模式和掉電模式。312主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，本報(bào)警器的主機(jī)由一片AT89C51單片機(jī)和一片U0擴(kuò)展芯片8255A組成11，主機(jī)電路如圖31所示。圖31主機(jī)電路圖圖31中，電容C130PF，C230PF，C322F，晶振F12MHZ，電阻R11K。這里只給出了AT89C51單片機(jī)的主要外圍電路和輸入輸出口的擴(kuò)展電路，有關(guān)單片機(jī)其他引腳的連接，將在以后的相應(yīng)章節(jié)中給出。313主機(jī)軟件設(shè)計(jì)對于單片機(jī)編程語言主要有匯編語言、PL/M語言、BASIC語言和C5L語言。本文的軟件設(shè)計(jì)采用C51語言。C51語言的兼顧了C語言的特點(diǎn)，很適合程序的模塊化設(shè)計(jì)，本文充分利用這一特點(diǎn)，將軟件劃分為功能相對獨(dú)立的模塊，與相應(yīng)的硬件電路一起設(shè)計(jì)。這一節(jié)介紹主程序和8255A初始化程序。所謂主程序就是C語言中的MAIN函數(shù)。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，本文的主程序其流程圖如圖32所示，其主要完成以下功能1程序初始化，包括AT89C51兩個(gè)內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器、雙音多頻電路和移動通訊模塊的初始化。2循環(huán)檢測警情。3警情處理包括警情紀(jì)錄，聲光報(bào)警，固定電話報(bào)警或移動電話報(bào)警。8255A是INTEL公司生產(chǎn)的單片機(jī)輸入/輸出I/0擴(kuò)展芯片，8255A內(nèi)部有一個(gè)控制寄存器和三個(gè)數(shù)據(jù)寄存器即PA，PB，PC口。本系統(tǒng)將PA，PB，PC都規(guī)定為一般的輸入輸出方式，其中PC接鍵盤輸入，PA接警情采集電路。系統(tǒng)初始化檢測警情有警情延遲還有警情警情記錄，聲光報(bào)警調(diào)固定電話子系統(tǒng)報(bào)警成功調(diào)移動電話報(bào)警子程序YNYNYN開始圖32主程序流程圖在圖31所示的主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)中，8255A的控制寄存器、PA口、PB口、PC口的基地址分別為0003H，0000H，0001H，0002H。因?yàn)槿齻€(gè)數(shù)據(jù)寄存器都工作在方式0，且PC的高四位用于輸出，低四位用于輸入，PA，PB口用于輸出，所以控制命令字為81H。8255A的初始化程序見附錄源程序1。32雙音多頻收發(fā)電路雙音多頻是一種電話的撥號方式，它用8種頻率組成電話的16個(gè)鍵。現(xiàn)在市場上己經(jīng)有多種芯片可以完成雙音多頻信號的收發(fā)功能，例如WE9188，UM91215，MT8880。其中MT8880以其功能齊全，外圍電路簡單，與單片機(jī)接口方便而受到了用戶的青睞。本文研制的報(bào)警器選用MT8880芯片來設(shè)計(jì)雙音多頻收發(fā)電路1213。321MT8880特點(diǎn)MT8880是MITEL公司生產(chǎn)的DTMF發(fā)送與接收芯片，它是一種功能較強(qiáng)的DTMF發(fā)送與接收器。它的內(nèi)部寄存器和控制接口、數(shù)據(jù)總線器，便于實(shí)現(xiàn)與微處理器的直接接口和對電路進(jìn)行工作模式控制，獲得更多的功能和靈活性。通過微機(jī)接口可以由2，RSO，R/，D0D3等信號選擇內(nèi)部寄存器，并控制電路的工作WCS狀態(tài)或工作模式。MT8880的管腳如圖33所示。圖33中，OSC1，OSC2是時(shí)鐘或振蕩器輸入和輸出端。通常兩端外接3579545MHZ晶振，與片內(nèi)振蕩器產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)鐘信號。IN，IN是運(yùn)放的同相和反相輸入。GS是增益選擇端，VREF是基準(zhǔn)電壓輸出端，它由VDD，VSS產(chǎn)生，通常為VDD/2，作為運(yùn)放輸入的偏置。TONE是發(fā)送DTMF信號的輸出。R/是W讀寫控制信號輸入，與TTL電平兼容。是片選信CS號輸入，若為TTL低電平，則此電路被選中。RSOCS是寄存器選擇輸入，與TTL電平兼容。CLK2是系統(tǒng)時(shí)鐘輸入，與TTL電平兼容。DOD3是控制DTMF信號發(fā)送和DTMF譯碼的4位數(shù)據(jù)輸入/輸出，與TTL電平兼容，當(dāng)0H時(shí)，DOD3呈高阻。/CALL對微處理器的中CSIRQ斷請求信號，為開漏輸出。若控制寄存器數(shù)據(jù)設(shè)定電路處于CALL模式和中斷使能狀態(tài)，則該端輸出代表運(yùn)放輸入的方波信號音。EST是初始控制輸出，ST/GT是控制輸入/時(shí)間監(jiān)測輸出，VCC是電源正極，MT8880的工作電壓為5V，VDD是地。MT8880內(nèi)部包含5個(gè)工作寄存器，它們是發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器TDR、接收數(shù)據(jù)寄存器RDR、狀態(tài)寄存器SR、控制寄存器A和B。用戶可以分別通過RSO，R/的不W同時(shí)序組合將數(shù)據(jù)寫入TDR或A，B，來控制選擇MT8880的不同工作模式和數(shù)據(jù)讀寫。MT8880共有6種工作模式。1DTMF模式。電路發(fā)送或接收DTMF信號。數(shù)據(jù)通過TDR，RDR以及狀態(tài)寄存器SR，可以完成DTMF信號的發(fā)送與接收。2呼叫處理CALL模式。電路可以從輸入信號中檢測電話呼叫過程中的各種信號音，并由/CALL端方波輸出。IRQ3突發(fā)BURST模式。該模式下只能發(fā)送DTMF信號而不能接收。4單/雙S/D音產(chǎn)生模式。電路可產(chǎn)生單音或DTMF信號，用于測試和監(jiān)測。5測試TEST模式。使電路從DTMF接收部分得到延遲監(jiān)測信號，并從N1O90LKG3VEF7T8PDM圖33MT8880管腳圖/CALL端輸出。IRQ6中斷模式。該模式可工作在DTMF狀態(tài)條件下或BURST模式條件下，一旦有信號出現(xiàn)，則/CALL端輸出低電平。I六種工作模式的選擇，主要通過兩個(gè)控制寄存器A，B的不同賦值來得到，具體見表31和表32。表31控制寄存器A的功能比特位置名稱符號功能B0信號音輸出TOUT低電平有效，突發(fā)與非突發(fā)模式均可B1模式輸出MC低電平時(shí)為DTMF方式，高電平時(shí)為CALL模式B2中斷允許IRQ高電平有效，使電路工作于中斷模式B3控制寄存器選擇RS高電平時(shí)，下一個(gè)寫周期選控制寄存器B，繼而寫周期返回選A表32控制寄存器B的功能比特位置名稱符號功能B0突發(fā)模式BURST低電平有效B1測試模式TEST高電平有效B2單/雙音產(chǎn)生S/D低電平設(shè)定電路產(chǎn)生DTMF信號；高電平設(shè)定行或列（由B3決定）單音信號輸出B3列/行單音產(chǎn)生C/R在B2為高電平的情況下，若B3為高則選擇列單音頻率，為低則選擇行單音頻率。有關(guān)RSI，R/的時(shí)序組合來選擇不通的內(nèi)部寄存器如表33所得到不同的工作W模式。此時(shí)，狀態(tài)寄存器SR的作用尤為重要，因?yàn)橛嘘P(guān)數(shù)據(jù)讀寫的狀態(tài)標(biāo)志要從SR中得到。SR每一位的定義見表34。表33RSI與R/時(shí)序控制WRSIR/W功能00數(shù)據(jù)寫入TDR01數(shù)據(jù)從RDR讀出10數(shù)據(jù)寫入控制寄存器A，B11數(shù)據(jù)從SR讀出表34狀態(tài)寄存器SR的功能比特位置名稱狀態(tài)標(biāo)志設(shè)定狀態(tài)標(biāo)志清除B0中斷模式中斷發(fā)生，B1，B2被中斷禁止，SR讀出數(shù)據(jù)后設(shè)定清除B1突發(fā)模式下暫停時(shí)間已完，準(zhǔn)備發(fā)SR讀完數(shù)據(jù)后或當(dāng)非突發(fā)TDR為空生新的數(shù)據(jù)模式下進(jìn)行清除B2RDR滿RDR中已有有效數(shù)據(jù)SR讀完數(shù)據(jù)后清除清除B3延遲控制設(shè)定無DTMF信號進(jìn)行有效DTMF信號檢測功能有效檢測功能322MT8880與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)MT8880與AT89C51的接口電路相對比較簡單，并且加上相應(yīng)外圍電路就可以實(shí)現(xiàn)DTMF信號的收發(fā)功能。但是MT8880是專門為MOTOROLA公司的68系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的，所以，它們的時(shí)序配合能通過硬件完成，而AT89C51沒有硬件電路來滿足MT8880的工作時(shí)序，需要通過軟件實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過程將在軟件設(shè)計(jì)中介紹，其接口電路和外圍電路如圖34所示12。圖34MT8880與單片機(jī)的接口MT8880的CP引腳和AT89C51的T0連接，用以完成對電話線上各種信號引得判斷。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采取循環(huán)檢測的方式，所以MT8880的中斷引腳不需要與AT89C51的中斷引腳相連。由MT8880產(chǎn)生的DTMF信號不能直接與電話線相連，因?yàn)樵撔盘柵c電話線所傳輸?shù)男盘柌黄ヅ?，我國電話線上所傳輸?shù)男盘栕袷谿B7732標(biāo)準(zhǔn)，按照該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，MT8880產(chǎn)生的DTMF信號先要經(jīng)過放大，然后才能與電話線連接。放大電路如圖35。R1243CLMAOUTVEFIN圖35信號放大電路圖35中，電阻R1100K，R224M，R382K，R4300，電容C11F，C247F，A1為LM324。電話線與信號音接口如圖36所示。0KUAPDQ567RNSJG圖36電話線與信號接口323雙音多頻收發(fā)電路的軟件設(shè)計(jì)對MT8880的操作無論是寫控制寄存器A或B，還是讀狀態(tài)寄存器，都有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。MT8880的CLK2腳本應(yīng)和68系列單片機(jī)中的E信號相連，當(dāng)芯片MT8880的內(nèi)部寄存器CRA，CRH，SR，TDR和RDR被訪問時(shí)，CLK2腳應(yīng)出現(xiàn)一次帶上升沿的高電平，其周期應(yīng)為1S1000S，這是關(guān)鍵信號，其它信號均以此信號作為依據(jù)。而單片機(jī)AT89C51無此信號線。因此，我們采用I/0口P2模擬產(chǎn)生CLK2及其它信號的時(shí)序。圖37給出了單片機(jī)AT89C51寫內(nèi)部寄存器CRA，CRB的時(shí)序圖。圖37MT8880寫控制寄存器時(shí)序根據(jù)時(shí)序圖可以通過軟件編程來滿足MT8880的讀寫時(shí)序，即在一定的時(shí)刻將P2口的相應(yīng)口線置1或清0。對MT8880的操作主要有初始化，判斷信號音，撥打電話號碼。初始化包括讀狀態(tài)寄存器；0寫入控制寄存器A；0寫入控制寄存器B。據(jù)表33和硬件連接圖，具體初始化子程序如附錄程序2。報(bào)警子程序流程圖如圖38所示，其主要完成以下功能判別信號音、自動撥號、啟動語音提示。信號音識別實(shí)現(xiàn)的原理是首先將MT8880設(shè)置為呼叫處理CP模式，由于MT8880的IN一端經(jīng)過多路模擬開關(guān)與電話線相連，因此呼叫過程中的各種信號音經(jīng)MT8880濾波限幅后得到方波，從MT888的IRQ/CP端輸出。電話系統(tǒng)的撥號音、回鈴音和忙音的音頻頻率均為450HZ25HZ的正弦波，只是斷續(xù)比不同。撥號音為連續(xù)信號，回鈴音為1S通4S斷，忙音為3S通3S斷。AT89C51的內(nèi)部定時(shí)器T1設(shè)置為定時(shí)器方式，T0設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式。在T1的定時(shí)時(shí)間內(nèi)，T0對MT8880的IRQ/CP端輸出的信號音計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)值的不同就可以將各種信號音識別出來。本文將T1定時(shí)時(shí)間設(shè)為50S，T0在4S內(nèi)計(jì)數(shù)。因?yàn)?9C51晶振頻率是12MHZ，又定時(shí)器的計(jì)數(shù)周期是單片機(jī)晶振頻率的1/12即LS，所以T1的計(jì)數(shù)初值計(jì)算見公式31。T_COUNTER501000/150000（31）T0的4S定時(shí)通過T1實(shí)現(xiàn)，在T1的中斷服務(wù)程序中設(shè)置計(jì)數(shù)標(biāo)志T_FLAG，在每次執(zhí)行T1中斷服務(wù)程序時(shí)，T_FLAG加1，因?yàn)門1中斷服務(wù)程序每50S執(zhí)行一次，所以當(dāng)T_FLAG等于80時(shí)，正好就是4S的時(shí)間。詳細(xì)程序如附錄源程序3。模擬摘機(jī)調(diào)用信號音判別子程序有撥號音調(diào)用自動撥號子程序調(diào)用信號音判別子程序模擬掛機(jī)有回鈴音對方摘機(jī)調(diào)用語音提示子程序撥完預(yù)制號碼返回取下一個(gè)電話號碼等待時(shí)間到Y(jié)YYYYNNNNN初始化圖38報(bào)警子系統(tǒng)的流程圖33語音電路語音電路的作用是警情提示，即當(dāng)系統(tǒng)通過固定電話網(wǎng)或移動電話網(wǎng)，接通呼叫用戶時(shí)，語音電路將告知呼叫方有關(guān)警情的具體信息，如發(fā)生何種警情，報(bào)警者所處位置等8。因此，語音電路所選用的芯片必須具備三種功能分段錄音、放音、可尋址，根據(jù)這些功能要求，本系統(tǒng)選用ISD1420作為語音電路的核心芯片。331ISD1420特點(diǎn)ISD1420語音芯片是美國ISD（INFROMATIONSTORAGE）公司的新型產(chǎn)品，ISD1420是ISD1400系列中錄音時(shí)間為20S的語音芯片ISD1400系列語音芯片采用直接存儲模擬信號，自動待機(jī)省電，可編程電擦除只讀存儲和總線技術(shù)，是一種具有高保真、錄音數(shù)據(jù)永久保存、省電、適用于單片機(jī)接口特點(diǎn)的新一代語音芯片系列。ISD1420語音芯片具有以下特點(diǎn)采用直接模擬量存儲技術(shù)DAST，重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原音，零功率信息存儲，無需備用電池，存儲的信息可保留10年以上，易于使用，無需編程，可隨意改變錄音內(nèi)容，錄放次數(shù)達(dá)10萬次以上，具有自動省電功能，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式，僅需05S維持電流，可分段存儲多段信息。自帶時(shí)鐘源，高抗干擾性能。5V標(biāo)準(zhǔn)電源供電?？芍苯域?qū)動816喇叭工作，輸出不失真功率大于50MW，也可作激勵信號單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的L/4，約為12MW左右；采用總線技術(shù)，適于不同單片機(jī)接口。ISD1420錄音時(shí)間為20S，它最多可錄160個(gè)語音段，語音段最短時(shí)間可達(dá)到0125S，其管腳排列如圖39所示。圖中，A0A7是地址輸入端，當(dāng)A6和A7不全為高電平時(shí)，A0A7為分段錄音信息地址線，不同的地址對應(yīng)不同的錄音片斷，A6和A7全為高平時(shí)，A0A5用于選擇操作模式。MIC是話筒輸入端，話筒輸入信號通過電容交流禍合至此引腳并傳給片上預(yù)放大器，片上自動增益控制AGC電路控制預(yù)放大器的增益在1524DB之間。禍合電容值和該端內(nèi)阻決定語音信號通頻帶下限頻率；MICREF是話筒參考輸入端，MICREF是預(yù)放大器的反相輸入端，配合外電路可使片上預(yù)放大器具有較高的噪聲抑制比和共模抑制比。ANAIN是模擬信號輸入端，對于話筒輸入，ANAIN引腳應(yīng)通過外部電容與ANAOUT引腳連接，若為外部輸入信號，則要直接通過電容禍合到此端。偶合電容決定片上控制預(yù)放大器通頻帶的下限頻率。ANAOUT是預(yù)放大器的輸出端，預(yù)放大器的電壓增益取決于AGC電平，對于小信號輸入電平，其增益最大為24DB，對于強(qiáng)信號，增益較低。AGC是自動增益控制端，AGC動態(tài)地調(diào)整預(yù)放大器增益，使加至MIC輸入端的非失真信號的范圍擴(kuò)展。內(nèi)阻抗5K和外部電容決定AGC的響應(yīng)時(shí)間，外部電容和外部電阻的RC時(shí)間常數(shù)決定AGC的釋放時(shí)間。SP，SP是喇叭輸出端，該端可直接驅(qū)動16喇叭?？刹捎秒p端輸出驅(qū)動喇叭，也可采用單端輸出驅(qū)動喇叭，不過雙端輸出信號的功率是單端的四倍，單端輸出需要該腳與喇叭之間串接100F的交流禍合電容，錄音期間該輸出端保持高阻狀態(tài)。XCLK是外SP15VCA6MI7REF8G9N20OUTLY34DXK圖39ISD1420管腳圖接時(shí)鐘輸入端，ISD1420具有內(nèi)部時(shí)鐘，一旦接入外部時(shí)鐘，內(nèi)部時(shí)鐘會自動失去作用。如果不用外部時(shí)鐘該引腳應(yīng)當(dāng)接地，一般不推薦使用外部時(shí)鐘，除非要求時(shí)鐘信號特別精確。RECLED是工作狀態(tài)指示端，在錄音或放音時(shí)該端輸出低電平，可驅(qū)動一個(gè)LED來指示狀態(tài)。PLAYE是邊沿觸發(fā)放音控制端，該端輸入一低脈沖，芯片即進(jìn)入放音狀態(tài)，直至遇到信息結(jié)束標(biāo)記EOM或到存儲空間的末尾時(shí)回放過程結(jié)束，電路自動進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)?；胤胚^程中PLAYE變化不會影響回放過程。PLAYL是電平觸發(fā)放音控制端，該端電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３?，芯片進(jìn)入放音狀態(tài)，放音過程持續(xù)到該端電平由低變高或遇到信息結(jié)束標(biāo)記EOM，結(jié)束后電路進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。REC是錄音觸發(fā)端，REC一旦變?yōu)榈碗娖?，芯片就進(jìn)入錄音狀態(tài)，REC的權(quán)限優(yōu)先于PLAYE和PLAYL，在放音期間若遇REC接低電平時(shí)，放音就會立即停止并轉(zhuǎn)入錄音狀態(tài)開始錄音。錄音期間REC應(yīng)始終保持低電平，REC變高或存儲空間變滿時(shí)錄音過程結(jié)束，這時(shí)在錄音截止的地方會記錄一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)記CEOM。VCCD，VCCA是數(shù)字電源正端和模擬電源正端，為了減小片內(nèi)噪聲，芯片中模擬電路和數(shù)字電路在內(nèi)部是分開的，應(yīng)用時(shí)兩個(gè)電源引腳應(yīng)離電源盡可能的近，而且電源的去藕電容應(yīng)離引腳越近越好。VSSD，VSS是數(shù)字地和模擬地。332ISD1420與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)ISD1420與AT89C51的接口電路主要考慮地址線A0A7以及REC和PLAYE的連接。本系統(tǒng)中采用AT89C51的P1口的五根I/O線與其相連，具體接口電路如圖310所示。圖310ISD1420與單片機(jī)的接口電路ISD1420可以實(shí)現(xiàn)分段錄音，分段錄音時(shí)A0A7用作地址輸入線，A6，A7不可同時(shí)為高電平，所以地址范圍為00000000100111111，即為十進(jìn)制碼0159共160個(gè)數(shù)值，這表明ISD1420的EEPROM最多可被劃分為160個(gè)存貯單元，可錄放多達(dá)160段語音信息。由A0A7決定T0125128A764A632A516A48A34KA22A11A0例如選擇從5S處開始錄音，則所需的地址為00L0L000B，因此只要將上述地址配置給A0A7即可。在本報(bào)警器的設(shè)計(jì)中將20S的存儲時(shí)間分為3段，第一段為7S，錄放起始地址為00000000B，用于存儲有關(guān)非法入室的報(bào)警信息；第二段為7S，錄放起始地址為00111000B，用于存儲有關(guān)火災(zāi)的報(bào)警信息；第三段為6S，錄放起始地址為01110000B，用于存儲有關(guān)煤氣泄漏的報(bào)警信息。由這3段地址可以看出，A7，A2，A1和A0均為0，因此可以將它們接地，只用AT89C51的4根口線進(jìn)行控制即可。ISD1420在14，15將語音輸出，它可以直接驅(qū)動8的喇叭，設(shè)計(jì)系統(tǒng)要求將語音信號通過電話線傳送，因?yàn)镮SD1420的輸出信號與電話線上傳送的信號不匹配，所以先要經(jīng)過放大電路才能與電話線連接，電路如圖311所示。將SP輸出的信號放大，而SP引腳懸空。語音信號放大后通過電話線接口電路與電話線相連即可實(shí)現(xiàn)語音信號的傳送。R2314CLMADSPOUT圖311ISD1420的語音信號放大電路333語音電路的軟件設(shè)計(jì)ISD1420的編程相對較簡單，主要考慮不同警情的錄音尋址和語音信息的播放。具體程序如附錄源程序4。34看門狗電路在系統(tǒng)的軟件運(yùn)行過程中，由于外界干擾等意外的因素很可能使程序指針指向非程序區(qū)域，使系統(tǒng)程序陷入死循環(huán)，系統(tǒng)不能正常工作，稱之為程序跑飛。出于系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮，本文采用硬件看門狗電路，以解決因程序跑飛而使系統(tǒng)不能正常工作的問題，以提高系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)選用X5045作為看門狗電路的核心芯片。X5045除了具有看門狗作用外，還有512字節(jié)的電可擦除只讀存儲器（EEPROM），本文將其用來存儲預(yù)制電話號碼。341X5045的特點(diǎn)X5045是XICOR公司生產(chǎn)的看門狗芯片，它有三種常見的功能看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控、EEPROM。以下對這三種功能加以簡單介紹1415。1看門狗定時(shí)器看門狗定時(shí)器對微控制器提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。他提供了三種定時(shí)時(shí)間，可用編程選擇200MS，600MS，64S。在設(shè)定時(shí)間內(nèi)如果沒有對X5045進(jìn)行訪問，則看門狗以RESET信號做輸出響應(yīng)，即變?yōu)楦唠娖剑訒r(shí)約200MS以后RESET由高電平變?yōu)榈碗娖健?電壓監(jiān)控上電時(shí)，電源電壓超過45V后，經(jīng)過約200MS的穩(wěn)定時(shí)間后RESET信號由高電平變?yōu)榈碗娖?。掉電時(shí)，電源電壓低于45V時(shí)，RESET信號立刻變?yōu)楦唠娖讲⒁恢北３值诫娫椿謴?fù)到穩(wěn)定為止。3EEPROM存儲器X5045的存儲部分是CMOS的40位串行EEPROM，他在內(nèi)部按5128來組織。采用三總線工作的串行接口一次最多可寫四個(gè)字節(jié)。X5045的引腳排列如圖312所示。圖中，SO是串行輸出。數(shù)據(jù)由此引腳移出，串行時(shí)鐘SCK的下降沿同步輸出數(shù)據(jù)。SI是串行輸入。所有操作碼、字節(jié)地址及寫入的數(shù)據(jù)在此引腳上輸入。數(shù)據(jù)在串行時(shí)鐘的上升沿鎖存，SCK是串行時(shí)鐘，面是片選。當(dāng)CS為低電平時(shí)X5045能工作，CS電平變化將復(fù)位看門狗定時(shí)器，WP是寫保護(hù)；當(dāng)WP為低電平時(shí)向X5045的非易失性寫操作被禁止，但是器件的其它功能仍正常。WP為高電平時(shí)所有功能正常，RESET是復(fù)位，WP是寫保護(hù)；當(dāng)WP為低電平時(shí)向X5045的非易失性寫操作被禁止，但是器件的其它功能仍正常。WP為高電平時(shí)所有功能正常，RESET是復(fù)位，高電平有效，漏極開路輸出方式，用于電源的監(jiān)測和看門狗超時(shí)輸出。VSS是地，VCC是電源電壓。有兩種電壓規(guī)格的芯片，一種是4555V，另一種是2755V。以下介紹X5045的工作原理。X504S共有6條操作指令如表35。X5045由這6條指令指揮工作。因?yàn)閄5045遵循SPI串行總線標(biāo)準(zhǔn)，所以AT89C51由X5045的SI引腳將命令字或數(shù)據(jù)從高到低逐位傳入X5045，并從X5045的SO逐位讀出X5045的數(shù)據(jù)或狀態(tài)。具體的實(shí)現(xiàn)過程將在軟件編程中詳細(xì)闡述。表35X25045的指令集指令名指令格式操作/CS1O2WP348RET7KI5圖312X5045管腳圖WREN00000100設(shè)置寫時(shí)能鎖存器允許寫WRDI00000100設(shè)置寫使能鎖存器禁止寫RDSR00000101讀狀態(tài)寄存器WRSR00000001寫狀態(tài)寄存器READ0000A8011讀WRITE0000A8010寫X5045內(nèi)部有一個(gè)8位狀態(tài)寄存器，其每一位的定義如表36所示。表36狀態(tài)寄存器的定義WD1WD0BL1BL0WELWIPWIP位由WREN指令設(shè)為1，在下列情況之一可使WIP復(fù)位為0。1執(zhí)行WRDI。2上電時(shí)。3字節(jié)、頁或狀態(tài)寄存器寫周期完成后。4WP腳變?yōu)榈碗娖?。BL0，BL1是對EEPROM塊進(jìn)行保護(hù)，對被保護(hù)的段只能寫。保護(hù)地址與BL0，BL1的關(guān)系見表38。表38狀態(tài)寄存器被保護(hù)的陣列地址狀態(tài)寄存器BL1BL0被保護(hù)的陣列地址00無寫保護(hù)011801FF101001FF11001FF342X5045與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)X5045遵循串行總線，與單片機(jī)的連接簡單，只占用單片的4根I/O口線，具體連接如圖313所示。圖313X5045與單片機(jī)的接口電路343看門狗電路的軟件設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，X5045主要完成硬件看門狗和存儲預(yù)制電話號碼的功能。看門狗功能較容易實(shí)現(xiàn)，只需要隔一段時(shí)間將引腳取反一次，具體實(shí)現(xiàn)就是在主程序和每個(gè)CS子程序中加一條X5045_SX5045_S語句。存取電話則相對復(fù)雜，它要規(guī)定X5045的工作方式，另外還涉及數(shù)據(jù)的串并行轉(zhuǎn)化。核心部分的程序代碼見附錄源程序5。第4章功能模塊設(shè)計(jì)功能模塊包括移動通信模塊、警情采集模塊。41移動通信模塊為了解決因電話線被惡意剪斷而使系統(tǒng)失去報(bào)警功能的問題，本系統(tǒng)除了采用固定電話向外界報(bào)警外，還通過移動通信模塊報(bào)警?，F(xiàn)在國內(nèi)外多家公司生產(chǎn)出基于GSM數(shù)據(jù)移動通信網(wǎng)的調(diào)制解調(diào)器模塊MODEM，例如MOTOROLA公司MC35，SIEMENS公司的T25，中興公司的ZXGM18等，以方便與GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)的接入，在此選用中興公司的ZXGM18模塊。411ZXGM18的特點(diǎn)ZXGM18是中興通訊公司最新推出的GSM無線調(diào)制解調(diào)器，主要為語言傳輸、短消息發(fā)送提供無線接口，并可軟件升級提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。ZXGM18集成了完整的射頻電路和GSM基帶處理器，特別適合于開發(fā)一些GSM的無線應(yīng)用產(chǎn)品，如監(jiān)控、調(diào)度、車載和遙控等系統(tǒng)，也可以直接作為終端產(chǎn)品進(jìn)行語音和短消息的傳輸，應(yīng)用范圍十分廣泛