874381007家用防盜報(bào)警器的研究

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)家用防盜報(bào)警器的研究系 別：電子信息工程系 專 業(yè)：電子信息工程技術(shù) 摘要 隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步, 越來(lái)越多科技成果被廣泛的運(yùn)用到人們的日常生活當(dāng)中，人們對(duì)自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求,尤其是在家居安全方面,不得不時(shí)刻留意那些不速之客?，F(xiàn)在很多地方都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng),因而大大提高了安全程度,有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全，給我們的生活帶來(lái)了諸多方便。家用防盜報(bào)警器逐漸走入了千家萬(wàn)戶，適用于家庭、別墅、商店、倉(cāng)庫(kù)等地方。 在需要防范的區(qū)域（如家里的客廳、臥室、廚房、走廊，倉(cāng)庫(kù)，商店等）安裝好探測(cè)器之后，如果有盜賊進(jìn)入，探測(cè)器立即發(fā)射經(jīng)數(shù)字編碼的報(bào)警信號(hào)，該信號(hào)由防盜報(bào)警器主機(jī)接收，

2、并立即發(fā)出刺耳的警報(bào)聲，主人可根據(jù)主機(jī)面板上的報(bào)警提示燈，明確報(bào)警地點(diǎn)，前往抓拿盜賊。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，紅外，報(bào)警器，mt88881緒論1.1課題的背景與意義1.1.1課題的背景隨著國(guó)家智能化小區(qū)建設(shè)的推廣，防盜系統(tǒng)已成為智能小區(qū)的必需設(shè)備，特別是近幾年，安全防范的迫切需要給家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)提供了越來(lái)越廣泛的市場(chǎng)。本文利用單片機(jī)控制技術(shù)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)發(fā)一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能無(wú)線防盜系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)相關(guān)的傳感器。采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，不需重新布線，特別適用于已裝修用戶及布線不方便的場(chǎng)合。1.1.2 課題的意義在已普及的公共電話網(wǎng)基礎(chǔ)上研制一種新型家用自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，這對(duì)于保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高

3、公安、消防、醫(yī)療、保安等部門(mén)的快速反應(yīng)能力，有著十分重要的意義。為此，設(shè)計(jì)這個(gè)多功能遠(yuǎn)程自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)裝置，它可以監(jiān)測(cè)火災(zāi)、盜賊入室行竊和老年人發(fā)出的呼救信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)以單片機(jī)at89c51為核心，結(jié)合dtmf(雙音多頻)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式，不需重新布線，特別適用于已裝修用戶及布線不方便的場(chǎng)合。1.2報(bào)警器的應(yīng)用現(xiàn)狀 報(bào)警器應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，只要涉及到私人、群眾以及國(guó)家利益的時(shí)候，防盜裝置就必不可少。一般防盜報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動(dòng)探測(cè)發(fā)生在布防監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并提示值班人員發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取對(duì)策的系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊

4、等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過(guò)聲光報(bào)警信號(hào)在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，使于迅速采取應(yīng)急措施。1.3研究?jī)?nèi)容 為了研究和利用報(bào)警器，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多種類的報(bào)警器。總體上說(shuō)，按傳感器的種類分：磁控開(kāi)關(guān)報(bào)警器、震動(dòng)報(bào)警器、聲報(bào)警器、超聲波報(bào)警器、電場(chǎng)報(bào)警器、微波報(bào)警器、紅外報(bào)警器、激光報(bào)警器和視頻運(yùn)動(dòng)報(bào)警器。其中，紅外報(bào)警器居多，那我們就來(lái)看看紅外報(bào)警器是如何工作的。2報(bào)警器的工作原理2.1系統(tǒng)工作原理該系統(tǒng)主要通過(guò)一個(gè)單片機(jī)控制中心與電話網(wǎng)相連接。在正常情況下一直處在等待狀態(tài)，監(jiān)視是否有緊急情況發(fā)生。一旦有意外情況發(fā)生，通過(guò)發(fā)送中斷信號(hào)驅(qū)動(dòng)單片機(jī)，讓它從等待狀態(tài)進(jìn)入報(bào)

5、警過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。具體工作過(guò)程如下：當(dāng)傳感器檢測(cè)到有溫度的異常、氣體濃度的巨大變化、紅外掃描到人的紅外波以及老人按下了求救按鍵時(shí)，通過(guò)無(wú)線收發(fā)電路傳給單片機(jī)的ini1引腳，引起單片機(jī)產(chǎn)生中斷；然后開(kāi)始執(zhí)行中斷程序，啟動(dòng)撥號(hào)電路，模擬摘機(jī)，收到了交換機(jī)反饋的撥號(hào)音后，開(kāi)始撥打事先設(shè)定好的電話號(hào)碼，若占線則自動(dòng)重?fù)?；檢測(cè)到對(duì)方已經(jīng)摘機(jī)后，啟動(dòng)語(yǔ)音電路，播放事先錄制好的話音，播放完畢后掛機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)的功能便已完成。2.2電路設(shè)計(jì)方案整個(gè)系統(tǒng)分成無(wú)線發(fā)射和接收、單片機(jī)控制中心、dtmf收發(fā)電路、語(yǔ)音電路等5大模塊。系統(tǒng)框圖如圖1所示。2.2.1無(wú)線收發(fā)裝置對(duì)于類似火災(zāi)這類意外，報(bào)警系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)需

6、要有一定的安全距離。所以，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器監(jiān)測(cè)到有意外情況發(fā)生時(shí)，采用無(wú)線收發(fā)裝置來(lái)給整個(gè)控制系統(tǒng)提供發(fā)生意外的種類、地點(diǎn)等具體信息。該模塊可分為發(fā)射和接收兩部分電路。發(fā)射部分主要由編址電路、編碼電路、無(wú)線電發(fā)射電路組成。電路通過(guò)cd40147、pt2262、max2608這3個(gè)集成芯片實(shí)現(xiàn)。首先，cd40147將不同的探測(cè)器編為不同的二進(jìn)制代碼，使單片機(jī)可以通過(guò)程序來(lái)判斷報(bào)警的種類與地點(diǎn)；然后，通過(guò)pt2262編碼，將不能直接調(diào)頻發(fā)射的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為中頻，再通過(guò)調(diào)頻發(fā)射芯片將報(bào)警信號(hào)發(fā)送出去。具體電路如圖2所示。接收部分由接收和解碼兩部分組成。接收部分的功能主要由調(diào)頻接收芯片maxl470來(lái)完

7、成接收功能，該芯片只需要較少的元件，使用較為方便。解碼部分由pt2272完成功能，解碼出來(lái)的數(shù)據(jù)送到單片機(jī)中。具體電路如圖3所示。2.2.2單片機(jī)控制中心本系統(tǒng)采用單片機(jī)at89c51作為系統(tǒng)的控制中心。at89c51是一種低功耗、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)有一個(gè)4 kb flash perom(可編程可擦除的讀存儲(chǔ)器)。單片機(jī)接收到由fm接收機(jī)發(fā)送來(lái)的信號(hào)，通過(guò)固化在內(nèi)部rom中的應(yīng)用軟件來(lái)判斷是什么地方發(fā)生了情況，然后轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷處理過(guò)程。系統(tǒng)中，89c51要控制語(yǔ)音芯片的開(kāi)啟、結(jié)束以及地址信息，實(shí)現(xiàn)芯片中存放的語(yǔ)音可以有選擇地送到電話線上。它還要控制撥號(hào)芯片產(chǎn)生正確的dtmf信號(hào)，完成對(duì)

8、遠(yuǎn)處電話機(jī)的呼叫。另外，還要能有效地判斷當(dāng)前線路的狀態(tài)，如果遇到線路忙等情況時(shí)可以有相應(yīng)的等待機(jī)制。在長(zhǎng)時(shí)間不通的情況下可以更換不同的號(hào)碼多次嘗試，直到有人獲得報(bào)警信息為止。如果是火警、匪警，在此呼叫期問(wèn)，本地的警笛可以發(fā)出連續(xù)、刺耳的聲音，起到提示或者威懾的作用。具體電路見(jiàn)圖4。2.2.3 dtmf收發(fā)電路dtmf收發(fā)電路是實(shí)現(xiàn)電話線遠(yuǎn)程通信的關(guān)鍵部分。它需實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)、忙音識(shí)別、鈴聲識(shí)別、遠(yuǎn)程按鍵數(shù)字信號(hào)識(shí)別等功能。系統(tǒng)選用intel微處理器接口功能較強(qiáng)的dtmf發(fā)送和接收器件mt8888。mt8888是采用cmos 工藝生產(chǎn)的dtmf信號(hào)收發(fā)一體集成電路，它的發(fā)送部分采用信號(hào)失真小、頻率

9、穩(wěn)定性高的開(kāi)關(guān)電容式da變換器，可發(fā)出16種雙音多頻dtmf信號(hào)。接收部分用于完成dtmf信號(hào)的接收、分離和譯碼，并以4位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。mt8888芯片集成度高、功耗低，可調(diào)整雙音頻模式的占空比，能自動(dòng)抑制撥號(hào)音和調(diào)整信號(hào)增益，還帶有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)總線，可與ttl電平兼容，并可方便地進(jìn)行編程控制。mt8888芯片的引腳排列下圖所示；各引腳的功能如下：in：運(yùn)放同相輸入端；in：運(yùn)放反相輸入端；gs：運(yùn)放輸出端；vref：基準(zhǔn)電壓輸出端，電壓值為vdd2；vss：接地端；osc1：振蕩器輸入端；osc2：振蕩器輸出端；tone：dtmf信號(hào)輸出端；：寫(xiě)控制端，低電平有效，與ttl兼容；片選

10、端，低電平有效；rso：存儲(chǔ)器選擇輸入端，與ttl兼容；：讀控制端，低電平有效，與ttl兼容；/cp:中斷信號(hào)請(qǐng)求端；d0d3:數(shù)據(jù)總線，在=1或 =1時(shí)，外于高阻狀態(tài)，與ttl電平兼容；est：初始控制輸出端；stgt：控制輸入時(shí)間檢測(cè)輸出；vdd：5v電源端。mt8888與單片機(jī)及音頻放大電路組合，實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)音的檢測(cè)及dtmf信號(hào)的產(chǎn)生，并將dtmf信號(hào)送到電話線上，實(shí)現(xiàn)報(bào)警和打電話共用一條線。具體電路如圖4所示。圖中，mt8888的dod3分別與at89c51的p0.0p0.3相連，rd、wr分別與at89c51的rd、wr相連，irq/cp接至int0，cs、rs0接至地址線p2.1

11、、p2.0。mt8888共有6種工作模式：dtmf模式、call(呼叫處理)模式、burst(突發(fā))模式、test(測(cè)試)模式以及中斷模式。dtmf模式可以發(fā)送和接收dtmf信號(hào)，完成撥號(hào)的功能；call模式可以檢測(cè)交換機(jī)反饋回來(lái)的各種信號(hào)音，該電路由單片機(jī)通過(guò)rs0、wr、rd、d0d3等引腳進(jìn)行控制；在中斷模式，當(dāng)接收或發(fā)送了有效的音頻信號(hào)后，irq/cp引腳輸出低電平，產(chǎn)生中斷信號(hào)供給cpu，在延遲控制電壓的跳變緣將數(shù)據(jù)鎖存至輸出端；在call模式，只能接收250 hz550 hz的信號(hào)音，在拒收或無(wú)輸入時(shí)，irq/cp引腳輸出低電平。電話線開(kāi)關(guān)接口電路必須滿足電話入網(wǎng)的條件，為此采用了

12、電話線匹配變壓器與電話線交流耦合，這樣可以大大地減少電話線上的支流成分對(duì)后面電路產(chǎn)生的影響。同時(shí)，為了能夠達(dá)到模擬摘機(jī)掛機(jī)的功能，在變壓器與電話線之間接入了電磁繼電器作為控制開(kāi)關(guān)。 2.2.4語(yǔ)音電路 為了便于通信，系統(tǒng)在呼叫用戶成功時(shí)需啟動(dòng)播放事先錄制好的報(bào)警話音電路，也就是說(shuō)，整個(gè)電路還需采用語(yǔ)音芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音提示和報(bào)警功能。本系統(tǒng)中的語(yǔ)音電路采用美國(guó)isd公司的優(yōu)質(zhì)集成語(yǔ)音芯片isd1420來(lái)實(shí)現(xiàn)。isd1420的介紹：isd1420為美國(guó)isd公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語(yǔ)音錄放電路，由振蕩器、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元、前置放大器、自動(dòng)增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個(gè)最小的錄放系統(tǒng)僅由一個(gè)麥

13、克風(fēng)、一個(gè)喇叭、兩個(gè)按鈕、一個(gè)電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲(chǔ)單元，提供零功率信息存儲(chǔ)，這個(gè)獨(dú)一無(wú)二的方法是借助于美國(guó)isd公司的專利-直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)（dast tm）實(shí)現(xiàn)的。利用它，語(yǔ)音和音頻信號(hào)被直接存儲(chǔ)，以其原本的模擬形式進(jìn)入eeprom存儲(chǔ)器。直接模擬存儲(chǔ)允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語(yǔ)音的再現(xiàn)。不僅語(yǔ)音質(zhì)量?jī)?yōu)勝，而且斷電語(yǔ)音保護(hù)。isd1420芯片為單片語(yǔ)音記錄、回放一體化芯片，記錄時(shí)長(zhǎng)為20 s，可劃分為160小段，每段125 ms。可進(jìn)行連續(xù)錄音，也可進(jìn)行分段錄音。通過(guò)分段錄音和放音，可以發(fā)出不同的警報(bào)聲。當(dāng)rec引腳為低電平時(shí)，實(shí)現(xiàn)錄音功能；playe引腳

14、或playl引腳為低時(shí)可實(shí)現(xiàn)放音。具體電路如圖4所示。語(yǔ)音電路的具體設(shè)置主要包括分段錄音和分段放音。 2.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.3.1主程序本程序初始地址為0000h，因此開(kāi)機(jī)后自動(dòng)運(yùn)行，大部分工作都是在中斷后完成的，所以主程序比較短，僅對(duì)mt8888進(jìn)行初始化，同時(shí)寫(xiě)ie使得中斷可以進(jìn)行，然后就處于等待狀態(tài)，直至int0收到信號(hào)。2.3.2中斷子程序系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)全部在中斷子程序中，因此中斷子程序是最重要的，它主要由撥號(hào)子程序、撥號(hào)音判斷子程序、語(yǔ)音播放子程序、延時(shí)子程序以及電話號(hào)碼表組成，其流程如圖5所示。2.3.2.1撥號(hào)音檢測(cè)子程序信號(hào)音的判斷方法是：對(duì)t0引腳信號(hào)計(jì)數(shù)5 s，若計(jì)

15、數(shù)值位于21752357范圍內(nèi)，則為撥號(hào)音；若計(jì)數(shù)值位于10411212范圍內(nèi)，則為忙音；若計(jì)數(shù)值位于425475范圍內(nèi)，則為回鈴音。在實(shí)際編程中，考慮到計(jì)數(shù)的誤差以及程序的簡(jiǎn)化，可將范圍適當(dāng)放寬，但不能重疊。 2.3.2.2撥號(hào)子程序撥號(hào)子程序是實(shí)現(xiàn)功能最主要的程序。在程序的執(zhí)行中，80c51通過(guò)mt8888將dtmf信號(hào)發(fā)送出去，即完成撥號(hào)功能，同時(shí)又應(yīng)用mt8888的dtmf接收功能判斷電話是否被接通。在撥號(hào)子程序中要用到其他幾個(gè)子程序，其總的結(jié)構(gòu)是兩個(gè)循環(huán)，同一號(hào)碼不同位的選擇循環(huán)嵌在不同號(hào)碼的選擇中，整個(gè)循環(huán)只有一個(gè)出口，就是接通電話播送了警報(bào)，否則就不停地循環(huán)撥號(hào)，這與系統(tǒng)的功能也是相適應(yīng)的。2.3.2.3其他程序其他程序包括語(yǔ)音播放子程序、延時(shí)子程序以及電話號(hào)