基于GSM的家庭防盜警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、 ii / 58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)與其它外圍芯片實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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

2、過固定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(dòng)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(dòng)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

3、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)鍵詞關(guān)鍵詞：報(bào)警器，雙音多頻，GSM iii / 58Design OfGuard Against Theft And AlarmSystem Based On GSMWiththe dramatic development ofvery large-scale integrated circuit, thetelecommunication technology and micro-control unit and the improvement ofpeoplesawarenessof security it is possible to

4、 set alarm automatically bymicro-controller and other chips, which becomes a kind of trend. Because it is smalland convenient to install and the ratio of performance and cost is high, it will have abright future. But the product of alarm for family has some disadvantages. It isnecessary to do some r

5、esearch on a new type of product based on the former product, which is valuable for protecting peoples possession and increasing the reaction ofpoliceman, fireman, doctor and vigilance committee.This dissertation improves the former alarm for family in which the mobilemodem module is intzoduced. So

6、the alarm can be set by telephone and mobile phone, which overcomes the shortcoming that the system will be out of work when thetelephone line is cut off deliberately.The alarm is designed by modular method. The alarm is subdivided into three parts at include the main module, mobile module, collecti

7、ng information on alarm module. According todifferent requirement and expense, the custom can purchase different modulescombine the product that is suitable for them. The main module is the key group of thealarm. The others are the function components, which are connected conveniently withthe main m

8、odule. There are interfaces to connect with the function modules andsoftware to drive the function modules in the main module, which enables the functionmodules to plug and play.This dissertation describes the design of hardware and software of the alarm indetail, in which selecting suitable chips,

9、periphery circuit, chips iv / 58interface, and themethodology of program are discussed. Moreover. the key program is described.The alarm that is satisfied for the custom is developed in terms of the requirementof project. The development trend of alarm is discussed in the end.KeywordsKeywords: alarm

10、, DTMF, GSM I / 58目 錄任務(wù)書i摘要iiABSTRACTiii第 1 章緒論11.1 課題來源與研究意義11.2 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)22.1 報(bào)警器的功能要求22.2 總體設(shè)計(jì)方案22.3 雙音多頻收發(fā)電路32.4 GSM 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)42.5 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)83.1 主機(jī)83.1.1 AT89C51 特點(diǎn) 83.1.2 主機(jī)硬件電路設(shè)計(jì) 83.1.3 主機(jī)軟件設(shè)計(jì) 93.2 雙音多頻收發(fā)電路103.2.1 MT8880 特點(diǎn) 103.2.2 MT8880 與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 133.2.3 雙音多

11、頻收發(fā)電路的軟件設(shè)計(jì) 14 II / 583.3 語音電路163.3.1 ISD1420 特點(diǎn) 163.3.2 ISD 1420 與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) 183.3.3 語音電路的軟件設(shè)計(jì) 193.4 看門狗電路193.4.1 X5045 的特點(diǎn) 203.4.2 X5045 與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì) 223.4.3 看門狗電路的軟件設(shè)計(jì) 22第 4 章功能模塊設(shè)計(jì)234.1 移動(dòng)通信模塊234.1.1 ZXGM 18 的特點(diǎn) 234.1.2 ZXGM 18 與單片機(jī)接口電路 264.1.3 移動(dòng)通信模塊的軟件設(shè)計(jì) 274.2 警情采集電路294.2.1 DS2450 的特點(diǎn) 294.2.2 DS2

12、450 與 AT89C51 的接口電路設(shè)計(jì) 324.2.3 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345.1 軟件仿真365.2 硬件調(diào)試365.2.1 電源調(diào)試 365.2.2 仿真器調(diào)試 365.3 軟件調(diào)試365.4 模擬運(yùn)行37第 6 章總結(jié)386.1 設(shè)計(jì)總結(jié)38 III / 586.2 存在的問題和展望39參考文獻(xiàn)40致42附錄 1 程序源代碼431.8255A 的初始化程序432.MT8880 初始化程序433.報(bào)警驅(qū)動(dòng)程序434.語音播放程序455.寫 X5045 字程序456.與 ZXGM 18 模塊操作相關(guān)的核心子程序477.有關(guān) DS2450 的主要子程

13、序48附錄 2 接口電路圖49 1 / 58第 1 章 緒論1.1 課題來源與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)與其它外圍芯片實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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。1.2 報(bào)警器發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀報(bào)警器的

14、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?，F(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

15、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與外界聯(lián)系，但是一旦線被惡意剪斷，則將失去報(bào)警功能。 2 / 58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^線實(shí)現(xiàn)向外界報(bào)警功能，所以當(dāng)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

16、術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。2.1 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2-3：(1)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)可通過固定與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，報(bào)警時(shí)能迅速撥打存儲(chǔ)的。(3)可通過移動(dòng)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)向外界報(bào)警。(4)可預(yù)先存儲(chǔ) 10 組，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(dòng)復(fù)位。2.2 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 2.1所示。采用單片機(jī)作為控制中心，配有雙音多頻（D

17、TMF）收發(fā)電路、移動(dòng)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4-6。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(dòng)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，向外界報(bào)警，如果該電路不正常(例如線被惡意剪斷)，則單片機(jī)接通移動(dòng)通信模塊，通過無線調(diào)制解調(diào)器接入數(shù)字移動(dòng)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(dòng)報(bào)警。 3 / 58 單 片機(jī)警情采集看門狗報(bào) 警驅(qū)動(dòng)雙音多頻收發(fā)電路語 音電路移動(dòng)通信模塊電話網(wǎng)絡(luò)圖 2.1 報(bào)警器

18、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(chǔ)。2.3 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)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，在通信系統(tǒng)得以可廣泛的應(yīng)用。但絕大部分是用作的音頻撥號，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7-8。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。這種機(jī)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。

19、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 2.1 所示。 4 / 58表 2.1 雙音多頻組合功能高頻群 (Hz) 低頻群 （Hz）1209 1336 1477 1633 6

20、97 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 # D2.4 GSM 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)通信模塊采用的是基于 GSM 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信模塊9。通信就是信息交流。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對通信的要求越來越高，希望無論何時(shí)何地都能與時(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(dòng)通信就是在這種要求下發(fā)展起來的。移動(dòng)通信就是指通信的雙方，至少有一方是在移動(dòng)中進(jìn)行的通信。例如，固定點(diǎn)與移動(dòng)體(車輛、船舶、飛機(jī))之間、移動(dòng)體之間、活動(dòng)的人與人之間以與人與移動(dòng)體之間的通信都屬于移動(dòng)通信的疇。要使通信的一方或雙方在移動(dòng)中實(shí)現(xiàn)通信，就

21、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 1.8GHz 頻段的 GSM 數(shù)字蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)。GSM 數(shù)字移動(dòng)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(huì)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(huì)議為開發(fā)第二代數(shù)字蜂窩移動(dòng)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(huì)。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 GSM MOU(諒解備忘

22、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(dòng)通信系統(tǒng)”( Global System for Mobile Communications )。從此移動(dòng)通信跨入了第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。同年，移動(dòng)特別小組還制定了 1.8GHz頻段的公共歐洲電信業(yè)務(wù)的規(guī)，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 5 / 58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

23、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)中只對功能和接口制定了詳細(xì)規(guī)，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

24、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(dòng)用戶識別(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(dòng)漫游功能，全部 GSM 移動(dòng)用戶都進(jìn)入 GSM 系統(tǒng)而與國別無關(guān)。2.5 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 AT8

25、9C51 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 Franklin Software 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與其更新產(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 C51 V4.05A，另一個(gè)是 Franklin Software 公司的 C51 V3.20。兩個(gè)版本都支持 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)為滿足 MCS51 單

26、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Franklin Software C51 V3.20 編譯器提供 C 語言編程的方法。該編譯器對局部變量與 6 / 58傳遞參數(shù)使用 RAM 覆蓋技術(shù)，使其部 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。 FranklinC51 V3.20 有以下 5 個(gè)特點(diǎn)10：(1) 存儲(chǔ)模式上 FranklinC51 支持 SMALL，COMPACT，LARGE 模式。當(dāng)缺省存儲(chǔ)

27、類型時(shí)，存儲(chǔ)模式將自動(dòng)決定變量的默認(rèn)存儲(chǔ)類型，不能位于 RAM 中的參數(shù)、傳遞變量和無明確存儲(chǔ)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(chǔ)類型 FranklinC51 支持 89C51 微處理器與結(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(chǔ)類型，如表 2.2 所示。表 2.2 C51 存儲(chǔ)類型與 89C51 存儲(chǔ)空間的對應(yīng)關(guān)系 存儲(chǔ)類型 對應(yīng)存儲(chǔ)空間 data 直接尋址片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)區(qū)（64k）MOVXDPTR 訪問 code 代碼

28、存儲(chǔ)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，signed char，unsigned char， signed int，unsigned int，long，unsigned long，float 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 2.3 所示。表 2.3 C51 的特殊數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型 長度 圍 sbit 1 位 1 or 0sfr 1

29、 字節(jié) 0255 sfr16 2 字節(jié) 065535(4)指針。FranklinC51 支持一般三字節(jié)指針和基于存儲(chǔ)器的指針，其中基于存儲(chǔ)器的指針由 C 源代碼中存儲(chǔ)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，用于訪問部 RAM 或外部 PRAM 的字節(jié)指針和用于訪問外部 7 / 58RAM 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(chǔ)器的高效訪問，如表 2.4 所示。 表 2.4 C51 的指針類型指針說明 長度 指向 float*p3 3 字節(jié) 所有 89C51 存儲(chǔ)空間的“float” chardata*dp 1 字節(jié) “data”存儲(chǔ)

30、區(qū)中的“char”longpdata*pp 1 字節(jié) “pdata”存儲(chǔ)區(qū)中的“l(fā)ong”charxdata*xp 2 字節(jié) “xdata”存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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 Interruptvector usingbankinter

31、rupt 后的數(shù)值 vector 為 89C51 控制器的多中斷。中斷與入口地址如表 2.5 所示。表 2.5 C51 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 1 0013H3：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 中斷 001BH4：串行端口中斷 0023H 8 / 58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(dòng)電路。詳細(xì)闡明芯片選擇的比較，所選用芯片的部組成、功能特點(diǎn)、外圍電路與其接口電路，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，

32、提出軟件的設(shè)計(jì)方法并編程。3.1 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(chǔ)器(RAM )、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器與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)。現(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)。3.1.1 AT89C51 特點(diǎn)AT89C51 是 ATMEL 公司采用 CM

33、OS 工藝生產(chǎn)的低功耗、單片機(jī)，與 MCS-51 單片機(jī)兼容，其功能特點(diǎn)為：(1)4k 字節(jié)閃爍存儲(chǔ)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(chǔ)器。(4) 128 字節(jié)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM )。(5) 32 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。3.1.2 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 9 / 588255A 組成11，主機(jī)電路如圖 3.1 所示。圖 3.1 主

34、機(jī)電路圖圖 3.1 中，電容：C1=30pF，C2=30pF，C3=22 F，晶振：F=12MHz，電阻：R1=1k。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。3.1.3 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

35、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 3.2 所示，其主要完成以下功能：(1)程序初始化，包括 AT89C51 兩個(gè)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器、雙音多頻電路和移動(dòng)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，固定報(bào)警或移動(dòng)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 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 10 / 58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

36、調(diào)固定電話子系統(tǒng)報(bào)警成功？調(diào)移動(dòng)電話報(bào)警子程序YNYNYN開始圖 3.2 主程序流程圖在圖 3.1 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。3.2 雙音多頻收發(fā)電路雙音多頻是一種的撥號方式，它用 8 種頻率組成的 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， MT8

37、880。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12-13。3.2.1 MT8880 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 等信號選擇部寄存器，并控制電路的工作狀態(tài)或工作模式。WCSMT8880 的管腳如圖 3.3 所示。 11 / 58圖 3.3 中，

38、OSC1，OSC2 是時(shí)鐘或振蕩器輸入和輸出端。通常兩端外接 3.579545MHz 晶振，與片振蕩器產(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/是讀寫控制信號W輸入，與 TTL 電平兼容。是片選信號輸入，若CS為 TTL 低電平，則此電路被選中。RSO 是寄存器選CS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

39、 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 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/的不同時(shí)W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

40、和數(shù)據(jù)讀寫。MT8880 共有 6 種工作模式。(1) DTMF 模式。電路發(fā)送或接收 DTMF 信號。數(shù)據(jù)通過 TDR，RDR 以與狀態(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呼叫過程中的各種信號音，并由/CALL 端方波輸出。IRQ(3)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/CALLIRQ端輸出。(6)中斷模式。該模式可工作在 DTM

41、F 狀態(tài)條件下或 BURST 模式條件下，一旦有信IN+1IN-2OSC16R/W9CS10RS011CLK212GS3VREF4OSC27TONE8EST18ST/GT19IRQ/CP13VSS5D014D115D216D317VDD20MT8880圖 3.3 MT8880 管腳圖 12 / 58號出現(xiàn)，則/CALL 端輸出低電平。IRQ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 3.1 和表 3.2 。表 3.1 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

42、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 3.2 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部寄存器如表 3

43、.3 所得到不同的工作模W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 3.4。表 3.3 RSI 與 R/時(shí)序控制W RSI R/W 功能 0 0 數(shù)據(jù)寫入 TDR 0 1 數(shù)據(jù)從 RDR 讀出 1 0 數(shù)據(jù)寫入控制寄存器 A，B 1 1 數(shù)據(jù)從 SR 讀出 13 / 58表 3.4 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)

44、模式下進(jìn)行清除 B2 RDR 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3.2.2 MT8880 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 3.4 所示12

45、。 圖 3.4 MT8880 與單片機(jī)的接口MT8880 的 CP 引腳和 AT89C51 的 T0 連接，用以完成對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 14 / 58相連。由 MT8880 產(chǎn)生的 DTMF 信號不能直接與線相連，因?yàn)樵撔盘柵c線所傳輸?shù)男盘柌黄ヅ洌覈€上所傳輸?shù)男盘栕袷?GB7732 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，然后才能與線連接。放大電路如圖 3.5 。R1R2R4R3C1C22314111LM324AMOUTVEFIN圖 3.5 信號放大電路圖 3

46、.5 中，電阻：R1=100k， R2=2.4M ，R3=82k ，R4=300，電容：C1=1F ，C2=4.7F，A1 為 LM324 。線與信號音接口如圖 3.6 所示。30KR12KR21uFC1Cap0.1pFC2CapD11N4004D31N4004D21N4004D41N4004Q12N5401D61N4736AD51N4736AT?Trans CTJIG0UT圖 3.6 線與信號接口3.2.3 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

47、信號相連，當(dāng)芯片 MT8880 的部寄存器(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 與其它信號的時(shí)序。 15 / 58圖 3.7 給出了單片機(jī) AT89C51 寫部寄存器 CRA，CRB 的時(shí)序圖。 圖 3.7 MT8880 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

48、：初始化，判斷信號音，撥打。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 3.3 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 3.8 所示，其主要完成以下功能：判別信號音、自動(dòng)撥號、啟動(dòng)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。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

49、鈴音為 1s 通4s 斷，忙音為 3s 通 3s 斷。AT89C51 的部定時(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，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 計(jì)數(shù)。因?yàn)?89C51 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 l s，所以 T1 的計(jì)數(shù)初值計(jì)算見公式3.1。T_COUNTER=-(50 1000)/1=-50000 （3.1）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)

50、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)?T1 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。 16 / 58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(dòng)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？YYYYYNNNNN初始化 圖 3.8 報(bào)警子系統(tǒng)的流程圖3.3 語音電路語音電路的作用是警情提示，即當(dāng)系統(tǒng)通過固定網(wǎng)或移動(dòng)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

51、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。3.3.1 ISD1420 特點(diǎn)ISD1420 語音芯片是美國 ISD（INFROMATION STORAGE）公司的新型產(chǎn)品，ISD 1420 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(chǔ)模擬信號，自動(dòng)待機(jī)省電，可編程電擦除只讀存儲(chǔ)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(chǔ)技術(shù)(D

52、AST )，重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原音，零功率信息存儲(chǔ)，無需備用電池，存儲(chǔ)的信息可保留 10 年以上，易于使用，無需編程，可隨意改變錄音容，錄放次數(shù)達(dá) 10 萬次以上，具有自動(dòng)省電功能，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式，僅需 0.5s 維持電流，可分段存儲(chǔ)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(dòng) 816 喇叭工作，輸出不失真功率大于 50mW，也可作激勵(lì) 17 / 58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 0.125s

53、，其管腳排列如圖 3.9 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(dòng)增益控制(AGC)電路控制預(yù)放大器的增益在 1524DB 之間。禍合電容值和該端阻決定語音信號通頻帶下限頻率；MIC REF 是話筒參考輸入端，MIC REF 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。ANA IN 是模擬信號輸入端，對于話筒輸入，ANA

54、IN 引腳應(yīng)通過外部電容與 ANA OUT 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。ANA OUT 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(dòng)增益控制端，AGC 動(dòng)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圍擴(kuò)展。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(dòng) 16 喇叭?？刹捎秒p端輸出驅(qū)動(dòng)喇叭，也可采用單端輸出驅(qū)動(dòng)喇

55、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 是外接時(shí)鐘輸入端，ISD1420 具有部時(shí)鐘，一旦接入外部時(shí)鐘，部時(shí)鐘會(huì)自動(dòng)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(dòng)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(chǔ)空間的末尾時(shí)回放過程結(jié)束，電路自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。SP-15VCCA16MIC17MICRE

56、F18AGC19ANAIN20ANAOUT21NC22PLAYL23PLAYE24RECLED25XCLK26REC27VCCD28A01A12A23A34A45A56NC7NC8A69A712NC11VSSD12VSSA13SP+14圖 3.9 ISD1420 管腳圖 18 / 58回放過程中 PLAYE 變化不會(huì)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

57、PLAYL，在放音期間若遇 REC 接低電平時(shí)，放音就會(huì)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(chǔ)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(huì)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，為了減小片噪聲，芯片中模擬電路和數(shù)字電路在部是分開的，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。3.3.2 ISD1420 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 以與 REC 和 PLAYE 的連接。本系統(tǒng)

58、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 3.10 所示。圖 3.10 ISD1420 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 19 / 58息。由 A0A7 決定：T=0.125 (128A7+64A6+32A5+16A4+8A3+4kA2+2A1+1A0)例如選擇從 5s

59、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(chǔ)時(shí)間分為 3 段，第一段為 7s，錄放起始地址為 00000000B，用于存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(dòng) 8 的喇叭，設(shè)計(jì)系

60、統(tǒng)要求將語音信號通過線傳送，因?yàn)?ISD1420 的輸出信號與線上傳送的信號不匹配，所以先要經(jīng)過放大電路才能與線連接，電路如圖 3.11 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線接口電路與線相連即可實(shí)現(xiàn)語音信號的傳送。R2R3R1R4C1C22314111LM324ADSP+OUT1圖 3.11 ISD1420 的語音信號放大電路3.3.3 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。3.4 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