论文红外语音报警系统学士学位论文.doc
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1、摘 要摘 要在科学技术迅速发展的现代社会,世界各种领域都得到了前所未有的提高,电子信息技术显得尤为突出。这些电子技术都投入到了生产中和生活中,提高人们的生活质量。随着集成电路技术的高速发展,近年来开发了许多的单片机产品。单片机使用在越来越多的电子产品中,投入到工业和生活中。近年来,电子电器飞速的发展,人们的生活水品有很大的提高,为人们提供了舒适与方便,但不法分子的有段也越来越高端,以前的老式防盗手段已经无法防御现代化的高科技产物。如何保护自身的财产安全受到了广大人名的关注。于是出现防盗报警系统,应用在了人们的生活中为人们提供了安全。在该论文中我们将介绍一款基于STC89C51的红外线语音报警系
2、统。接下来我们将阐述此红外语音报警系统的设计方案。并介绍各个模块的的电路组成、工作原理及各个模块用到的相关芯片特性。详细讨论其中的串口通信模块的控制与组成。最后介绍该系统的硬件测试和软件的调试方法。关键字:STC89C51,串口通信模块,红外线防盗报警器IAbstractABSTRACTIn modern society, the rapid development of science and technology, the world in various fields have been an unprecedented increase of electronic informatio
3、n technology is particularly prominent. These electronic technologies into the production and life, improve the quality of peoples lives. With the rapid development of integrated circuit technology in recent years developed a number of single-chip products. SCM using more and more electronic product
4、s, into the industrial and life.In recent years, the rapid development of electronic and electrical appliances, water for peoples lives have greatly improved, providing people with a comfortable and convenient, but criminals are increasingly high-end segment, old-fashioned anti-theft means previousl
5、y been unable to defense modernization high-tech product. How to protect their property by the majority of the names of attention. So there burglar alarm system, used in peoples lives to provide people with a safe.In this paper, we will introduce an infrared-based STC89C51 voice alarm system. Next w
6、e will explain this infrared voice alarm system design. And describes each module circuit composition, working principle and characteristics related to the chip used in each module. Controlling the composition of which is discussed in detail with the serial communication module. Finally, the method
7、of the system hardware debugging and software testing.Key Words: STC89C51, serial communication module, infrared burglar alarm目 录目 录第1章 引言11.1选题背景11.2课题内容1第2章 系统程序设计22.1系统设计方案22.2各个功能模块介绍32.2.1 单片机最小系统32.2.2 串口通信模块52.2.3 语音模块62.2.4 键盘蜂鸣器模块82.2.5 温度采集模块102.2.6 继电器控制模块122.2.7 信号采集模块142.2.8 12864液晶显示模块
8、16第3章 信号采集模块的硬件和软件的设计183.1 信号发射模块的硬件设计183.1.1 器件和原理193.1.2 应用实例193.2 信号发射模块的软件设计213.2.1 程序功能213.2.2 系统程序流程图213.2.3 主要函数说明22第4章 整体系统调试234.1整个系统的静态测试234.2通电测试:对每个模块所产生的信号做测试23第5章 总结265.1设计总结265.2心得体会26参考文献28致谢29附 录30附录一:系统电路图和实物图30附录二:部分系统程序32III第1章 引言第1章 引言1.1选题背景随着现代科学技术的进步与发展,现代化高可以产品越来越越多,电子电器产品也越
9、来越好,人们的生活水平也有了很大的提高,许多的家庭都有许多的贵重物品。这些物品很容易成为不法分子的偷窃对象,为了保护人民的财产安全,从而开发了红外线语音报警系统,许多家庭和大商城都安装了红外线语音报警系统,有效的防止了不法分子的不良居心,为人民解决了许多的麻烦。我们这次研究的报警器是以单片机为核心的简单红外线语音报警系统,它组要由信号采集系统和控制系统组成。材料便宜结构简单,适于私家使用。1.2课题内容在特定区域范围内,当有人闯入防区,改变了红外线的反射,红外线接收管就会把接收到的异常情况转化外电压信号的变化输入到单片机里面去,此时单片机通过判断,若有异常情况发生以后,立即驱动语音芯片和继电器
10、所控制的扬声器电路和报警电路,点亮报警灯,发出人的声音,震慑不法份子,于此同时通过串口通信,把发生异常情况的地址发到监控室里的液晶屏幕上报警,待到异常情况解除以后,监控室又可以通过44的键盘解除报警状态,同时使用DS18B20温度传感器,测量现场环境温度,也通过串口通信,将实时数据传送到屏幕上。1第2章 系统程序设计第2章 系统程序设计2.1系统设计方案本系统由两个子系统组成,分别是信号采集子系统和控制子系统,如图2-1所示。信号采集子系统包含串口通信模块、信号采集模块和ISD1700语音报警模块;控制子系统包含继电器模块、键盘蜂鸣器模块、温度采集模块、12864液晶显示模块和串口通信模块。在
11、信号采集子系统当中,由信号采集模块检测到有异常情况发生后,将信号传递给信号采集系统的主机,经过主机二次判断后,如果真有异常情况,则立即驱动语音芯片发出人的报警声,再驱动继电器模块启动报警指示灯。将此时的情况和温度采集数据通过串口传递给控制子系统。控制子系统的主机接受信号后进行处理并发出指令让蜂鸣器发声并在主机的液晶屏上显示异常发生的地址。在没有异常情况发生时,控制人员可以通过键盘查询每个地址的情况。如发生报警后,控制人员也可通过键盘取消报警。图2-1 红外线语音报警系统结构图2.2各个功能模块介绍2.2.1 单片机最小系统此模块在系统中的功能:单片机是整个系统的核心,要系统正常工作就必须要满足
12、单片机的运行的基本条件。最小系统的构成:它包括基本的电源的输入、接地、复位电路以及时钟电路如图2-2所示:图2-2 复位及时钟电路图2-3 信号采集子系统的单片机最小系统图2-4 信号采集模块原理图工作原理:构成最小系统的要素:1、图中单片机第20脚和第40脚分别是单片机的接地端和提供单片机系统正常工作的基本电压5V的输入端。2、复位电路:在单片机系统中,一般需要一个硬件复位电路用于手动复位。如上图所示,常用的复位电路由一个10K电阻、一个10uf的电解电容和一个按钮组成,并接在单片机的RET引脚(即9号引脚)处。3、时钟电路:在单片机系统中,一般在单片机的引脚XTAL1(即18号引脚)和XT
13、AL2(即19号引脚)之间接一个晶振和两个瓷片电容,这样就构成了内部震荡方式。它能为单片机提供正常工作的时钟信号。在本系统中,信号采集子系统和控制子系统均采用11.0592MHz的晶振和33pf的瓷片电容。在本系统中使用的单片机是STC89C52。STC89C52是具有MCS-51内核的单片机,有32个I/O口,3个定时器计数器,8K Flash ROM,256B片内RAM。其封装图如2-5所示:3图2-5 STC89C52封装图2.2.2 串口通信模块此模块在系统中的功能:串口通信模块在整个红外线语音报警系统中充当桥梁的作用,它的职责主要是:1、将信号采集子系统中采集的信号通过串口通知控制子
14、系统。2、将控制子系统的指令通过串口传给信号采集子系统,以达到远程控制作用。串口通信模块的构成:在本系统中串行通信模块的原理如图2-6所示:图2-6 信号采集模块原理图MAX232芯片是MAXIN公司生产的、包括两路接收器和驱动器的IC芯片。它的内部有一个电源变压器,可用把输入的+5V电源电压变成为RS-232输出电平所输出电平所需要的+10V电压。所以,采用此芯片接口的串行通信系统只需单一的+5V电源就可以了。MAX232芯片封装图和引脚图如2-7所示:图2-7 MAX232芯片封装图和引脚图工作原理:MAX232的10脚T2IN接单片机TXD端P3.1,TTL电平从单片机的TXD端发出,经
15、过MAX232转换为RS-232电平后从MAX232的第7脚T2OUT发出,再接到串口座的第3脚,再经过交叉线后,接入另一端串口座第2脚RXD端。当有数据传来时,从串口座的第2脚传入,最后流向单片机的RXD端P3.0接收数据。2.2.3 语音模块此模块在系统中的功能:当信号采集子系统中的51单片机确认有异常情况发生后,驱动语音芯片,在其内部找出相对应的语音地址,通过扬声器发出人声用以告警。语音模块的构成:语音模块原理图如图2-8所示:5图2-8(1)语音模块原理图图2-8(2)语音模块原理图在此模块中,ISD1700为核心器件。ISD1700是一种高集成度,高性能芯片。它可以多段录音,采样率在
16、4K至12K间调节,供电范围可以在2.4V至5.5V之间。ISD1700芯片可工作于独立按键模式和SPI控制模式。ISD1700引脚封装图及引脚图如图2-9所示:图2-9 ISD1700封装图和管脚图工作原理:之前我们通过录音把要用的声音提前储存在语音芯片里,当信号采集子系统的CPU 检测到某个红外线接收端有异常情况时,立即驱动语音芯片,寻找对应的地址,再通过扬声器发出人的声音,震慑不法份子。2.2.4 键盘蜂鸣器模块此模块在系统中的功能:当异常情况解除以后,我们可以通过44的键盘解除报警状态,使12864液晶显示显示内容、语音芯片和扬声器等元器件恢复正常状态。蜂鸣器的功能是当出现异常情况后,
17、控制子系统的CPU会驱动蜂鸣器,使其工作,发出蜂鸣,提醒监控人员有异常情况出现。也可以通过键盘解除蜂鸣。键盘蜂鸣器模块的构成:其原理图如图2-10所示:7图2-10 键盘蜂鸣器模块原理图键盘是数字视频监控录像系统中最重要的输入设备之一,是人机接口的重要组成部分。44矩阵键盘又称为行列式键盘,它是用4条I/O线作为行线,4条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上,设置在一个按键。这样键盘中按键的个数是44个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O的利用率。由于键盘输入是异步的,且具有实时性,所以主机系统以中断方式支持键符的随机输入。每当键盘接口接收完从键盘送来的串行
18、扫描码时,即向中断系统发出一个键盘中断,若CPU响应该中断,则由键盘中断程序读取此扫描码,经转换后成为系统扫描码,存到键盘缓冲区。键盘发送数据时,数据线和时钟线都由键盘控制。蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于各种电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。其封装图如图2-11所示
19、:图2-11 蜂鸣器封装图工作原理:键盘:当异常情况解除以后,通过44的键盘向中断系统发出一个中断,若CPU响应该中断,则对应执行相应的中断程序,解除报警状态。如使12864液晶显示显示内容、语音芯片和扬声器等元器件恢复正常状态。蜂鸣器:如图2-12当控制子系统CPU的P34端口输出高电平(即表示有异常情况时,系统给蜂鸣器的驱动信号),Q1三极管处于导通状态,使蜂鸣器工作,发出蜂鸣声。当P34端口输出低电平(即异常情况解除后,键盘控制CPU 给蜂鸣器一个关闭信号),Q1三极管处于断开状态,蜂鸣器停止工作。2.2.5 温度采集模块此模块在系统中的功能:使用DS18B20温度传感器,实时监控现场的
20、温度,并把采集到的温度数据通过串口通信,传送到监控室,并显示在屏幕上。温度采集模块的构成:其原理图如图2-12所示:9图2-12 信号采集模块原理图Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是一种“一线总线”接口的温度传感器,一线总线独特而经济的特点,是用户可以轻松地组建传感器网络,为测试系统的构建引入全新的概念。DS18B20具有微型化,低功耗,高性能,抗干扰能力强等优点,适合于各种温度测控系统。前面以对其基本的性能参数做了说明,此处再补充一点。由于其具有的“一线总线”接口。测试现场可以直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量,如:
21、环境控制,设备或过程控制,测温类消费电子产品等。DS18B20可以程序设定912位的分辨率,精度为0.1。可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围,分辨率设定及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后仍然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的性能价格比也非常出色。该器件将半导体温敏器件,A/D转化器,存储器等集成在一个很小的芯片上,传感器直接输出温度信号数值。以及其一线总线的结构,简化了信号采集系统的电路结构。其封装图如图2-13所示:图2-13 DS18B20封装图工作原理:DS18B20温度传感器与信号采集子系统里的51单片机P10口连接。当采集到现场温度以后,通过串口通信,把
22、数据传送到控制子系统,显示在12864液晶屏上。2.2.6 继电器控制模块此模块在系统中的功能:当出现异常情况后,单片机给继电器一个控制信号,继电器里面的开关打开,LED报警灯亮。当异常情况结束后。单片机又给继电器一个控制信号,关闭开关,LED报警灯灭。继电器控制模块的构成:其原理图如图2-14所示:11图2-14 继电器控制模块原理图继电器是具有隔离功能的自动开关元件,广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中,是最重要的控制元件之一。电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在
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