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电话拨号防盗报警器设计-学位论文.doc
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1、沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计(论文)摘 要电话拨号防盗报警器作为家庭防盗报警器材的一员,非常经济适用,它进入人工警戒后,主控CPU不断检查触发开关的状态,当盗贼入室触动报警触发开关时,立即启动电话拨号程序向主人报警,当然,也可以通过修改软件使其在现场发出高分贝报警音。当用户受到接收到自家电话号码和报警蜂鸣音信息时,便知道家里可能有人入室盗窃,从而做出相应的应急措施。实践证明,该系统报警快速、准确。由于该系统电路简单,而且利用的是公共通信网,因此不存在建立独立报警系统网络问题,具有成本低、体积小、能耗低且不影响正常打电话等突出优点。关键词:电话拨号防盗报警;单片机;AT89C2051Ab
2、stractDial burglar alarm,as a member of home security alarm equipment, very economical, after its entry into artificial alert, host CPU constantly checking the status of the trigger switch. When thieves burglary alarm triggered when the trigger switch, Immediately start the phone dialer alarm to the
3、 master, of course ,you can also modify the software to issue in the field of high decibel audio alarm. When users are receiving their own phone number and alarm beep information,some people may be aware of home burglary, and thus make the appropriate emergency measures. Practice has proved that the
4、 system alarm quickly and accurately. As the system is simple, and use of a public communication network, there is no alarm system to establish an independent network problems, low cost, small size, low energy consumption without affecting the normal phone calls and other advantages.Keyword: Dial bu
5、rglar alarm; SCM ;AT89C2051目 录前 言I1课题分析11.1方案论证11.1.1方案提出及准备11.2.2方案的选择12系统设计52.1设计思路52.2 系统方案63单片机介绍83.1 单片机介绍83.1.1 单片机的发展83.1.2 AT89C2051单片机94电路设计114.1 脉冲拨号原理114.2键盘输入124.3显示电路134.4脉冲拨号实现过程165程序设计185.1主程序设计185.2 变量定义及初始化模块195.3启动报警器子程序模块215.4拨号脉冲子程序模块215.5关机子程序模块235.6开发软件介绍235.6.1 Keil uVision323
6、5.6.2 Protel DXP245.6.3 Proteus 7 Professional265.6.4 C语言296 电路的安装调试306.1 电路的总体调试306.2 调试过程中出现的问题327 系统性能及社会经济效益分析347.1系统的性能347.2安装及使用说明347.3社会经济效益分析348 结论369 结束语37参考文献38附录 电路图39附录 元器件清单40附录 PCB版图41附录 程序代码42IV 前 言随着人们生活水平的不断提高,大家对住宅和办公室的安全意识也日益增加。因此,研究和开发防盗报警器装置引起了科研单位和生产厂家的重视,特别是面对普通居民,价格低、运行可靠的自动报
7、警系统。长期以来,一些电子杂志介绍的防盗报警器均无电话拨号报警功能,而市场上销售的可自动拨号报警防盗器材又价格高昂。这里介绍的电话拨号防盗报警器可在这两者之间找到平衡,即兼具高性能和低价位。为了以低成本实现高性能,设计师利用了电信局的交换机支持脉冲拨号方式来实现拨号报警,这样可利用单片机直接发出拨号脉冲,精简了电路,降低了成本。1课题分析1.1 方案论证1.1.1方案提出及准备预设计一个通过电话线传输报警信息的装置,首先应考虑该装置的应用平台及媒质。本装置是通过向电话发射脉冲拨号,以完成拨号报警的目的。所谓脉冲拨号,就是指电话机上拨入的电话号码以脉冲个数的形式发出,也就是说,在已经通以直流电路
8、的回路上,利用拨号盘及发号电路将回路断开、再接通而形成的脉冲信号,来完成输入电话号码的发送。 在硬件的选用上,要注意可靠性,兼顾实用性。对所涉及到的低频、高频、脉冲及其它相关知识,应予以熟练掌握和灵活应用。争取用更低的成本,更高的质量完成设计目标。1.2.2方案的选择方案一 :整体设计由语言处理器T6668,忙音解调电路。脉冲鉴别电路,电话自动拔号电路组成。电路原理方框图如图1.1。 图1.1 方案一原理图1. 电话自动拨号电路:电话拨号电控制电话模拟摘机,电话号码发送和报警完毕挂机。当传感器接成短路报警状态时,报警信号输入,经单稳态电路延时,使重拨和地址键接通,将预先存储的号码拨出。若对方电
9、话占线(忙音),经忙音判别电路判别以后,控制重拨继电器工作,重复上述拨号动作,直至拨通。当报警信号输入时,电话线与报警器的继电器接通,完成电话信号和语言信号发送。2. 忙音解调电路:准确的判别忙音信号是电话自动拨通的关键。为判别忙音信号,采用两级解调器。第一级解调输出450Hz拨号音,第二级解调出0.35Hz信号,当电话信号为忙音时,第二级8管脚输出低电平,控制拨号。3. 脉冲鉴别电路:增加系统的可靠性和抗干扰能力。经解调器输出后,信号输入脉冲鉴别电路。电路中t1为预先设置基准脉冲宽度,调节这个时间常数,使得识别输入信号的宽度大于所设定值时才有输出。t2是用来控制输出脉冲宽度t1的。电话线有忙
10、音时,在对输入信号宽度进行比较后,使重拨继电器工作,达到重新拨号的目的。若再次遇到忙音,重复上述工作过程。电路延时时间约20秒,即在电话拨通时,第一次回铃音响过后,语言电路放音20秒,若对方还未听清内容,放下听筒,此时电话传来是忙音信号,电路重新进行工作,拨号以后再放音,直至警情解除。4. T6668语言处理器:它采用了T6668的最小系统。内设一片存储器41258,为降低量化噪声,提高语言音质,采样比特率选择为最高档32k,选用640kHz晶振,录放间约10秒,可满足使用要求。评析:该电路能很好的完成各项性能指标,特别是在抗干扰能力和可靠性方面.由于有了脉冲鉴别电路,使得该电路的抗干扰能力大
11、大加强,各部分工作的时间也有了较准确的保证。其使用的T6668语音处理器亦使得该装置在语音报警方面较第一方案有了长足的进步。美中不足的是,首先,它要求报警用的电话必须使用多功能脉冲按键电话机,且带有免提通话和号码存储功能。这样,某些没有上述功能的电话机就不能实现报警功能,无形中提高了对电话机的要求,不利于推广。其次,语音芯片T6668采用的60脚扁平塑料封装,在实验中极不易进行焊接调试。再次,由于采用一些价格较贵的芯片,如T6668(市场价格在70元左右),使得整体设计成本大大提高。方案二 :整个设计由单片机控制器、键盘输入、数码管显示、触发电路、拨号电路、及电源等6部分组成,如图1.2。图1
12、.2方案二原理图1. 单片机控制器是整个系统的核心,负责控制检测输入/输出显示、模拟摘机、拨号报警、挂机等一系列的程序动作。这里采用了小引脚、高性能、低价位的AT89C2051。2. 键盘输入电路负责输入单片机中一系列工作参数及功能设定。3. 发光二极管数码管显示器在整个系统工作过程中共充当一个简单的人机界面,用以显示工作状况及输入/输出的数据等、4. 电话拨号防盗报警器的触发电路用磁性开关,简单可靠,也可用红外线探测器或无线门磁,以实现全方位远距离监测。报警器采用隐蔽安装,防止小偷发现。5. 拨号及报警器电路来完成模拟摘机、拨号、发出报警音、挂机等工作过程,它的工作由单片机控制。6. 电源部
13、分负责对整个系统供电。平时由电话线上取得工作电流并对后备电池充电,拨号报警时转由后备电池供电。评析:该电路设计简单,布局合理,设计和生产成本低,易于推广。建立与维护简单、用户使用方便,并可充分利用现有的电话资源提高电话报警器的利用率。综上所述,经过对性能指标、实用性、可靠性能和经济效益等诸多因素的综合考虑。第二种方案有很强的可实现和可操作性,并且能较好的完成毕业的任务要求,因此,我选择实施这套设计方案。2系统设计2.1设计思路设计目标要求实现对盗情的感知,并在一定的时间范围内,向手机或者电话发送报警。对方接通电话后,即可听到报警音,达到拨号报警的目的。根据上述要求,为了使整个装置在遇到警情时能
14、够迅速,准确的反应,且方便安装,该设计的警情探盗电路选择由磁性开关。无警情时,磁性开关处于断开状态,此时无信号输出。警情出现时,磁性开关闭合,触发报警电路,启动后面电路工作。当然,在把预先存储的号码发射出去之前,要有一个自动控制摘挂机的电路,实现对摘挂机状态的自动调整。设计时采用两个级联的三极管,和一个用于判定工作状态的LED完成上述功能。由于该装置直接与电话线相连。设计时,电源部分最好启用电话线上的60V直流电压,通过极性保护稳压管稳压后,向各部分电路提供合适的工作电压。这样做既简化了设汁,又可以节省电能,可谓一举两得。设计中还需考虑到系统的抗干扰性和可靠性。为了避免交换机的误判,必须将频率
15、的偏差控制在1.8%,频率电平的偏差也不得超过高频区-7土3dB,低频区-93dB的标准。设计中使用了单片机,由于考虑到本系统主要是基于单片机的系统。单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer),简称单片机。就是将微处理器(CPU)、存储器(存放程序或数据的ROM和RAM)、总线、定时器/计数器、输入/输出接口(I/O口)和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。单片机的主要特点有:1. 可靠性高2. 便于扩展3. 控制功能强4. 低电压、低功耗5. 片内存储容量较小除此之外,单片机还具有集成度高、体积小、性价比高、应用广泛、易于产品化等特点。 2.2 系统方案图
16、2.1为电话拨号防盗报警器的系统构成方框图,由单片机控制器、键盘输入、数码管显示、触发电路、拨号电路、及电源等6部分组成。电路原理图见附录I。图2.1 系统构成框图1、单片机控制器是整个系统的核心,负责控制检测输入/输出显示、模拟摘机、拨号报警、挂机等一系列的程序动作。这里采用了小引脚、高性能、低价位的AT89C2051。2、键盘输入电路负责输入单片机中一系列工作参数及功能设定。共有4个按键,即ret、ok、up、set。rst:系统复位键。ok:输入数据确认键。up:显示的数字增加键。set:工作模式设定键,可设定关机、工作、输入时间t1、输入时间t2输入电话号码5种模式(t1 ,t2 为报
17、警时间)。3、LED显示器在整个系统工作过程中共充当一个简单的人机界面,用以显示工作状况及输入/输出的数据等、4、电话拨号防盗报警器的触发电路采用磁性开关,即为装于门或窗口的防盗感应开关,门关闭时常开,门打开时闭合接通,简单可靠,。当然也可改用其他的感应器件,如激光探测、超声波感应、主动红外线探测或无线门磁等,以实现全方位远距离监测。报警器采用隐蔽安装,防止小偷发现。为了防止磁性开关离控制器较远而产生引入干扰,使用了光耦作信号传递,效果良好。5、拨号及报警器电路来完成模拟摘机、拨号、发出报警音、挂机等工作过程,它的工作由单片机控制。L1、L2接电话线,ZND为击穿电压120v的压敏二极管,防止
18、电路受雷电干扰。三极管T1、T2及电阻R1、R2构成拨号及报警电路。该机除用于防盗报警外,若对软件进行一些修改,也可通过电话线进行远程数据传递。6、电源部分负责对整个系统供电。平时系统处于低功耗待机状态(此时耗电仅2mA左右),由电话线上取电工作,并对3.6V/60mA 镍铬电池充电。由于有镍铬电池后备供电,即使电话线断电也不会使已输入的数据丢失。平时由电话线上取得工作电流并对后备电池充电,拨号报警时转由后备电池供电。3单片机介绍3.1 单片机介绍3.1.1 单片机的发展第一阶段(19741976年):制造工艺落后,集成度低,而且采用了双片形式。典型的代表产品有Fairchild公司的F8系列
19、。其特点是:片内只包括了8位CPU,64B的RAM和两个并行口,需要外加一块3851芯片(内部具有1KB的ROM、定时器/计数器和两个并行口)才能组成一台完整的单片机。第二阶段(19771978年):在单片芯片内集成CPU、并行口、定时器/计数器、RAM和ROM等功能部件,但性能低,品种少,应用范围也不是很广。典型的产品有Intel公司的MCS-48系列。其特点是,片内集成有8位的CPU,1KB或2KB的ROM,64B或128B的RAM,只有并行接口,无串行接口,有1个8位的定时器/计数器,中断源有2个。片外寻址范围为4KB,芯片引脚为40个。第三阶段(19791982年): 8位单片机成熟的
20、阶段。其存储容量和寻址范围增大,而且中断源、并行I/O口和定时器/计数器个数都有了不同程度的增加,并且集成有全双工串行通信接口。在指令系统方面增设了乘除法、位操作和比较指令。其特点是,片内包括了8位的CPU,4KB或8KB的ROM,128B或256B的RAM,具有串/并行接口,2个或3个16位的定时器/计数器,有57个中断源。片外寻址范围可达64KB,芯片引脚为40个。代表产品有Intel公司的MCS-51系列,Motorola公司的MC6805系列,TI公司的TMS7000系列,Zilog公司的Z8系列等。 MCS-51系列,Intel公司的高性能8位单片机,该系列机有8051、8031、8
21、751。80C51系列是其兼容性单片机,与8051系统结构相同,但采用CMOS工艺,对8051做了一些扩充,更有特点,功能更强。这一系列单片机包括了好些品种,如8031,8051,8751,8032,8052,8752等,其中8051是最早最典型的产品,该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的,所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机,而8031是在我国最流行的单片机。第四阶段(1983年至今): 16位单片机和8位高性能单片机并行发展的时代。16位机的工艺先进,集成度高,内部功能强,运算速度快,而且允许用户采用面向工业控制的专用语言,其特点是,片内包括了1
22、6位的CPU,8KB的ROM,232B 的RAM,具有串/并行接口,4个16位的定时器/计数器,有8个中断源,具有看门狗(Watchdog),总线控制部件,增加了D/A和A/D转换电路,片外寻址范围可达64KB。代表产品有Intel公司的MCS-96系列,Motorola公司的MC68HC16系列,TI公司的TMS9900系列,NEC公司的783系列和NS公司的HPC16040等。然而,由于16位单片机价格比较贵,销售量不大,大量应用领域需要的是高性能、大容量和多功能的新型8位单片机。近年来出现的32位单片机,是单片机的顶级产品,具有较高的运算速度。代表产品有Motorola公司的M68300
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