【正文】 、PT2262（PT2272）等。這些模塊發(fā)射的距離一般在幾十米到上百米之間。在本設(shè)計(jì)中選用PT2262和PT2272來完成傳感器與主控器之間的通信。PT2262/2272芯片的地址編碼設(shè)定和修改：在通常使用中，我們一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路PT2262和解碼PT2272的第1～8腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3的8次方為6561，所以地址編碼不重復(fù)度為6561組，只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用，只要將PT2262和PT2272的1～8腳設(shè)置相同即可，例如將發(fā)射機(jī)的PT2262的第1腳接地，其它引腳懸空，那么接收機(jī)的PT2272只要也第1腳接地，其它引腳懸空就能實(shí)現(xiàn)配對(duì)接收。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時(shí)，接收機(jī)對(duì)應(yīng)的D1～D4端輸出約4V互鎖高電平控制信號(hào)，同時(shí)VT端輸出解碼有效高電平信號(hào)。(2) 模塊功能說明PT2262及PT2272的工作原理：當(dāng)PT2262接收由傳感器發(fā)來的報(bào)警信息，編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)，信號(hào)是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字。通過無線傳輸?shù)絇T2272，解碼器(PT2272)解碼后得到報(bào)警傳感器的地址和數(shù)據(jù)類型。只有主機(jī)和傳感器地址相同時(shí)才能被主機(jī)接收解碼輸出的數(shù)字代表傳感器的類型。由于本設(shè)計(jì)傳感器只用到紅外熱釋電傳感器，即單對(duì)單的編碼與解碼，只需將PT226PT2272的地址腳設(shè)定一致，就能到達(dá)報(bào)警效果，如果有多個(gè)報(bào)警點(diǎn)，可以通過設(shè)定數(shù)據(jù)管腳，來達(dá)到多點(diǎn)報(bào)警功能。 聲光報(bào)警電路介紹聲光報(bào)警電路主要由LED、喇叭和單片機(jī)構(gòu)成，當(dāng)有警情時(shí)通過單片機(jī)置位使LED與喇叭發(fā)出聲光報(bào)警。 語音電路介紹ISD語音芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù)，每個(gè)采樣值直接存儲(chǔ)在片內(nèi)單個(gè)EEPROM單元內(nèi)，無需經(jīng)過A/D或D/A轉(zhuǎn)換，因此能非常真實(shí)的再現(xiàn)語音、音樂、和效果聲。避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。本設(shè)計(jì)中選用ISDl420實(shí)現(xiàn)語音提示與報(bào)警功能。 DTMF收發(fā)電路介紹(1) 雙音頻編碼解碼電路一般常用的電話雙音頻（DTMF）編解碼集成電路有8870、8880、8888等。市面上用的較多的DTMF收發(fā)電路是MT8880。MT8880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、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式D/A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。MT8880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。(2) 模塊功能說明本設(shè)計(jì)中采用MT8880來用于DTMF的收發(fā)電路。能夠?qū)崿F(xiàn)電話線遠(yuǎn)程通信，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)。選用MT8880雙音多頻（DTMF）收發(fā)電路，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)送到電話線上向遠(yuǎn)處發(fā)送。第二章 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件由人體信號(hào)檢測(cè)電路、編譯發(fā)射電路、編譯接收電路、DTMF收發(fā)電路、語音電路、以及作為主要核心的單片機(jī)控制電路六大部分構(gòu)成組成。（具體整機(jī)電路見附錄圖1報(bào)警主機(jī)電路圖），以下依次介紹各部分電路的芯片結(jié)構(gòu)和電路原理。 單片機(jī)介紹及外圍電路的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)是用AT89C51單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)報(bào)警控制。通過它的引腳對(duì)語音電路和DTMF收發(fā)電路實(shí)現(xiàn)控制，其中主要用到了P3口的替代功能。所以我們要先對(duì)AT89C51的各個(gè)引腳要有全面的認(rèn)識(shí)，以及它的一些復(fù)用功能。 AT89C51單片機(jī)的引腳功能介紹如附錄圖3所示為AT89C51單片機(jī)40引腳雙列直插形式，各引腳功能如下口：40端子按功能分4部分，即電源端子（Ucc和Uss）、時(shí)鐘端子（XTAL1和XTAL2）控制信號(hào)端子（RST、EA、PSEN、和ALE）及I/O口端子（P0P3）。(1) 電源端子用于接入單片機(jī)的工作電源。Vcc（40端子）：運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加+5V。Vss（20端子）：接地。(2) 時(shí)鐘端子XTAL1（19）和XTAL2(18)用于提供單片機(jī)的工作時(shí)鐘信號(hào)。XTAL1：輸入到振蕩器的反相放大器。XTAL2：反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。當(dāng)用外部振蕩器時(shí)，XTAL2不用，XTALI接收振蕩器信號(hào)。(3) 控制信號(hào)端子① 輸入：RST復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效。在振蕩器工作時(shí)，在RST上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。/Vpp片外程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào)，低電平有效。在編程時(shí)，其上施加21V的編程電壓。② 輸入、輸出：ALE/地址鎖存允許信號(hào)，輸出。用做片外存儲(chǔ)器訪問時(shí)，低字節(jié)地址鎖存。ALE以l/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用做對(duì)外輸出的時(shí)鐘或用于定時(shí)。在EPROM編程期間，作輸入。輸入編程脈沖。ALE可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。③ 輸出：PSEN片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在從片外程序存儲(chǔ)器取指期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng)有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上P0口（數(shù)據(jù)總線），PSEN可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。(4) I/O口端子單片機(jī)51系列共有四個(gè)8位雙向并行I/O通道口，分別是PO、PPP3，各具有特殊的電路結(jié)構(gòu)，每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。這種結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)輸出時(shí)可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對(duì)輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止，下面我們先來了解一下四個(gè)通道口的結(jié)構(gòu)。① PO口：P0口在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口既是一個(gè)真正的雙向數(shù)據(jù)總線口，又是從分時(shí)輸出8位地址口。它包括一個(gè)輸出鎖存器，兩個(gè)三態(tài)緩沖器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路和一個(gè)輸出控制電路。② P1口：P1口是專門為用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口， P1口為8位準(zhǔn)雙向口，每一位均可單獨(dú)定義為輸入或輸出口。在編程校驗(yàn)期間，用做輸入低位字節(jié)地址。P1口可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。對(duì)于89C52，是定時(shí)器的計(jì)數(shù)端且為輸入；，是定時(shí)器的外部輸入端。這時(shí)，讀兩個(gè)特殊引腳的輸出鎖存器前，應(yīng)由程序置1。③ P2口：P2口也是雙向口，是供系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)輸出高8位地址。如果沒有系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，也可以作為用戶的I/O口使用。P2口作為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器的地址總線的高8位輸出口AB8—ABl5，P0口由ALE選通作為地址總線的低8位輸出AB0AB7。外部的程序存儲(chǔ)器由PSEN信號(hào)選通，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器則由WR和RD讀寫信號(hào)選通，因此AT89C51最大可外接64kB的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。④ P3口：P3口是個(gè)雙功能口，第一功能作通用I/O口，第二功能是作變異功能用，為適應(yīng)引腳的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應(yīng)用電路中，第二功能顯得更為重要。由于第二功能信號(hào)有輸入輸出兩種情況，分別加以說明。P3口的輸入輸出及P3口鎖存器、中斷、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和特殊功能寄存器有關(guān)，P3口的第一功能和P1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。P3口的第二功能各管腳定義如下：(1) 串行輸入口（RXD）(2) 串行輸出口（TXD）(3) 外中斷0（）(4) 外中斷l(xiāng)（）(5) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入口（TO）(6) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入口（T1）(7) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通（）(8) 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通()現(xiàn)在我們已經(jīng)對(duì)四個(gè)8位雙向并行I/O口有了初步的了解。單片機(jī)的管腳將會(huì)根據(jù)各電路主要芯片管腳功能及主電路圖的繪制來進(jìn)行分配。 時(shí)鐘和時(shí)鐘電路(1) 時(shí)鐘電路：AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部震蕩方式和外部震蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器（簡稱晶振）或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生震蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路圖如下圖21所示。外部振蕩方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適宜用來使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。圖21中，電容器C1，C2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在530pF。晶振頻率的典型值為12MHz，采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多，本設(shè)計(jì)用到時(shí)鐘的內(nèi)部震蕩方式。圖21 內(nèi)部振蕩方式的外部電路圖 (2) 基本時(shí)序單位：單片機(jī)以晶體振蕩器的振蕩周期（或外部引入的時(shí)鐘周期）為最小的時(shí)序單位，片內(nèi)的各種微機(jī)操作都以此周期為時(shí)序基準(zhǔn)。振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期，所以1個(gè)狀態(tài)周期包含有2個(gè)振蕩周期。振蕩頻率foscl2分頻后形成機(jī)器周期，所以1個(gè)機(jī)器周期包含有6個(gè)狀態(tài)周期或12個(gè)振蕩周期。1個(gè)到4個(gè)機(jī)器周期確定一條指令的執(zhí)行時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是指令周期。單片機(jī)指令系統(tǒng)中，各條指令的執(zhí)行時(shí)間都在1個(gè)到4個(gè)機(jī)器周期之間。4種時(shí)序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計(jì)算其它時(shí)間值（例如，波特率、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等）的基本時(shí)序單位。 看門狗及串行存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)X5045有四種常用的功能：上電復(fù)位、看門狗定時(shí)器、電源電壓監(jiān)控和塊鎖保護(hù)串行EEPROM存儲(chǔ)器。當(dāng)向器件加電時(shí)激活了上電復(fù)位電路，它保持RESET/有效一段時(shí)間。這可使電源和振蕩器穩(wěn)定，然后微處理器再執(zhí)行代碼?？撮T狗定時(shí)器對(duì)微控制器提供了一個(gè)獨(dú)立的保護(hù)機(jī)制。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，在可選的超時(shí)時(shí)間之后，器件將激活RESET/信號(hào)，用戶可以從三個(gè)預(yù)置的值中選擇一個(gè)超時(shí)時(shí)間。一旦選定，即使在斷電后重啟電源時(shí)也不會(huì)改變。器件的低VCC檢測(cè)電路，可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓之影響，當(dāng)VCC降到最小VCC轉(zhuǎn)換點(diǎn)以下時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位一直持續(xù)到VCC回到正常工作電平并且穩(wěn)定為止。X5045的存儲(chǔ)器部份是具有塊鎖保護(hù)的CMOS 4Kb串行EEPROM。其引腳圖如附錄圖4所示。其引腳說明為： (1) ：片選端，當(dāng)為高電平時(shí)，X5045未被選中，SO輸出端處于高阻態(tài)狀態(tài)；除非進(jìn)行內(nèi)部寫操作，器件將處于等待方式。為低電平時(shí)，使能X5045，將其置于激活方式。必須注意：當(dāng)上電之后，任何操作開始之前，需要先在上有一次由高到低電平的跳變。 (2) SO：串行數(shù)據(jù)輸出端，當(dāng)讀周期時(shí)，數(shù)據(jù)從該引腳移出，數(shù)據(jù)由串行時(shí)鐘的下降沿同步輸出。 (3) ：寫保護(hù)端。當(dāng)為低電平時(shí)，向X5045的非易失性寫被禁止，但器件其功能正常，當(dāng)保持高電平時(shí)，所有功能包括非易失性寫保護(hù)都正常。在保持為低電平時(shí)變低電平將中斷向X5045寫入一次，如果內(nèi)部寫周期已經(jīng)開始，變低電平對(duì)寫操作沒有影響。 (4) VSS：地。(5) VCC：電源。(6) ：復(fù)位輸出，是低/高有效的漏極開路輸出端，只要VCC下降至低于最小VCC檢測(cè)電平時(shí)該輸出端變?yōu)橛行?，它將保持有效直到VCC上升到最小VCC檢測(cè)電平200ms為止。如果看門狗定時(shí)器是使能而且SDA保持HIGH或LOW的時(shí)間長于選定的看門狗時(shí)間，則將變?yōu)橛行?，在下降沿將?fù)位看門狗定時(shí)器。(7) SCK：串行時(shí)鐘端，串行時(shí)鐘控制串行總線數(shù)據(jù)輸入和輸出的時(shí)序。出現(xiàn)在SI引腳上的操作碼、地址或數(shù)據(jù)在輸入時(shí)鐘的上升沿被鎖存，而SO引腳上的數(shù)據(jù)在輸入時(shí)鐘的下降沿之后變化。(8) SI：串行數(shù)據(jù)輸入端，所有要寫入存儲(chǔ)器的操作碼、字節(jié)地址和數(shù)據(jù)都從該引腳輸入，輸入信號(hào)由串行時(shí)鐘上升沿鎖存。看門狗及串行存儲(chǔ)電路原理圖如圖22所示：圖22 看門狗及串行存儲(chǔ)電路原理圖 X5045功能說明：(1) 上電復(fù)位向X5045加電是會(huì)激活一個(gè)“上電復(fù)位電路”，它將使引腳有效，這個(gè)信號(hào)有幾個(gè)用途：① 可以避免系統(tǒng)的微處理器在電壓不足的情況下工作；② 可以避免微處理器在震蕩器穩(wěn)定前工作。當(dāng)VCC超過器件VTRIP門限值，經(jīng)200ms電路釋放，允許系統(tǒng)開始工作。(2) 低電壓監(jiān)視在工作時(shí)，X5045監(jiān)視VCC電平，如果電源電壓跌至預(yù)置的最小值VTRIP以下時(shí)，即確認(rèn)，信號(hào)避免了微處理器工作失效或斷開的情況下。信號(hào)保持有效直至電壓跌至低于1V，它也保持在有效到VCC返回并超過VTRIP經(jīng)200ms；(3) 看門狗定時(shí)器看門狗定時(shí)器電路通過監(jiān)測(cè)WDI輸入來監(jiān)測(cè)微處理器是否激活。微處理器必須周期性地觸發(fā)CS/WDI引腳一避免信號(hào)，CS/WDI引腳必須在看門狗超時(shí)時(shí)間終止之前受到由高到低信號(hào)觸發(fā)，在狀態(tài)寄存器中的兩個(gè)非易失性控制位可以決定看門狗的超時(shí)周期。微處理器可以改變這些看門狗控制位，沒有微處理器的作用，看門狗定時(shí)器的控制位保持不變，即使是當(dāng)全部電源故障時(shí)。 信號(hào)檢測(cè)處理電路 BISS0001信號(hào)處理集成芯片 BISS0001是一款高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。靜態(tài)電流極小，配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外傳感器，其管腳圖如附錄圖5。其引腳功能如下：(1) A：可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng)A為“1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā)；(2) V0：控制信號(hào)輸出端。由VS的上跳前沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間Tx之外和無VS的上跳變時(shí)，Vo保持低電平狀態(tài)；(3) RRRC1：輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端；(4) RCRR2：觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端；(5) VSS：工作電源負(fù)端；(6) VRF/：參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位；(7) 1OUT、2OUT：第一、二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端；(8) IIN、2IN：第一、二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端；(9) 1IN+：第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端；(10) VDD：工作電源正端；(11) IB：運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端；(12) VC：觸發(fā)禁止端。當(dāng)VCVR時(shí)允許觸發(fā)（VR≈）。