【文章內(nèi)容簡介】 0 1 0 0 0 1 9 0 1 0 0 1 0 0 4 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 5 0 0 0 1 1 0 0 * 0 1 0 0 0 0 1 6 0 0 0 1 0 0 1 用單片機(jī)控制 Ac Bc Cc Dc Ec Fc Gc便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)。 液晶顯示應(yīng)用 16*2 的字符型 LCD LC1621，用來實(shí)時(shí)顯示前端傳感器的監(jiān)控狀態(tài)，并能實(shí)時(shí)的顯示報(bào)警信息。 LCD作為系統(tǒng)報(bào)警的一個(gè)部分，是了解報(bào)警類型和等級(jí)的最直觀的“窗口”，它的功能的實(shí)現(xiàn)必須完全依托于 89C51單片機(jī)中的 LCD的顯示協(xié)議。所以這部分的設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是軟件部分，而硬件方面相對(duì)來說比較的簡單，只要根據(jù)下面提供的 LCD管腳功能表進(jìn)行連接（表 5）。 表 5 LC1621的管腳功能表 Pin Symbol level function 1 VSS 0V GND 2 VDD +5V Power supply for logic 3 VO Operating voltage for LCD 4 RS H/L H:Data L:Instruction code 5 R/W H/L H:Read L:Write 6 E H,HL Enable signal 7 DB0 H/L In 8bit bus mode,used as low order bidirectional data bus, In 4bit bus mode,open these pins 8 DB1 H/L 9 DB2 H/L 10 DB3 H/L 11 DB4 H/L In 8bit bus mode,used as high order bidirectional data bus, In 4bit bus mode,used as both High and low order data bus 12 DB5 H/L 13 DB6 H/L 14 DB7 H/L 15 LEDA +5V Power supply for LED backlight 16 LEDK 0V （ DTMF）模塊 遠(yuǎn)程電話接入時(shí)的工作狀態(tài)查詢和密碼修改等操作都是借按鍵實(shí)現(xiàn)的，因此，需要專門的 DTMF 解碼芯片來識(shí)別。本系統(tǒng)使用的 HT9170B是綜合了數(shù)字解碼器和和多帶濾波器功能的雙音頻（ DTMF）接收器，可工作在下電模式和抑制模式。它把 16倍的 DTMF音頻解碼，轉(zhuǎn)化為 4位代碼輸出，內(nèi)置高精度轉(zhuǎn)換電容濾波器把音頻（ DTMF）信號(hào)分離為高頻信號(hào)和低頻信號(hào)，具體轉(zhuǎn)換見表 4，外圍電 路見圖 19。 表 6： DTMF數(shù)據(jù)輸出表 低通（ Hz） 高通（ Hz） 數(shù)字 OE D3 D2 D1 D0 697 1209 1 H L L L H 697 1336 2 H L L H L 697 1477 3 H L L H H 770 1209 4 H L L L L 770 1336 5 H L H L H 770 1477 6 H L H H L 852 1209 7 H L H H H 852 1336 8 H H H L L 852 1477 9 H H L L H 941 1209 0 H H L H L 941 1336 * H H L H H 941 1477 H H L L L 697 1633 A H H H L H 770 1633 B H H H H L 852 1633 C H H H H H 941 1633 D H H H L L ANY L Z Z Z Z 傳感器（ transducer/sensor）是指能夠受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件（ sensing element）指傳感器重能直接感受（或響應(yīng)）被測量的部分，轉(zhuǎn)換元件（ transduction element）指傳感器中能將敏感元件感受（或響應(yīng)）的被測量轉(zhuǎn)換成適于傳輸和（或）測量的電信號(hào)部分。傳感器一般按將外界輸入的信號(hào)變換電信號(hào)采用的效應(yīng)分為三類：利用物理效應(yīng)進(jìn)行變換的物理傳感器；利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行變換的化學(xué)傳感器；利用生物效應(yīng)進(jìn)行變換的生物傳感器。 傳感器是本系統(tǒng)前端的主要部分，本系統(tǒng)可以在傳感器方面選擇氣敏傳感器、熱敏傳感器、光傳感器、溫度傳感器、門磁傳感器、紅外傳感器等等。因?yàn)?篇幅的原因，在以下只介紹兩種比較典型的傳感器。 氣敏傳感器選用的是能感應(yīng)氫氣、一氧化碳、甲烷、酒精等可燃?xì)怏w MQ7氣敏傳感器。以下是其典型電路圖（圖 20）。 以上傳感器的兩條線是用來加熱電熱絲的，隨著電熱絲的發(fā)熱，一旦感應(yīng)到對(duì)其敏感的氣體，另兩個(gè)腳之間的電阻將會(huì)變小，而且這種變化將是類似的線形的。從而根據(jù)在 RL 電阻的兩端的電壓與電壓比較器 LM339來比較，產(chǎn)生高低電平。再利用以下的無線收發(fā)模塊來傳感前端檢測到的信號(hào)。經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)測試，本模塊的總體性能還不錯(cuò)，但是也有些許的不如意 之處，首先，模塊受外界的干擾比較大，加熱的電源的電壓、加熱的時(shí)間和濕度都有一定的影響。但是考慮到應(yīng)用范圍大多是在住宅的廚房，周圍環(huán)境的變化并不是很大，所以還是具有一定的實(shí)際應(yīng)用性。 熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。實(shí)質(zhì)上熱釋電傳感器是對(duì)溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極，在環(huán)境溫度有 ΔT 的變化時(shí)，由于有熱釋電效應(yīng)，在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷 ΔQ ，即在兩電極之間產(chǎn)生一微 弱的電壓 ΔV 。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷 ΔQ 會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)， ΔT=0 ，則傳感器無輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生 ΔT ，則有 ΔT 輸出；若人體進(jìn)入檢測區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。所以這種傳感器也稱為人體運(yùn)動(dòng)傳感器。傳感器不加光學(xué)透鏡 (也稱菲涅爾透鏡 )，其檢測距離小于 2m，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測距離可增加到 10m左右。 以下是我們熱釋電紅外應(yīng)用的電路圖（圖 21）。 本模塊是此系統(tǒng)的亮點(diǎn)之一。此模塊的最大特點(diǎn)是非常出色的解決了原來應(yīng)用范圍偏小以及受周圍環(huán)境影響較大的難題。無線收發(fā)模塊是利用 315MHZ的業(yè)余頻段，并利用 226 2272的編解碼電路，此種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢是由于采用了編解碼電路，所以在抗誤碼方面相當(dāng)?shù)某錾６捎脽o線收發(fā)模塊在空闊地帶可以做到 50100M的通信。 DF發(fā)射模塊未設(shè)編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管 Q2（如圖 22） ,這種結(jié)構(gòu)使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動(dòng)碼電路及 單片機(jī)接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號(hào)值的大小。比如用 PT2262或者 SM5262等編碼集成電路配接時(shí)，直接將他們的數(shù)據(jù)輸出端第 17腳接至 DF數(shù)據(jù)模塊的數(shù)據(jù)端即可。 如果接收端用 PT2272或者 SM5272解碼時(shí)，可以將 DF接收模塊的數(shù)據(jù)輸出端直接接 PT2272或者 SM5272的第 14 腳， 如果利用單片機(jī)的軟件解碼可 以省略解碼芯片，使系統(tǒng)的硬件得以簡化，但是要考慮單片機(jī)的時(shí)鐘頻率的倍頻會(huì)對(duì)接收模塊的干擾，比如單片機(jī)應(yīng)離開接收模塊，降低單片機(jī)的 工作頻率，中間加入屏蔽等，更應(yīng)該避免共用一條地線（接收模塊電路如圖 23）。 89C51單片機(jī)的軟件模塊（圖 26） 系統(tǒng)通電 51 開機(jī) 初始化液晶 注： 左圖中系統(tǒng)通電中的系統(tǒng)指的是除 61單片機(jī)以外的所有外圍電路通電。 圖 26 89C51單片機(jī)軟件模塊框圖 系統(tǒng)功能測試是關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目完成情況的實(shí)質(zhì)性階段，也是檢驗(yàn) 系統(tǒng)軟硬件兼容情況良好與否的必經(jīng)之路。下面是對(duì)系統(tǒng)的一些測試過程的簡單描述，里面包括各個(gè)環(huán)節(jié)的操作流程。 系統(tǒng)語音訓(xùn)練測試 1） 電源開啟； 2） 凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61板）開始工作，并通過揚(yáng)聲器第一次發(fā)聲“請輸入觸發(fā)名稱”； 3） 操作者應(yīng)答，比如“ SUPER FIVE”； 4） 凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61板）通過揚(yáng)聲器第二次發(fā)聲“請輸入觸發(fā)名稱”； 5） 操作者再次應(yīng)答，必須要同第一次的回答內(nèi)容以及語調(diào)語術(shù)等都一樣； 6） 如果順利通過， 凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61板）則通過揚(yáng)聲器發(fā)聲“請輸入開機(jī)命令”； 7） 操作者初始化開機(jī)命令，比如“請開機(jī)”； 液晶提示開機(jī)信息 等待報(bào)警信號(hào) 采集并記錄報(bào)警類型 等待 61摘機(jī)信號(hào) 撥號(hào) 液晶顯示撥號(hào)成功 檢測回鈴音 液晶顯示對(duì)方已摘機(jī)，即線路也接通 傳送報(bào)警種類及線路接通信號(hào)給 61 液晶顯示撥號(hào)完成 液晶提示報(bào)警開始 不成功 不成功 無信號(hào) 有報(bào)警 信號(hào) 成 功 已 摘機(jī) 未摘機(jī) 對(duì)方未摘機(jī) 對(duì)方 已摘機(jī) 超時(shí)重?fù)? 嚴(yán)重超時(shí)，電話信道不通 8） 凌 陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61板）通過揚(yáng)聲器再次發(fā)聲“請輸入開機(jī)命令”； 9） 操作者再次應(yīng)答，“請開機(jī)” 10） 如果順利通過， 凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61板）則通過揚(yáng)聲器發(fā)聲“請輸入關(guān)機(jī)命令”； 11） 操作者初始化關(guān)機(jī)命令，比如“請關(guān)機(jī)”； 12） 凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61板）通過揚(yáng)聲器再次發(fā)聲“請輸入關(guān)機(jī)命令”； 13） 操作者再次應(yīng)答，“請關(guān)機(jī)”； 14） 以上過程如果在哪里出現(xiàn)異常， 凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61板）通過揚(yáng)聲器會(huì)提醒“請?jiān)僬f一次”，操作者則根據(jù)語音提示繼續(xù)訓(xùn)練。 系統(tǒng)啟動(dòng)測試 1）電源開啟； 2）凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61 板）正常通電，等待語音開啟命令； 3）操作者命令，“ SUPER FIVE”； 4）如果操作者通過命令驗(yàn)證，凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61板）回答“在”；如沒有通過驗(yàn)證，則沒有反應(yīng)； 5）驗(yàn)證通過后，操作者命令：“請開機(jī)”； 6）凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61板）應(yīng)答“開機(jī)”，并開啟外圍電路及 89C51單片機(jī)的電源，然后 89C51啟動(dòng)，初始化液晶并顯示等等。 電話報(bào)警測試 1）傳感器檢測并確定到有異常情況；通過無線發(fā)射部分，向 89C51單片機(jī)發(fā)送編碼信號(hào)； 2） 89C51單片機(jī)檢測到報(bào)警類刑解碼信號(hào)后，觸發(fā)凌陽單片機(jī)，同時(shí)經(jīng)過處理發(fā)出警報(bào)信息，液晶顯 示報(bào)警狀況以及等級(jí)等等相關(guān)信西。 3）凌陽單片機(jī)控制摘機(jī)，并通知 89C51單片機(jī)摘機(jī)過程完成； 4）由 89C51單片機(jī)自動(dòng)撥打存放的第一個(gè)號(hào)碼，若打不通，則繼續(xù)撥打另一個(gè)號(hào)碼； 5）被撥打的遠(yuǎn)程電話接通后， 89C51 單片機(jī)通知凌陽單片機(jī)，由凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61 板）發(fā)送語音警報(bào)類型以及等級(jí)； 6）語音信息發(fā)送結(jié)束后，遠(yuǎn)程用戶可選擇輸入密碼進(jìn)行相關(guān)功能的設(shè)置，否則直接掛機(jī)，本地系統(tǒng)由凌陽單片機(jī)完成掛機(jī)。 電話查詢測試 1）有遠(yuǎn)程電話撥入； 2）凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61 板）檢測到相關(guān)信息并自動(dòng)摘機(jī)； 3）系統(tǒng)通過 電話網(wǎng)向遠(yuǎn)程用戶進(jìn)行語音提示：“請輸入密碼”，等待用戶輸入； 4）系統(tǒng)校驗(yàn)用戶所輸入的密碼，如正確，則進(jìn)入查詢狀態(tài) 5），如不正確，則要求再次輸入；若對(duì)方兩次密碼驗(yàn)證均失敗，則系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)； 5）若密碼驗(yàn)證通過，則用戶可按功能鍵進(jìn)行選擇，系統(tǒng)通過語音信息提供對(duì)方所要查詢的信息及相關(guān)功能設(shè)置； 6）查詢結(jié)束，遠(yuǎn)程用戶按退出鍵或直接掛機(jī)，本地系統(tǒng)皆能自動(dòng)掛機(jī)。 密碼修改測試 1）有遠(yuǎn)程電話撥入； 2）凌陽單片機(jī)開發(fā)板（ 61 板）檢測到相關(guān)信息并進(jìn)行自動(dòng)摘機(jī)； 3）系統(tǒng)通過電話網(wǎng)向遠(yuǎn)程用戶進(jìn)行語音提示：“請輸入密碼” ，等待用戶輸入； 4）系統(tǒng)校驗(yàn)用戶所輸入的密碼，如正確，則進(jìn)入查詢狀態(tài) 5），如不正確，則要求再次輸入，若對(duì)方在指定時(shí)間內(nèi)未輸入密碼或兩次密碼驗(yàn)證均失敗，則系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)； 5）若密碼驗(yàn)證通過，用戶可根據(jù)語音提示信息進(jìn)入密碼修改菜單； 6）輸入新密碼，確認(rèn)，再次輸入新密碼，確認(rèn)； 7）若兩次輸入一致，則系統(tǒng)語音提示新密碼已生效； 通過以上測試，系統(tǒng)已能實(shí)現(xiàn)其基本功能，且運(yùn)行狀況良好。 由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及環(huán)境的限制，以下的指標(biāo)有一定的誤差性，請?jiān)?。這也是我們整個(gè)系統(tǒng)在以后的完善過程中的重 點(diǎn)課題， 1） 氣敏傳感器 MQ7對(duì)氫氣、一氧化碳濃度的敏感度最高，其次是對(duì)于甲烷等氣體。（由于儀器設(shè)備的缺乏，我們沒有具體測出在系統(tǒng)中設(shè)定的各個(gè)等級(jí)的明確濃度，只是定性的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以及驗(yàn)證）。 2） 熱釋電紅外的傳感器模塊能檢測到人體進(jìn)入的最遠(yuǎn)距離為 145厘米，能監(jiān)控到的范圍可達(dá)到 40幾度。加了 菲涅爾透鏡 后，距離明顯變大，能檢測的距離可達(dá) 670厘米左右。 3） 測得整個(gè)系統(tǒng)的額定功耗稍小于 30mW。 4） 報(bào)警時(shí)系統(tǒng)最大的總工作電流為 180mA。 5） 回鈴音經(jīng)過 RC濾波，得到了矩形波。測得的頻率為 450赫茲左右，最低電壓為