【文章內容簡介】 進入集煙盒造成誤報。在火災發(fā)生時，當有煙霧進入檢測室時，由于煙粒子的作用，發(fā)光器件發(fā)射的光產生漫散射，這種漫散射的光被光電三極管接收，使光電三極管的阻抗發(fā)生變化，產生光電流，從而實現(xiàn)了將煙霧信號轉變?yōu)殡娦盘柕墓δ埽綔y器給出報警信號電平。光電感煙探測器電路設計紅外發(fā)射電路中的555電路用于產生頻率可調的脈沖波形，使用555電路的一個主要優(yōu)點是輸出脈沖的占空比可調，便于設計不同要求的驅動輸出。同時，較之用直流電源供電可以達到減小功耗的目的。上電后，555振蕩輸出信號經過8050放大并反相，使紅外發(fā)射管OP231上獲得調制后的方波電壓信號，電路設計中，振蕩電路輸出的方波信號為7ms的高電平和139ms的低電平輸出，頻率約為7Hz，設計時以發(fā)射管高電平供電時間滿足單片機采樣時間為準，同時滿足低功耗要求。接收電路部分中的光電三極管接收到煙霧粒子散射的光信號后，以變化電流的形式送給三極管9014，放大后的射極電流變換成電壓信號作為輸出，其中輸出端可變電阻用于調節(jié)輸出為合適的電壓信號以備計算機采樣用。 CO氣體探測器CO氣體探測器是采用MQ7一氧化碳氣體傳感器作為CO敏感元件，對CO響應的選擇性好，并具有靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點。555振蕩輸出Q端驅動C9013給CO敏感元件的加熱絲間斷供電，節(jié)省功耗。由CO引起的敏感元件電阻的變化最終反應在輸出電阻R5上。 CO探測器電路圖第4章 用戶端自動報警器設計用戶端自動報警器是本課題的設計重點，主要包括撥號模塊、語音模塊、電話接口模塊、鍵盤/密碼顯示模塊以及電源模塊。，這里不再詳述，本節(jié)著重介紹與自動撥號功能相關的硬件電路設計及其軟件編制。熱釋電紅外線防盜探側器徽波防盜探測器溫度探測器 光電感煙探測器CO探測器神經網(wǎng)絡智能處理看門狗電路通信接口DTMF撥號電路電話接口電路邏輯與非門用戶端自動報警器CPUAT89C51語音檢測電路鍵盤密碼控制電路LCD顯示電路開關電路備用電源輸入輸出控制電路系統(tǒng)微處理器采用美國ATMEL公司生產的AT89C51單片機。 AT89C51采用COMS工藝，是一種低功耗、高性能的，與INTEL 8051系列單片機完全兼容的8位微控制器。AT89C51內部具有4K字節(jié)的Flash(閃速)存儲器，可反復擦寫，在設計程序時可反復修改原程序、編譯、并燒寫到單片機，適合單片機最小系統(tǒng)的開發(fā)與研制。時鐘電路由兩個30P的電容和12MHz的晶振構成。復位電路由電阻、電容、二極管和按鍵開關構成，具有上電復位和手動復位的功能。單片機的INTO, INTl分別與盜警、火警傳感器相連，實現(xiàn)各種警情的采集。為防止環(huán)境干擾信號對觸發(fā)中斷的影響，當響應中斷后，對中斷信號多次(如5次)巡檢，確認是中斷信號時，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認為是外界干擾信號不執(zhí)行報警處理，有效降低誤報幾率。，實現(xiàn)語音的回放控制。、接收片選端DE /RE。，實現(xiàn)模擬摘掛機的控制。，單片機對該口定時查詢，正常時為高電平，當檢測到低電平即發(fā)出掉線警報。(交流斷電后由直流電源繼續(xù)供電，直流電源放電低于預警值后向自動報警器發(fā)直流斷電預警信號)。, , 。, , , B。多路開關輸出分別接報警LED、蜂鳴器，有警報發(fā)生時開關的輸出I/0口給出高電平信號。, , ,Dl,D2和D3相連，用作數(shù)據(jù)總線。 RSO相連，控制MT8888內部寄存器的選擇。，控制MT8888的選通。,P3. 7分別與MT8888的WR和初相連，控制MT8888的讀寫。, ，,。本設計中采用了具有可編程的串行EEPROMX25045。X25045是美國公司XICOR低功耗CMOS的產品(備用電流l0uA、工作電流3mA)，它把看門狗定時器、VCC監(jiān)控電路和EEPROM三種常用功能組合在單個封裝內，增大了電路密度，減少了體積，提高了系統(tǒng)的可靠性，是設計成直接與許多通用的微控制器系列的同步串行外設接口(SPI)相接的512X8位EEPROM。本系統(tǒng)中X25045依次存儲了標志字段、用戶編號、話機號碼、報警器編號、警情代號、系統(tǒng)設置等數(shù)據(jù)信息。VCC監(jiān)控功能是指只要VCC電平降至低于最小轉換電壓或者看門狗定時器達到其編程的超時極限值，RESET的輸出為高電平。X25045的工作原理:X25045包括一個8位指令寄存器，它可以通過SI ()輸入來訪問，數(shù)據(jù)在SCK ()的上升沿由時鐘同步輸入。在整個工作周期內，/CS ()必須為低電平，/WP必須為高電平。X25045監(jiān)視總線，如果在預置時間內沒有總線活動，那么它將提供RESET信號輸出。在ST線上輸入的數(shù)據(jù)在/CS變?yōu)榈碗娖胶蟮腟CK的第一個上升沿被采樣，由SCK的下降沿輸出到SO()線上。SCK是靜態(tài)的，允許用戶停止時鐘并在其后恢復操作。所有的指令、地址和數(shù)據(jù)都以MSB(最高有效位)在前的方式傳送，讀和寫指令的指令格式中均包含有地址高位AB，此位用于選擇器件的上半部或下半部。在上電和字節(jié)、頁或狀態(tài)寄存器寫周期完成以后及/WP變?yōu)榈碗娖綍r，寫使能鎖存器被復位(即禁止寫操作)，因此寫操作前必須設置寫使能鎖存器。本系統(tǒng)中對X25045的讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、置位寫使能的操作過程簡述如下：(1)從X25045中讀數(shù)據(jù)的操作為:把/CS拉低以選擇芯片；發(fā)送8位的讀(READ)指令；送8位的字節(jié)地址；將所選定地址的存儲器中的數(shù)據(jù)移到SO線上。繼續(xù)提供時鐘脈沖可連續(xù)讀出接下的地址空間中的數(shù)據(jù)。每移出一個字節(jié)數(shù)據(jù)之后，字節(jié)地址自動增加到下一個較高地址。達到最高地址($1FFH)時，地址計數(shù)器翻轉至$OOH，無限循環(huán)下去。把/CS置為高電平，可以中止操作。 (2)置位寫使能鎖存器操作為:/CS先被拉到低電平；由時鐘同步送入寫使能指令；將/CS變?yōu)楦唠娖?，否則寫操作忽略。(3)寫數(shù)據(jù)到X25045的操作為:拉低/CS并保持在低電平；發(fā)送寫指令；寫數(shù)據(jù)。可以連續(xù)寫多達4個字節(jié)的數(shù)據(jù)，但必須是這4個字節(jié)駐留在同一頁上。否則計數(shù)器將翻轉到頁的首地址并重新寫可能已有數(shù)據(jù)寫入的任何單元。X25045具有允許簡單的三線總線工作的串行外設接口(Serial Peripheral Interface, SPI)，最高可達1MHz串行時鐘頻率。, Pl. 4,。，用于輸出操作碼、字節(jié)地址以及寫入數(shù)據(jù)；，用于讀出數(shù)據(jù)；，作為串行數(shù)據(jù)輸入和輸出的時鐘信號。由于X25045的復位輸出信號為高電平有效，故和89C51復位方式一致。本系統(tǒng)中自動報警器也將處理過的數(shù)據(jù)存入X25045，以備管理中心中央控制器快速查詢。看門狗定時器(WD0和WD1)位用于設置延時時間。這些非易失性的位通過WRSR指令來設置。本系統(tǒng)設計的自動撥號電路可通過電話網(wǎng)絡實現(xiàn)自動尋呼，對所指定的機構或人員發(fā)出求救信號，簡述事故性質及地點，使救援人員采取相應措施來制止事故，系統(tǒng)主要功能如下:(1)報警優(yōu)先功能:主機與用戶電話機共用一條電話線，非報警時，不影響電話的正常使用，電話機的正常使用不影響也不干擾主機報警。主機報警時，優(yōu)先撥打報警電話。(2)自動撥號功能:可設定16組電話或手機號碼，每組不超過15位數(shù)。(3)用戶對自動撥號報警系統(tǒng)可自行設定和修改密碼。(4)可自行錄制語音:語音播送，由使用者自行錄制，存錄“狀況”(如有人闖入，失火，等)，使用者的姓名，地址，電話等。(5)自動探測通話狀態(tài):報警時自動探測對方電話機的使用狀態(tài)，若對方為占線或響鈴后無人接，則保留跳過，等下一輪續(xù)撥。(6)記憶儲存功能:本系統(tǒng)采用X25045為記憶元件，電話號碼，報警信息存錄等所有輸入都不會因為電源失去而變動。MT8888芯片簡述加拿大Mitel公司生產的DTMF信號編/解碼芯片MT8888芯片，不僅具有DTMF信號收發(fā)功能，而且具有電話信號音檢測功能。由于是采用CMOS制造工藝，芯片集成度高，功耗低()，工作穩(wěn)定可靠，因此在必須同時具備DTMF信號接收和發(fā)送的功能的系統(tǒng)中倍受人們的青睞。另外，MT8888可以方便與MCS51系列單片機接口，外圍電路簡單。因此，MT8888被廣泛應用于信用卡系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)、中繼系統(tǒng)、移動通信、互連撥號以及個人電腦等領域。 MT8888引腳排列圖MT8888芯片特點:具有多種工作模式，可由內部控制寄存器選擇，所以功能很強。如編程選擇雙音群(BURST)發(fā)送模式時，它間歇發(fā)送任意個數(shù)的雙音信哥，“雙音信號持續(xù)時間精確控制在51ms177。lms，符合DTMF信號解碼標準。也可擴充為102ms177。2ms雙音群模式，符合電話自動撥號標準。編程選擇呼叫進程檢測(call progress)模式時，能檢測電話信號音。頻率精度高，片內對雙音群模式的占空時間精確定時。芯片工作原理MT8888硬件電路由接收、發(fā)送和控制三個主要部分組成。接收電路包括信號放大、撥號音抑制濾波、輸入信號的高低頻帶通濾波、譯碼及鎖存等功能，用于完成DTMF信號的接收、分離和譯碼，并以4位(16個數(shù)字)并行二進制碼的方式輸出。發(fā)送電路包括數(shù)據(jù)鎖存、行列計數(shù)、D/A轉換和混頻等功能。MT8888的發(fā)送部分采用信號失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關電容式D/A變換器，可發(fā)出16種雙音多頻DTMF信號。MT8888芯片可調整雙音頻模式的占空比，能自動抑制撥號音和調整信號增益，還帶有標準的數(shù)據(jù)總線，可與TTL電平兼容，并可方便地進行編程控制。(1) 接收部分:前置輸入電路可以有差分輸入和單端輸入兩種形式。 DTMF信號經運放輸出到兩組6階開關電容式帶通濾波器，分離出低頻組fL,和高頻組fH信號。低頻組中的陷波器把350HZ和440Hz的撥號音濾除，每組濾波器連接一階開關電容式濾波器以提高分離信號的信噪比，由高增益比較器組成的限幅器去除低于檢測門限的弱信號或噪聲。解碼器采用數(shù)字計數(shù)方式檢測DTMF信號頻率，利用復雜的平均算法防止外來的各種干擾，當檢測器識別到有效的DTMF信號時，預控端EST輸出高電平。(2)發(fā)送部分:DTMF產生器是發(fā)送部分的主體，它產生全部16種失真小、精度高的標準雙音信號， MHz晶體振蕩器產生。電路由數(shù)字頻率合成器、行/列可編程分頻器、開關電容式D/A變換器組成。行和列單音正弦波經混合、濾波后產生雙音信號。DTMF編解碼表把編碼數(shù)據(jù)寫入MT8888的發(fā)送寄存器產生單獨的fL和fH, fH和fLdB輸出的幅度之比為2dB，目的在于補償高頻組信號經通信線路的衰減，即經過預加重處理。寫操作時，總線上的4位數(shù)據(jù)被鎖存，可編程分頻器進行8中取2的編碼變換，定時長度確定該信號的頻率，當分頻器達到由輸入編碼確定的計數(shù)值時，產生復位脈沖，計數(shù)器重新計數(shù)，改變定時長度可變頻率。編碼電路由開關電容式D/A變換器組成，得到高精度的量化電平。低噪聲加法放大器完成行和列單音信號的混合。輸出級有帶通濾波器，用來衰減大于8KHz的諧波。(3)控制部分前兩部分為模擬信號處理系統(tǒng)，當滿足信號條件時系統(tǒng)有輸出。為了接收可靠，還應滿足識別條件，即檢測有效信號的持續(xù)時間，EST信號驅動外接R1, C1積分電路。C1放電，在有效時間t內EST維持高平，當VC=V，時(控制邏輯的門限電平)，GT輸出信號驅動VC至電源電壓VDD，經延時后，控制邏輯把片內狀態(tài)寄存器的延遲輸出標志位置提高。如選擇中斷模式，當延遲標志位置高時，IRQI CP引腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑瑸镃PU提供中斷請求信號，延遲控制電壓的跳變沿把數(shù)據(jù)鎖存至輸出端。芯片工作方式MT8888通過微處理器接口由RSO, WR, RD, DOD3選擇內部寄存器，以控制電路的工作模式。它有5個寄存器: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 (CRA)和控制寄存器B (CRB)。其中CRA和CRB占用同一地址，先寫CRA，后寫CRB，是否寫CRB由CRA的最高位控制。MT8888有多種工作方式，它們分別為:(1)DTMF模式:發(fā)送與接收DTMF信號。輸入數(shù)據(jù)經TDR控制可編程行、列計數(shù)器、D/A變換器，合成需要發(fā)送的DTMF信號?；駾TMF信號經撥號音抑制、分離帶通濾波器、監(jiān)頻與確認，譯成相應的4比特碼，經RDR輸至數(shù)據(jù)總線。(2)呼叫處理(CALL)模式:電路可以檢測電話呼叫過程中的各種信號音，只要信號的頻率落在320HZ510HZ范圍內，片內呼叫處理濾波器便可濾出。經限幅得到的方波信號，由IRQ/CP端輸出，以用于微處理器對呼叫性質和類別進行判斷。若無信號濾出，則IRQ/CI端始終保持低電平。(3)突發(fā)(BURST)模式:在DTMF模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號突發(fā)和暫停時間各為51177。lms；在CP模式下，工作于突發(fā)狀態(tài)，信號突發(fā)和暫停時間各為102177。2ms，此時電路只可發(fā)送DTMF信號，但不能接收。(4)單/雙音(S/D)產生模式:電路可產生單音或DTMF信號(由CRB控制)，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IRQ/CP端輸出。(5)中斷模式:此模式下若選擇狀態(tài)，當DTMF信號被接收或出現(xiàn)在監(jiān)測時間內，或準備發(fā)送更多數(shù)據(jù)(突發(fā)模式下)時，則IRQ1 CP端下接至低電平。DTMF撥號原理現(xiàn)在的電話機多數(shù)是雙音頻電話，下面就以雙音頻為例介紹電話撥號的原理。雙音多頻(DTMF)是指用兩個特定的單音信號的組合來代表數(shù)字或功能。兩個單音頻的頻率不同，所代表的數(shù)字和功能也不同。雙音多頻撥號方式中有16個按鍵，對應有8種不同的單音信號，因其采用的頻率有8種，所以稱為多頻。從中任意抽出2中進行組合，又稱其為8中取2的編碼方法。根據(jù)國際電話電報咨詢委員會(CCITT)，DTMF選號方式選用8個頻率，把這8種頻率分成兩個群，即高頻群和低頻群，其中低頻群有4種頻率:679MHz, 770MHz, 852MHz, 941MHz，高頻群也有4種頻率:1209Hz, 1336MHz, 1477MHz, 1633MHz。從高頻群和低頻群中任意各抽出一種頻率進行組合，共有16種不同的組合，每一個鍵號分別對應于一種低音頻和高音頻的正