【文章內(nèi)容簡介】 行組合，共有16種不同的組合，每一個鍵號分別對應(yīng)于一種低音頻和高音頻的正弦波之和，代表16種不同的數(shù)字或功能。1029MHz 1366MHz 1477MHz 1633MHz679MHz 1 2 3 A770MHz 4 5 6 B862MHz 7 8 9 C941MHz * 0 D DTMF 撥號方式中16鍵組合表用雙音多頻撥號方式傳遞音頻信號，其傳播速度快，不發(fā)生畸變，傳輸方便，抗干擾能力強，可以減少交換機的差錯。 撥號芯片及外圍電路MT8888 提供了與微處理器相連的接口，以對其發(fā)送、接收和工作模式進(jìn)行控制。MT8888 可與Intel 微處理器直接接口，即使使用單片機89C51 ，也無需插入等待周期。本系統(tǒng)中，MT8888 。它的接收部分采用單端輸入，由R201 、R202 和C201 組成，其輸入電壓增益為R202/R201 = 2 。它的發(fā)送部分R205 、R206 、C2O4 、C2O5 和XTAL2 構(gòu)成，其中XTAL2 的晶體振蕩器，負(fù)責(zé)產(chǎn)生全部16種標(biāo)準(zhǔn)雙音信號。它的控制部分由R2O3用上拉電阻R204 。C2O3 為去藕電容。DTMF IN 和DTMF OUT與電話接口電路相連。MT8888 與微機接口非常很方便，通過改變R2可調(diào)節(jié)輸入信號的增益。 撥號電路 語音電路 ISDI420 芯片簡述ISD1420 語音芯片是由美國ISD ( Information Storage Device ）公司開發(fā)的高保真、不怕斷電、錄放一體化的單片固態(tài)語音集成電路。其片內(nèi)設(shè)有時鐘振蕩器、128K 字節(jié)EEPROM （電可編程可擦除只讀存貯器）、低噪前置放大器、自動增益控制電路、反混疊濾波器、平滑濾波器、模擬轉(zhuǎn)發(fā)器、差動功率放大器等高品質(zhì)語音錄放系統(tǒng)所需的全部基本功能電路[12]。 ISD 系列語音芯片特點：，電路簡單，操作方便。 ( Direct Analogs Srorage Technology ) ，再現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲。，省掉備用電源。淤信息可保存10 年以上，可反復(fù)錄放達(dá)10 萬次之多。，語音固化無需專用編程或開發(fā)裝置，可隨意改變錄音內(nèi)容。，可進(jìn)行分段管理和分段存儲多段信息。，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式， uA的維持電流。，高抗干擾性能。 喇叭工作，輸出不失真功率大于50mW 。也可作激勵信號單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的1/4 ，約為12OmW 左右。 ，適于同單片機接口。 芯片工作原理錄音過程中，ISD142O 在進(jìn)行存儲操作之前，要分幾個階段對信號進(jìn)行調(diào)整。首先要輸入信號放大到存儲電路動態(tài)范圍的最佳電平，這個階段由前置放大器、放大器和自動增益控制部分來完成。前置放大器通過隔直流電容與麥克風(fēng)連接，隔直流電容用來去掉交流小信號中的直流成份（大約2mA ）。信號的放大分兩步完成，先經(jīng)過輸入前置放大器，然后經(jīng)過固定增益放大器。完成信號的通路要在模擬輸出端（ANA OUT）和模擬輸入端（ANA IN）兩個管腳之間連接一個電容器。自動增益控制電路動態(tài)地監(jiān)控放大器輸出的信號電平并發(fā)送增益控制電壓到前置放大器。前置放大器增益自動調(diào)節(jié)以便維持進(jìn)入濾波器的信號為最佳電平，這樣錄音的信號能得到最高電平又使削波減至最小。我們可以通過選擇連接到AGC 管腳的電阻和電容值來調(diào)節(jié)描述自動增益電路特性的兩個時間常量，即響應(yīng)時間和釋放時間。下一個階段的信號調(diào)整是由輸入濾波器完成的。由于模擬信號的存儲仍然是采用取樣技術(shù)，因此還需要一個抗混淆濾波器以去掉（或至少減到可忽略不計的程度）取樣頻率1/2 以上的輸入頻率分量。這樣就滿足了所有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都遵循的奈奎斯特取樣定律。語音的質(zhì)量要想優(yōu)于電話的音質(zhì)，取樣頻率要用8kHz 。 ，可滿足奈奎斯特取樣定律，而且仍有足夠?qū)挼念l帶以得到高音質(zhì)的語音。濾波器是一個連續(xù)時間五極點低通濾波器， 每個倍頻程衰減40dB 。信號的調(diào)整完成后，將輸入波形通過模擬收發(fā)器寫入模擬存儲陣列中。由skHz 取樣時鐘取樣，并且經(jīng)過電平移位而產(chǎn)生不揮發(fā)寫入過程所需要的高電壓，取樣時鐘也用于存儲陣列的地址譯碼，以便輸入信號順序的寫入存儲陣列。 放音時，錄入的模擬電壓在取樣時鐘的控制下順序地從存儲陣列中讀出，恢復(fù)成原來的取樣波形。輸出通道上的平滑濾波器去掉取樣頻率分量并恢復(fù)原始波形，平滑濾波器的輸出通過一個模擬多路開關(guān)連接到輸出功率放大器，兩個輸出管腳直接驅(qū)動揚聲器。 芯片工作模式ISD142O 具有多種工作模式，其地址輸入端具有雙重功能。它可以根據(jù)地址中的A6,A7 的電平狀態(tài)決定AOA7 的功能。如果A6,A7 有一個低電平，A0A7 輸入全解釋為地址位，即作為起始地址用，此時地址線僅作為輸入端，在操作過程中不能輸出內(nèi)部地址信息。根據(jù)PLAYE 、PLAYL 或REC 的下降沿信號，地址輸入被鎖定。如果AA7 同為高電平時，它們即為模式位。操作模式可以方便的與微控制器一起使用，也可通過硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。 地址0是ISD1420 存儲空間的起始端，所有初始操作都是從O 地址開始，后面的操作可根據(jù)模擬模式的不同，而從不同的地址開始工作。當(dāng)電路中的錄、放音轉(zhuǎn)換將進(jìn)入省電狀態(tài)時，地址計數(shù)器復(fù)位為0 [3]。當(dāng)PLAYE 、PLAYL 或REC 變?yōu)榈碗娖?，同時A6 、A7為高電平時，執(zhí)行地址線所對應(yīng)的操作模式。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個低電平控制輸入信號出現(xiàn)為止。 語音芯片及外圍電路 所示。這是應(yīng)用ISD1420 作為基本錄放音的電路，所有的地址線均設(shè)置為“O” ，所以放音的起始地址是O 。當(dāng)按下REC 鍵后，錄音開始，數(shù)據(jù)從O 地址開始存儲，直到存儲器滿或者松開按鍵為止。當(dāng)按下PLAY 鍵后，則開始放音，直到PLAY 松開或者存儲器用完為止。 LED2 為錄音指示燈，當(dāng)處于錄音狀態(tài)時，ISD1420 的25 腳被拉成地電平，LED2 發(fā)亮。語音信號由駐極體話筒拾取，從MIC 和MIC REF 兩端輸入芯片內(nèi)部的放大器放大，該放大器的輸出信號從ANA OUT 端引出，外部使用C3O2 藕合至另一個放大器的輸入端ANA IN ，做進(jìn)一步放大，經(jīng)功放后的音頻信號從SP＋和SP兩端輸出并推動揚聲器發(fā)音。揚聲器的接法也可以一端接地，另一端任意接SP＋或SP，因此，在此電路里，SP ＋被用來與電話接口電路相連，以送出語音信號。C3O5 和R3O5 為增益調(diào)整電路。 語音電路 電話接口電路 。此電路起著很重要的作用，撥號電路、語音電路均需要通過它與外界相連，它完成電話線在系統(tǒng)與電話機之間的轉(zhuǎn)換。平時電話機連在電話線上，系統(tǒng)與電話線斷開，不會干擾電話通信。若需報警時，系統(tǒng)控制繼電器轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)接上電話線，電話機與電話線隔離，不會影響系統(tǒng)的工作。為了降低系統(tǒng)功耗，繼電器選擇了高靈敏型，工作電壓為＋5V 。目前，交換機的工作電壓為直流60V 或者48V，通過外線a 、b 接入用戶話機。為了確保撥號電路的DTMF信號正常發(fā)送和語音電路語音信號的正常播出，須設(shè)置極性保護(hù)電路，由二極管橋路構(gòu)成，不論用戶如何將外線接入LINE IN 口，都能確保電路內(nèi)部的2 線為正電壓。另外，有的交換機可提供的工作電流為50mA 或者12OmA ，因此，極性保護(hù)電路中的二極管反向耐壓必須大于180V ，允許的正相電流必須大于180mA 。可以選用IN4004 、IN4007 等。 根據(jù)郵電部關(guān)于電話入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，摘機狀態(tài)下的直流電阻應(yīng)該小于等于300 歐，因此，在極性保護(hù)電路后直接接一個200歐的大功率電阻，以模擬摘機掛機。當(dāng)模擬摘機時，用戶外線電壓降至10V 左右[14]。模擬摘掛機由繼電器吸合配合實現(xiàn)，V501 口相連，模擬掛機時，工作于截止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)單片機發(fā)出模擬摘機命令時， 變?yōu)榈碗娖?，三機管由截止變?yōu)轱柡停^電器工作，觸點閉合，300歐電阻接入電話網(wǎng)，實現(xiàn)模擬摘機操作。撥號電路、語音電路可通過1 : 1 隔離變壓器與電話接口電路相連。 電話接口電路 鍵盤與密碼顯示電路設(shè)計鍵盤與密碼顯示電路負(fù)責(zé)系統(tǒng)與外界的聯(lián)系，數(shù)據(jù)或命令的顯示，包括：密碼輸入、修改密碼輸入、電話號碼設(shè)置、緊急呼叫、錄音、放音等功能。 鍵盤電路按鍵在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵部件，它用來實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)，傳送命令等功能，是屬于人機通道電路。這里采用節(jié)省單片機I/0 端口的鍵盤電路，只用到3 根I/0 口線，普通接法只能接3 個鍵，我們在常規(guī)接法的基礎(chǔ)上增加了3 個二極管，并采用了新的接法。其軟件處理使用了端口訪問和掃描檢測兩種方法，從而使按鍵數(shù)可達(dá)到16個，同時由于采用了組合邏輯來直接對端口進(jìn)行讀取，因此極大的簡化了程序的處理過程，也節(jié)省了寶貴的存儲器和CPU 資源。該電路在程序處理時，由AT89C51 首先向I/01I/03 寫高電平，然后讀入[17]。如果非全1 ，說明KOK6 中有鍵按下，此時可根據(jù)讀入的端口狀態(tài)來判斷鍵的狀態(tài)：如果讀入的結(jié)果為全1 ，則I/01I/03 輪流輸出低電平，再讀入，這樣就可以根據(jù)另外兩根I/0 線的狀態(tài)來判別是K7K15 中的哪一個鍵被按下。重復(fù)調(diào)用鍵盤處理子程序可將讀取的鍵值與上次的值進(jìn)行比較，直至兩次讀數(shù)相同為止，這樣即可消除按鍵抖動所造成的誤讀。IOIO2 、IO3 分別接AT89C51 、 、 口。K0K9 分別代表十個數(shù)字鍵，K1O 為清屏鍵，K11 為密碼確認(rèn)鍵，K12 密碼修改鍵，K13 為錄音鍵、K14 為放音鍵，K15 為緊急呼救鍵。 密碼顯示電路當(dāng)探測器檢測到異常信號傳給自動報警器時，只有解碼正確時才會有開鎖電平輸出給單片機，控制關(guān)閉中斷，解除用戶端自動報警器的監(jiān)測報警狀態(tài)。此時，自動報警器對這個異常信號不做出任何響應(yīng)，直到被復(fù)位后，自動報警器才重新開始工作。如果六次誤碼輸入，則產(chǎn)生報警信號電平，觸發(fā)報警器中斷響應(yīng)，此時報警器進(jìn)入報警狀態(tài)，自動撥號發(fā)出報警信號。密碼電路中設(shè)有50 秒定時中斷輸出控制信號，防止長時間無效操作。當(dāng)有超過50 秒的無效操作時，中斷開啟，發(fā)出報警信號[21]。密碼由用戶端自動報警器設(shè)定，并可隨時更改，由鍵盤可輸入用戶新密碼。用戶不小心輸入錯誤時，在規(guī)定時間內(nèi)更正密碼即可解除報警，有效的預(yù)防了誤報。輸入密碼時的按鍵有效提示由綠色發(fā)光二極管來實現(xiàn)，即密碼輸入正確時發(fā)光二極管被點亮；密碼輸入錯誤警告由紅色發(fā)光二極管來實現(xiàn)，當(dāng)輸入密碼錯誤時紅色發(fā)光二極管被點亮。 顯示模塊選用EDMCO02 八位串行輸入段碼式LCD 模塊，是由八位的七段型液晶顯示器件與顯示驅(qū)動器HD44100 構(gòu)成，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時顯示功能。HD44100 接收來自顯示控制器的時序信號和串行數(shù)據(jù)，并把它們轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的液晶驅(qū)動波形輸出。 系統(tǒng)電源的設(shè)計本系統(tǒng)主電源采用直流電源5V 和6V 供電， 所示。電源部分電路為典型的7805 / 7806 應(yīng)用電路，具有兩路電源輸出。該電路具有短路保護(hù)功能，變壓器輸出7V 交流電，經(jīng)橋路整流，電容濾波，送入7805 / 7806 輸入端，最后輸出SV / 6V 直流電。電阻與紅色LED 構(gòu)成電源工作指示電路，綠色LED 和蜂鳴器用于短路報警指示。 主電源原理圖 備用電源火災(zāi)探測器應(yīng)實現(xiàn)24 小時不間斷監(jiān)控，不允許出現(xiàn)停電故障，這就需要使用備用電源。用備用電源作為主電源對單片機系統(tǒng)供電的補充，可以使單片機系統(tǒng)在工作期間，不致因電網(wǎng)突然斷電，導(dǎo)致計算機系統(tǒng)RAM 中的數(shù)據(jù)丟失而中斷工作，更主要的是它可以避免因電源中斷造成整個計算機系統(tǒng)的癱瘓[9]。備用電源的主要作用是在輸入回路斷電時，將電池的電能供給負(fù)載，當(dāng)電源恢復(fù)正常后，輸入回路既負(fù)責(zé)向負(fù)載提供電源還要負(fù)責(zé)向電池充電。 為在線式備用電源工作原理圖，是可以實現(xiàn)及時、正確、可靠地產(chǎn)生交/直流掉電預(yù)警信號的直流在線式備用電源。ICL8212 是一種高性能可編程的電壓檢測器，它能在供電電壓低（ ）、寬范圍( ）條件下正常工作，其性能受環(huán)境溫度的影響極小，在整個供電電壓范圍內(nèi)也不受供電電壓變化的影響。當(dāng)輸入到3 腳THRE （預(yù)置門限輸入） 時，ICL8212 為一飽和晶體管輸出，即3 腳OUT 端輸出低電平；而當(dāng)3 時，4 腳輸出高電平，而且這一高電平直到供電電源降到0V 時仍有效，2 腳HYST 端為磁滯電壓設(shè)置端，磁滯電壓的設(shè)置可防止THRE 附近時，使OUT 輸出端處于不穩(wěn)定態(tài)。IC1 、IC2 兩片ICL8212 構(gòu)成窗口電壓檢測器，正常工作時，即交流電壓在正常的工作范圍時，合理設(shè)置上、下兩個檢測閩值，由IC1 、IC2 構(gòu)成的窗口電壓檢測器IC2 的4 端輸出高電平，三極管Ql 導(dǎo)通，K1 繼電器吸合，穩(wěn)壓電源正常工作，未經(jīng)穩(wěn)壓的直流一路經(jīng)D3 、R9 給可充電電池浮充電，另一路經(jīng)穩(wěn)壓后給系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電壓。一旦交流掉電，窗口電壓檢測器的輸出IC2 的4 端輸出為低電平，它一路將掉電信息存儲在自動報警器EEPROM 中，另一路控制三極管Ql ，經(jīng)繼電器Kl 使交流回路與穩(wěn)壓器斷開，改由可充電電池繼續(xù)維持向系統(tǒng)供電一定時間（時間的長短由選擇的可充電電池的容量定），實現(xiàn)了直流在線式不間斷供電[12]。此后，當(dāng)可充電電池供電到一定時間，電壓降到一定值（不得放電至很低）時，由IC3 構(gòu)成的直流欠壓/掉電檢測器，通過三極管Q2 、繼電器K2 使可充電電池停止向系統(tǒng)供電。S1 為手動開關(guān)，自動報警器運行時關(guān)上，平時處于打開狀態(tài)。本章節(jié)重點介紹了報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計，對探測器電路、單片機模塊、EEPROM模塊及撥號電路、語音電路和電話接口電路進(jìn)行了詳細(xì)的說明，給出了各模塊連接方法，及分析了各模塊的功能和原理進(jìn)行了詳細(xì)說明，最后設(shè)計了主電源和備用電源電路，防止因為停電造成的系統(tǒng)癱瘓。與上一章節(jié)的探測器端進(jìn)行連接，便是整個智能化防火防盜報警系統(tǒng)。第4章 系統(tǒng)軟件