【文章內(nèi)容簡介】 與電話網(wǎng)絡聯(lián)接，報警時能迅速撥打存 儲 的號碼。 (3)可通過移動電話與移動電話網(wǎng)絡連 接，實現(xiàn)向外界報警。 (4)可預先存儲 10 組號碼，且掉電不丟失。 (5)可錄下 20s 報警資料，可以更改，且掉電不丟失。 (6)傳感器采用無線數(shù)據(jù)通信。 (7)有報警記憶功能。 (8)可實現(xiàn)異常情況的自動復位。 總體設計方案 根據(jù)系統(tǒng)功能的要求和系統(tǒng)構成的需要來設計報警器，其總體設計方案如圖 所示。采用單片機作為控制中心，配有雙音多頻 （ DTMF） 收發(fā)電路、移動通信模塊、語音錄放電路、警情采集電路、看 門狗電路、聲光報警電路 [46]。 當警情采集電路采集到警情信號時，單片機立即接通報警驅(qū)動電路實現(xiàn)聲光報警，與此同時單片機測試雙音多頻收發(fā)電路，如果該電路正常，則通過該電路撥打預先設置好的電話號碼，向外界報警，如果該電路不正常 (例如電話線被惡意剪斷 )，則單片機接通移動通信模塊，通過無線調(diào)制解調(diào)器接入數(shù)字移動通信系統(tǒng) (GSM)向外界報警，通過以上任何一種方式，當檢測到呼叫方摘機后，單片機接通語音電路，告知呼叫方與警情相關的信息，完成自動報警。 東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 2章 總體方案設計 3 單 片機警情采集看門狗報 警驅(qū)動雙 音 多 頻收 發(fā) 電 路語 音電路移 動 通 信 模 塊電話網(wǎng)絡 圖 報警器總體設計方案框圖 看門狗電路用來實現(xiàn)三種功能，第一是低壓報警 ， 第二是防止系統(tǒng)的程序跑飛 ， 第三是存儲電話號碼。 雙音多頻 收發(fā)電路 雙音多頻收發(fā)電路采用雙音多頻 (DTMF )傳輸技術。 DTMF 可實現(xiàn)電話號碼快速可靠地傳輸，具有很強的抗干擾能力和較高的傳輸速度，在電話通信系統(tǒng)得以可廣泛的應用。但絕大部分是用作電話的音頻撥號，也可以在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中用來實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)流和語音等信息的遠程傳輸 [78]。 DTMF 是用兩個特定的單音頻組合信號來代表數(shù)字信號以實現(xiàn)其功能的一種編碼技術。 兩個單音頻的頻率不同，代表的數(shù)字或?qū)崿F(xiàn)的功能也不同。這種電話機中通常有16 個按鍵，其中有 10 個數(shù)字鍵 0~9 和 6 個功能鍵 *， ， A， B， C， D。由于按照組合原理，一般應有 8 種不同的單音頻信號。因此可采用的頻率也有 8 種，故稱之為多頻，又因它采用從 8 種頻率中任意抽出 2 種進行組合來進行編碼，所以又稱之為“ 8 中取 2”的編碼技術。根據(jù) CCITT 的建議，國際上采用的多種頻率為 697Hz， 770Hz， 852Hz， 941Hz， 1209Hz， 1336Hz， 1477Hz 和 1633Hz 等 8 種。用這 8 種頻率可形成 16 種不同的組合 ，從而代表 16 種不同的數(shù)字 鍵和 功能鍵，具體組合如表 所示。 東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 2章 總體方案設計 4 表 雙音多頻組合功能 低頻群 （ Hz） 高頻群 (Hz) 1209 1336 1477 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 D GSM 數(shù)字移動通信系統(tǒng) 移動通信 模塊采用的是基于 GSM 數(shù)字移動通信系統(tǒng)的通信模塊 [9]。 通信就是信息交流。隨著社會的發(fā)展，人們對通信的要求越來越高，希望無論何時何地 都能及時可靠地實現(xiàn)與任何人 之間的通信。因此，傳統(tǒng)的固定通信手段已 不能滿足人們的需要，移動通信就是在這種要求下發(fā)展起來的。移動通信就是指通信的雙方，至少有一方是在移動中進行的通信。例如，固定點與移動體 (車輛、船舶、 飛機 )之間、移動體之間、活動的人與人之間以及人與移動體之間的通信 都屬 于移動通信的范疇。 要使通信的一方或雙方在移動中實現(xiàn)通信，就必須采用無線方式。當前所使用的無線頻段主要為 VHF 頻段的 150MHz 和 UHP 頻段的 450MHz， 800MHz， 900MHz。最近已 經(jīng)出現(xiàn)使用 頻段的 GSM 數(shù)字蜂窩移動電話系統(tǒng)。 GSM 數(shù)字 移動通信系統(tǒng)是由歐洲主要電信運營者和制造廠家組成的標準化委員會設計出來，并在蜂窩系統(tǒng)的基礎上發(fā)展而成。 GSM 系統(tǒng)是 1982 年歐洲電信主管部門會議為開發(fā)第二代數(shù)字蜂窩移動系統(tǒng)而成立的機構，后來，歐洲的專家們將 GSM 有關的技術職能交給了歐洲電信標準協(xié)會。同時，為維護 GSM 網(wǎng)絡運營者、設備制造商和用戶的共同利益，各國的運營者和制造商共同發(fā)起并成立了 GSM MOU(諒解備忘錄 )組織。MOU 組織 1991 年在歐洲開通了第一個系統(tǒng)，同時為該系統(tǒng)設計和注冊了市場商標，將GSM 更名為“全球移動通信系統(tǒng)” ( Global System for Mobile Communications )。 從此移動通信跨入了第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。同年，移動特別小組還制定了 頻段的公共歐洲電信業(yè)務的規(guī)范，名為 DCSI800 系統(tǒng)。該系統(tǒng)與 GSM900 具有同樣的基本功能特性，它只占 GSM 協(xié) 議的很小一部分，僅將 GSM900 和 DCSI800 之間的差別加以描述，二者絕大部分是通用的，均可通稱為 GSM 系統(tǒng)。 1992 年，大多數(shù)歐洲 GSM 運營東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 2章 總體方案設計 5 者開始商用業(yè)務。到 1994 年 5 月已 有 50 個 GSM 網(wǎng)在世界上運營， 10 月總客戶數(shù)已 超過 400 萬，國際漫游客戶每月 呼叫次數(shù)超過 500 萬，客戶平均增長超過 50% 。 l993 年，歐洲第一個 DCSI800 系統(tǒng)投入運營。到 1994 年已 有 6 個運營者采用了該系統(tǒng)。 GSM 系統(tǒng)技術規(guī)范中只對功能和接口制定了詳細規(guī)范，而未對硬件做出規(guī)定。這樣做的目的是盡可能減少對設計者的限制，并使各運營者有可能購買不同廠家的設備。 1991 年中國在嘉興市建立和開通了我國第一個 GSM 引示系統(tǒng)，并于 1993 年 9 月正式開放業(yè)務。目前，我國 GSM 用戶數(shù)量已 超過 1 億，成為世界上 GSM 手機量最多的國家。 GSM 系統(tǒng)的主要技術 有以下 6 個 特點 ： (1)由于采用了高效調(diào)制 器、信道編碼、交織、均衡等技術，使系統(tǒng)的頻譜效率高。 (2)具有靈活和方便的組網(wǎng)結構，頻率重復利用率高，容量加大。 (3)除開放話音業(yè)務外，還可開放承載業(yè) 務 、補充業(yè)務和與 ISDN 相關的業(yè)務。 (4)提供開放性接口，可與各種公用通信網(wǎng)互連互通，任何廠家提供的 GSM 系統(tǒng)都能互連。 (5)通過鑒權、加密和臨時移動用戶識別號碼 (TMSI)，可以達到安全的目的。 (6)在 SIM 卡基礎上實現(xiàn)自動漫游功能，全部 GSM 移動用戶都進入 GSM 系統(tǒng)而與國別無關。 單片機的軟件開發(fā)工具 C51 語言 本報警器的主機采用 AT89C51 單片機來實現(xiàn)。采用高級語言工具 C51 來進行軟件設計。 美國 Archimedes 公司和 Franklin Software 公司在 20 世紀 90 年代初專門為基于 51系列單片機開發(fā)了高級語言工具 C51。利用該工具編寫的代碼簡 單 高效 、 結構清晰 ， 尤其是后來不同類型的微處理器及其更新產(chǎn)品的開發(fā)工具基本上都支持 C 語言，因此用 C語言編寫的程序容易移植和維護?，F(xiàn)在 C51 主要有兩個版本 ： 一個是 Archimedes 公司的 C51 ， 另一個是 Franklin Software 公司的 C51 。兩個版本都支持 ANSI標準，同時為滿 足 MCS51 單片機的特殊需要又擴展了一些關鍵字，如 bit， code， data， idata， sfr， reentrant 等。但是對于單片機 89C51 的應用，只有 Franklin Software C51 編譯器提供 C 語言編程的方法。該編譯器對局部變量及傳遞參數(shù)使用 RAM 覆蓋技術，使其內(nèi)部 RAM 的利用效率提高，因此 C51 完全可以和匯編語言相比擬 。 同時，該編譯器還可以產(chǎn)生 Intel 格式的目標文件。 東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 2章 總體方案設計 6 FranklinC51 有以下 5 個 特點 [10]： (1) 存儲模式上 FranklinC51 支持 SMALL， COMPACT， LARGE 模式。當缺省存儲類型時，存儲模式將自動決定變量的默認存儲類型，不能位于 RAM 中的參數(shù)、傳遞變量和無明確存儲類型說明的局部過程變量也將保存在默認的 RAM 區(qū)域。 (2) 存儲類型 FranklinC51 支持 89C51 微處理器及結構，可完全訪問其硬件系統(tǒng)的所有部分，每個變量可準確地賦予不同的存儲類型， 如表 。 表 C51 存儲類型與 89C51 存儲空間的對應關系 存儲類型 對應存儲空間 data 直接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，訪問速度快 （ 128 字節(jié)） pdata 分頁尋址片外數(shù)據(jù)區(qū)（ 256 字節(jié)） MOVX@R0 訪問 xdata 片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)（ 64k） MOVX@DPTR 訪問 code 代碼存儲區(qū)（ 64k） MOVC@DPTR 訪問 (3) 數(shù)據(jù)類型。 FranklinC51 支持的數(shù)據(jù)類型為 bit， signed char， unsigned char， signed int， unsigned int， long， unsigned long， float 指針等。變量可以組合為結構和聯(lián)合，也可定義為多維數(shù)組，同時還可以通過指針訪問變量。另外， FranklinC51 還有兩個特殊的數(shù)據(jù)類型 sbit 和 sfr， 用來簡化 對 89C51 微處理器的特殊功能寄存器 (SFR)的訪問，如表 所示 。 表 C51 的特殊數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)類型 長度 范圍 sbit 1 位 1 or 0 sfr 1 字節(jié) 0~255 sfr16 2 字節(jié) 0~65535 (4)指針 。 FranklinC51 支持一般三字節(jié)指針和基于存儲器的指針，其中基于存儲器的指針由 C 源代碼中存儲類型 決定并在編譯時確定，用這種指針可以高效訪問對象并且只需一至二字節(jié)。例如，用于訪問內(nèi)部 RAM 或外部 PRAM 的字節(jié)指針和用于訪問外部RAM 或 ROM 的二字節(jié)指針 (指針之間可以相互轉(zhuǎn)換 )，從而實現(xiàn)對存儲器的高效訪問，如表 所示。 東北大學畢業(yè)設計（論文） 第 2章 總體方案設計 7 表 C51 的指針類型 指針說明 長度 指向 float*p3 3 字節(jié) 所有 89C51 存儲空間的“ float” chardata*dp 1 字節(jié) “ data”存儲區(qū)中的“ char” longpdata*pp 1 字節(jié) “ pdata”存儲區(qū)中的“ long” charxdata*xp 2 字節(jié) “ xdata”存儲區(qū)中的“ char” (5)中斷和重入 。 FranklinC51 支持對中斷的所有方面的控制和存儲器組的使用，從而創(chuàng)建高 效的中斷服務程序 ， 產(chǎn)生最合適的代碼，它使用關鍵字 interrupt 聲明中斷過程，用 using 聲明