【正文】 5 總線的 A端。 22 B（引腳 7）：連接到 RS485 總線的 B端。 VCC（引腳 8）：電源線引腳。 圖 MAX485 典型半雙工 RS485 網(wǎng)絡(luò) MAX485 電路設(shè)計(jì) ： RS485 總線長距離通訊時(shí)易受強(qiáng)信號(hào)干擾，所以應(yīng)加保護(hù)措施，可選擇的方法如下隔離保護(hù)方法：采用高頻變壓器、光耦等元件實(shí)現(xiàn)接口的 電氣隔離。將瞬態(tài)高壓轉(zhuǎn)移到隔離接口中的電隔離層上，不會(huì)產(chǎn)生損害性的浪涌電流，起到保護(hù)接口的作用。 電路設(shè)計(jì)中可以考慮采用高速光耦 6N137 芯片，也可以優(yōu)化普通光耦電路參數(shù)的設(shè)計(jì)，使之能工作在最佳狀態(tài)。 （ 1） 6N137 簡介 6N137 光耦合器是一款用于單通道的高速光耦合器，其內(nèi)部有一個(gè) 850 nm 波長AlGaAs LED 和一個(gè)集成檢測(cè)器組成，其檢測(cè)器由一個(gè)光敏二極管、高增益線性運(yùn)放及一個(gè)、肖特基鉗位的集電極開路的三極管組成。具有溫度、電流和電壓補(bǔ)償功能，高的輸入輸出隔離， LSTTL/TTL 兼容，高速 (典型為 10MBd)， 5mA 的極小輸入電流。 （ 2） 6N137 工作參數(shù) 最大輸入電流，低電平： 250uA 最大輸入電流，高電平： 15mA 最大允許低電平電壓 (輸出高 )： 最大允許高電平電壓： VCC 最大電源電壓、輸出： 扇出 (TTL 負(fù)載 )： 8 個(gè) (最多 ) 工作溫度范圍： 40176。C ～ +85176。C 典型應(yīng)用：高速數(shù)字開關(guān)，馬達(dá)控制系統(tǒng)和 A/D 轉(zhuǎn)換等 6N137 光耦合器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、管腳如下圖所示。 23 圖 6N137 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 需要注意的是，在 6N137 光耦合器的電源管腳旁應(yīng)有 — 個(gè) 的去耦電容。在選擇電容類型時(shí)，應(yīng)盡量選擇高頻特性好的電容器，如陶瓷電容或鉭電容，并且盡量靠近6N137 光耦合器的電源管腳；另外，輸入使能管腳在芯片內(nèi)部已有上拉電阻，無需再外接上拉電阻。 6N137 光耦合器的使用需要注意兩點(diǎn)：第一是 6N137 光耦合器的第 6腳 Vo輸出電路屬于集電極開路電路，必須上拉一個(gè)電阻；第二是 6N137 光耦合器的第 2腳和第 3腳之間是一個(gè) LED，必須串接一個(gè)限流電阻。 （ 3）工作原理 信號(hào)從腳 2和腳 3輸入，發(fā)光二極管發(fā)光，經(jīng)片內(nèi)光通道傳到光敏二極管，反向偏置的光敏管光照后導(dǎo)通 ，經(jīng)電流 電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個(gè)輸入端，與門的另一個(gè)輸入為使能端，當(dāng)使能端為高時(shí)與門輸出高電平，經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當(dāng)輸入信號(hào)電流小于觸發(fā)閾值或使能端為低時(shí)，輸出高電平，但這個(gè)邏輯高是集電極開路的，可針對(duì)接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。 腳 6 是集電極開路輸出端，通常加上拉電阻 RL。雖然輸出低電平時(shí)可吸收電路達(dá)13mA，但仍應(yīng)當(dāng)根據(jù)后級(jí)輸入電路的需要選擇阻值。因?yàn)殡娮杼?huì)使 6N137 耗電增大，加大對(duì)電源的沖擊，使旁路電容無法吸收，而干擾整個(gè)模塊的電源，甚至把尖峰噪聲帶到地線上，一般可選 2K~，若后級(jí)是 TTL 輸入電路，且只有 1到 2個(gè)負(fù)載，則用47kΩ或 15kΩ也行。 圖 為 RS485 通信與單片機(jī)的電路連接： 圖 MAX485 與單片機(jī)電路的連接 24 防盜探測(cè)器電路設(shè)計(jì) ： 微波探測(cè)器為空間探測(cè)器，用于探測(cè)在防范空間內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)物體。微波探測(cè)器可靠性強(qiáng)，無光亮和熱源的要求，探測(cè)環(huán)境要求低。在微波段，當(dāng)以一種頻率發(fā)送 時(shí)，在微波能量覆蓋的范圍內(nèi)，如果有物體移動(dòng)，將會(huì)以另一種頻率反射，這樣發(fā)射頻率和反射頻率有一個(gè)頻率差異產(chǎn)生。這種頻率差異與很多因素有關(guān)，其中包括移動(dòng)物體的速度，與探測(cè)器的徑向角度等。 實(shí)際電路中，是由振蕩器電路產(chǎn)生并發(fā)射近微波段電磁波形成微波場(chǎng)，天線把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁波輻射到周圍空間，輻射半徑可達(dá) 10m 以上（如果想繼續(xù)增大輻射半徑或提高靈敏度可以通過調(diào)整天線的大小和方向來完成）。當(dāng)有人在場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，反射回去的微波將發(fā)生頻率變化，從而使微波探測(cè)器輸出一個(gè)與人體運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)的低頻電信號(hào)。根據(jù)該特性，也 選擇微波探測(cè)器用于盜情的檢測(cè)。 圖 微波探測(cè)器原理框圖 環(huán)形天線和它周圍的電阻、電容和 MOS 場(chǎng)效應(yīng)管組成了近微波段高頻自激振蕩電路（它的振蕩頻率在 1GHz 左右），微波探測(cè)器原理如圖 所示，當(dāng)電路接通電源以后，振蕩產(chǎn)生的單頻、等幅信號(hào)通過外接天線發(fā)射到空間，產(chǎn)生一個(gè)立 體空間微波防護(hù)區(qū)，天線既發(fā)射振蕩信號(hào)，也接收回波。反射回來的微波信號(hào)與原信號(hào)之間混頻后產(chǎn)生微弱的頻移信號(hào)，該信號(hào)送放大器進(jìn)行放大。放大后的信號(hào)送窗口式鑒幅比較輸入端，經(jīng)比較將一定強(qiáng)度的探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬度不同的等幅脈沖輸出。 微波探測(cè)器電路使用的主要元件是單電源通用四運(yùn)算放大器 KIA324P 、環(huán)形天線、微波振蕩管 C3355 及一些外圍元器件，外接＋ 6V 電源。其電路圖如圖 。當(dāng)有人在該微波防護(hù)區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，振蕩頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化。根據(jù)多普勒效應(yīng)，該波動(dòng)的頻率與物體運(yùn)動(dòng)的快慢有關(guān)，而幅度與距離有關(guān) ?；祛l后高頻信號(hào)因?yàn)檫^高而失去作用，剩下微弱的低頻信號(hào)經(jīng) U1 作前級(jí)放大， 10 pF 電容與 電阻構(gòu)成充電電路，充電電壓作為第一級(jí)比較器 U4 的基準(zhǔn)電壓，同時(shí)實(shí)現(xiàn)延時(shí)功能，即只有前級(jí)放大電壓高于該參考電壓時(shí)，輸出才為高電平，此時(shí)， C9O15 導(dǎo)通，最后信號(hào)經(jīng) U2 、 U3 構(gòu)成的窗口比較器比較后輸出探測(cè)到的信號(hào) [12]。實(shí)驗(yàn)過程中報(bào)警范圍實(shí)測(cè)約為 78 米，探測(cè)到有效信號(hào)時(shí)，有 20 秒的報(bào)警信號(hào)輸出， LED 發(fā)光做出預(yù)警指示，可有效的進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)。該電路可以工作在較寬的電壓范圍內(nèi)（標(biāo)準(zhǔn)電壓是 32V ， 但實(shí)際可以工作在很寬的電壓范圍內(nèi)），當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)為高電平。 天線 比較電路 微波振蕩電路 前級(jí)放大 兩級(jí)放大 濾波電路 LED 電源 25 圖 微波探測(cè)器電路圖 用戶端自動(dòng)報(bào)警器總體設(shè)計(jì) ： 用戶端自動(dòng)報(bào)警器是本課題的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，自動(dòng)報(bào)警器組成框圖如圖 所示，主要包括撥號(hào)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。報(bào)警器功能已在 節(jié)具體描寫過，這里不再詳述，本節(jié)著重介紹與自動(dòng)撥號(hào)功能相關(guān)的硬件電路設(shè)計(jì)。 圖 用戶端自動(dòng)報(bào)警器組成框圖 系統(tǒng)微處理器采用美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機(jī)。 AT89C51 采用 COMS 工藝，是一種低功耗、高性能的，與 INTEL 8051 系列單片機(jī)完全兼容的 8 位微控制器。AT89C51 內(nèi)部具有 4K 字節(jié)的 Flash （閃速）存儲(chǔ)器，可反復(fù)擦寫，在設(shè)計(jì)程序時(shí)可反復(fù)修改原程序、編譯、并燒寫到單片機(jī)，適合單片機(jī)最小系統(tǒng)的開發(fā)與研制。 微波防盜探測(cè)器 用戶端自動(dòng)報(bào)警器 CPU AT89C51 看門狗電路EEPROM DTMF 撥號(hào)電路 語音檢測(cè)電路 電話接口電路 開關(guān)電路 輸入輸出控制電路 電 源 26 自動(dòng)報(bào)警器電路設(shè)計(jì) ： 自動(dòng)報(bào)警器電路見圖 。時(shí)鐘電路由兩個(gè) 30P 的電容和 12MHz 的晶振構(gòu)成。復(fù)位電路由電阻、電容、二極管和按鍵開關(guān)構(gòu)成，具有上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的功能。 單片機(jī)的 INTO 與盜警傳感器相連，實(shí)現(xiàn)各種警情的采集。為防止環(huán)境干擾信號(hào)對(duì)觸發(fā)中斷的影響，當(dāng)響應(yīng)中斷后，對(duì)中斷信號(hào)多次（如 5 次）巡檢，確認(rèn)是中斷信號(hào)時(shí)，才去執(zhí)行中斷處理子程序，否則認(rèn)為是外界干擾信號(hào)不執(zhí)行報(bào)警處理，有效降低誤報(bào)幾率。 圖 自動(dòng)報(bào)警器電路 與語音電路相連，實(shí)現(xiàn)語音的回放控制。 接通訊接口轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收片選端／ RE (DE）。 與電話接口電路相連，實(shí)現(xiàn)模擬摘掛機(jī)的控制。 接探頭掉線檢測(cè)端，單片機(jī)對(duì)該口定時(shí)查詢，正常時(shí)為高電平，當(dāng)檢測(cè)到低電 平即發(fā)出掉線警報(bào)。 接交流電源掉電報(bào)警信號(hào)（交流斷電后由直流電源繼續(xù)供電，直流電源放電低于預(yù)警值后向自動(dòng)報(bào)警器發(fā)直流斷電預(yù)警信號(hào)。 、 、 為接鍵盤電路的三根 I/0 口線， 接緊急呼救按鍵。 接液晶顯示器的串行時(shí)鐘輸入端， 接液晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端。 接多路開關(guān) CD4O51 的片選端 INH , 、 分別接多路開關(guān)的輸入端 A 、 B 。多路開關(guān)輸出分別接報(bào)警 LED 、蜂鳴器，有警報(bào)發(fā)生時(shí)開關(guān)的輸出 I/O 口給出高電平信號(hào)。 、 、 和 分別與MT8888 的 DO 、 Dl 、 D2 和 D3 相連，用作數(shù)據(jù)總線。 與 MT8888 的 RSO 相連，控制 MT8888 內(nèi)部寄存器的選擇。 與 MT8888 的 CS 相連，控制 MT8888 的選通。 、 分別與 MT8888 的 WR 和 RD相連，控制 MT8888 的讀寫。 、 接 27 EEPROM 的串行輸入和串行輸出端， 、 分別接 EEPROM 的串行時(shí)鐘輸入和片選輸入端。 自動(dòng)撥號(hào)及語音報(bào)警電路設(shè)計(jì) 撥號(hào)電路 ： 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)撥號(hào)電路可通過電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋呼，對(duì)所指定的機(jī)構(gòu)或人員發(fā)出求救信號(hào)，簡述事故性質(zhì)及地點(diǎn)，使救援人員采取相應(yīng)措施來制止事故，系統(tǒng)主要功能如下： 1. 報(bào)警優(yōu)先功能：主機(jī)與用戶電話機(jī)共用一條電話線，非報(bào)警時(shí)，不影響電話的正常使用，電話機(jī)的正常使用不影響也不干擾主機(jī)報(bào)警。主機(jī)報(bào)警時(shí)，優(yōu)先撥打報(bào)警電話。 2. 自動(dòng)撥號(hào)功能：可設(shè)定 16 組電話或手機(jī)號(hào)碼，每組不超過 15 位數(shù)。 3. 用戶對(duì)自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)可自行設(shè)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”，使用者的姓名，地址，電話等。自動(dòng)探測(cè)通話狀態(tài)：報(bào)警時(shí)自動(dòng)探測(cè)對(duì)方電話機(jī)的使用狀態(tài)，若對(duì)方為占線或響鈴后無人接，則保留跳過，等下一輪續(xù)撥 [17]。 5. 記憶儲(chǔ)存功能：本系統(tǒng)采用 X25045 為記憶元件，電話號(hào)碼，報(bào)警信息存錄等所有輸入都不會(huì)因?yàn)殡娫词ザ儎?dòng)。 圖 撥號(hào)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(shí)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(dòng)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(dòng)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。 芯片工作原理： 錄音過程中， ISD142O 在進(jìn)行存儲(chǔ)操作之前，要分幾個(gè)階段對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。首先要輸入信號(hào)放大到存儲(chǔ)電路動(dòng)態(tài)范圍的最佳電平，這個(gè)階段由前置放大器、放大器和自動(dòng)增益控制部分來完成。 28 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(hào)中的直流成份（大約 2mA ）。信號(hào)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(hào)的通路要在模擬輸出端（ ANA OUT）和模擬輸入端（ ANA IN）兩個(gè)管腳之間連接一個(gè)電容器。自動(dòng)增益控制電路動(dòng)態(tài)地監(jiān)控放大器輸出的信號(hào)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(dòng)調(diào)節(jié)以便維持進(jìn)入濾波器的信號(hào)為最佳電平，這樣錄音的信號(hào)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(dòng)增益電路特性的兩個(gè)時(shí)間常量，即響 應(yīng)時(shí)間和釋放時(shí)間。下一個(gè)階段的信號(hào)調(diào)整是由輸入濾波器完成的。由于模擬信號(hào)的存儲(chǔ)仍然是采用取樣技術(shù)，因此還需要一個(gè)抗混淆濾波器以去掉（或至少減到可忽略不計(jì)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 。低通濾波器的高頻頻限選在 ，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(gè)連續(xù)時(shí)間五極點(diǎn)低通濾波器，在 每個(gè)倍頻程衰減 40dB 。信號(hào)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(chǔ)陣列中。由 skHz 取樣時(shí)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(shí)鐘也用于存儲(chǔ)陣列的地址譯碼，以便輸入信號(hào)順序的寫入存儲(chǔ)陣列。 放音時(shí)，錄入的模擬電壓在取樣時(shí)鐘的控制下順序地從存儲(chǔ)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(gè)模擬多路開關(guān)連接到輸出功率放大器，兩個(gè)輸出管腳直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。 （ 圖 語音電路） 29 電話接 口電路 ： 電話接口電路參見圖 。此電路起著很重要的作用，撥號(hào)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(jī)之間的轉(zhuǎn)換。 平時(shí)電話機(jī)連在電話線上，系統(tǒng)與電話線斷開，不會(huì)干擾電話通信。若需報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)控制繼電器轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)接上電話線，電話機(jī)與電話線隔離，不會(huì)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(jī)的工作電壓為直流 60V 或者 48V，通過外線 a 、 b 接入用戶話機(jī)。為了確保撥號(hào)電路的 DTMF 信號(hào)正常發(fā)送和語音電路語音信號(hào)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 LI