【導(dǎo)讀】增強(qiáng)，利用單片機(jī)及其它外圍芯片實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警已成為可能，而且是一種發(fā)展趨勢。但是現(xiàn)有市場上的家用報(bào)警器都有一些不足之處，所以在現(xiàn)行產(chǎn)品的基礎(chǔ)之上研制。這對于保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高公安、消防、醫(yī)療、保安等部門的快速。反應(yīng)能力，有著重要的價(jià)值。去報(bào)警功能的問題。用戶可以根據(jù)自己的需要和經(jīng)濟(jì)承受能力，購買相應(yīng)的模塊組合成滿意的家。主模塊是系統(tǒng)的核心模塊，其它部分作為功能模塊。本文對以上三個(gè)部分的軟硬件設(shè)計(jì)作了詳細(xì)的闡述，詳細(xì)介紹了核心芯片的選擇，關(guān)鍵軟件的程序源代碼。根據(jù)項(xiàng)目的要求研制了一款家庭報(bào)警器，滿足用戶要求。本文在最后指出了家庭報(bào)。警器的發(fā)展方向。

　　

【正文】 除 B3 延遲控制 設(shè)定無 DTMF信號(hào)進(jìn)行 有效 DTMF信號(hào)檢測功能 有效檢測功能 MT8880 與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) MT8880 與 AT89C51 的接口電路相對比較簡單，并且加上相應(yīng)外圍電路就可以實(shí)現(xiàn)DTMF 信號(hào)的收發(fā)功能。但是 MT8880 是專門為 MOTOROLA 公司的 68 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的，所以，它們的時(shí)序配合能通過硬件完成，而 AT89C51 沒有硬件電路來滿足 MT8880的工作時(shí)序，需要通過軟件實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過 程將在軟件設(shè)計(jì)中介紹，其接口電路和外圍電路如圖 所示 [12]。 圖 MT8880 與單片機(jī)的接口 MT8880 的 CP 引腳和 AT89C51 的 T0 連接，用以完成對電話線上各種信號(hào)引得判斷。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采取循環(huán)檢測的方式，所以 MT8880 的中斷引腳不需要與 AT89C51 的東北大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 第 3章 主模塊設(shè)計(jì) 14 中斷引腳相連。由 MT8880 產(chǎn)生的 DTMF 信號(hào)不能直接與電話線相連，因?yàn)樵撔盘?hào)與電話線所傳輸?shù)男盘?hào)不匹配，我國電話線上所傳輸?shù)男盘?hào)遵守 GB7732 標(biāo)準(zhǔn)，按照該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， MT8880 產(chǎn)生的 DTMF 信號(hào)先要經(jīng)過放大，然后才能與電話線連 接。放大電路如圖 。 R1R2R4R3C1C22314111LM324AMOUTVEFIN 圖 信號(hào)放大電路 圖 中 ，電阻： R1=100kΩ ， R2= ， R3=82kΩ ， R4=300Ω ， 電容： C1=1181。F ，C2= ， A1 為 LM324 。 電話線與信號(hào)音接口如圖 所示。 30KR12KR21uFC1CapC2CapD11N4004D31N4004D21N4004D41N4004Q12N5401D61N4736AD51N4736AT?Trans CTJIG0UT 圖 電話線與信號(hào)接口 雙音多頻收發(fā)電路的軟件設(shè)計(jì) 對 MT8880 的操作無論是寫控制寄存器 A 或 B， 還是讀狀態(tài)寄存器，都有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。 MT8880 的 CLK2 腳本應(yīng)和 68 系列單片機(jī)中的 E 信號(hào)相連，當(dāng)芯片 MT8880的內(nèi)部寄存器 (CRA， CRH， SR， TDR 和 RDR) 被訪問時(shí)， CLK2 腳應(yīng)出現(xiàn)一次帶上升沿的高電平，其周期應(yīng)為 1181。s~1000181。s，這是關(guān)鍵信號(hào)，其它信號(hào)均以此信號(hào)作為依據(jù)。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 第 3章 主模塊設(shè)計(jì) 15 而單片機(jī) AT89C51 無此信號(hào)線。因此，我們采用 I/0 口 P2 模擬產(chǎn)生 CLK2 及其它信號(hào)的時(shí)序。圖 給出了單片機(jī) AT89C51 寫內(nèi)部寄存器 CRA， CRB 的時(shí)序圖。 圖 MT8880 寫控制寄存器時(shí)序 根據(jù)時(shí)序圖可以通過軟件編程來滿足 MT8880 的讀寫時(shí)序，即在一定的時(shí)刻將 P2口的相應(yīng)口線置 1 或清 0。 對 MT8880 的操作主要有 ： 初始化，判斷信號(hào)音，撥 打電話號(hào)碼。初始化包括 ： 讀狀態(tài)寄存器 ； 0 寫入控制寄存器 A； 0 寫入控制寄存器 B。據(jù)表 和硬件連接圖，具體初始化子程序如 附錄程序 2。 報(bào)警子程序流程圖如圖 所示，其主要完成以下功能 ： 判別信號(hào)音、自動(dòng)撥號(hào)、啟動(dòng)語音提示。 信號(hào)音識(shí)別實(shí)現(xiàn)的原理是 ： 首先將 MT8880 設(shè)置為呼叫處理 (CP)模式，由于 MT8880的 IN 一端經(jīng)過多路模擬開關(guān)與電話線相連，因此呼叫過程中的各種信號(hào)音經(jīng) MT8880濾波限幅后得到方波，從 MT888 的 IRQ/CP 端輸出。電話系統(tǒng)的撥號(hào)音、回鈴音和忙音的音頻頻率均為 450Hz177。 25Hz 的正 弦波，只是斷續(xù)比不同。撥號(hào)音為連續(xù)信號(hào)，回鈴音為 1s 通 4s 斷，忙音為 3s 通 3s 斷。 AT89C51 的內(nèi)部定時(shí)器 T1 設(shè)置為定時(shí)器方式，T0 設(shè)置為計(jì)數(shù)器方式。在 T1 的定時(shí)時(shí)間內(nèi)， T0 對 MT8880 的 IRQ/CP 端輸出的信號(hào)音計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)值的不同就可以將各種信號(hào)音識(shí)別出來。 本文將 T1 定時(shí)時(shí)間設(shè)為 50181。s， T0 在 4S 內(nèi)計(jì)數(shù)。因?yàn)?89C51 晶振頻率是 12MHz，又定時(shí)器的計(jì)數(shù)周期是單片機(jī)晶振頻率的 1/12 即 l 181。s，所以 T1 的計(jì)數(shù)初值計(jì)算見公式。 T_COUNTER=(50 1000)/1=50000 （ ） T0 的 4s 定時(shí)通過 T1 實(shí)現(xiàn)，在 T1 的中斷服務(wù)程序中設(shè)置計(jì)數(shù)標(biāo)志 t_flag，在每次執(zhí)行 T1 中斷服務(wù)程序時(shí)， t_flag 加 1，因?yàn)?T1 中斷服務(wù)程序每 50181。s 執(zhí)行一次，所以當(dāng)t_flag 等于 80 時(shí)，正好就是 4s 的時(shí)間。詳細(xì)程序如附錄 源 程序 3。 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 第 3章 主模塊設(shè)計(jì) 16 模 擬 摘 機(jī)調(diào) 用 信 號(hào) 音 判 別 子 程 序有 撥 號(hào) 音 ？調(diào) 用 自 動(dòng) 撥 號(hào) 子 程 序調(diào) 用 信 號(hào) 音 判 別 子 程 序模 擬 掛 機(jī)有 回 鈴 音 ？對 方 摘 機(jī) ？調(diào) 用 語 音 提 示 子 程 序撥 完 預(yù) 制 號(hào) 碼 ？返 回取 下 一 個(gè) 電 話 號(hào) 碼等 待 時(shí) 間 到 ？YYYYYNNNNN初 始 化 圖 報(bào)警子系統(tǒng)的流程圖 語音電路 語音電路的作用是警情提示，即當(dāng)系統(tǒng)通過固定電話網(wǎng)或移動(dòng)電話網(wǎng)，接通呼叫用戶時(shí)，語音電路將告知呼叫方有關(guān)警情的具體信 息，如發(fā)生何種警情，報(bào)警者所處位置等 [8]。因此，語音電路所選用的芯片必須具備三種功能 ： 分段錄音、放音、可尋址，根據(jù)這些功能要求，本系統(tǒng)選用 ISD1420 作為語音電路的核心芯片。 ISD1420 特點(diǎn) ISD1420 語音芯片是美國 ISD（ INFROMATION STORAGE） 公司的新型產(chǎn)品， ISD 1420 是 ISD1400 系列中錄音時(shí)間為 20s 的語音芯片 ISD1400 系列語音芯片采用直接存儲(chǔ)模擬信號(hào)，自動(dòng)待機(jī)省電，可編程電擦除只讀存儲(chǔ)和總線技術(shù)，是一種具有高保真、錄音數(shù)據(jù)永久保存、省電、適用于 單片機(jī)接口特點(diǎn)的新一代語音芯片系列。 ISD1420 語音芯片具有以下特點(diǎn) ： 采用直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù) (DAST )， 重現(xiàn) 優(yōu)質(zhì)原音 ， 零功率信息存儲(chǔ)，無需備用電池，存儲(chǔ)的信息可保留 10 年以上 ， 易于使用，無需編程，可隨意改變錄音內(nèi)容，錄放次數(shù)達(dá) 10 萬次以上 ， 具有自動(dòng)省電功能，錄音和回放后即刻進(jìn)入等待模式，僅需 維持電流 ， 可分段存儲(chǔ)多段信息。自帶時(shí)鐘源，高抗干擾性能 。 +5V東北大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 第 3章 主模塊設(shè)計(jì) 17 標(biāo)準(zhǔn)電源供電 。 可直接驅(qū)動(dòng) 8~16Ω喇叭工作，輸出不失真功率大于 50mW，也可作激勵(lì)信號(hào)單端輸出，外接功率放大器，輸出功率為額定輸出功率的 l/4，約為 12mW 左右 ； 采用總線技術(shù)，適于不同單片機(jī)接口。 ISD1420 錄音時(shí)間為 20s，它最多可錄 160 個(gè)語音段，語音段最短時(shí)間可達(dá)到 ，其管腳排列如圖 所示。 圖中， A0~A7是地址輸入端，當(dāng) A6 和 A7不全為高電平時(shí)， A0~A7為分段錄音信息地址線，不同的地址對應(yīng)不同的錄音片斷， A6和 A7 全為高平時(shí)， A0~A5用于選擇操作模式 。 MIC 是話筒輸入端，話筒輸入信號(hào)通過電容交流禍合至此引腳并傳給片上預(yù)放大器，片上自動(dòng)增益控制 (AGC)電路控制預(yù)放大器的增益在15~24DB 之間。禍合電容值和該端 內(nèi)阻決定語音信號(hào)通頻帶下限頻率 ； MIC REF 是話筒參考輸 入 端， MIC REF 是預(yù)放大器的反相輸入端，配合外電路可使片上預(yù)放大器具有較高的噪聲抑制比和共模抑制比 。 ANA IN 是模擬信號(hào)輸入 端，對于話筒輸入，ANA IN 引腳應(yīng)通過外部電容與 ANA OUT 引腳連接，若為外部輸 入 信號(hào)，則要直接通過電容禍合到此端。 偶 合電容決定片上控制預(yù)放大器通頻帶的下限頻率 。 ANA OUT 是預(yù)放大器的輸出端，預(yù)放大器的電壓增益取決于 AGC 電平，對于小信號(hào)輸入電平，其增益最大為 24DB，對于強(qiáng)信號(hào)，增益較低 。 AGC 是自動(dòng)增益控制端， AGC 動(dòng)態(tài)地調(diào)整預(yù)放大器增益，使加至 MIC 輸入端的非失真信號(hào)的范圍擴(kuò)展。內(nèi)阻抗 (5kΩ )和外部電容決定 AGC 的響應(yīng)時(shí)間，外部電容和外部電阻的 RC 時(shí)間常數(shù)決定 AGC 的釋放時(shí)間 。 SP+， SP是喇叭輸出端，該端可直接驅(qū)動(dòng) 16Ω喇叭?？刹捎秒p端輸出驅(qū)動(dòng)喇叭，也可采用單端輸出驅(qū)動(dòng)喇叭，不過雙端輸出信號(hào)的功率是單端的四倍，單端輸出需要該腳與喇叭之間串接 100181。F的交流禍合電容，錄音期間該輸出端保持高阻狀態(tài)。 XCLK 是外接時(shí)鐘輸入端， ISD1420具有內(nèi)部時(shí)鐘，一旦 接 入 外部時(shí)鐘，內(nèi)部時(shí)鐘會(huì)自動(dòng)失去作用。如果不用外部時(shí)鐘該引腳應(yīng)當(dāng)接地，一般不推薦使用外部時(shí)鐘，除非要求時(shí)鐘信號(hào)特別精確。 RECLED 是工作狀態(tài)指示端，在錄音或放音時(shí)該端輸出低電平，可驅(qū)動(dòng)一個(gè) LED 來指示狀態(tài) 。 PLAYE 是邊沿觸發(fā)放音控制端，該端輸 入 一低脈沖，芯片即進(jìn)入放音狀態(tài)，直至遇到信息結(jié)束標(biāo)記SP15VCCA16MIC17MICREF18AGC19ANAIN20ANAOUT21NC22PLAYL23PLAYE24RECLED25XCLK26REC27VCCD28A01A12A23A34A45A56NC7NC8A69A712NC11VSSD12VSSA13SP+14圖 ISD1420 管腳圖 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 第 3章 主模塊設(shè)計(jì) 18 (EOM)或到存儲(chǔ)空間的末尾時(shí)回放過程結(jié)束，電路自動(dòng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。回放過程中 PLAYE變化不會(huì)影響回放過程 。 PLAYL 是電平觸發(fā)放音控制端，該端電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３?，芯片進(jìn) 入 放音狀態(tài)，放音過程持續(xù)到該端電平由低變高 或遇到信息結(jié)束標(biāo)記 (EOM )，結(jié)束后電路進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。 REC 是錄音觸發(fā)端， REC 一旦變?yōu)榈碗娖?，芯片就進(jìn)入錄音狀態(tài)， REC 的權(quán)限優(yōu)先于 PLAYE 和 PLAYL，在放音期間若遇 REC 接低電平時(shí)，放音就會(huì)立即停止并轉(zhuǎn)入錄音狀態(tài)開始錄音。錄音期間 REC 應(yīng)始終保持低電平， REC 變高或存儲(chǔ)空間變滿時(shí)錄音過程結(jié)束，這時(shí)在錄音截止的地方會(huì)記錄一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)記 (CEOM)。 VCCD，VCCA 是數(shù)字電源正端和模擬電源正端，為了減小片內(nèi)噪聲，芯片中模擬電路和數(shù)字電路在內(nèi)部是分開的，應(yīng)用時(shí)兩個(gè)電源引腳應(yīng)離電源盡可能的近，而且電源 的去藕電容應(yīng)離引腳越近越好 。 VSSD， VSS 是數(shù)字地和模擬地。 ISD1420 與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì) ISD1420 與 AT89C51 的接口電路主要考慮地址線 A0~A7 以及 REC 和 PLAYE 的連接。本系統(tǒng)中采用 AT89C51 的 P1 口的五根 I/O 線與其相連，具體接口電路如圖 所示。 圖 ISD1420 與單片機(jī)的接口電路 ISD1420 可以實(shí)現(xiàn)分段錄音，分段錄音時(shí) A0~A7 用作地址輸入線， A6， A7 不可同時(shí)為高電平，所以地址范圍為 00000000~100111111，即為十進(jìn)制碼 0~159 共 160 個(gè)數(shù)值，東北大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 第 3章 主模塊設(shè)計(jì) 19 這表明 ISD1420 的 EEPROM 最多可被劃分為 160 個(gè)存貯單元，可錄放多達(dá) 160 段語音信息。由 A0~A7 決定 ： T= (128A7+64A6+32A5+16A4+8A3+4kA2+2A1+1A0) 例如選擇從 5s 處開始錄音，則所需的地址 為 00l0l000B，因此只要將上述地址配置給 A0~A7 即可。在本報(bào)警器的設(shè)計(jì)中將 20s 的存儲(chǔ)時(shí)間分為 3 段，第一段為 7s，錄放起始地址為 00000000B，用于存儲(chǔ)有關(guān)非法入室的報(bào)警信息 ； 第二段為 7s，錄放起始地址為 00111000B，用于存儲(chǔ)有關(guān)火災(zāi)的報(bào)警信息 ； 第三段為 6s，錄放起始地址為01110000B，用于存儲(chǔ)有關(guān)煤氣泄漏的報(bào)警信息。由這 3 段地址可以看出， A7， A2， A1和 A0 均為 0，因此