【正文】 .................................................................................................................43 ...................................................................................................................45 X5045 字程序 .............................................................................................................45 ZXGM 18 模塊操作相關(guān)的核心子程序 .............................................................47 DS2450 的主要子程序 ........................................................................................48附錄 2 接口電路圖.......................................................................................................49東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 課題來源及研究意義隨著超大規(guī)模集成電路、通信技術(shù)、單片機技術(shù)的迅猛發(fā)展和人們保安意識的日漸增強，利用單片機及其它外圍芯片實現(xiàn)自動報警已成為可能，且是一種發(fā)展趨勢。它不僅有體積小、安裝方便、功能較齊全等優(yōu)點，而且有很高的性價比，因此應(yīng)用前景廣泛。這對于保障居民的生命財產(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，有著重要的價值。 第二代是利用集成芯片(IC)和分離元件組成的產(chǎn)品，其特點是電路組成較復(fù)雜，但是可以實現(xiàn)多種功能，可靠性比第一代產(chǎn)品高?，F(xiàn)在市場上主要以第三代產(chǎn)品為主，前兩代產(chǎn)品由于功能單一的原因基本己經(jīng)被淘汰。作為單個家庭用的報警器，產(chǎn)品己經(jīng)比較成熟，而且功能也比較齊全。但是這種報警器有著自身的不足之處，作為一個獨立的系統(tǒng)，它缺乏與外界聯(lián)系的有效手段，雖然它可以通過固定電話與外界聯(lián)系，但是一旦電話線被惡意剪斷，則將失去電話報警功能。一個明顯的不足之處是：因為它們是通過電話線實現(xiàn)向外界報警功能，所以當電話線被惡意剪斷時則失去向外界報警的功能。根據(jù)產(chǎn)品功能要求和產(chǎn)品的性價比，決定采用單片機技術(shù)與移動通信技術(shù)進行總體方案設(shè)計。(2)可通過固定電話與電話網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，報警時能迅速撥打存儲的號碼。(4)可預(yù)先存儲 10 組號碼，且掉電不丟失。(6)傳感器采用無線數(shù)據(jù)通信。(8)可實現(xiàn)異常情況的自動復(fù)位。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]。東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 總體方案設(shè)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(luò)圖 報警器總體設(shè)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。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(yīng)用。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(shù)。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。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(shù)。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，具體組合如東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 總體方案設(shè)計 4 表 所示。通信就是信息交流。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。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。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 。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(shè)計出來，并在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。同時，為維護 GSM 網(wǎng)絡(luò)運營者、設(shè)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。從此移動通信跨入了第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)與 GSM900 具有同樣的東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 總體方案設(shè)計 5 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)。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% 。到 1994 年已有 6 個運營者采用了該系統(tǒng)。這樣做的目的是盡可能減少對設(shè)計者的限制，并使各運營者有可能購買不同廠家的設(shè)備。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。(2)具有靈活和方便的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，頻率重復(fù)利用率高，容量加大。(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。(6)在 SIM 卡基礎(chǔ)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(guān)。采用高級語言工具 C51 來進行軟件設(shè)計。利用該工具編寫的代碼簡單高效、結(jié)構(gòu)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。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(guān)鍵字，如 東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 總體方案設(shè)計 6 bit，code，data， idata，sfr ，reentrant 等。該編譯器對局部變量及傳遞參數(shù)使用 RAM 覆蓋技術(shù)，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。 FranklinC51 有以下 5 個特點 [10]：(1) 存儲模式上 FranklinC51 支持 SMALL，COMPACT，LARGE 模式。(2) 存儲類型 FranklinC51 支持 89C51 微處理器及結(jié)構(gòu)，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 所示。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。另外，F(xiàn)ranklinC51 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。FranklinC51 支持一般三字節(jié)指針和基于存儲器的指針，其中基于存儲器東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 章 總體方案設(shè)計 7 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)。 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“l(fā)ong”charxdata*xp 2 字節(jié) “xdata”存儲區(qū)中的“char”(5)中斷和重入。使用 C 源程序直接開發(fā)中斷過程的函數(shù)語法如下：返回值 函數(shù)名 ([參數(shù)]) [模式] [再入] Interruptvector [usingbank]interrupt 后的數(shù)值 vector 為 89C51 控制器的多中斷。表 C51 的中斷向量表 中斷類型 中斷向量0：外部中斷 0003H1：定時器/計數(shù)器 0 中斷 000BH2：外部中斷 1 0013H3：定時器/計數(shù)器 1 中斷 001BH4：串行端口中斷 0023H東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 主模塊設(shè)計 8 第 3 章 主模塊設(shè)計本章詳細介紹主模塊的硬件和軟件設(shè)計。詳細闡明芯片選擇的比較，所選用芯片的內(nèi)部組成、功能特點、外圍電路及其接口電路，并設(shè)計出具體的硬件電路。 主機報警器的主機采用 AT89C51 單片機來實現(xiàn)。現(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司能夠生產(chǎn)單片機，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機的功能也日漸強大，運算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了 32 位和 64 位單片機，但根據(jù)實際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價比，本文選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位單片機AT89C51 作為系統(tǒng)的主機。(2)靜態(tài)操作，外接 0Hz~24MHz 晶振。(4) 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(RAM )。(6)兩個 6 位定時 /計數(shù)器。(8)一個可編程串口。 主機硬件電路設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的需要，本報警器的主機由一片 AT89C51 單片機和一片 U0 擴展芯東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 主模塊設(shè)計 9 片 8255A 組成 [11]，主機電路如圖 所示。F，晶振：F=12MHz，電阻：R1=1kΩ。 主機軟件設(shè)計對于單片機編程語言主要有：匯編語言、PL/M 語言、BASIC 語言和 C5l 語言。C51 語言的兼顧了 C 語言的特點，很適合程序的模塊化設(shè)計，本文充分利用這一特點，將軟件劃分為功能相對獨立的模塊，與相應(yīng)的硬件電路一起設(shè)計。所謂主程序就是 C 語言中的 main()函數(shù)。(2)循環(huán)檢測警情。8255A 是 INTEL 公司生產(chǎn)的單片機輸入/輸出(I/0)擴展芯片，8255A 內(nèi)部有一個控東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 章 主模塊設(shè)計 10 制寄存器和三個數(shù)據(jù)寄存器即：PA，PB ，PC 口。 系統(tǒng)初始化檢測警情有警情 ？延遲還有警情 ？警情記錄 ， 聲光報警調(diào)固定電話子系統(tǒng)報警成功 ？調(diào)移動電話報警子程序YNYNYN開始圖 主程序流程圖在圖 所示的主機硬件電路設(shè)計中，8255A 的控制寄存器、 PA 口、PB 口、PC口的基地址分別為：0003H，0000H，0001H，0002H。8255A 的初始化程序見附錄源程序 1。現(xiàn)在市場上己經(jīng)有多種芯片可以完成雙音多頻信號的收發(fā)功能，例如：WE9188，UM91215， MT8880。本文研制的報警器選用 MT8880 芯片來設(shè)計雙音多頻收發(fā)電路 [1213]。它的內(nèi)部寄存器和控制接口、數(shù)據(jù)總線器，便于實現(xiàn)與微處理器的直接接口和對電路進行工作模式控制，獲得更多的功能和靈活性。MT8880 的管腳如圖 所示。通常兩端外接 晶振，與片內(nèi)振蕩器產(chǎn)生基準時鐘信號。GS 是增益選擇端，VREF 是基準電壓輸出端，它由 VDD， VSS