基于单片机和的无线监控报警专业系统设计.doc

本设计旨在制作出一种功能强大报警系统，在浮现紧急状况时能及时告知当事人，即便其不在现场附近，并自动呼喊报警。相比普通报警器，本设计将重点放在远程语音报警上，只要接上恰当传感器就可构成防盗报警、火灾报警、煤气泄露报警等多功能报警系统，并附加实现某些智能控制功能，赋予报警系统更强大和完整功能，以满足人们对安全报警需求。本系统基于电话网络但是与电话互相独立不会影响电话正常使用，并通过语音提示操作，人机交互和谐。系统原理及系统框图本系统重要涉及电话自动摘机和挂机电路，DTMF信号收发电路，语音提示电路，报警电路，键盘显示电路，人体信号检测电路，编码电路，无线发射电路，以及作为主核心单片机控制电路，系统构造框图如图1所示。咱们设定报警某些为本系统主体工作某些，即实时监控房内安全状况，在软件上体现为主循环，当有振铃信号或设定信号时才中断去执行相应操作。在此咱们需要对人体红外辐射敏感并且抗干扰（如小动物等）传感器，为此咱们选用被动式热释电红外探测器，并在它辐射照面覆盖特殊菲尼尔滤光片，使环境干扰受到明显控制作用。设定某些功能是存储报警时需要拨打号码，并设定主人身份验证密码。为了系统简洁采用液晶屏显示。图1 系统构造框图当红外线人体检测电路检测到有人体入侵时，编码电路将该检测探头地址编码，并且通过无线发射电路将检测到有人体入侵探头地址发送给无线接受电路，经CPU译码后，LED显示报警地址，同步发出声光报警或者向主任拨打预先设定电话进行报警。信号检测电路信号检测电路重要由热释电红外检测探头SD02和BISS0001信号解决电路构成。信号检测电路如图2所示。配以滤波镜片和阻抗匹配用场效应管构成热释电红外传感器，以非接触方式检测出来自人体红外辐射并将其转换成电信号，经BISS0001中运放N1前置放大、运算放大器N2第二级放大，将直流电位抬高为内置电压Um后送到由比较器N4、N5构成双向鉴幅器，检出有效触发信号Us。由于内置电压UH0.7UDD、UL0.3UDD，当UDD=5V时，可有效地抑制1V噪声干扰。N3作为条件比较器，当输入电压Uc不大于内置电压UR（0.2UDD）时，N3输出为低电平封住了Us向下级递送。而当UcUR时，N3输出为高电平，打开与门N7，此时若有触发信号Us上跳变前沿到来，则可启动延时定期器，同步Uo输出为高电平。比较器域值选用很重要，域值太低易误报，太高则敏捷度低。图2 信号检测电路在定期周期Tx内，BISS0001输出端2为高电位，则晶体管VT1饱和导通，其集电极为低电位，将这一信号送到由单片机及无线发射电路构成编码及无线发射电路，接到编码用单片机 P0.0口，单片机将该探头编码后通过无线发射；在Tx结束时，BISS0001进入封锁周期Ti，其输出端变为低电平，晶体管截止，其集电极为高电平。BISS00011脚（A端）与电源相连，使信号检测电路处在重复触发。Tx定期间隔可由BISS00013脚和4脚上所接电阻和电容来拟定。信号检测探头仰角可在120范畴内调节，并通过变化仰角来进行实际探测距离调节，咱们可通过实际测试来调节，也可以调节信号检测电路中可调电阻RP来调节探头检测距离，本设计电路可探测距离为30m。编码电路与无线收发射模块 编码电路和无线发射电路由单片机和收发一体芯片nRF401构成，其电路外围元件少，电路简朴。本设计中采用挪威Nordic公司新推出集发射接受为一体nRF401无线数传芯片，它是一种为433MHz ISM频段设计真正单片机UHF无线收发芯片，采用FSK调制解调技术。采用高增益天线状况下传播距离可达3000m。编码及无线收发射电路如图3所示。通过AT89C51P2.0口控制射频芯片PWR_UP，使其为“1”时表达进入正常工作模式，为“0”时表达进入待机模式；P2.2接射频芯片CS,控制发送接受频率，为“1”表达工作频率为434.32MHz。为“0”表达工作频率为433.92MHz。P2.1控制射频芯片TXEN端，使其为“1”表达进入发送模式，为“0”表达进入接受模式。图3 无线收发射电路MT8880与AT89C51及语音电路接口DTMF信号发送/接受电路采用MITEL公司推出专门用于解决DTNF信号专用集成电路MT8880芯片，不但具备接受和发送DTMF信号自动拨号功能，还可以检测电话干线上拨号音、回铃音和忙音等信号音。适合与单片机接口，外围电路简朴。MT8880内部有5个寄存器，分别为接受数据寄存器、发送数据寄存器、收发控制寄存器CRA和CRB以及收发状态寄存器。在本设计中，仅采用发送数据寄存器、收发控制寄存器CRA和CRB发送DTMF信号实现自动拨号功能。发送数据寄存器中数据决定要发送双音频信号频率，因而只能向发送数据寄存器写入数据。两个收发控制寄存器占用同一种地址，因而依照CRA中寄存器选取位值决定与否对CRB进行操作。ISDl420语音芯片采用直接模仿存储技术，且录放音质极好，并有一定混响效果；它外围元件简朴，仅需简朴阻、容器件即可构成简朴录、放音电路；不必后备电源，信息存储时间长，不需要专用编程器及语音开发器；具备较强选址能力，可把存储器提成160段来管理，形成最小录放时间为125ms。在本设计中，因需要四段报警提示语音，因而在语音分段办法设计时均将每段语音设为5s，其起始地址分别为00000000B、00101000B、01010000B、01111000B。ISD1402数据口A3、A4、A5、A6分别接单片机端口扩展芯片8255PB0、PB1、PB2、PB3口，A0、A1、A2、A7接地，PLAYL接8255PB5脚，SP经电容C14将语音信号偶合后送去电话接口电路。当按下开关SB1，录音批示LED发光并同步开始录音。当有警情时，单片机控制DTMF信号发送/接受电路自动拨打电话，电话接通后单片机依照不同探测器送来信号向ISD1420发送要放哪一段录音指令和放音指令。ISD1420则将语音信号送到电话接口电路，等待放音完毕后来，单片机发送挂机命令，报警完毕。MT8880D0D3口分别接8255PA0PA3口，CLK2接PA4口，R/W接PA5口，RSO接PA6口，CS接PA7口，IRQ接主控电路解决器89C51T0口，用来记录各种脉冲个数。来自语音电路信号通过R44送到电话线上去。继电器K用来控制摘挂机，晶体管B极接主控电路解决器89C51 P1.2口，当P1.2为“1”时，V2导通，继电器K闭合，电话接通，当P1.2为“0”时，V2截止，电话挂机。主控电路解决器89C51P0口分别接8255D0D7口和74HC373D0D7口,74HC373Q0和Q1分别接8255A0和A1,89C51P2.5、P2.6、P2.7分别接74HC138A、B、C口，74HC138YO接8255CS端。软件设计1 信号音辨认办法系统在巡检到警情信号后就模仿摘机。为了辨认模仿摘机后电话系统与否处在可拨号状态、电话拨完号码后电话与否接 以及对方与否摘机接听电话等几种状态，系统必要进行信号音辨认。为了辨认信号音，必要懂得各种信号音特性。各种信号音特性如下。 拨号音：45025Hz持续蜂音。 忙音：0.35s断0.35s通450 25Hz蜂音，音段周期为0.7s。 回铃音：4s断ls通45025Hz蜂音，音段周期为5s。这些电话信号均是模仿信号，然而单片机是无法辨认模仿信号，故必要先将模仿信号转换为脉冲信号，然后再依照脉冲信号脉冲个数进行辨认。这些电话音频信号脉冲个数计算公式为N=tm/T。其中，N为每音段周期脉冲个数；T为电话音频信号音频周期，单位为s；tm为信号音段周期导通时间，单位为s。在实际使用中，重要需要辨认拨号音、忙音和回铃音。分析这3种信号特性可以看出，在一定计数时间内，其脉冲个数是不同样。在本设计中采用2s计数判断拨号音，采用2.8s(即4个忙音周期)判断与否为忙音。随后采用ls为一种计数单元，采用计五次后累加脉冲数来判断对方与否接听电话。若有，则放相应报警提示语音；否则再计ls，然后计算最后5s内脉冲数，再次判断对方与否摘机。如此重复。直到超过等待时间仍没有人接听电话就挂机。由于干扰和某些其她因素存在，难免会有误判现象而导致漏报警情。因而采用在所有预先设定电话至少有一种拨通就只拨一遍。如果所有投拨通或者没人接听则把所有预存电话重拨一遍，这样漏报报警概率就非常低以致可忽视不计。2 软件流程图及拨号程序自动拨号程序流程图如图4所示。3 编程过程中应注意几点一方面，MT8880DTMF产生器是发送某些主体，它产生所有16种失真小、精度高原则双音频信号，这些频率均由3.579545MHz晶体振荡器分频产生。电路由数字频率合成器、行/列可编程分频器、开关电容式D/A变换器构成。行和列单音正弦波经混合、滤波后产生双音频信号。通过DTMF编解码表把编码数据写入MT8880发送寄存器产生单独fLOW和fHIGH，一旦编码错误就会导致拨号失败故在编程过程中要十分小心。另一方面，在摘机后应延时一段时间再去判断摘机音，由于本系统采用机械继电器实现自动摘机，故应考虑继电器响应时间。最后，一种电话号码拨完后不能及时拨下一种电话号码，应保证挂机最短有效时间以保证前一电话号码的确已挂机，否则拨下一种电话号码时会没有拨号音。图4 拨号子程序流程图结论该系统编码解码都用软件方式实现，传播方式采用双向传播。如果发生警情，则向主机发送一数据串，该数据串由如下几种某些构成:4位地址码，8位数据码，1位起始位，1位奇偶校验位。主机接受到数据后一方面进行校验，如果数据有错则规定重新发送刚才数据，直到对的。接受到对的数据信息后，接下来工作就是核对地址码，如果地址码与主机设立地址相似则表白该数据也许是来自本系统外设备发送数据，不进行解码，收到与主机设立地址相似数据才进行解码。