1、 畢 業 論 文（設 計）屆專業班級題 目 基于單片機的自動撥號報警器的設計二 年 月日 容 摘 要隨著社會的發展，人們的活動、居住區域越來越大，安全問題越顯重要。簡潔、經濟型報警器成為家庭所需。本設計就是以AT89C51單片機作為自動撥號報警器的控制核心。首先，通過報警檢測電路中二氧化碳傳感器檢測空氣中的二氧化碳濃度來確定是否發生火災，若二氧化碳濃度超過預先設定的濃度基準值就產生一個報警信號，單片機檢測到該報警信號后，立即控制摘機電路摘機并從E2PROM存儲器CAT24C021中取出預先存儲的，再通過雙音多頻發送電路編碼產生雙音頻信號，完成自動撥號功能。本系統采用HD7279控制鍵盤與數碼管

2、顯示，完成的輸入和顯示功能，還采用了雙音多頻收發芯片MT8880來進行編碼產生雙音頻信號，再通過音頻放大器LM386 來完成雙音頻信號的功率和幅度的放大。本設計涉與到了單片機開發、程序設計、傳感器設計與應用、現代通信技術、自動控制技術等等，并將它們有機地結合在一起。這對于交叉學科的研究將起到很大的作用。關鍵： AT89C51 自動撥號 報警 DTMFAbstractAlong with the development of the society,people's activity and the district for living became more and more big

3、,so the problem of safe also became more and more important .The alarm device which is simple and economic became needed for the family.In this design,AT89C51 microprocesser is adopted as the control unit,the smoke sensor is used to tell whether fire happens according to the detected smoke density.i

4、f this density extend the one which is set in advance, the product will produce a alarm signal.when the alarm signal is sent to the microprocesser, the microprocesser will control the circuit to take off the telephone,and access the telephone number which is memoried in the CAT24C021 in advance.,the

5、n control the circuit of DTMF to dial the telephone number.thus,the function of auto-dial is then finishend.This alarm device concludes a chip of HD7279 for entering ang displaying the telephone number,and a chip of MT8880 which is adoped as dialling and receiving the signal of DTMF,then via the aud

6、io power amplifier for enlarging the signal power.A spread field of science and technology such as SCM exploitation,programming,the design and apply of sensors,modern communicate technology and control technology are involved in this research,ang are combined together organically. This will rise ver

7、y important function for the study of cross.Key word： AT89C51 Auto-Dial Alarm DTMF目 錄第1章 前言1第2章 自動撥號報警器的總體設計22.1自動撥號報警器的硬件設計方案22.2 自動撥號的主電路圖3第3章 各功能模塊設計53.1單片機的選擇與其周邊電路分析53.2 模擬摘掛機電路模塊63.3 顯示、鍵盤模塊73.4 DTMF收發模塊83.5 存儲模塊123.6 報警信號輸入13第4章 自動撥號報警器的軟件設計1541 系統軟件設計154.2 主程序的設計16第5 章 結束語22致 23參考文獻2323 / 27

8、基于單片機的自動撥號報警器的設計學號： 指導教師： 第1章 前言改革開放以來，在城市大發展的過程中，大量外地人口涌入城市，給社會治安帶來很大壓力。工廠、機關和居家失盜、失火、搶劫事件時有發生；個別地方尤為嚴重，損失驚人。由此引起社會各界人士的普遍關注，有些部門和居民小區開始派人白天夜間巡邏，并紛紛購置防護鐵門、鐵欄桿等被動防措施，將主人裝在鐵籠子中以求安全。一旦發生警情（如火警或煤氣泄露），才發現鐵籠子將消防人員擋在事故現場之外，難以與時加以救助，實為弊端。為此，政府部門提倡采用高科技手段實現技術防措施，在社會治安的現實需求和政府部門的推動下，市場上國產和進口的防火報警器應運而生。本次設計經過

9、分析、對比了國外的多種防火報警器的部結構和功能，結合國使用條件，設計了適合國情的自動撥號報警器。本文首先介紹了機的概述和通話原理以與智能化報警器原理，在第三章中詳細介紹了智能自動報警器的硬件單元電路設計，在第四章中簡單介紹了智能化報警器的軟件設計以與在第四章中介紹了對系統軟硬件的調試等。第2章 自動撥號報警器的總體設計2.1自動撥號報警器的硬件設計方案本次設計為基于單片機的自動撥號報警安全監控系統，由AT89C51構成核心控制系統，并與報警電路，雙音多頻收發電路等共同組成，能完成自動撥號報警等功能。系統可分為五個模塊：單片機控制模塊， 報警信號輸入模塊，存儲模塊，摘掛機控制模塊與DTMF收發模

10、塊。系統硬件框圖見圖2.1，本系統是利用網來傳輸數字和語音信息的，系統工作時，報警檢測電路中二氧化碳傳感器輸出電壓會隨著空氣中二氧化碳氣體的濃度變化而變化，當發生火災時，二氧化碳氣體濃度會變高，傳感器輸出電壓也隨之變高，導致其輸出電壓高于預先設定的比較器反向輸入端的基準值而產生報警信息，檢測電路就把警情信息轉換為電平信號傳送到單片機，單片機檢測到警情信號后，立即控制摘機電路摘機并控制雙音多頻發送電路撥打預先存在E2PROM存儲器CAT24C021中的，實現自動循環撥號報警功能。圖2.1基于單片機的自動撥號報警器的系統硬件框圖2.2 自動撥號的主電路圖 自動撥號的主電路圖如圖2.2所示圖2.2主

11、電路圖第3章 各功能模塊設計3.1單片機的選擇與其周邊電路分析(1)單片機的選擇雖然用邏輯電路也可以接收信號并判斷報警，并完成自動撥號等功能，但電路復雜，組合起來比較困難，穩定性差，利用單片微型機可以簡化設計，便于操作。智能化儀器儀表中單片機的選擇原則為：1、字長與速度 2、單片機的功能與部資源 3、開發工具和技術支持狀況 4、性能價格比 考慮到以上的幾點要求，故選擇了AT89C51型單片機。其具有8位的CPU，4KB ROM程序存儲器，128B RAM數據存儲器，32根輸入輸出口線，2個16位的定時器，5個中斷源，2個中斷優先級，64KB的程序存儲器空間，這款單片機可以完成所設計的系統的要求

12、。單片機引腳圖見圖3.1圖3.1 AT89C51單片機引腳圖3.2 模擬摘掛機電路模塊設計主要思路：根據國家有關標準規定：不論任何機，摘機狀態的直流電阻應300，有“R”鍵的電子機的摘機狀態直流電阻應350。在掛機狀態下，其漏電流5A。    當用戶摘機時，機通過叉簧接上約300的負載，使整個線回路流過約30mA的電流。交換機檢測到該電流后便停止鈴流發送，并將線路電壓變為十幾伏的直流，完成接續。電路圖如圖3.2所示，該方案是在方案一的基礎上加了一個光耦隔離電路。該電路的工作原理是：當微處理器的P1.5口為高電平時，光耦不導通，發光二極管D8不亮，三極管Q

13、3截止，繼電器不閉合。當微處理器的P1.5口為低電平時，由于R11、R12和光耦部的LED形成了回路，光耦部的發光二極管被點亮，發光二極管發出的光照射到光敏三極管上，光線起到基極電流的作用，激發產生集電極電流，光敏三極管導通，發光二極管D8被點亮，從而三管Q3基極有個較大的電壓，使三極管導通并達到飽和，繼電器閉合。圖3.2模擬摘掛機電路圖3.3 顯示、鍵盤模塊此模塊是用來顯示報警的。鍵盤顯示電路選用HD7279，HD7279是一片具有串行接口的可同時驅動8位共陰式數碼管，（或64只獨立LED）的智能顯示驅動芯片，該芯片同時還可連接多達64鍵的鍵盤矩陣，單片即可完成LED顯示鍵盤接口的全部功能。

14、HD7279部含有譯碼器可直接接受BCD碼或16進制碼并同時具有2種譯碼方式，此外還具有多種控制指令如消隱,閃爍,左移,右移,段尋址等。HD7279具有片選信號可方便地實現多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。HD7279和微處理器之間采用串行接口，其接口電路和外圍電路簡單，占用I/O口線少，達到了簡化硬件電路的目的。3.4 DTMF收發模塊本次設計考慮到簡化設計、降低成本、減少體積等因素，所以沒有采用獨立的DTMF接收器和發生器，而選擇了MITEL公司生產的DTMF收發器MT8880芯片作為收發雙音多頻信號的解碼核心。MT8880就是一個帶有呼叫處理濾波器（call progress fil

15、ter）的單片DTMF收發器。它的主要特點是：集成度高；數據傳送穩定，抗干擾強；具有多種工作模式，可編程控制，容易與微機接口等。其引腳圖如圖3.3所示圖3.38880芯片管腳圖主要管腳功能簡介VSS,VCC為電源接入端,一般采用+5V供電;D0、D1、D2、D3為數據總線端,當=1時, D0、D1、D2、D3呈高阻態;OSC1、OSC0為3.5795MHz的晶振接入端,若外加時鐘從OSC1經電容耦合輸入時,OSC0端開路;IN+,IN-為芯片部運放同相,反相輸入端;GS為增益選擇端,此腳與IN-之間接一個反饋電阻可調節運放的增益；VREF為基準電壓輸出端;TONE OUT為雙音多頻或行/列單頻

16、輸出端;R/為讀/寫控制端,與TTL兼容,高電平時,控制片的數據讀入微處理器; 為片選信號端,當為TTL低電平時,該芯片被選通；RSI為芯片部寄存器控制端;CP為系統時鐘輸入端; /CALL為中斷請求或信號音檢測輸出端;Est為初始控制輸出端,當檢測出一種有效的單音對時,則Est為高電平;St/GT為控制輸入/時間監測輸入端.MT8880發送DTMF信號時，被發送的信號從數據總線D1 D3經數據總線緩沖器送到發送數據寄存器，控制可編程行，列計數器，經D/A變換器合成DTMF信號。在音頻突發開門控制和控制邏輯作用下，從8腳（TONE）發送出去。MT8880芯片部的控制寄存器、數據寄存器和狀態寄存

17、器中的數據寫入和讀出由RSI與R/信號控制，具體容如表3.1所示?？刂萍拇嫫鰿RA,CRB與狀態寄存器SR各比特位b0b3的名稱如表3.2所示RSIR/W功能00數據寫入發送數據寄存器（TDR）01數據從接收數據寄存器（RDR）中讀出10數據寫入控制寄存器（CRA,CRB）11數據從狀態寄存器（SR）中讀出表3.1 部寄存器數據的寫入與讀出控制寄存器 B0B1B2B3CRATOUTMCIRQRSCRBBURSTTESTS/DC/RSR中斷允許突發模式下TDR空RDR滿延時控制表3.2 部寄存器個比特位的名稱CRA中：TOUT:允許TONE輸出，高電平有效MC：模式控制，B1=0, DTMF模式

18、；B1=1，單頻模式IRQ:中斷允許，B2=1,中斷有效；B2=0，中斷無效。RS：寄存器選擇，B3=1，下一個寫周期選擇寫CRB，一次性選擇完成。CBR中：BURST：突發選擇。B0=0 ，選擇MT8880工作于突發模式。在這種模式下，將TDR中的數據以其對應的DTMF信號發送出去，持續時間為51ms。B0=1，選擇發送連續的DTMF 信號。TEST：B1為高電平時，選擇測試模式。S/D :產生單/雙音。B2為低電平時，產生DTMF信號；B2為高電平時，產生行/列單音信號。C/R :行/列單音產生，當B2=1，B3=1時，選擇列對應的單音頻；當B2=1，B3=0時，選擇行對應的單音頻。SR:

19、B0：中斷允許位。當B0=1時，中斷發生，B1，B2被設定。B0=0，中斷禁止，讀出數據后清零。B1：突發模式下，TDR是否空的標志。當B1=1時，突發模式下的暫停時間完，TDR空；準備發送新的數據，當B1=0時，表示SR讀完數據后或非突發模式下清零。B2：RDR滿的標志。B2=1，表示RDR中已有有效數據；B2=0，表示SR讀完數據后清零。B3：延時控制。B3=1，表示不能對DTMF信號進行有效檢測；B3=0，有效的DTMF信號檢測功能已清零（復位）。本設計選擇工作模式為DTMF模式，選用突發方式發送，那么控制寄存器CRA中的4比特位應該是1001（B），B3=1，表示下一周期是寫CRB控制

20、寄存器；B2=0，表示中斷不允許;B1=0，表示選擇DTMF模式；B0=1，表示允許8腳有DTMF信號輸出。控制寄存器CRB的4比特位應該是0000（B），其B0=0，表示選擇電路工作于突發模式；B1=0，表示工作于非試驗模式；B2=0，表示選擇只產生DTMF信號，而不產生行/列單音信號；B3=0或B3=1均可，由于MT8880產生的DTMF波功率很小和從線來的DTMF波的幅值也很小，所以在MT8880的發射端加了一級運放LM386進行功率和幅值的放大，再經耦合線圈送到線上。電路原理圖如下圖3.4與3.5所示。圖3.4MT8880接口電路圖3.5DTMF信號放大電路圖MT8880從TONE端輸

21、出雙音頻信號，它的輸出電阻最小為10K，電容C11可清除高頻干擾，在沒接放大器的情況下，此端輸出的雙音頻信號的峰峰值為2.4V左右。這一信號不能直接加到耦合線圈兩端，因為耦合線圈阻值較小，分壓后加在耦合線圈兩端的電壓值很小，并且功率也很小，傳送到線上的信號特別微弱，程控交換機根本無法識別，造成發送DTMF信號失敗，考慮到放大器輸入電阻很大，利用放大器可以使MT8880發出的雙音頻信號正常輸出。經調試，最后選取放大器為LM386，改變電位器R18可改變放大倍數，為了使放大倍數調為0.5倍，可通過調節R18=5K來達到，這樣在放大器的輸出端可獲得峰峰值為1V左右的雙音頻信號，其中C9,C10選用1

22、0µF,C8選用220µF。3.5 存儲模塊本設計采用E2PROM存儲芯片CAT24C021，CAT24C021是集E2PROM存儲器,復位微控制器和看門狗定時器三種流行功能與一體的I2C串行CMOS E2PROM器件。電路圖如圖3.6所示。圖3.6存儲電路圖CAT24C021的看門狗定時器為微控制器提供一個獨立的保護。當系統出現故障時，1.6秒后看門狗定時溢出，CAT24C021將會產生一個復位信號。通過SDA腳對看門狗進行操作。如果CPU1.6秒沒有觸發SDA，看門狗計數器溢出，給CPU一個復位信號。SDA管腳上電平任何跳變都會清零看門狗定時器。一旦產生復位信號，看門狗

23、定時器不再計時并保持清零狀態。預置報警時，借助7279鍵盤把送入單片機，單片機可判斷出是鍵盤上的哪個鍵被按下，將此數據由單片機讀入，供CAT24C021寫入。需要讀取報警的時，由單片機讀出CAT24C021的存儲，送MT8880，輸出對應的DTMF信號，送到線上。3.6 報警信號輸入根據設計要求該部分采用了二氧化碳傳感器GE-E和比較器LM393為核心的煙霧報警器，該二氧化碳傳感器穩定性好、對二氧化碳靈敏度高，檢測圍為100-10000PPM。傳感器結構與典型連接電路分別如圖3.7和3.8：圖3.7 傳感器結構圖3.8傳感器典型連接電路圖Vh電源對傳感器加熱絲進行加熱，當氣體濃度變化時，1端與

24、4端的電阻會產生變化，經分壓原理可知輸出電壓VL的大小與電阻R成正比，與氣體濃度成正比。二氧化碳傳感器GS-E的技術指標如下表3.3所示：參數名稱加熱電壓測量電壓潔凈空氣中的電阻響應時間恢復時間靈敏度符號 Vb VcR0 trestrec單位 V V 千歐秒秒倍參數值 5 5-10 分檔<10<40>5表3.3二氧化碳傳感器GS-E的技術指標輸出電壓決定因素有三個：1.系統所加的電源電壓。2.圖中電阻R的大小。3.空氣中二氧化碳氣體的濃度。本次設計中采用的電路圖如圖3.9所示，電源電壓選用+5V，在正常情況下，空氣中的二氧化碳的濃度是不變的，可以通過調節分壓電位器R29的大小

25、來改變傳感器正常情況的輸出電壓，在本設計中，將正常情況下的輸出電壓調成了1.0V。圖3.9二氧化碳傳感器電路第4章 自動撥號報警器的軟件設計41 系統軟件設計本系統的軟件設計主要分為以下部分：主程序，輸入部分，存儲到E2PROM24C021部分，與從24C021讀出部分，撥號部分，在設計中主要注意的問題是各部分之間的銜接以與是否沖突等，由于本次設計P口不夠用所以7279的KEY端改接在外部中斷INT0，采用中斷方式讀鍵值。單片機I/O口線與中斷口分配 P1.0：7279的CS端 P1.1：7279的CLK端 P1.2： 7279的DATA端 P1.3：MT8880的RS0端 P1.4：報警信號

26、輸入端 P1.5：摘機控制端 P1.6：CAT24C021的SCL端 P1.7：CAT24C021的SDA端 INT0：7279的KEY端4.2 主程序的設計主程序框圖如圖4.1所示：  程序初始化有報警信號？嗎？21H=1（撥號組撥號完畢？）有開始修改鍵按下嗎？有報警信號嗎？繼續輸入號碼是停止輸入鍵嗎？ 號碼存入24C021從24C021讀出 號碼存入內存單元摘機顯示用戶的 號碼并撥號，且延時等待對方應答顯示火警 號碼119并撥號，且延時等待對方應答掛機21H位置1開始YYYYYNNNNN圖4.1 主程序框圖在執行完初始化程序后，首先判斷有無報警信號，若沒有報警信號（報警信號檢測端

27、P1.4為高），則判斷用戶是否按下修改鍵準備修改報警，若用戶沒有按下修改鍵則繼續判斷有無報警信號，若用戶按下了修改鍵則需要用戶繼續輸入報警時撥打的，以停止鍵判斷是否輸完，若沒輸完繼續輸，輸完后存入E2PROM存儲器CAT24C021中，若有報警信號（報警信號檢測端P1.4為低），首先判斷設置的標志位是否為1，若不為1，則單片機立刻控制P口，令P1.5為低，執行摘機后從CAT24C021中讀取報警，并顯示要撥打的，最后把發送到MT8880撥打報警。程序初始化和主程序如下：ORG 2000HCS BIT P1.0 ;7279片選端CLK BIT P1.1 ;7279時鐘輸入端DAT BIT P1.

28、2 ;7279數據口RSO BIT P1.3 ;MT8880部寄存器控制端TC BIT P1.4 ;煙霧報警檢測端ZJ BIT P1.5 ;摘機端SCL BIT P1.6 ;24C021串行時鐘端SDA BIT P1.7 ;24C021數據/地址輸入/輸出端HAOMA DATA 40H;輸入后存單元存放首址HAOMA1 DATA 30H;從24C021讀出后存單元存放首址EEPARS DATA 3BH;24C021片存貯單元首址N DATA 50H;位數的存儲單元LJMP MAINORG 2003HLJMP INT0_KEYORG 200BHLJMP T0_DINGSHI;*; 主程序;*OR

29、G 2100HMAIN:MOV SP,#67HMOV P1,#00110000B;P1口初始化LCALL DEL25ms MOV A,#0A4H ;復位7279 LCALL FS ;調用7279發送一字節子程序SETB CS ;撤消7279的選中MOV R2,#0CH ;開始時顯示P LCALL DTR ;調用7279顯示子程序 MOV TMOD,#01H;設置為16位定時器0 MOV TH0,#3CH ;定時初值為100msMOV TL0,#0B0H MOV 52H,#00H;賦計數初值 SETB IT0 ;外部中斷為邊沿觸發 MOV IE,#83H ;中斷允許MOV IP,#02H ;設定

30、時中斷為高級中斷 SETB TR0 ;開定時器 MOV 4CH,#01H;將119存儲在EEPROM中 MOV 4DH,#01H MOV 4EH,#09H MOV EEPARS,#10H MOV R0,#4CH MOV 22,03H LCALL WRITE LCALL DEL1s MOV N,#00H MOV R0,#HAOMA MOV R7,#97H SETB 20H ;建立標志 CLR 21H SETB TC LCALL DEL1s ;開始監控 BB:JNB TC,ZJ1 ;檢測有無報警信號 CJNE R2,#0BH,ST0 LJMP ST1 ST0:LJMP BB ST1:JNB 20H

31、,BB ;開始修改鍵已按下,循環等待輸入 MOV 22H,N ;停止輸入鍵已按下 MOV R0,#HAOMA MOV EEPARS,#13H LCALL WRITE ;將輸入的寫入24C021中 MOV N,#00H ;重新賦值，以便下一次的修改 MOV R0,#HAOMA MOV R7,#97H LJMP BB ZJ1: 21H,ZJ2 MOV EEPARS,#1FH MOV R1,#3FH MOV 23H,#01H LCALL READ ;從24C021中讀出輸入的位數 LCALL DEL1s MOV A,R1 MOV N,A MOV R2,A LCALL DTR ;顯示位數 LCALL DEL1s MOV 23H,N MOV EEPARS,#13H MOV R1,#HAOMA1 LCALL READ ;從24C021中讀出輸入的N位 LCALL DEL1s CLR