智能防火防盗报警系统设计论

智能防火防盗报警系统设计摘要本文介绍了住宅智能化中的防盗防火报警系统智能化防盗防火报警系统集防盗防火功能于一体，可全天候自动检测盗警和火警，当确定警情时自动通过电话报警传感器采用微波探测器和温度探测器，分别对盗情和火情进行检测，当有人闯入时，微波探测器检测到盗情，然后向单片机发出中断申请，单片机控制电话拨号电路，模拟摘机，自动拨打110，并播放预先录制好的录音，当发生火灾时，温度探测器检测到火情，则自动拨打119并播放录音，也可以自行设置所要拨打的号码，如事主的手机号码，录音需自行录制本系统采用了美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机，美国公司XICOR生产的低功耗CMOS的串行EEPROM-X25045，加拿大Mitel公司生产的DTMF信号编/解码芯片MT8888，语音模块采用美国ISD公司的ISD1420语音芯片，整体功耗较小，兼容性好，稳定性高本系统通过密码来识别主人身份，系统开启后只有输入正确的密码才能关闭系统本系统同时还具有自我诊断功能，出现故障能自动进行处理系统从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计，使其具有较好的抗干扰能力，完成系统可靠工作关键词智能防火防盗报警系统；自动拨号；探测器Intelligentfireproofandtheft-proofalarmsystemAbstract Thisarticleintroducedinthehouseintelligentfireproofandtheft-proofalarmsystem.intelligentfireproofandtheft-proofalarmsystemsetfireproofandtheft-prooffunctioninaboxandall-weatherautomaticdetectionthetheft-alarmandthefire-alarmthendialthepolicesentimentautomaticallywithtelephonecall.ThesensorusesthemicrowavedetectorandthetemperaturedetectortorobsthesentimentandthestateseparatelycarriesontheexaminationwhensomepeoplebrokeintomicrowavedetectortodetectunauthorizedsituationandthensenttotheinterruptionSCMapplicationsMCUcontroltelephonedial-upcircuitSimulatedpickautomaticallydial110andplaypre-recordedsoundrecordingwhenthefireoccurredthetemperaturedetectortothefiredetectionautomaticallydial119andaudiorecordingcanalsosetupbyanumbertodialsuchasthevictimPhonenumberrecordingownrecord.    ThissystemusestheU.S.ATMELcompanysAT89C51SCMU.S.companiesXICORproductionoflow-powerCMOSSerialEEPROM-X25045CanadaMitelcompanyssignalforDTMF/decoderchipMT8888voicemoduleusingtheU.S.ISDcompanysISD1420voicechipasmalleroverallpowerconsumptioncompatibilityandhighstability.    Throughthissystemtoidentifytheowneraspasswordthesystemopenedonlyafterenteringthecorrectpasswordtoshutdownthesystem.Thesystemalsofeaturesaself-diagnosisfailurecanbeautomaticallyprocessed.Hardwareandsoftwaresystemsfromtwoaspectsoftheanti-interferencedesignsoastomakeitabetteranti-interferencecapabilitiesreliablesystemtocompletethework.Keywords:intelligentfireproofandtheft-proofalarmsystem;automaticDial;detector第1章绪论

1.1序言改革开放以来，在城市大发展的过程中，大量外地人口涌入城市，给社会治安带来很大压力工厂、机关和居家失盗、失火、抢劫事件时有发生；个别地方尤为严重，损失惊人由此引起公安部门的高度重视和社会各届人士的普遍关注有些部门和居民小区开始派人白天守卫、夜间巡逻，并纷纷购置防护铁门、铁栏杆等被动防范措施，将主人装在铁笼子中以求安全【1】一旦发生警性（如火警或煤气泄漏），才发现铁笼子将消防人员拦在事故现场之外，难以即时救助，实为弊端从整顿市容角度来看，亦不雅观为此，政府部门提倡采用高科技手段实现技术防范措施在社会治安的现实需求和政府部门的推动下，市场上国产和进口的防盗报警应运而生本文所要介绍的智能防盗防火报警系统，正是在智能住宅蓬勃发展的背景下，为了满足用户对安全的强烈要求，而设计并开发的系统的首要任务是根据住宅小区的类型、使用功能及防护风险等要求，为保障小区人身财产安全，通过运用传感器探测、双音多频远程数据传输等技术综合形成智能报警系统，从而达到保障住宅安全的目的

[3]双音多频（DTMF）信令的传输速度，使得它广泛应用于各种通信和控制系统中DTMF信号收发芯片的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号接收部分用于完成DT信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出当遇到盗情、火情等各种险情的时候，该系统可以通过电话网络自动向相关部门发出语音求救信号，从而达到保护用户生命财产的目的

1.2国内外研究概况智能小区是在智能化住宅的基本含义中扩展和延伸出来的，小区管理最为重要的内容之一是确保住宅、住户安全现代居住的格局，邻里之间的来往越来越少，家庭生活隐密性、封闭性越来越强所以说，小区的安防系统和智能管理系统是现代化小区管理不可缺少的有机组成部分考虑设备成本与集中管理的需要，可将周界报警探测系统、住宅联网报警系统加以集成和综合，构成综合防范体系由此，居民住宅应当设置安全防范报警系统，对火灾、盗窃、入室抢劫等做到早发现、早报警，通过社会力量和科技手段来提高家庭抵御各种意外情况的能力现在世界各国都在致力于研究和开发能早期预报火灾的火灾探测方法和设备，如利用神经网络所具有的自学习和自适应等特点，就可组成智能火灾探测系统，提高火灾探测系统的检出率，增进系统的可靠性在我国，小区安全防范报警系统已成为智能小区中实现安全管理的重要系统，根据我国建设部的规定，主要包括电视监控、防盗报警、求救求助、煤气泄漏报警、消防报警等内容该系统是一种比较完善的安全防范系统，通过在可视对讲的基础上，不断扩展主机功能，增设室内分机用于接收室内各探测器的报警信号

[2]室内分机有多个探测器接口，可接收感烟探测器、温度探测器、红外及微波探测器、煤气泄漏探测器等传来的报警信号我国智能住宅安防系统相对国外来讲，是有较大差距的现在一般居民住宅的主要防盗措施仅限于防盗窗、防盗门，虽有一定的防盗作用，在灾害发生的情况下，使逃生更加困难另外，小区安全措施不足；居民安全意识有待增强；安全防范系统也急需普及在我国，以北京、深圳、上海、广州等较发达的城市为龙头在近几年内也形成了一股智能化住宅热目前，公安部、建设部均要求智能住宅小区必须具有安防系统大连市华乐一环海花园全部住宅均设计有国内一流的家居安防系统家居安防系统包括四部分功能幕帘式电子栅窗、智能门禁管理、紧急呼救和误报自解除功能该系统采用独立的不间断电源供电报警控制器以MCU为核心，可以检测两个报警头输入信号，可以设置新密码，可以接收遥控器输入信号，可以实现声、光报警或把报警信号通过电话线送到110系统中还配备了充电电池，以保证在断电或电源被破坏时系统正常工作可以预见，智能住宅、智能小区将成为21世纪建筑业的发展主流特别是在我国，随着人们生活水平的日益提高，住宅小区是否智能化，安防系统是否完备、可靠将成为评价住宅小区的重要指标

1.3我国住宅智能安全防范系统展望智能化住宅和智能小区近几年来在全球以及在中国的快速发展是信息技术发展寻找更广阔的市场结合点的必然结果，是IT产业向传统住宅产业以及人们生活渗透的必然结果智能化住宅和智能小区建设目标是向人们提供“方便快捷的信息通信、安全舒适的住宅环境、高效便利的物业管理”发展智能住宅小区是住宅产业现代化的必然选择按智能技术开发的功能和作用的不同，智能小区中报警系统应用一般体现在探测智能、监控智能和抗干扰智能三个主要方面以火灾报警为例，探测智能是通过探测器中的微处理器进行的，它不但对火灾信号直接进行检测、分析和信号处理，而且对环境的变化可及时做出响应，并利用软件中建立的算法进行综合比较，自动调整运行参数，做出恰当的智能判断；监控智能则是由探测器中计算机自身的软件（程序块）来完成的，监控程序周期地运行，使系统始终保持良好的使用和维护状态将来的火灾探测报警系统的发展方向是智能寻址式（也称模拟量）系统，目前欧美已有一些国家正在大力研究无线火灾探测报警系统，随着时间的推移，这种产品在我国也会发展成为主流如今，人民生活已从温饱型向小康转变，大件耐用消费品己经进入寻常百姓家，因此人们会有更强的安全意识，逐渐接受在住宅内装设质优价廉、功能完善的安全防范系统同时人类已经进入二十一世纪，智能住宅己开始引起人们的关注作为智能住宅的一个组成部分，安全防范系统也必将向多功能、全方位、综合性、智能化方向发展

1.4论文主要工作概述针对国内外的发展情况，可见住宅智能安全防范系统是我国未来智能住宅建设的重点发展方向

[1]本课题要设计的智能住宅防盗防火报警系统是依托公共电话网做传输媒体的电话报警系统，与传统的区域报警系统相比，它具有传输距离远、硬件简单、安装方便的优点，而对于实行物业管理的居民区以及机关、事业单位的办公区则采用分户对值班室的联网方案本文所介绍的安全报警系统，是用双绞线连接中央控制器和各用户端自动报警器，实现前端报警器的报警数据采集；利用电话线，采用单片控制的DTMF通信方式实现自动拨号报警，既可提高信息传递速度，又可解决前端报警器之间同时报警争信道问题本课题所设计的防盗防火报警系统符合国家建设部对普及型住宅小区的要求，实现功能包括能对住宅的火灾实行自动报警；还能对盗窃以及入室抢劫实行自动报警；住宅设置紧急呼叫系统；用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制；用户端自动报警装置对双音多频（DTMF）编、译码器控制，使住宅通过电话网实现与相关部门（小区管理中心或110/119报警台）之间的数据交换，设置简洁，操作方便该智能报警系统主要包含用户端电子防盗防火系统及监控管理控制中心两大部分用户端的电子防盗防火系统又包括探测器、自动报警器及输出等组成部分，并将模块化思想引入此系统，从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调课题重点设计了前端探测器部分和自动拨号报警部分，最终完成了防盗防火的自动拨号报警功能本课题内容属于硬件电路的设计与应用方面，实现过程包括电路原理设计、元器件（芯片）选择与特性测试、分立元件面包板模拟、编制程序及软件调试、整体电路编程器调试、设计外观及制版、产品抗干扰在满足各项性能指标的前提下，不仅要考虑到系统的易用性，还要努力降低成本，使其经济实用，在保证灵敏度的情况下，尽量降低误报率，确保在同类产品中的竞争地位第2章系统设计方案

2.1智能报警系统的总体构成智能住宅防盗防火智能报警系统开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况，根据我国住宅建设的实际情况，以及各相关方面的协调发展状况，为满足新时期居民的居住要求，真正实现智能化报警的要求来确定的本防盗防火报警系统是一种新型的电子安全报警系统，该系统的设计是将电子探测、智能控制和电话通讯技术相结合，从而形成一个防盗、防火报警系统

[5]系统总体构成包括防盗防火探测器、用户端自动报警器与通讯线路三个模块，系统组成框图如图

2.1所示防盗探测器微波探测器防火探测器温度探测器报警开关紧急呼救开关指示灯控制输出/输入图

2.1智能住宅防盗防火报警系统组成框图用户端自动报警器安装于居民住宅，用于对居民住宅各个不同部位的不同类型探测器进行监测与控制，并对从各个探测器采集来的数据进行处理当出现异常情况时，通过家中的电话线路自动拨号报警，并与中央控制器建立联系系统不需要另外占用电话线路，当有报警信号时，报警电话享有电话线路的优先权

2.2报警系统的功能及工作过程智能住宅防盗防火报警系统具有以下特点和功能

1.系统采用模块化设计前端报警器能够快速、准确地检测到现场的异常状态，经确认后及时通报给中央控制器并能够可靠地进行盗情、火情报警，通过电话线拔打预先设置的1-6组电话／手机号码（小区监控管理中心电话、用户个人电话、用户单位电话、盗警电话

110、火警电话

119、紧急呼救电话），进行语音报警报警完毕自动回到警戒状态，等待下一次报警

2.用户端自动报警器可检测探测器或传输线路发生的故障（如探头断线或掉电等）并可向中央控制器报告故障情况

3.系统开关机采用密码控制且允许修改密码，防止误报同时增加用户端自动报警器的保密性

4.用户端自动报警器内提供备用电源，在没有市电的情况下，交直流供电自动切换，确保系统在停电时能继续工作系统的基本工作过程用户端的防范现场，一旦有人入侵、或发生火灾等紧急情况时，与之相应的报警探测器（各种防火、防盗及手动报警按钮等）则立即向用户端自动报警器发出报警信号接到警情事件后，自动报警器立即进行确认（多次巡检中断信号），若50s后无人解除警情同时警情确认无误后，进行事件的现场声（蜂鸣器）、光（LED）报警，同时用户端自动报警器自动向相关部门拨打预先设置好的报警电话号码，进行语音报警

[24]在用户端自动报警器的面板上设有LCD显示器、键盘以及三色警灯（LED，三色警灯分别指示火灾或红外／微波双鉴的防火防盗报警、正常工作及系统出现故障的状态，即报警灯（红）、工作灯（绿）和故障灯（黄）正常时LCD显示时间，事件发生时锁定显示当时的时间用户端报警器同时具有探头故障报警功能，避免由于探头掉电而漏报，出现故障时点亮故障灯；如果判断探头掉线（被剪断），则声光报警如果出现误触发而报警时可以通过触发延迟时间（505定时器）去解除，另外用户端自动报警器还具备状态信息（如有无交流电、备用电池电量是否不足等）上报的功能，可以对预设的普通电话、手提电话实现报警本章节主要介绍了系统总体设计方案，确定了原理框图，对报警系统的运行做了分析，并设计了防火和防盗探测器，为后续章节研究防火防盗报警系统的模块化设计打下了理论基础第3章系统硬件设计

3.1防盗探测器电路设计微波探测器为空间探测器，用于探测在防范空间内的任何运动物体微波探测器可靠性强，无光亮和热源的要求，探测环境要求低在微波段，当以一种频率发送时，在微波能量覆盖的范围内，如果有物体移动，将会以另一种频率反射，这样发射频率和反射频率有一个频率差异产生这种频率差异与很多因素有关，其中包括移动物体的速度，与探测器的径向角度等实际电路中，是由振荡器电路产生并发射近微波段电磁波形成微波场，天线把电信号转换为相应的电磁波辐射到周围空间，辐射半径可达10m以上（如果想继续增大辐射半径或提高灵敏度可以通过调整天线的大小和方向来完成）当有人在场中运动时，反射回去的微波将发生频率变化，从而使微波探测器输出一个与人体运动速度有关的低频电信号根据该特性，也选择微波探测器用于盗情的检测图

3.1微波探测器原理框图环形天线和它周围的电阻、电容和MOS场效应管组成了近微波段高频自激振荡电路（它的振荡频率在1GHz左右），微波探测器原理如图

3.1所示，当电路接通电源以后，振荡产生的单频、等幅信号通过外接天线发射到空间，产生一个立体空间微波防护区，天线既发射振荡信号，也接收回波反射回来的微波信号与原信号之间混频后产生微弱的频移信号，该信号送放大器进行放大

[14]放大后的信号送窗口式鉴幅比较输入端，经比较将一定强度的探测信号转换为宽度不同的等幅脉冲输出微波探测器电路使用的主要元件是单电源通用四运算放大器KIA324P、环形天线、微波振荡管C3355及一些外围元器件，外接＋6V电源其电路图如图

3.2当有人在该微波防护区内移动时，振荡频率和幅度发生相应的变化根据多普勒效应，该波动的频率与物体运动的快慢有关，而幅度与距离有关混频后高频信号因为过高而失去作用，剩下微弱的低频信号经U1作前级放大，10pF电容与

7.5K电阻构成充电电路，充电电压作为第一级比较器U4的基准电压，同时实现延时功能，即只有前级放大电压高于该参考电压时，输出才为高电平，此时，C9O15导通，最后信号经U

2、U3构成的窗口比较器比较后输出探测到的信号

[12]实验过程中报警范围实测约为7-8米，探测到有效信号时，有20秒的报警信号输出，LED发光做出预警指示，可有效的进行实时探测该电路可以工作在较宽的电压范围内（标准电压是32V，但实际可以工作在很宽的电压范围内），当检测到异常信号时为高电平图

3.2微波探测器电路图

3.2防火探测器电路设计温度探测器使用数字温度传感器DS18B205V直流电压供电DS18BZO的测温原理是利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系，把温度信号直接转换为串行数字信号，通过内部计数器对受温度影响的振荡器周期的计数可实现温度测量探测器中DS18B20采用寄生电源供电方式，保证在有效的DS18B2O时钟周期内能提供足够的电流，图

3.3中采用一个MOSFET管和MCU的I/O口来完成对DS18B2O的总线上拉，然后通过另一I/O对DS18B2O进行控制并取得温度值图

3.3温度探测器电路

3.3用户端自动报警器总体设计用户端自动报警器是本课题的设计重点，自动报警器组成框图如图

3.4所示，主要包括拨号模块、语音模块、电话接口模块、键盘／密码显示模块以及电源模块

[7]报警器功能已在

1.2节具体描写过，这里不再详述，本节着重介绍与自动拨号功能相关的硬件电路设计图

3.4用户端自动报警器组成框图系统微处理器采用美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机AT89C51采用COMS工艺，是一种低功耗、高性能的，与INTEL8051系列单片机完全兼容的8位微控制器AT89C51内部具有4K字节的Flash（闪速）存储器，可反复擦写，在设计程序时可反复修改原程序、编译、并烧写到单片机，适合单片机最小系统的开发与研制

3.

3.1自动报警器电路设计自动报警器电路见图

3.5时钟电路由两个30P的电容和12MHz的晶振构成复位电路由电阻、电容、二极管和按键开关构成，具有上电复位和手动复位的功能单片机的INTO、INT1分别与盗警、火警传感器相连，实现各种警情的采集为防止环境干扰信号对触发中断的影响，当响应中断后，对中断信号多次（如5次）巡检，确认是中断信号时，才去执行中断处理子程序，否则认为是外界干扰信号不执行报警处理，有效降低误报几率图

3.5自动报警器电路P

2.1与语音电路相连，实现语音的回放控制P

2.2接通讯接口转换芯片的数据发送、接收片选端／REDE）P

2.3与电话接口电路相连，实现模拟摘挂机的控制P

2.4接探头掉线检测端，单片机对该口定时查询，正常时为高电平，当检测到低电平即发出掉线警报

[10]P

2.5接交流电源掉电报警信号（交流断电后由直流电源继续供电，直流电源放电低于预警值后向自动报警器发直流断电预警信号P

1.

0、P

1.

1、Pl.2为接键盘电路的三根I/0口线，Pl.3接紧急呼救按键Pl.5接液晶显示器的串行时钟输入端，Pl.6接液晶显示器的数据输入端Pl.7接多路开关CD4O51的片选端INHPI.

4、P

2.6分别接多路开关的输入端A、B多路开关输出分别接报警LED、蜂鸣器，有警报发生时开关的输出I/O口给出高电平信号PO.O、P

0.

1、P

0.2和P

0.3分别与MT8888的DO、Dl、D2和D3相连，用作数据总线P

2.0与MT8888的RSO相连，控制MT8888内部寄存器的选择P

2.7与MT8888的CS相连，控制MT8888的选通P

3.

6、P

3.7分别与MT8888的WR和RD相连，控制MT8888的读写P

0.

4、P

0.5接EEPROM的串行输入和串行输出端，P

0.

6、PO.7分别接EEPROM的串行时钟输入和片选输入端

3.

3.2串行EEPROM-X25045本设计中采用了具有可编程的串行EEPROM-X25045X25045是美国公司XlCOR低功耗CMOS的产品（备用电流10uA、工作电流3mA，它把看门狗定时器、VCC监控电路和EEPROM三种常用功能组合在单个封装内，增大了电路密度，减少了体积，提高了系统的可靠性，是设计成直接与许多通用的微控制器系列的同步串行外设接口（SPI）相接的512X8位EEPROM本系统中X25045依次存储了标志字段、用户编号、话机号码、报警器编号、警情代号、系统设置等数据信息VCC监控功能是指只要VCC电平降至低于最小转换电压或者看门狗定时器达到其编程的超时极限值，RESET的输出为高电平X25045包括一个8位指令寄存器，它可以通过SIP

0.4）输入来访问，数据在SCKP

0.6）的上升沿由时钟同步输入在整个工作周期内，/CSP

0.7）必须为低电平，/WP必须为高电平X25045监视总线，如果在预置时间内没有总线活动，那么它将提供RESET信号输出

[19]在S1线上输入的数据在/CS变为低电平后的SCK的第一个上升沿被采样，由SCK的下降沿输出到50P

0.5）线上SCK是静态的，允许用户停止时钟并在其后恢复操作所有的指令、地址和数据都以MSB（最高有效位）在前的方式传送，读和写指令的指令格式中均包含有地址高位A8，此位用于选择器件的上半部或下半部在上电和字节、页或状态寄存器写周期完成以后及／WP变为低电平时，写使能锁存器被复位（即禁止写操作），因此写操作前必须设置写使能锁存器如图

3.6所示图

3.6状态寄存器格式本系统中对X25045的读数据、写数据、置位写使能的操作过程简述如下

1.从X25045中读数据的操作为把／CS拉低以选择芯片发送8位的读（READ）指令；送8位的字节地址；将所选定地址的存储器中的数据移到S0线上继续提供时钟脉冲可连续读出接下的地址空间中的数据每移出一个字节数据之后，字节地址自动增加到下一个较高地址达到最高地址（$1FFH）时，地址计数器翻转至$OOH，无限循环下去把／CS置为高电平，可以中止操作

2.置位写使能锁存器操作为/CS先被拉到低电平；由时钟同步送入写使能指令；将/CS变为高电平，否则写操作忽略

3.写数据到X25045的操作为拉低/CS并保持在低电平；发送写指令；写数据可以连续写多达4个字节的数据，但必须是这4个字节驻留在同一页上否则计数器将翻转到页的首地址并重新写可能已有数据写入的任何单元

[20]X25045具有允许简单的三线总线工作的串行外设接口（SerialPeripheralInterfaceSPI，最高可达1MHz串行时钟频率这里用单片机的三根口线Pl.

3、Pl.

4、Pl.5来模拟SPI接口X25045接口电路如图

3.7所示，P

0.4与X25045的串行输入脚SI相连，用于输出操作码、字节地址以及写入数据；P

0.5与X25045的串行输出引脚SO相连，用于读出数据；P

0.6与X25045串行时钟输入脚SCK相连，作为串行数据输入和输出的时钟信号由于X25045的复位输出信号为高电平有效，故和89C51复位方式一致本系统中自动报警器也将处理过的数据存入X25045看门狗定时器（WDO和WDI）位用于设置延时时间这些非易失性的位通过WRSR指令来设置本系统中采用

0.6s的超时周期图

3.7X25045接口电路图

3.4自动拨号及语音报警电路设计

3.

4.1拨号电路本系统设计的自动拨号电路可通过电话网络实现自动寻呼，对所指定的机构或人员发出求救信号，简述事故性质及地点，使救援人员采取相应措施来制止事故，系统主要功能如下

1.报警优先功能主机与用户电话机共用一条电话线，非报警时，不影响电话的正常使用，电话机的正常使用不影响也不干扰主机报警主机报警时，优先拨打报警电话

2.自动拨号功能可设定1-6组电话或手机号码，每组不超过15位数

3.用户对自动拨号报警系统可自行设定和修改密码

4.可自行录制语音语音播送，由使用者自行录制，存录“状况”（如有人闯入，失火，等），使用者的姓名，地址，电话等自动探测通话状态报警时自动探测对方电话机的使用状态，若对方为占线或响铃后无人接，则保留跳过，等下一轮续拨

[17]

5.记忆储存功能本系统采用X25045为记忆元件，电话号码，报警信息存录等所有输入都不会因为电源失去而变动

3.

4.

1.1MT8888芯片简述加拿大Mitel公司生产的DTMF信号编／解码芯片MT8888芯片，不仅具有DTMF信号收发功能，而且具有电话信号音检测功能由于是采用CMOS制造工艺，芯片集成度高，功耗低（只有

57.8mW，工作稳定可靠，因此在必须同时具备DTMF信号接收和发送的功能的系统中倍受人们的青睐

[18]另外，MT8888可以方便与MCS51系列单片机接口，外围电路简单因此，MT8888被广泛应用于信用卡系统、寻呼系统、中继系统、移动通信、互连拨号以及个人电脑等领域MT8888芯片特点

1.具有多种工作模式，可由内部控制寄存器选择，所以功能很强如编程选择双音群BURST）发送模式时，它间歇发送任意个数的双音信号，双音信号持续时间精确控制在51ms，符合DTMF信号解码标准也可扩充为1O2ms双音群模式，符合电话自动拨号标准编程选择呼叫进程检测（callprograms）模式时，能检测电话信号音

2.频率精度高，片内对双音群模式的占空时间精确定时

3.

4.

1.2芯片工作原理MT8888硬件电路由接收、发送和控制三个主要部分组成接收电路包括信号放大、拨号音抑制滤波、输入信号的高低频带通滤波、译码及锁存等功能，用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位（16个数字）并行二进制码的方式输出发送电路包括数据锁存、行列计数、D/A转换和混频等功能MT8888的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号MT8888芯片可调整双音频模式的占空比，能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线，可与TTL电平兼容，并可方便地进行编程控制接收部分前置输入电路可以有差分输入和单端输入两种形式，如图

3.6所示差分输入电压增益Avdiff=R5/Rl差分输入阻抗单端输入电压增益Av＝-Rf/Rin元件典型值C1=C2=IOnF、Rl=R4=R5=IOOk、R2=60k、R3=

37.5k、R3=（R2XR5/R2+R5DTMF信号经运放输出到两组6阶开关电容式带通滤波器，分离出低频组Flow和高频组Fhigh信号低频组中的陷波器把35OHz和440Hz的拨号音滤除，每组滤波器连接一阶开关电容式滤波器以提高分离信号的信噪比，由高增益比较器组成的限幅器去除低于检测门限的弱信号或噪声

[6]解码器采用数字计数方式检测DTMF信号频率，利用复杂的平均算法防止外来的各种干扰，当检测器识别到有效的DTMF信号时，预控端EST输出高电平发送部分DTMF产生器是发送部分的主体，它产生全部16种失真小、精度高的标准双音信号，这些频率均由

3.5795MHz晶体振荡器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变换器组成行和列单音正弦波经混合、滤波后产生双音信号DTMF编解码表把编码数据写入MT8888的发送寄存器产生单独的Flow和Fhigh，Fhigh和FlowdB输出的幅度之比为2dB，目的在于补偿高频组信号经通信线路的衰减，即经过预加重处理写操作时，总线上的4位数据被锁存，可编程分频器进行8中取2的编码变换，定时长度确定该信号的频率，当分频器达到由输入编码确定的计数值时，产生复位脉冲，计数器重新计数，改变定时长度可变频率编码电路由开关电容式D/A变换器组成，得到高精度的量化电平低噪声加法放大器完成行和列单音信号的混合输出级有带通滤波器，用来衰减大于8kHz的谐波控制部分:前两部分为模拟信号处理系统，当满足信号条件时系统有输出为了接收可靠，还应满足识别条件，即检测有效信号的持续时间，EST型号驱动外接R1C1积分电路，如图

3.8所示C1放电，在有效时间内EDT维持高电平，当VC=Vtst时（控制逻辑的门限电平）GT输出信号驱动VC至电源电压VDD，经延时后，控制逻辑把片内状态寄存器的延迟输出标志位置提高图

3.8控制电路原理图如选择中断模式，当延迟标志位置高时，IRQ/CP引脚由高电平变为低电平，为CPU提供中断请求信号，延迟控制电压的跳变沿把数据锁存至输出端

3.

4.

1.3芯片工作方式MT8888通过微处理器接口由RSO、WR、RD、D0-D3选择内部寄存器，以控制电路的工作模式它有5个寄存器发送数据寄存器（TDR）、接收数据寄存器（RDR）、状态寄存器（SR）、控制寄存器ACRA）和控制寄存器BCRB）其中CRA和CRB占用同一地址，先写CRA，后写CRB，是否写CRB由CRA的最高位控制

[11]MT8888有多种工作方式，它们分别为

1.DTMF模式发送与接收DTMF信号输入数据经TDR控制可编程行、列计数器、D/A变换器，合成需要发送的DTMF信号或DTMF信号经拨号音抑制、分离带通滤波器、监频与确认，译成相应的4比特码，经RDR输至数据总线

2.呼叫处理（CALL）模式电路可以检测电话呼叫过程中的各种信号音，只要信号的频率落在32OHz-51OHz范围内，片内呼叫处理滤波器便可滤出经限幅得到的方波信号，由IRQ/CP端输出，以用于微处理器对呼叫性质和类别进行判断若无信号滤出，则IRQ/CP端始终保持低电平

3.突发（BURST）模式在DTMF模式下，工作于突发状态，信号突发和暂停时间各为51ms；在CP模式下，工作于突发状态，信号突发和暂停时间各为102ms，此时电路只可发送DTMF信号，但不能接收

4.单/双音（S/D）产生模式电路可产生单音或DTMF信号（由CRB控制），用于测试和监测

5.测试（TEST）模式使电路从DTMF接收部分得到延迟监测信号，并从IRQ/CP端输出

6.中断模式此模式下若选择状态，当DTMF信号被接收或出现在监测时间内，或准备发送更多数据（突发模式下）时，则IRQ/CP端下接至低电平

3.

4.

1.4DTMF拨号原理现在的电话机多数是双音频电话，下面就以双音频为例介绍电话拨号的原理双音多频（DTMF）是指用两个特定的单音信号的组合来代表数字或功能两个单音频的频率不同，所代表的数字和功能也不同双音多频拨号方式中有16个按键，对应有8种不同的单音信号，因其采用的频率有8种，所以称为多频，如表

3.2所示

[14]从中任意抽出2中进行组合，又称其为8中取2的编码方法根据国际电话电报咨询委员会（CCITTQ.23号建议，DTMF选号方式选用8个频率，把这8种频率分成两个群，即高频群和低频群，其中低频群有4种频率679MHz770MHz852MHz941MHz，高频群也有4种频率1209MHz1336MHz1477MHz1633MHz从高频群和低频群中任意各抽出一种频率进行组合，共有16种不同的组合，每一个键号分别对应于一种低音频和高音频的正弦波之和，代表16种不同的数字或功能表

3.2DTMF拨号方式中16键组合表用双音多频拨号方式传递音频信号，其传播速度快，不发生畸变，传输方便，抗干扰能力强，可以减少交换机的差错

3.

4.

1.5拨号芯片及外围电路MT8888提供了与微处理器相连的接口，以对其发送、接收和工作模式进行控制MT8888可与Intel微处理器直接接口，即使使用单片机89C51，也无需插入等待周期本系统中，MT8888及外围电路参见图

3.9它的接收部分采用单端输入，由R

201、R202和C201组成，其输入电压增益为R202/R201=2它的发送部分R

205、R

206、C2O

4、C2O5和XTAL2构成，其中XTAL2为

3.5795MHz的晶体振荡器，负责产生全部16种标准双音信号它的控制部分由R2O3用上拉电阻R204，与单片机P

3.5脚相连C2O3为去藕电容DTMFIN和DTMFOUT与电话接口电路相连MT8888与微机接口非常很方便，通过改变R2可调节输入信号的增益图

3.9拨号电路

3.

4.2语音电路

3.

4.

2.1ISDI420芯片简述ISD1420语音芯片是由美国ISDInformationStorageDevice）公司开发的高保真、不怕断电、录放一体化的单片固态语音集成电路其片内设有时钟振荡器、128K字节EEPROM（电可编程可擦除只读存贮器）、低噪前置放大器、自动增益控制电路、反混叠滤波器、平滑滤波器、模拟转发器、差动功率放大器等高品质语音录放系统所需的全部基本功能电路

[12]ISD系列语音芯片特点

1.所需外围元件少，电路简单，操作方便

2.采用直接模拟量存贮技术DASTDirectAnalogsSrorageTechnology，再现优质原声

3.零功率信息存贮，省掉备用电源淤信息可保存10年以上，可反复录放达10万次之多

4.易于使用，语音固化无需专用编程或开发装置，可随意改变录音内容

5.较强的选址能力，可进行分段管理和分段存储多段信息

6.具有自动省电模式，录音和回放后即刻进入等待模式，此时仅需

0.5uA的维持电流

7.自带时钟源，高抗干扰性能

8.可直接驱动8-16喇叭工作，输出不失真功率大于50mW也可作激励信号单端输出，外接功率放大器，输出功率为额定输出功率的1/4，约为12OmW左右

9.采用总线技术，适于同单片机接口

3.

4.

2.2芯片工作原理录音过程中，ISD142O在进行存储操作之前，要分几个阶段对信号进行调整首先要输入信号放大到存储电路动态范围的最佳电平，这个阶段由前置放大器、放大器和自动增益控制部分来完成前置放大器通过隔直流电容与麦克风连接，隔直流电容用来去掉交流小信号中的直流成份（大约2mA）信号的放大分两步完成，先经过输入前置放大器，然后经过固定增益放大器完成信号的通路要在模拟输出端（ANAOUT）和模拟输入端（ANAIN）两个管脚之间连接一个电容器自动增益控制电路动态地监控放大器输出的信号电平并发送增益控制电压到前置放大器前置放大器增益自动调节以便维持进入滤波器的信号为最佳电平，这样录音的信号能得到最高电平又使削波减至最小我们可以通过选择连接到AGC管脚的电阻和电容值来调节描述自动增益电路特性的两个时间常量，即响应时间和释放时间下一个阶段的信号调整是由输入滤波器完成的由于模拟信号的存储仍然是采用取样技术，因此还需要一个抗混淆滤波器以去掉（或至少减到可忽略不计的程度）取样频率1/2以上的输入频率分量这样就满足了所有数据采集系统都遵循的奈奎斯特取样定律语音的质量要想优于电话的音质，取样频率要用8kHz低通滤波器的高频频限选在

3.4kHz，可满足奈奎斯特取样定律，而且仍有足够宽的频带以得到高音质的语音滤波器是一个连续时间五极点低通滤波器，在

3.4kHz每个倍频程衰减40dB信号的调整完成后，将输入波形通过模拟收发器写入模拟存储阵列中由skHz取样时钟取样，并且经过电平移位而产生不挥发写入过程所需要的高电压，取样时钟也用于存储阵列的地址译码，以便输入信号顺序的写入存储阵列放音时，录入的模拟电压在取样时钟的控制下顺序地从存储阵列中读出，恢复成原来的取样波形输出通道上的平滑滤波器去掉取样频率分量并恢复原始波形，平滑滤波器的输出通过一个模拟多路开关连接到输出功率放大器，两个输出管脚直接驱动扬声器

3.

4.

2.3芯片工作模式ISD142O具有多种工作模式，其地址输入端具有双重功能它可以根据地址中的A6A7的电平状态决定AO-A7的功能如果A6A7有一个低电平，A0-A7输入全解释为地址位，即作为起始地址用，此时地址线仅作为输入端，在操作过程中不能输出内部地址信息根据PLAYE、PLAYL或REC的下降沿信号，地址输入被锁定如果A

6、A7同为高电平时，它们即为模式位操作模式可以方便的与微控制器一起使用，也可通过硬件连线得到所需系统操作地址0是ISD1420存储空间的起始端，所有初始操作都是从O地址开始，后面的操作可根据模拟模式的不同，而从不同的地址开始工作当电路中的录、放音转换将进入省电状态时，地址计数器复位为0

[3]当PLAYE、PLAYL或REC变为低电平，同时A

6、A7为高电平时，执行地址线所对应的操作模式这种操作模式一直执行到下一个低电平控制输入信号出现为止

3.

4.

2.4语音芯片及外围电路本系统的语音电路如图

3.11所示这是应用ISD1420作为基本录放音的电路，所有的地址线均设置为“O”，所以放音的起始地址是O当按下REC键后，录音开始，数据从O地址开始存储，直到存储器满或者松开按键为止当按下PLAY键后，则开始放音，直到PLAY松开或者存储器用完为止LED2为录音指示灯，当处于录音状态时，ISD1420的25脚被拉成地电平，LED2发亮语音信号由驻极体话筒拾取，从MIC和MICREF两端输入芯片内部的放大器放大，该放大器的输出信号从ANAOUT端引出，外部使用C3O2藕合至另一个放大器的输入端ANAIN，做进一步放大，经功放后的音频信号从SP＋和SP-两端输出并推动扬声器发音扬声器的接法也可以一端接地，另一端任意接SP＋或SP-，因此，在此电路里，SP＋被用来与电话接口电路相连，以送出语音信号C3O5和R3O5为增益调整电路图

3.11语音电路

3.

4.3电话接口电路电话接口电路参见图

3.12此电路起着很重要的作用，拨号电路、语音电路均需要通过它与外界相连，它完成电话线在系统与电话机之间的转换平时电话机连在电话线上，系统与电话线断开，不会干扰电话通信若需报警时，系统控制继电器转换，系统接上电话线，电话机与电话线隔离，不会影响系统的工作为了降低系统功耗，继电器选择了高灵敏型，工作电压为＋5V目前，交换机的工作电压为直流60V或者48V，通过外线a、b接入用户话机为了确保拨号电路的DTMF信号正常发送和语音电路语音信号的正常播出，须设置极性保护电路，由二极管桥路构成，不论用户如何将外线接入LINEIN口，都能确保电路内部的2线为正电压另外，有的交换机可提供的工作电流为50mA或者12OmA，因此，极性保护电路中的二极管反向耐压必须大于180V，允许的正相电流必须大于180mA可以选用IN

4004、IN4007等根据邮电部关于电话入网的标准，摘机状态下的直流电阻应该小于等于300欧，因此，在极性保护电路后直接接一个200欧的大功率电阻，以模拟摘机挂机当模拟摘机时，用户外线电压降至10V左右

[14]模拟摘挂机由继电器吸合配合实现，V501与单片机P

2.3口相连，模拟挂机时，工作于截止状态，当单片机发出模拟摘机命令时，P

2.3变为低电平，三机管由截止变为饱和，继电器工作，触点闭合，300欧电阻接入电话网，实现模拟摘机操作拨号电路、语音电路可通过1:1隔离变压器与电话接口电路相连图

3.12电话接口电路

3.5键盘与密码显示电路设计键盘与密码显示电路负责系统与外界的联系，数据或命令的显示，包括密码输入、修改密码输入、电话号码设置、紧急呼叫、录音、放音等功能

3.

5.1键盘电路按键在单片机应用系统中是一个关键部件，它用来实现向单片机输入数据，传送命令等功能，是属于人机通道电路这里采用节省单片机I/0端口的键盘电路，只用到3根I/0口线，普通接法只能接3个键，我们在常规接法的基础上增加了3个二极管，并采用了新的接法其软件处理使用了端口访问和扫描检测两种方法，从而使按键数可达到16个，同时由于采用了组合逻辑来直接对端口进行读取，因此极大的简化了程序的处理过程，也节省了宝贵的存储器和CPU资源该电路在程序处理时，由AT89C51首先向I/01-I/03写高电平，然后读入

[17]如果非全1，说明KO-K6中有键按下，此时可根据读入的端口状态来判断键的状态如果读入的结果为全1，则I/01-I/03轮流输出低电平，再读入，这样就可以根据另外两根I/0线的状态来判别是K7-K15中的哪一个键被按下重复调用键盘处理子程序可将读取的键值与上次的值进行比较，直至两次读数相同为止，这样即可消除按键抖动所造成的误读IO

1、IO

2、IO3分别接AT89C51的P

1.O、Pl.

1、Pl.2口K0-K9分别代表十个数字键，K1O为清屏键，K11为密码确认键，K12密码修改键，K13为录音键、K14为放音键，K15为紧急呼救键

3.

5.2密码显示电路当探测器检测到异常信号传给自动报警器时，只有解码正确时才会有开锁电平输出给单片机，控制关闭中断，解除用户端自动报警器的监测报警状态此时，自动报警器对这个异常信号不做出任何响应，直到被复位后，自动报警器才重新开始工作如果六次误码输入，则产生报警信号电平，触发报警器中断响应，此时报警器进入报警状态，自动拨号发出报警信号密码电路中设有50秒定时中断输出控制信号，防止长时间无效操作当有超过50秒的无效操作时，中断开启，发出报警信号

[21]密码由用户端自动报警器设定，并可随时更改，由键盘可输入用户新密码用户不小心输入错误时，在规定时间内更正密码即可解除报警，有效的预防了误报输入密码时的按键有效提示由绿色发光二极管来实现，即密码输入正确时发光二极管被点亮；密码输入错误警告由红色发光二极管来实现，当输入密码错误时红色发光二极管被点亮显示模块选用EDM-CO02八位串行输入段码式LCD模块，是由八位的七段型液晶显示器件与显示驱动器HD44100构成，可实现数据实时显示功能HD44100接收来自显示控制器的时序信号和串行数据，并把它们转换成相应的液晶驱动波形输出

3.6系统电源的设计

3.

6.1主电源本系统主电源采用直流电源5V和6V供电，原理图如图

3.13所示电源部分电路为典型的7805/7806应用电路，具有两路电源输出该电路具有短路保护功能，变压器输出7V交流电，经桥路整流，电容滤波，送入7805/7806输入端，最后输出SV/6V直流电电阻与红色LED构成电源工作指示电路，绿色LED和蜂鸣器用于短路报警指示图

3.13主电源原理图

3.

6.2备用电源火灾探测器应实现24小时不间断监控，不允许出现停电故障，这就需要使用备用电源用备用电源作为主电源对单片机系统供电的补充，可以使单片机系统在工作期间，不致因电网突然断电，导致计算机系统RAM中的数据丢失而中断工作，更主要的是它可以避免因电源中断造成整个计算机系统的瘫痪

[9]备用电源的主要作用是在输入回路断电时，将电池的电能供给负载，当电源恢复正常后，输入回路既负责向负载提供电源还要负责向电池充电图

3.14为在线式备用电源工作原理图，是可以实现及时、正确、可靠地产生交/直流掉电预警信号的直流在线式备用电源ICL8212是一种高性能可编程的电压检测器，它能在供电电压低（l.8V）、宽范围

1.8-30V）条件下正常工作，其性能受环境温度的影响极小，在整个供电电压范围内也不受供电电压变化的影响当输入到3脚THRE（预置门限输入）端的被检测电压高于

1.15V时，ICL8212为一饱和晶体管输出，即3脚OUT端输出低电平；而当3脚低于

1.15V时，4脚输出高电平，而且这一高电平直到供电电源降到0V时仍有效，2脚HYST端为磁滞电压设置端，磁滞电压的设置可防止THRE端的被检测电压在

1.15V附近时，使OUT输出端处于不稳定态图

3.14在线式备用电源工作原理图IC

1、IC2两片ICL8212构成窗口电压检测器，正常工作时，即交流电压在正常的工作范围时，合理设置上、下两个检测闽值，由IC

1、IC2构成的窗口电压检测器IC2的4端输出高电平，三极管Ql导通，K1继电器吸合，稳压电源正常工作，未经稳压的直流一路经D

3、R9给可充电电池浮充电，另一路经稳压后给系统提供稳定的直流电压一旦交流掉电，窗口电压检测器的输出IC2的4端输出为低电平，它一路将掉电信息存储在自动报警器EEPROM中，另一路控制三极管Ql，经继电器Kl使交流回路与稳压器断开，改由可充电电池继续维持向系统供电一定时间（时间的长短由选择的可充电电池的容量定），实现了直流在线式不间断供电

[12]此后，当可充电电池供电到一定时间，电压降到一定值（不得放电至很低）时，由IC3构成的直流欠压/掉电检测器，通过三极管Q

2、继电器K2使可充电电池停止向系统供电S1为手动开关，自动报警器运行时关上，平时处于打开状态本章节重点介绍了报警系统的硬件设计，对探测器电路、单片机模块、EEPROM模块及拨号电路、语音电路和电话接口电路进行了详细的说明，给出了各模块连接方法，及分析了各模块的功能和原理进行了详细说明，最后设计了主电源和备用电源电路，防止因为停电造成的系统瘫痪与上一章节的探测器端进行连接，便是整个智能化防火防盗报警系统第4章系统软件设计自动报警器软件部分采用模块化设计，分为主控模块、摘挂机模块、拨号模块、语音模块、显示模块及读写数据模块应用汇编语言编程，在KeiluVISion2环境里，使用Top2000-B型编程器将程序写入单片机编程语言的软件设计采用MCS-51汇编语言编写自动报警器中相关程序（如拨号、语音、读写X25045等）

4.1控制模块程序设计由于单片机的P

3.2和P

3.3脚分别和防盗、防火传感器相连，因此，一旦发生险情，转密码子程序，若解码正确则取消报警，否则将产生中断，在中断服务子程序里，位地址7FH被置1，证明发生险情，然后根据险情类别，将7EH或7DH置1，其中，7EH为盗警标志位，7DH为火警标志位主程序在运行期间首先检测探头与电源状态，一切正常后等待中断的发生当检测到7FH（中断标志）被置1后，调密码显示子程序，密码正确系统重新检测中断信号，密码有误则主程序首先判断7EH的情况，如果被置1，则调用控制模块PROCESS完成后续处理，处理完成后记录报警信息，再检测是否同时发生了火险，即7DH是否被置1，如果被置1，则同样调用控制模块PROCESS完成后续处理

[15]如果没有发生盗警，即7EH没有被置1，则不用检测7DH，认为发生了火警，则直接调用PROCESS完成后续处理图

4.20主程序流程图图

4.21控制模块PROCESS流程图图

4.21为控制模块PROCESS流程图，它是整个系统软件的核心，控制整个系统完成摘机，信号音判断、拨号，发出语音求救信号，最后挂机由于考虑到拨号音、忙音、回铃音的存在，因此这个模块较主程序复杂一些首先，调用摘机子程序模拟摘机，再调用检测和判断子程序判别是否有拨号音，如果没有，则跳转到ERROR，调用挂机子程序，延时后重新调用摘机子程序；如果检测到拨号音，则接下来调用拨号子程序，在拨号子程序里，将根据7EH、7DH被置位情况拨相关部门的电话，如管理中心电话或户主电话等

[16]拨号完毕后，重新调用检测和判断子程序，判别此时是忙音还是回铃音，如果是忙音，则跳转到ERROR，调用挂机子程序，延时后重新调用摘机子程序如果是回铃音，则重新调用检测和判断子程序，判别此时对方是否摘机，如果仍然是回铃音，则继续调用检测、判断子程序，直到505计时时间到，则调用挂机子程序，延时后，再重新调用摘机子程序；如果不是回铃音，则调用语音程序，将事先录制好的报警语音回放出来，最后调用挂机子程序，结束process模块的执行，返回主程序，等待再次被调用

4.2拨号模块程序设计信号音检测与判断图

4.22检测子程序流程图图

4.23判断子程序流程图MT888O在工作之前要进行初始化，它的初始化过程要经过下面的步骤读状态寄存器、写CRA=000OB、写CRA=000OB、写CRA=IOOOB、写CRB=OOB、读SR、写CRA=11OIB、写CRB=D000OB为了检测信号音，应将MT8888设置为呼叫处理模式，即CP模式该模式下MT8888可检测各种信号音，如拨号音、忙音、回铃音只要位于中心频率45OHz、带宽25OHz左右的信号音就可以经滤波器选择、高增益比较器限幅、从施密特触发器得到代表信号音的方波信号，并从IRQ/CP端输出，微处理器可通过IRQ/CP端分析呼叫过程根据程控交换机的标准，拨号音为45OHz的连续正弦波，正负误差25Hz，忙音为45OHz的正弦波，

0.35s通，

0.35s断，回铃音为450Hz的正弦波，1s通，4s断因此，依据MT8888的CP检测模式，可对IRQ脚输出的方波计数5s，根据结果判断是哪种信号音拨号音计数上限450+25*5=2375，计数下限450-25*5=2125同理，忙音的计数范围是1041-1212，回铃音的计数范围是425-475，无信号音的计数为O考虑到计数误差，我选择了2000作为拨号音和忙音的分界线，900作为忙音和回铃音的分界线，400作为回铃音和无信号音的分界线检测子程序流程图如图

3.22首先将MT8888设置为呼叫处理模式，接着将单片机的TO设置成定时方式，T1设置成计数方式，由于需要定时5s，而选择定时方式1，晶体振荡器选择12MHz，则最大定时时长为

65.53ms，所以，需要用软件扩展定时计时开始后，计数也即开始

[19]在定时中断服务子程序里，判断5s定时时间是否到，如果时间到，则从检测子程序里跳出，否则，继续计数最后，计数值高八位存储到THI中，低八位存储到TL1中，供判断子程序进行判断判断子程序流程图见图

3.23在此子程序里，将计数值分别与

2000、

900、250这三个数进行比较，即调用MINUS子程序，将计数值与上述比较值做双字节的无符号减法，然后根据寄存器C被置位情况，对拨号音标志位7CH、忙音标志位7BH、回铃音标志位7AH进行置位或清零，然后返回DTMF拨号程序设计MT8888在自动拨号应用里，应将工作方式设置为突发方式，在此种情况下，双音频信号持续和暂停时间为5lms，符合自动拨号要求在将MT8888设置为突发模式的时候，需要进行如下步骤写控制寄存器A、写控制寄存器B、写发送数据寄存器、等待中断或读状态寄存器拨号子程序流程图见图

4.24首先将MT8888设置为突发方式，然后判断是否为盗情，即7EH是否被置位，如果没有，则跳转到拨管理中心电话号码部分；如果被置位，则拨打用户电话号码，最后，该程序返回

4.3语音模块程序设计语音子程序流程图参见图

4.25单片机P

2.1口由高电平变为低电平，触动ISD142O的放音脚，放音开始，因为ISD1420最长录音时间为20秒，所以，延时23秒后，单片机P

2.1脚由低电平变为高电平，放音结束，然后进入下一次放音状态，直至三次放音结束，清除警情标志位7EH后，程序返回图

4.24拨号子程序流程图图

4.25语音子程序流程图

4.4摘挂机模块程序设计单片机P

2.3口为高电平时，三极管处于截止状态，继电器没有动作，系统挂机当单片机P

2.3口为低电平时，三极管处于饱和状态，继电器动作，系统摘机

4.5密码及显示模块程序设计密码及显示子程序流程图如图

4.26所示，用于控制报警器外部输入工作流程介绍见

3.

2.2节图

4.26密码及显示子程序流程图

4.6读写数据模块程序设计本系统中对X25045的编程包括上电初始化、系统工作时对X25045的读写以及看门狗的访问上电初始化包含看门狗定时器的启动设置、X25045中数据的有效性检查、以及必要的数据块保护设置等

[18]对于自动报警器，因为X25045中只保存报警及探测器正常与否等关键信息，因此可将／即固定在所希望的电平上写数据子程序流程图如图

4.27所示使用X25045时需要注意的几点问题

1.上电以后，在任何操作开始以前，需要在／CS引脚上有一个从高电平至低电平的跳变

2.要向EEPROM写数据，引脚／WP必须为高电平，并先要用WREN指令将写使能锁存器置位执行WREN指令后，引脚/CS必须置为高电平，否则WREN指令被忽略当WREN指令的所有8位发送之后，必须将／CS变为高电平如果这时／CS仍然为低电平，随后的写操作将会被忽略

3.向EEPROM写入数据前，需要判断WIP位是否为“0”WIP位为“1”表示上一批数据写入过程尚未结束，必须等到该位为“O”时才能写新数据，每一批可写入1-4字节数据

4.为了结束写操作（写字节或页），只能在第

24、第

32、第40或第48个时钟之后把/CS变为高电平在其它时钟时间使／CS变为高电平，不能结束写操作图

4.27写数据子程序流程图本章节分析了智能防火防盗报警系统的软件设计，对单片机的工作流程做了详细的说明，并分析了MT

8888、ISD

1420、X25045芯片的工作流程，采用汇编语言编程，以及模块化设计，使得程序便于差错，系统设计侧重了实用性，使用户可自行设置电话号码和系统密码并有探头掉线检测，充分体现了系统的实用性第5章系统的抗干扰措施

5.1系统硬件抗干扰措施用户端自动报警器工作环境较恶劣，易受到各种干扰的侵犯根据其来源不同，主要有空间干扰（通过电磁辐射进入）、过程通道干扰（通过与自动报警器及中央控制器相连的前向和后向通道进入）、供电系统干扰以及印制板与电路间产生的相互干扰所以在设计上，应该采取必要的软硬件措施，免除和减小各种不良因素对系统的影响和损害，从而提高系统的稳定性和可靠性

[14]本系统在硬件设计过程中，主要采取以下几个方面的措施来提高系统的抗干扰能力

1.对于空间辐射干扰的抑制，主要解决办法是屏蔽静电屏蔽使用导体材料即可为达到电磁屏蔽的目的，可以把控制系统安装在用铁板做成的封闭机箱内，来屏蔽外部静电和电磁场的干扰

2.设计印制电路板时，合理布线，力求将系统中个元件之间、电路之间可能产生的不利影响限制在最低程度元件排列及信号走线尽量有序，短直，简洁，避免相邻电路相互影响了尽量避免过长的平行走线，减少布线的分布电容接地线尽量加宽以减少接地电阻，并解决好接地点问题避免印制电路形成环路接受噪声形成干扰按钮等在操作时会产生火花，必须利用RC电路加以吸收

3.电源的设计将强弱电严格分开，不把它们设计在一块电路板上，电源线的走向尽量与数据传递的方向一致在印制电路板的各个关键部位配置去藕电容，电源输入端跨接10协F的电解电容每片集成电路电源的引脚上并接

0.01协F高频电容对于抗噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM存储器件（集成块），应在芯片的电源线（VCC）和地线（GND）间直接接入

0.01uF去耦电容

4.CMOS芯片的阻抗很高，易受外界的干扰，故电路中不使用的输入端不允许悬空，否则会引起逻辑电平不正常根据实际情况，将多余的输入端与正电源或地相接实践表明，元器件的质量对系统影响很大应选择正品元器件使用前还要进行必要的筛选对于接插件，应选择抗震性能好，接合可靠，防松的接插件传输电缆应具有良好的屏蔽层，耐老化，抗损伤，不易断线

5.电阻系统本身对静电的防护也是至关重要的静电产生的原因主要有两种模式人体带电和电场感应带电考虑人体带电模式，鉴于人主要接触开关机控制CPU模块，且主要是键盘为防止静电危害，在键盘的3个引线上对地分别串上3个防静电电容，本系统采用

0.01uF的电容

6.无论系统采取什么样的抗干扰措施，系统总会受到一些干扰使系统中的单片机的程序跑飞为了使程序跑飞后，系统能恢复正常运行，本系统采用硬件看门狗X

250455.2系统软件抗干扰措施在单片机应用系统中，由于程序及一些重要常数都存储在ROM中，这就为软件的抗干扰创造了良好的前提条件控制系统受干扰后反应在单片机上就是所谓的“冲程序，即程序指针乱跳，出现程序跑飞和非法死循环，导致程序失控

[17]因此，需对单片机系统采取一些有效措施，这里主要采取了以下几种措施

1.数据传输的差错控制本系统采用检错重发首先对所发送的数据进行异或操作，把最后的结果也发送出去接收端对接收到的所有数据进行异或操作若结果为零，则传输正确，否则传输错误，通知发送端重发

2.对重要数据进行程序复核在程序的执行中对重要数据进行复核，本系统主要对输入的键值进行复核，看是否正确，若正确则进行处理，否则忽略

3.指令冗余当cPU受到干扰后，往往将一些操作数当作指令码来执行，引起程序混乱本系统的软件设计中，在一些对程序流向起决定作用的指令之间插入两条NOP指令，保证弹飞的程序迅速纳入正确的控制轨道此类指令有RET、RETI、ACALL、AJMP、JZ、JNZ、JC、JB、JNB、等在某些对系统工作状态至关重要的指令（如SETBEA之类）前也可插入两条NOP指令，以保证被正确执行一些关系系统能否正常运行的重要指令，如中断操作，系统开关机标志设定等，必须在程序中多写一些，这样可以保证系统即使受到干扰越过一条指令，还会遇到其它相同的指令，系统仍能正常运行

1.多加入一些NOP操作程序计数器受到千扰后，内容被破坏，可能从错误的入口处开始执行程序如一个三字节的指令，单片机从第二字节开始执行，则程序变得不可预料插入NOP指令可以使PC纳入正常运行轨道，使接下来的指令完整执行，不被拆散插入原则如各种转移指令前插入NOP指令；在重要的指令前插入NOP指令每隔若干条指令插入NOP指令

2.软件陷阱所谓软件陷阱，就是一条引导指令强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对从程序出错处进行处理的程序它一般由一条跳转指令和空操作指令组成本系统的软件设计中，在未使用的中断向量区和未使用的大片EEPROM区用“LJMP#000H”添满，这样，不论PC失控后指向哪一个字节，最后都能导致程序回到复位状态本章节介绍的抗干扰措施从软件和硬件两个方面考虑，防止由于受干扰而造成的误报甚至崩溃，无论采取怎样的抗干扰措施，电路总有受干扰的时候，严重时导致程序失控，通过软件抗干扰措施，本系统都能自行恢复正常结束语本课题的研究开发工作经过三个多月的不懈努力，目前基本达到了预期的要求，通过对多元探测器与自动拨号报警系统的调试，可得到如下结论

1.智能住宅防盗防火报警系统的总体方案设计基本正确、可行，其主要功能基本得以实现盗警、火警检测有效，自动拨号具有较强的抗干扰性能和自我保护功能，为将来系统产品化打下了良好的基础

2.对于区域联网式报警系统，其大部分时间处于警戒状态，传送数据量较小，若采用通常的微机加MODEM进行通信，势必造成浪费采用单片机控制下的DTMF拨号方式，准确、及时发送报警信息，在简化设备的条件下，可满足联网报警系统的技术要求

3.防火防盗报警系统所有探测器的输出信号都是开关量，有无警情很容易识别但由于信号线上受到空间电磁波的干扰，例如附近手机、电焊机等的工作，会导致误报因此实际电路中考虑到了对信号进行特殊的处理如在硬件上设置滤波电路、信号的上拉或下拉处理电路，或采用比较器进行处理同时在软件上设计多次检测程序，以确保既不误报，也不漏报，以提高系统的可靠性在软件中按程序执行的时间段，每

0.2S左右，编入一段喂狗语句硬件看门狗的等待时间为

0.6S这些时间段，是根据防火防盗的需要设置的，对不同的系统，这个时间段并不相同

4.系统结构简单，可靠性高，成本低，实用效果良好本课题作为智能住宅安防系统中防盗防火报警方面开发的一个尝试，离最后的实用化、产品化还有相当的距离随着微电子技术、自动控制技术和传感器技术发展，还将会得到更大的发展空间住宅小区安防报警系统联网形式未来有三个主要发展趋势利用电话网形成的报警系统是通过各种传感器自动采集报警信号，经专用报警控制箱及电话网传送到接／处警中心进行接／处警该联网方式技术先进、质量可靠、功能多、价格适宜、使用操作方便，符合安防系统的要求这类报警系统通常不需用特种业务号码，其特点是组网灵活、覆盖面广防范的区域可以包括一个城市，也可通过长途电话网将其他城市连接起来共同防范利用总线技术实现分布控制的总线联网方式各类控制器具有高度的智能和完善的网络通讯功能，可以方便实现节点和节点之间的通讯采用以太网传输方式这种联网方式下的智能报警系统终端可方便接入各种宽带网络（以太网LAN、ADSL、双向HFC等）、采用TCP/IP协议，支持各种网络协议，使用确认重发机制，保证数据传输的可靠性，以稳定可靠LINUX的网络操作系统和功能强大的网络数据库SYBASE作为中心数据库，可支持最大负荷的用户数参考文献

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[22]Yang.Y.Yi.J.WooY.Y.andKim.B.OptimumdesignforlinearityandefficiencyofmicrowaveDohertyamplifierusinganewloadmatchingtechniqueMicrow.J.200144:20–36致谢本论文是在导师黄望军副教授的悉心指导下完成的在课题的研究过程中，黄老师给予了我很多的关怀与鼓励，提出了许多指导性的意见，确定了我的研究方向他严谨认真的治学态度，求实创新的研究理念，严格要求的管理方法，一丝不苟的工作作风使我受益终生，必将激励我在今后的学习与工作中不断取得进步在此表示最衷心的谢意，同时李基亮、吴耀旺、苏毅等同学也给我提出过宝贵意见，在此向他们表示最诚挚的感谢刘佳2008年6月附录1系统用户端自动报警器电路图（见下页）附录2自动拨号语音报警程序;InitializationORG000HLJMPMAINORG0003HLJMPALARMOORG000BHLJMPTIMERORG0013HLJMPALARM1ORG002BH;MAINprogramMAIN:MOVSP#40H;SetstackpointACALLDELAYMOV30H#08HMOV31H#01HMOV32H#05HMOV33H#0AHMOV38H#04HMOV39H#07HMOV3AH#0AHMOV3BH#08HMOV3CH#02HMOV3DH#02HMOV3EH#0AHCYCLE:CLR7FH;Bit7FHisinterruptflagCLR7EH;Bit7EHisALARM0INT0flagCLR7DH;Bit7DHisALARM1INT1flagCLR7CH;Bit7CHisdialtoneflagCLR7BH;Bit7BHisbusybacktoneflagCLR7AH;Bit7AHisringbacktoneflagSETBIT0;SetINT0toedgetriggerCLRIE0SETBEASETBEX0SETBEX1HALT1:JNB7FHHALT1ANLP2#0FBH;OpenbuzzerJB7EHSTEP1SETP1:ACALLKEYWORDJB7DHSETP2AJMPCYCLESETP2:ACALLKEYWPRDAJMPCYCLE;Delay100mssubprogramDELAY:MOVR7#200LP0:MOVR6#255LP1:DJNZR6LP1DJNZR7LP0RET;INTOInterruptsubprogramALARMO:CLREX0CLRIE0SETB7FHSETB7EHRETI;INT1InterruptsubprogramALAEM1:CLREX1CLRIE1SETB7FHSETB7DHRETI;PROCESSsubprogramPROCESS:ACALLPICKACALLDELAYACALLDETECTACALLJUDGEJNB7CHERRORCLR7CHACALLDIALACALLDELAYWAIT:ACALLDETECTACALLJUDGEJB7BHERRORJNB7BHSUCCESSCLR7AHMOVR5#10DJNZR5WAITERROR:CLR7BHACALLHANGMOVR4#30;Delay3sDY0:ACALLDELAYDJNZR4DY0AJMPPROCESSSUCCESS:ACALLVOICEACALLHANGACALLDELAYRET;PICKsubprogramPICK:ANLP2#0F7H;P

2.0controlrelayRET;DetectvarioustonessubprogramDETECT:ANLP2#OBEHACALLINI_MTMOVDPTR#O1OOH;SetMT8888toCallProgressmodeMOVA#06HMOVX@DPTRAMOVTMOD#51H;SetT0totimerT1tocounterbothinNo.1modeMOVTH0#3CHMOVTL0#0B0HMOVTL1#00HSETBET0SETBTR0SETBTR1MOVR2#lOOCLR79H;Bit79HistimeroutflagHALT2:JNB79HHALT2ORLP2#40HRET;TOInterruptsubprogramTIMER:DJNZR2NEXTCLRTR1CLRTROMOV2OHTH1MOV21HTL1SETB79HRETINEXT:MOVTH0#3CHMDVTL0#0B0HRETI;INI_MTsubprogramINI_MT:MOVDPTR#0100H;lnitialMT8888MOVXA@DPTRMOVA#00HMOVX@DPTRAMOVX@DPTRAMOVA#08HMOVX@DPTRAMOVA#00HMOVX@DPTRAMOVXA@DPTRRET;JUDGEsubprogramJUDGE:MOVRO20BMOVR121HMOVR2#07H;07D0His

2000.MOVR3#0D0HACALLMINUSJCNEXT1SETB7CHRETNEXT1:MOVR2#03H;0384His

900.MOVR3#84HACALLMINUSJCNEXT2SETB7BHRETNEXT2:MOVR2#O1H;012CHis

300.MOVR3#2CHACALLMINUSJCNEXT3SETB7AHNEXT3:RET;MINUSsubprogramMINUS:MOVAR1CLRCSUBBAR3MOVAROSUBBAR2RET;DialsubprogramDIAL:ACALLINI_MTMOVDPTR#O1OOH;SetMT8888toBurstmodeMOVA#09HMOVX@DPTRAMOVA#00HMOVX@DPTRAJB7EHSTEP3AJMPSTEP4STEP3:MOVR0#30HMOVR1#04HREDIAL1:MOVA@R0MOVDPTR#0000HMOVX@DPTRAACALLDELAYMOVDPTR#0100H;ReaddialresultMOVXA@DPTRCJNEA#OFHREDIAL1INCR0ACALLDELAYACALLDELAYDJNZR1REDIALIRETSTEP4:MOVR0#38HMOVR1#04HREDIAL2:M0VA@R0MOVDPTR#0000HMOVX@DPTRAACALLDELAYMOVDPTR#0100H;ReaddialresultMOVXA@DPTRCJNEA#0FHREDIAL2INCR0ACALLDELAYACALLDELAYDJNZR1REDIAL2RET;VOICEsubprogramVOICE:JB7EHSTEP5AJMPSTEP6STEP5:MOVR5#03HANLPl#7FHMOVR5#03HLP2:ANLP20FDHMOVR4#22O;Delay22sDY1:ACALLDELAYDJNZR4DY1ORLP2#O2HACALLDELAYDJNZR5LP2CLR7EHORLPl#8OHRETSTEP6:MOVR3#03HANLP1#7FHLP3:ANLP2#0FDHMOVR2#22O;Delay22sDY2:ACALLDELAYDJNZR2DY2ORLP2#02HACALLDELAYDJNZR3LP3ORLP1#80HRET;HANGsubprogramHANG:ORLP2#08H;P

2.0controlrelayRETEND看门狗电路EPROM密码控制电路用户端自动报警器AT89C51电话机接口电路拨号电路语音检测与报警电路电源电路天线比较电路微波振荡电路前级放大两级放大滤波电路LED电源微波防盗探测器温度探测器用户端自动报警器CPUAT89C51看门狗电路EEPROMDTMF拨号电路语音检测电路电话接口电路开关电路输入输出控制电路备用电源D7D6D5D4D3D2D1D01-正在写，0-没有写操作1-锁存器置位，0-锁存器复位块保护位看门狗定时器位1029MHz1366MHz1477MHz1633MHz679MHz123A770MHz456B862MHz789C941MHz*0#D开始延迟100ms拨号初始化探头掉线检测电源状态检测有险情密码及显示盗警调用PROCESS记录盗警信息火警调用PROCESS记录火警信息开始调用摘机子程序调用检测子程序调用判断子程序有拨号音调用拨号子程序调用检测子程序调用判断子程序有忙音有回铃音定时50S到调用挂机子程序延时5S调用语音子程序调用摘机子程序调用延时子程序返回开始置MT8888为CP模式置T0定时，T1计数T

0、T1赋初值定时、计数开始R2=1005秒定时到返回开始R2R3=1600调用MINUS子程序C置位R2R3=800调用MINUS子程序C置位置拨号音标志位返回R2R3=50调用MINUS子程序C置位返回置忙音标志位返回置回铃音标志位返回开始置MT8888为BURST模式是盗情读X25045防盗电话读X25045防火电话拨用户电话拨中心电话返回返回开始回放开始延时23秒回放结束回放3次返回开始N=0解码输入密码正确错误输入告警N=N+1N6？50秒定时中断返回修改密码输入新密码探头掉线检测开始初始化读状态寄存器RDSR正在写（WIP=1）？写使能WREN写操作WRITE（/CS=0）包括Ag地址送地位地址送4个字节数据送完？启动写操作/CS=1读状态寄存器RDSR正在写（WIP=1）？写禁止WRDI（可选）返回自动加1II。