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1、毕 业 论 文 题 目 基于单片机的电话报警装置 专 业 电气自动化技术班 级 学生姓名 指导教师 答辩日期 摘 要本系统设计一个基于51单片机的电话防盗报警装置，使用ATMEL公司的8位单片机AT89S51作为中央控制器,结合红外传感技术、芯片CD4066、74LS154、74LS04，HT9200B等，通过单片机对4-16的74LS154译码器输出相应的编码,然后经过74LS04六反相缓冲器对模拟开关相应的控制引脚输出高电平,以达到对电话机输入相应的按键信号，以驱动电话机拔号。或通过双音多频（DTMF）信号发生器HT9200B产生DTMF音频信号拔号。使用传感技术，对不同的范围进行防盗，当
2、盗贼进入到传感监测范围，传感器接收并发出信号，系统响应报警。系统采用拔号装置与电话线连接自动报警，操作简单，快捷，且系统的精度和稳定性高。关键字：单片机 红外传感技术 STC89S51RC 74LS04目 录第一章 绪论1第二章 防盗器简介221自动报警装置特点222 系统结构2第三章 硬件系统331 主控制器方案设计与论证332报警传感器3321 红外对管传感器3322 红外热释电传感器433 传感器电路634 电话拨号735 显示器113.6键盘接口电路11第四章 软件设计1441主程序流程图1442 号码设置子程序流程图1443 存储器分配1644 系统主程序1645内部EEPROM的应
3、该程序1746 读取内部数据程序1747 写入数据程序1748 扇区擦除子程序1849 行列式键盘输入程序18410 显示程序19结论21参考文献22致谢23第一章 绪论随着社会的发展，人的活动、居住区域越来越大，偷窃、火灾、煤气中毒等安全问题越来越受到人们关注。家庭报警系统已经成为家庭需求，办公楼以及商店等也把安全问题作为重点来抓。目前，市场上虽已售有多种自动拨号报警器，但质量参差不齐，高端产品价格非常昂贵，而低端产品质量和性能很难得到保证。本系统研究的方向是智能化、可扩展、性价比高的智能语音报警系统。本系统立足于人性化的交互管理，个性化的保密设置，以及应用语音频谱分析技术，具有极高的安全性
4、能。第二章 防盗器简介21自动报警装置特点本系统是一个基于公共电话网络，以微处理器为控制器的红外报警系统，可分为核心控制台和报警传感外设两部分。控制台的核心部分由一片51单片机组成。使用ATMEL公司的8位单片机AT89S51作为中央控制器,结合红外传感技术、芯片CD4066、74LS154、74LS04，HT9200B等，通过单片机对4-16的74LS154译码器输出相应的编码,然后经过74LS04六反相缓冲器对模拟开关相应的控制引脚输出高电平,以达到对电话机输入相应的按键信号，以驱动电话机拔号。或通过双音多频（DTMF）信号发生器HT9200B产生DTMF音频信号拔号。报警传感外设可以应用
5、不同的传感器，比如气体传感器、红外传感器、磁感应装置、烟雾传感器、温度传感器、热敏传感器等，以适应不同的用户需求。公共电话网络是整个系统的通讯平台，保证了监控系统与用户间的实时信息交互。本系统实时性好、误报率低、抗干扰能力强，基本达到了产品化的要求。因此应用范围非常广泛，具有广阔的市场开发前景。22 系统结构本系统采用51单片机作为控制核心，可以扩展各种报警传感器。如本系统采用了红外传感器，当有物体出现红外对管的检测范围内，系统响应警报，本系统预留接口，可连接例如超声波、激光等传感器达到各种报警需要。单片机内预先存储需报警的电话号码，拨号装置可由电话机改装而来，或使用专用拔号芯片，当响应警报时
6、，系统自动调用拨号程序，通过电话线向外拨号。系统结构图如图1.1。CPU报警传感器模块电话拨号模块LCD显示模块键盘输入模块EEPROM图2.1 自动报警装置系统结构图第三章 硬件系统31 主控制器方案设计与论证方案1：采用通用的51单片机(如AT89S51或STC89C51RC)作为主控制器，完成数据处理，号码的储存、拔号及液晶显示器的显示控制等。方案2：采用凌阳公司的16位单片机SPCE061A作为主控制器。该芯片内集成有并行的I/O端口，模数转换ADC ,数模转换DAC ,定时器/ 计数器,RAM ,FLASH 等器件。比较：如采用凌阳公司的16位单片机SPCE061A作为主控制器，由于
7、SPCE061A内置有2K的SRAM和32K的内存FLASH，实现本系统的数据处理及液晶显示所需的资源虽然都能满足，但是模数转换ADC ,数模转换DAC ,定时器/ 计数器,RAM ,FLASH 等器件在本系统中都用不上。采用通用51单片机，51系列单片机是目前使用时间最长、最为成熟的单片机系列，由于51单片机内部有256B的RAM和4K的ROM，考虑到实现本系统不需要大量的数据处理及液晶显示也不需占用大量的ROM资源等，用51单片机就能满足本系统需要的RAM和ROM，其I/O资源相当丰富，ROM用于程序存放及存储预存号码，另外可扩展EEPROM，或者使用内部有EEPROM的STC89C51，
8、为精简硬件系统带来了极大的方便，一片廉价的89S51单片机就可以完成整个系统的主要功能，不仅体积小而且可靠性高。基于此，本系统采用STC89S51RC单片机作为主控制器。32报警传感器321 红外对管传感器红外传感器可采用红外发射接收对管，这类对管体积小，隐蔽性好，工作原理主要是由发射管发出红外线信号，当有物体遮挡，接收管的光敏二极管（或光敏基极三极管）接收到反射信号，从而改变物理参数。具体应用电路如图2.1，电路中，调整发射管的限流电阻（200R），可以调整灵敏度，但是注意不能让电流超过50mA，以免烧毁发射管。 图3.1红外对管原理图红外对管的优缺点优点：体积小，器件功耗小，安装简单，接线
9、容易，隐蔽性好，价格低廉。 缺点： 1、容易受较强列光源干扰。2、检测距离较短，较远的物体不易被探头接收。红外对管的接法灵活,可根据自身设计的电平需求,接成不同形式。为了红外对管可以接收更大范围的信号,输出侧的11K上拉电阻在没有输入信号时使输出端保持高电平，如果电路里已经有信号输入上拉电阻，则可以省略本处的10K电阻。此电阻不能太小阻值，否则信号输入时低电平可能会达不到单片机的低电平要求。如图:图3.2红外对管接线图 只要在红外线发射接收对管的正上方有对红外光有反射作用的物质，图示的输出端口“P3.2”的电平立即从高变成低。322 红外热释电传感器人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出
10、特定波长10UM左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10UM左右的红外线而进行工作的。人体发射的10UM左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 下图为红外热释电传感器结构图，可采用市面上常见的LHI778。图3.3红外热释电传感器1、这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。 2、为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控
11、制作用。 3、被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 4、一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 5、菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 被动式热释电红外探头的优缺点优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。 缺点： 1、容易受各种热源、光源干扰。2、被
12、动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。3、易受射频辐射的干扰。 4、环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。抗干扰性能1、防小动物干扰：探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物，一般不产生报警。2、抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。3、抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。红外线热释电传感器的安装要求红外线热释电人体传感器只能安装在室内，其误报率与安装的位置和方式有极大的关系.。正确的安装应满足下列条件：1、红外线热释电传
13、感器应离地面2.0-2.2米。2、红外线热释电传感器远离空调, 冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。3、红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。4、红外线热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。33 传感器电路如下图所示，电路由单调解码器LM567自身产生的振荡信号转化为红外信号，然后形成一个闭环回路，再通过人体靠近使闭环回路的信号发生变化而触发单片机发出报警信号。LM567的5、6脚形成振荡，振荡频率由R7、C3决定。振荡信号一路从5脚输出经C5耦合到运算放大器A1
14、隔离、缓冲，输出经VT1放大后驱动红外线发射管VD1发射出红外线。VD1、VD2分别为红外线发射、接收对管。当人体靠近红外对管时，VD1发射的红外光经人体反射到VD2上，VD2接收到红外红经C1耦合到运算放大器A2放大，再经C2输入到LM567的3脚。因为3脚输入信号的频率是LM567自身的振荡频率，频率完全相等，所以LM567对输入频率进行比较后8脚输出低电平，将钳位二极管VD3的负端拉低，使单片机的P32引脚的电位为被钳制在二极管的管压降（07V）左右，单片机将会读到P32引脚出现负脉冲，发出报警信号。人体离开后，VD2红外线消失，LM567的3脚无输入，8脚输出为高电平，VD3的负端因变为高电平而截止，单片机的P32经上拉电阻R8而重新输入为高电平。图3.4传感器电路器下图与上图原理相似，LM567的5脚输出信号用反相器a放大，当人体靠近时，VD2接收到VD1发射过来的红外信号，经非门b、c两级放大，由C4耦合到LM567的3脚。8脚输出低电平。人体离开后，VD2红外线消失，LM567的3脚无输入，8脚输出为高电平，VD3的负端因变为高电平而截止，单片机的P32经上拉电阻R8而重新输入为高电平。图3.5传感器电路器基于单片机的电源电压为5V，因LM567的电压范围较宽（4.75-9V），LM32
