ＣＥｓＣ２００６年第一届奎目嵌入式系统学术爻流会论文集基于ＡＴ８９Ｃ５１的单片机智能报警器的设计马富海徐川６３７７１，西安，７１４０００摘要随着新技术的发展，人们生活水平的不断提高．越束越多的家电走进人们家庭，对智能化程度的要＃也不断提高，越来越多的人们希望能够通过电话远程控制末用电器。本文主要针时ＡＴ８９Ｃ５ｌ单片机设计通用报警系统，实现电话远程控制。关键词ＡＴ８９Ｃ５１．智能报警，控制１系统简介本系统主要应用ＡＴ８９Ｃ５１单片机的运算速度高、控制功能强、外围接口电路简单等特点，外接系列芯片实现自动语音报警和控制功能。控制功能主要是实现远程控制，利用语音完成对于不同操作的提示及对电器状态的信息反馈，从而使操作者能够及时了解信息．使设备达到交互式与智能化，太大提高设备的自动化水平与智能化程度。报警功能主要根据不同操作进行语音提示，实现现场和远程语音报警。及时告知主人家里各种情况，方便主人及时采取措施，防止意外事件的发生。２系统方案本系统主要应用ＡＴ８９Ｃ５１单片机的运算速度高、控制功能强、外围接口电路简单等特点．外接系列芯片实现自动语音报警和控制功能。２．１需求分析及功能描述１．报蕾器电路结构图１为设计报警器的原理框图，报警器由以下几部分组成。图１报警器原理框盈①检测部分信号。②控制接收主要实现电话远程控制家电、仪器等。可以为有线（直接和电话线相连）和无线发射，接收（模块）。③调制解词：实现自动拨号，远距离控制家电。④语音部分：主要实现远程和现场通过话筒或者麦克风进行语音报警主要完成各种数据采集．通过实时采样数据（诸如家＿｝｛｛电器的工作状态）来检测各种报警２．报警器电路结构报警器主要参数如下：第二部舟科研交流篇１３９・外接电源电压：５Ｖ（经过稳压）●工作电流：２５－～３０ｍＡ（录音），５０～８０ｍＡ（放音）●静态电流：１３ＩｎＡ●外接喇叭：４～１６ｎ．０．５Ｗ３．需求分析ＡＴ８９Ｃ５１是一种低功耗、高性能的古有４ＫＢ快闪可编程／撩腺只读存储器的８位ＣＭＯＳ微控制器，使用高密度、非易先存储技术制造．并且与８０Ｃ５１指令系统和引脚完全兼容。芯片上的ＦＰＥＲＯＭ允许在线或采用通用的非易失存储缩程器重复编程。是标准的４０线双列直插式封装的集成电路。这４０条引脚大致可以分为电源（Ｋｃ，Ｖ蛄．Ｖ…Ｖ＾，）、时钟（ＸＴＡＬｌ，ＸＴＡＬｌ）、专业控制线（ＡＬＥ、ＲＳＴ、ＰＲＯＧ、ＰＳＥＮ、ＥＡ）、通用多功能输入输出标准Ｉ／Ｏ口（Ｐ０～Ｐ３）４大部分。ＩＳＤ公百Ｊ的ＩＳＤ４００４语音芯片：它的工作电压为３Ｖ．单片录放时问为８－－１６ｒａｉｎ，且音质好。蒜片采用ＣＭＯＳ技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平精滤波器、音频放大器、自动静噪爰高密度多电平闪烁存储阵列。芯片设计是基于所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口送入，适用于电话自动录音功能，而且芯片采用多电平直接模拟量存储技术．每个采样直接存储在片内闪烁存储器中，因此能够非常真实、自然的再现语音。而且在断电的情况下可以保存１００年，反复录音１０万攻。所以非常适合设计的要求。７３Ｋ２２２Ａ１．是ＴＤＫ公司新推出的单片式调制解河器，主要用于单片机控制系统。是专门用与远距离数据通信与控制的集成电路芯片。其主要功能有：●符合ＣＣＩＴＶ．２２．Ｖ．２１，Ｂｅｌ，Ｉ，２１２Ａ和Ｂｅｌｌ１０３标准协议；●全双１＝，速度可达１２００ｂｐｓ（ＤＰＳＫ方式）；●具有ＤＴＭＦ拨号功能；●具有应答音、防卫音的发送与检测功能；●接【＿Ｉ与ＭＣＳ５１系列微控制器兼容；●可异步／同步串行通信；●采用５Ｖ电源供电。数据采集采用ＴＩ公司ＴＩ。Ｃ２５４３：１２位串行Ａ／Ｄ转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成Ａ／Ｄ转换过程。由于是串行输入结构．能够节省５１系列单片机Ｉ／Ｏ资源，且价格适中。其特点有：●１２位分辨率ｎ／Ｄ转换器；●在工作温度范围内１０”ｓ转换时间；●１１个模拟输入通道Ｉ●３路内置白测试方式；●采样率为６６ｋｂｐｓ；●线性误差＋１ＬＳＢ（ｍａｘ）●有转换结束（ＥＯＣ）输出；●具有单、双极性输出；●可编程的ＭＳＢ或Ｉ。ＳＢ前导｝●可编程的输出数据长度。ＴＩ。Ｃ２５４３对输入的模拟信号进行采集．转换结果由单片机通过Ｐ３．５口接收，ＡＤ芯片的通道选择和方式数据通过Ｐ３．４输人到其内部的一个８位地址和控制寄存器，单片机采集的数据通过串口（Ｐ３．２脚）经ＭＡＸ３２３２转换成ＲＳ２３２电平传输。发射接收模块可以是有线的，也可以是无线的。本设计采用ｎＲＦ４０１芯片，ｎＲＦ４０１是北欧集成电路公司最新推出的草片无线收发一体的芯片．采用蓝牙核心技术设计，在一个２０脚的芯片中包括了高频发射、高频接收、ＰＬＬ合成、ＦＳＫ调制、ＦＳＫ解调、多频道切换等，是目前集成度最高的无线数传产品。并且ｎＲＦ４０１系列独特的技术在于可以直接传送单片机串口数据ｎＲＦ４０１采用抗干扰能力强的ＦＳＫ调制方式，工作频率稳定可靠，外围元件少，便于设计生产，功耗授低．适台于便携及手持产品的设计，由于采用了低发射功率，高接收灵敏度的设计，满足无线电管制要求，无需使用许可证，是目前低功率无线数传的理想选择，可广泛用于小型无线网络、无线数字语音等。谚芯片内部框图如图２所示．１４０ＣＥＳＣ２００６年第一届全画嵌入式系统学术交流合论文集Ⅱ订１圈２ａＲＦ４０ｌ芯片框圈在本设计中．由ＭＯＤＥＭ芯片构成的单片机自动报警装置可以借助于公用电话交换机网络，远程异地传送报警信息，不受地点和时间的，真正作到安全，迅速和正确。该远程控制装置还可以由主人电话遥控，随时随地设置家中电器的工作状态｝发生火险，盗险时系统可以自动拨通主人手机报警，同时也可以拨打１１０，１１９报警，以录音的形式告知遇险住宅地址。因此．多功能控制器就显得具有很大的使用价值．前景也非常广阔。３硬件原理在正常情况下，处理器８９Ｃ５１单片机不断以程序查询方式查询８９Ｃ５１的Ｐ１．０，Ｐ１．１，Ｐ１，２口以及中断源，当有意外事件发生时发生源启动无线发射器．ｎＲＦ４０１发出地址码和数据码，并一直发进。通过数据总线送人单片机・同时会通过辅出口发信号到Ｐ１－２口，检测Ｐ１．２ｒＪ有信号时马上通过程序对照是哪一种意外的事件，确定后进行延迟Ｉ当连续三次收到相同的数据码后表示不是干扰．立即转向相应的子程序：置Ｐ１．０口为低电平・然后继电器Ｊ１用台完成模拟摘机．延时几秒后设置Ｍｏｄｅｍ为ＤＴＭＦ发送方式，然后拨号，然后马上开始检测ＤＲ检测寄存器看是否有应答音；当对方摘机后应答音传送过来．检测ＤＲ有应答音后重新设置Ｍｏｄｅｍ为数据通信方式始发模式，马上通过片选信号选定语音芯片，使其开始工作，按照其同步串行传输协议和指令格式通过串行口发送指令．指令顺序为：给ＩＳＤ４００４芯片传送上电指令一从某段起始位定点放音指令一当前位置放音指令・这时ＩＳＤ４００４语音芯片开始输出事先录好的语音，然后通过Ｍｏｄｅｍ传送出去Ｉ当播放三遍后，中断输出脚（ＩＮＴ）会由高电平转为低电平并保持，单片机检测到后，对该芯片发送停止放音指令，同时景Ｐ１．０为高电平，继电器Ｊ１断开，完成自动挂机，然后马上再置ＰＩ．０为低电平，重复上述步骤给主人打电话报告主人。以上是报警部分的工作原理，下面再简单介绍对家电的控制部分。如果本设计再增加电话自动留言部分，当有电话打入时・首先检测到Ｐ１．１口为低电平．那么马上转向相应的子程序，置Ｐ１．０ｒｎ为高电平，完成摘机，延时２ｓ后启动Ｍｏｄｅｍ发应答音．双方握手后即可开始通话。用上面的方法启动语音芯片，并控制它发音，请打电话者留言或输入密码，比如留言按１键．输入密码按２键，Ｍｏｄｅｍ解码后判断如果不是主人就再次启动语音芯片，通过ＭｏｄｅｍＴＸＡ模拟输出端用ＩＳＤ４００４进行录音，当对方说完话挂机时，Ｐ１．１１：３变为低电平，单片机检测到后马上停止语音芯片的动作并挂机。如果是主人打来电话想控制家电，输人密码后．Ｍｏｄｅｍ解码并和本机的密码做比较。如果密码正确，就再次启动语音芯片告知主人请主人发送控制号码ｆ如果密码不正确就通知主人再次输入密码｝但如果三次输入密码不正确，就利用程序使Ｐ１．０口置高电平挂机。如果密码正确，主人发来控制号码后，Ｍｏｄｅｍ解码，用程序比较，看是控制哪个电器．而每一个家电的接收模块中的解码器的地址码是不同的，就词出这个家电的控制子程序．启动发射模块ｎＲＦ４０１，通过数据总线发地址码，再通过发射器ｎＲＦ４０１发出。当相应的家电的接收模块接收到信号后，确定地址码无误就由解码器有效输出端输出电平控黼电器启动。如果家电启动，启动后电豌导通就同时启动连接的发射模块．发送地址码和数据码给单片机表示电器已正常工作。单片机收到后马上再次启动语音芯片，告知主人家电已正常运转，主人挂机，单片机检测到第二部分科研交流篇１４１后也自动挂机４软件原理主程序主要负责系统运行，其流程如图４所示。报警处理子系统主要实现报警功能，其流程如图５所示。圈４系统主程序淀程圈５报蕾处理子系统诡程控制子系统主要负责控制功能实现，其流程如图６所示。圈６控制子系统的藏程１４２ｃＥｓＣ２００６年第一届全国嵌入式系统学术交流套论文集５结语本设计不仪实现远程控制家电，而且可以实现现场和远程报警．处理不同的险情，基本可以满足家庭报警的需要，无需其他相关软、硬件支持，安装十分方便．具有广随的应用前景。参考文献［１］李华．ＭＣＳ一５１系列单片机实用接口技术ＥＭＪ．北京：北京航空航天大学出版杜，１９９７［２］李朝青．ＰＣ机及单片机数据通信技术［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２０００．基于ATC51的单片机智能报警器的设计
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马富海， 徐川
63771,西安,714000
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