單片機(jī)原理及嵌入式系統(tǒng)

1、第13章 嵌入式系統(tǒng)(xtng)C教程實戰(zhàn)篇13.1引言(ynyn)13.2嵌入式智能報警系統(tǒng)概要13.3嵌入式智能報警主機(jī)硬件詳細(xì)設(shè)計13.4 嵌入式報警主機(jī)軟件設(shè)計13.5 嵌入式報警主機(jī)技術(shù)改進(jìn)展望共一百六十七頁 在智能化系統(tǒng)中，與居民日常生活安全問題最緊密相關(guān)的是智能報警系統(tǒng)，它是以保障安全為目的建立起來的技術(shù)防范系統(tǒng)。它包括以現(xiàn)代物理和電子技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)侵入破壞行為、產(chǎn)生聲光報警阻嚇犯罪、實錄事發(fā)現(xiàn)場圖像和聲音提供破案憑證、以及提醒值班人員采取恰當(dāng)?shù)姆婪洞胧?。智能報警系統(tǒng)以計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，利用家庭內(nèi)部的電話線、寬帶網(wǎng)絡(luò)等設(shè)施，將報警處理機(jī)與外部電話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)相連，

2、從而達(dá)到具有一定智能，可以網(wǎng)絡(luò)化管理，可實現(xiàn)防盜、監(jiān)測(jin c)、報警等強(qiáng)大功能的報警系統(tǒng)。 共一百六十七頁 根據(jù)所要完成功能的復(fù)雜程度以及要求達(dá)到的智能化水平，安全防范系統(tǒng)的配置和組成會有較大的差異。最簡單的方法是將各子系統(tǒng)機(jī)械的組合，但效果不一定理想，比較好的方法是進(jìn)行有針對性的有機(jī)組合，比如(br)以網(wǎng)絡(luò)為連接紐帶的智能化組合。另外，系統(tǒng)能夠通過PC機(jī)、服務(wù)器、工作站接入互聯(lián)網(wǎng)，從而可在網(wǎng)絡(luò)上遙控或遠(yuǎn)程觀看電視監(jiān)控圖像，已成為衡量安全防范系統(tǒng)檔次的重要標(biāo)準(zhǔn)。 共一百六十七頁 本章分析了現(xiàn)有報警系統(tǒng)中存在的不足，設(shè)計了一種改進(jìn)的報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為用戶端和報警中心兩部分；報警系統(tǒng)由報警

3、中心、用戶端報警系統(tǒng)通過公用電話網(wǎng)組網(wǎng)而成。報警中心和用戶端報警主機(jī)(zhj)都通過電話線接入報警網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)的報警中心設(shè)置一臺中心接警主機(jī)(zhj)和一臺個人微機(jī)，中心接警主機(jī)(zhj)通過串行總線與微機(jī)相連。 共一百六十七頁 本章主要(zhyo)介紹用戶端報警系統(tǒng)中報警主機(jī)的詳細(xì)設(shè)計方式，對中心接警主機(jī)的設(shè)計和整個報警中心系統(tǒng)的工作狀態(tài)僅做概要介紹。本系統(tǒng)設(shè)計的用戶端報警主機(jī)硬件包含10個子模塊，它們由 AT89C52單片機(jī)統(tǒng)一調(diào)度管理。單片機(jī)控制程序以C語言編寫，以輪詢方式檢測單片機(jī)各口狀態(tài)。該報警主機(jī)在抗干擾方面采取了多種措施，具有較好的穩(wěn)定性。 共一百六十七頁 最后，本章對報警系統(tǒng)的

4、智能化發(fā)展做了某些設(shè)想。比如引入專家系統(tǒng)，令系統(tǒng)內(nèi)部含有大量的報警領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R(zh shi)與經(jīng)驗，能夠以人類專家的水平完成特別困難的某一專業(yè)領(lǐng)域的任務(wù)，因而增強(qiáng)系統(tǒng)的智能。 共一百六十七頁 隨著計算機(jī)普及和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們對居住環(huán)境要求的不斷提高，也將“智能化”引入了住宅小區(qū)和家庭建設(shè)中。小區(qū)的智能化最終體現(xiàn)在小區(qū)獨立家庭運用多元信息技術(shù)（IT），并達(dá)到監(jiān)控與信息交互的能力。因此實現(xiàn)家庭智能化是實現(xiàn)小區(qū)智能化的基礎(chǔ)和最終建設(shè)目標(biāo)。家庭智能化系統(tǒng)所提供的功能有以下三項內(nèi)容，即：家庭安全防護(hù)系統(tǒng)、家庭電器(dinq)自動化和家庭通信與網(wǎng)絡(luò)。 13.1 引言(ynyn)共一百六十七頁

5、家庭安全防護(hù)系統(tǒng)，它是一門綜合性的學(xué)科，閉路電視監(jiān)控子系統(tǒng)、防盜防侵入探測報警子系統(tǒng)和門禁控制(kngzh)子系統(tǒng)是安全防護(hù)系統(tǒng)基本和通用的三大組成部分。從應(yīng)用領(lǐng)域而言，構(gòu)成區(qū)域性安全防護(hù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)首先是家庭報警系統(tǒng)。傳統(tǒng)的機(jī)械式（如防盜網(wǎng)、防盜窗、防盜門）家居防護(hù)系統(tǒng)，在實際使用中暴露出一些隱患。例如火災(zāi)逃生受到影響；熟人入室作案不易發(fā)覺;影響樓體的美觀、市容的整潔;為犯罪分子提供了便利的翻越條件。共一百六十七頁 智能監(jiān)測與報警系統(tǒng)的基礎(chǔ)是報警控制器和各類探測器，報警器與各探測器的聯(lián)絡(luò)可以采用有線或者無線聯(lián)接方式，在這個系統(tǒng)中，報警器居于核心的位置。探測器有被動式紅外、對射式紅外、門磁、煙感

6、、氣感，此外還有作控制用的遙控器和緊急報警用的緊急按鈕。用戶根據(jù)需要可以增、減相應(yīng)的探測器。當(dāng)有警情發(fā)生時，報警器可以通過有線、無線方式按照一定的順序?qū)缶畔⒆詣愚D(zhuǎn)到用戶指定的管理中心、物業(yè)(w y)中心和報警電話上，以達(dá)到能及時掌握警情、處理警情的目的。 共一百六十七頁目前國內(nèi)外流行的報警系統(tǒng)按信息傳輸方式一般分成三種類型：1、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸通過鋪設(shè)專用線路網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)成報警信息的傳輸。它的優(yōu)點是：系統(tǒng)專用化，信息傳輸不受外界因素的干擾，通信速度快、容量大，適合大容量小區(qū)使用；費用低，由于小區(qū)采用自己(zj)的通信線路，報警通信是不需要費用的。它的缺點是：工程施工要求高，對于線路鋪設(shè)、總線隔離有

7、較高的技術(shù)要求；沒有語音通信功能；只適合聯(lián)網(wǎng)使用。共一百六十七頁2、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸用電波發(fā)射的辦法來傳輸信息，具有較強(qiáng)的抗破壞性，傳輸速度快，準(zhǔn)確率高的優(yōu)點，但其適應(yīng)區(qū)域受發(fā)射機(jī)的功率限制，若采用接力式發(fā)射，則一旦某一接收/發(fā)射機(jī)出故障，會影響到其它用戶(yngh)，同時受雷、電等氣象因素的影響較大。 共一百六十七頁3、公共(gnggng)網(wǎng)絡(luò)傳輸利用現(xiàn)有的公共網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，比如電話網(wǎng)有其十分優(yōu)越的條件：(1)電話的普及率較高，不必再建專用傳輸網(wǎng)，設(shè)備投入成本低；(2)可雙向聯(lián)絡(luò)；(3)可多址報警；(4)可遙控撤、布防；(5)對現(xiàn)場有監(jiān)聽功能； (6)可組網(wǎng)使用也可單獨使用。家庭中的報警主機(jī)

8、與管理中心之間通過普通電話線路進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。適合老小區(qū)改造；缺陷是傳輸速度相對無線方式略慢，容量小，報警速度慢。要產(chǎn)生通信費用，由于采用電話線路通信，每次報警都要付若干電話費。共一百六十七頁13.2嵌入式智能報警系統(tǒng)概要(giyo)13.2.1安全防護(hù)系統(tǒng)的綜合性功能安全(nqun)防范系統(tǒng)的應(yīng)用可大可小，有著如表131所示的層次結(jié)構(gòu)：表131 安全防范系統(tǒng)層次個體防范型單項局部范圍用安全防范系統(tǒng)局部防范型多項局部范圍用安全防范系統(tǒng)大樓綜合型以大樓為對象的綜合性安全防范系統(tǒng)社區(qū)網(wǎng)絡(luò)型服務(wù)社區(qū)的局域性安全防范網(wǎng)絡(luò)城市管理型以城市為目標(biāo)的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)共一百六十七頁 對于大型的具有智能的安全防范系統(tǒng)

9、，由于設(shè)備眾多和功能繁雜，為了能夠進(jìn)行(jnxng)有效的管理，必須周密組織，形成以中央監(jiān)控室內(nèi)的計算機(jī)系統(tǒng)為核心的綜合性安全防范系統(tǒng)，功能框圖如圖131所示，其可能實現(xiàn)的功能包括下列四大類。 共一百六十七頁共一百六十七頁1.圖像監(jiān)控功能(1) 視像監(jiān)控 采用各類攝像機(jī)、切換控制主機(jī)、多屏幕顯示、模擬或數(shù)字記錄裝置、照明裝置，對內(nèi)部與外界進(jìn)行有效的監(jiān)控，監(jiān)控部位包括要害部門、重要設(shè)施和公共活動場所。(2) 影像驗證 在出現(xiàn)報警時，顯示器上顯示出報警現(xiàn)場的實況，以便直觀地確認(rèn)報警，并做出有效的報警處理。圖像識別系統(tǒng) 在讀卡機(jī)讀卡或以人體生物特征作憑證識別時，可調(diào)出所存儲的員工相片加以確認(rèn)，并通過

10、(tnggu)圖像掃描比對鑒定來訪者。 共一百六十七頁2.探測報警功能(1) 內(nèi)部防衛(wèi)探測 所配置的傳感器包括雙鑒移動探測器、被動紅外探測器、玻璃破碎探測器、聲音探測器、光線回路、門接觸點及門鎖狀態(tài)指示(zhsh)等。(2) 周界防衛(wèi)探測 精選拾音電纜、光纖、慣性傳感器、地下電纜、電容型感應(yīng)器、微波和主動紅外探測器等探測技術(shù)。(3) 危機(jī)情況監(jiān)控 工作人員可通過按動緊急報警按鈕或在讀卡機(jī)輸入特定的序列密碼發(fā)出警報。通過內(nèi)部通信系統(tǒng)和閉路電視系統(tǒng)的聯(lián)動控制。共一百六十七頁3.控制功能(1) 對于圖像系統(tǒng)的控制，最主要的是圖像切換顯示控制和操作控制。(2) 識別控制，如門禁控制，車輛出入控制，專用

11、電梯出入控制。相應(yīng)報警的聯(lián)動控制，這種聯(lián)動邏輯控制，可設(shè)定在發(fā)生緊急事故時關(guān)閉(gunb)保管庫、控制室、主門及通道等關(guān)鍵出入口，提供完備的保安控制功能。 共一百六十七頁4.自動化輔助功能(1)內(nèi)部(nib)通信系統(tǒng)提供中央控制室與員工之間的通信功能。(2)雙向無線通信為中央控制室與動態(tài)情況下的員工提供靈活而實用的通信功能。(3)有線廣播提供在一定區(qū)域內(nèi)靈活地播放音樂、傳送指令、廣播緊急信息用。(4)電話撥打提供向外界傳送信息的功能。(5) 巡更管理系統(tǒng)與閉路電視系統(tǒng)結(jié)合在一起，檢查巡更員是否巡更到位，以確保安全。(6) 綜合保安管理系統(tǒng)與樓宇管理系統(tǒng)和辦公室自動化管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可提供進(jìn)出門、

12、燈光和登記調(diào)度的綜合控制。共一百六十七頁13.2.2安全防護(hù)系統(tǒng)組建(z jin)方式 不同的智能化水平，安全防范系統(tǒng)的組成會有較大的差異。好的方法是進(jìn)行有針對性的有機(jī)組合，特別是以網(wǎng)絡(luò)為連接紐帶的智能化組合。系統(tǒng)具有“網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化”功能，能夠通過PC機(jī)、服務(wù)器、工作站接入互聯(lián)網(wǎng)，從而可在網(wǎng)絡(luò)上遙控或遠(yuǎn)程觀看電視監(jiān)控圖像。居住社區(qū)構(gòu)成區(qū)域性安全防范系統(tǒng)的基礎(chǔ)首先(shuxin)是家庭防盜系統(tǒng)，從體系結(jié)構(gòu)來分析，防盜系統(tǒng)可以有簡單系統(tǒng)和綜合性智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之分。首先(shuxin)看圖13-2所示簡單的家庭防盜系統(tǒng)。 共一百六十七頁共一百六十七頁 它可監(jiān)視各種入侵及門窗環(huán)境，其操作方式可

13、以是有設(shè)防、撤防、緊急(jnj)按鈕等功能鍵的紅外/無線遙控器，也可以從鍵盤輸入密碼進(jìn)行操作。在設(shè)防狀態(tài)下，當(dāng)探測到入侵或觸發(fā)報警后，會根據(jù)預(yù)先存入的電話號碼自動撥打電話，并在家中就地產(chǎn)生強(qiáng)力警號以阻嚇入侵。在上述系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，融入智能和網(wǎng)絡(luò)的概念，可以構(gòu)造出家庭嵌入式智能報警監(jiān)控系統(tǒng)，如圖133所示。 共一百六十七頁共一百六十七頁 本章設(shè)計的嵌入式智能報警監(jiān)控(jin kn)系統(tǒng)即以圖13-4區(qū)域性智能報警監(jiān)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成為目標(biāo)。該系統(tǒng)分為用戶端和報警中心兩部分；報警系統(tǒng)由報警中心、用戶端報警系統(tǒng)通過公用電話網(wǎng)、寬帶網(wǎng)組網(wǎng)而成。報警中心和用戶端報警主機(jī)都通過電話線和寬帶網(wǎng)接入報警網(wǎng)絡(luò)。 共

14、一百六十七頁共一百六十七頁報警中心系統(tǒng)報警中心是報警和緊急求助信號接收與鑒別中心。報警中心用于監(jiān)控用戶端報警主機(jī)工作狀態(tài)，接收處理報警信息，復(fù)核報警信息，控制用戶端報警主機(jī)動作，同時完成用戶數(shù)據(jù)庫查詢，電子地圖顯示、打印、值班員現(xiàn)場監(jiān)聽/對講/數(shù)字錄音(l yn)等處理工作，并與其它安防系統(tǒng)形成聯(lián)動。收到緊急信號后，值班人員先識別該信號是真實還是虛假的，如：判別對方的口令是否正確、監(jiān)聽有無回答聲音、查看電視監(jiān)控圖像、對講等，如果信號屬實則立刻通知有關(guān)對策部門。同時將從中心數(shù)據(jù)庫中調(diào)出的求助者地址、病史等資料一并傳送出去。共一百六十七頁報警監(jiān)控系統(tǒng)用戶端報警系統(tǒng)用戶端報警系統(tǒng)主要由報警主機(jī)、紅外

15、感應(yīng)探頭、煤氣泄露(xilu)探測器、煙霧探測器、門磁感應(yīng)探測器、緊急按鈕、警號、遙控器以及可以聯(lián)動控制的電視攝錄設(shè)備，出入口控制設(shè)備等組成。用戶端室內(nèi)報警主機(jī)通過公用電話線路和寬帶網(wǎng)與小區(qū)物業(yè)的報警中心聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)測是否有非法入侵居民住宅、緊急呼救、火災(zāi)等事件，并自動向報警中心、用戶電話、用戶指定接警微機(jī)等報警。 共一百六十七頁報警信號源(1) 侵入報警 其工作模式均是由傳感器監(jiān)視門、窗和室內(nèi)，如傳感器被觸發(fā)而啟動，則產(chǎn)生報警信號。入侵探測器的種類很多。被動紅外探測器探測入侵者在監(jiān)視區(qū)域中移動產(chǎn)生的熱變化。紅外線對照式探測器由一個紅外線發(fā)射器與一個接收器以相對方式布置組成。當(dāng)有人橫跨(hn ku

16、)過門窗或其它監(jiān)視區(qū)域時，遮斷不可見的紅外線光束而引發(fā)報警。偵光式行動偵測器能夠檢測出周圍光線的微量變化。接近式探測器所探測的距離通常在幾十厘米以內(nèi)。該種探測器大多用于檢測門把手是否被人觸動，保險柜是否被移動等。超聲波物體移動探測器利用多普勒效應(yīng)工作。微波探測器利用超高頻無線電波的多普勒頻移原理來探測移動物體。玻璃破碎聲傳感器只對10KHz-15KHz高頻的玻璃破碎聲音進(jìn)行有效的檢測。共一百六十七頁(2) 遭威逼或搶劫時的緊急報警 如果在入侵探測器處于撤防狀態(tài)或遭破壞等情況下，住戶家庭內(nèi)發(fā)生遭搶劫或遭威逼等突發(fā)事件，可利用緊急報警按鈕向報警中心站報警，中心站收到此類報警信號后將接通相應(yīng)閉路電視

17、監(jiān)控、紅外視頻以及聲音監(jiān)聽設(shè)備，通過住戶處攝像機(jī)發(fā)送之圖像及其他信息，迅速對其所受危害狀況進(jìn)行記錄(jl)，并根據(jù)判斷及時向公安部門緊急報警，請求出擊。 共一百六十七頁(3) 火災(zāi)報警 使用熱敏探頭、煙感探頭、滅火器、警笛、閃光燈等全套設(shè)備，一旦發(fā)生火災(zāi)，報警中心站將通知消防管理局出動車輛滅火。(4) 溫度、煤氣(miq)和水浸報警 室內(nèi)溫度的改變會嚴(yán)重危及冷庫等貨倉物品的保存，因此某些場合需要密切監(jiān)視溫度的升降過程，此外對于室內(nèi)水位高低（發(fā)生水浸）及煤氣泄漏等緊急情況亦需立即通知報警中心站，并轉(zhuǎn)往工程搶修部門。 共一百六十七頁(5) 醫(yī)療救護(hù)報警 可隨身攜帶，一旦患者自我感覺出現(xiàn)異常可立即將

18、患者信號傳送到報警中心站，報警中心站將通知急救中心前往救護(hù)和處理。 (6) 閉路電視攝錄和出入口控制 對于珠寶商店、銀行、大型(dxng)貨倉，安裝24小時攝像的視頻監(jiān)控和長時間錄像是非常適用的；而對于需要嚴(yán)格控制人員出入的區(qū)域可采用磁卡號碼系統(tǒng)、亂序鍵盤、掌紋識別機(jī)、視網(wǎng)膜識別機(jī)、指紋識別機(jī)、聲音識別機(jī)等裝置。共一百六十七頁報警主機(jī)報警主機(jī)是用戶端報警系統(tǒng)的核心，它具有(jyu)如下功能:1防盜；2防火；3防燃?xì)庵卸荆?緊急求助和防劫持求救；自動語音報警； 共一百六十七頁6剪線報警；7報警優(yōu)先；8可通過電話設(shè)置布防、撤防、現(xiàn)場監(jiān)聽、對講等功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)程異地遙控；9無線遙控、異地電話按鍵、報警

19、中心3種方式控制工作狀態(tài)(zhungti)；10無論布、撤防狀態(tài)均不影響電話機(jī)使用，觸警時自動切斷，優(yōu)先報警；11異地電話操作必須進(jìn)行4位密碼校驗，保證了用戶操作的安全性；12可選后備電池，在停電時可以繼續(xù)工作數(shù)小時。 共一百六十七頁13.2.3報警(bo jng)中心系統(tǒng) 區(qū)域性智能報警監(jiān)控系統(tǒng)的中心值班站即報警中心系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置一臺中心接警主機(jī)，該主機(jī)通過RS232串行總線與微機(jī)相連，和作為上位機(jī)的微機(jī)一起，監(jiān)控用戶端報警主機(jī)工作狀態(tài)，接收處理報警信息，復(fù)核(fh)報警信息，控制用戶端報警主機(jī)動作，同時完成用戶數(shù)據(jù)庫查詢，電子地圖顯示、打印、值班員現(xiàn)場監(jiān)聽/對講/數(shù)字錄音等處理工作。 共一百六

20、十七頁中心接警主機(jī)中心接警主機(jī)通過電話線接收(jishu)用戶端報警主機(jī)發(fā)送的報警信號，做初步處理后，通過RS232接口送到上位機(jī)處理；上位機(jī)向用戶端報警主機(jī)發(fā)送的指令也通過RS232接口先發(fā)送至中心接警主機(jī)，再由它通過電話線發(fā)送至用戶端報警主機(jī)。中心接警主機(jī)作為功能強(qiáng)大的上位機(jī)和分布運行的用戶端報警主機(jī)的聯(lián)系橋梁，主要起信息存儲轉(zhuǎn)發(fā)的功能，同時對某些信息做必要的顯示。 共一百六十七頁上位機(jī)上位機(jī)具備以下功能：(1)以聲光方式顯示報警，可以指令控制用戶端報警主機(jī)解除報警根據(jù)實際情況繪制電子地圖，錄入用戶端報警主機(jī)的相應(yīng)資料。能夠(nnggu)在繪制的電子地圖上以顏色顯示各用戶端報警主機(jī)狀態(tài)和各

21、防區(qū)內(nèi)容，以及用戶地址與電話信息和報警發(fā)生后的處置對策。 共一百六十七頁(2)可以通過中心接警主機(jī)對用戶端報警主機(jī)進(jìn)行控制，進(jìn)行功能和狀態(tài)檢測。(3)遇有警報時，其報警信號可以經(jīng)由電話線路、寬帶網(wǎng)或人工方式向相關(guān)部門轉(zhuǎn)發(fā)報告。(4)可以程序設(shè)置報警聯(lián)動動作，即遇有報警時，用戶端報警主機(jī)的編程輸出端可通過繼電器執(zhí)行相應(yīng)動作。具有報警圖像資料庫，要求裝備(zhungbi)有攝像機(jī)聯(lián)動系統(tǒng)。 共一百六十七頁13.2.4報警系統(tǒng)(xtng)的誤報問題 任何探測器都有其特點、適用范圍和局限性，如選用(xunyng)不當(dāng)會引起誤報警。 雙技術(shù)報警器可減少誤報警，即只有當(dāng)兩種不同原理的探測器同時探測到目標(biāo)時

22、，方才產(chǎn)生報警信號。由雙重技術(shù)組合的空間探測器稱為雙鑒器，目前有被動紅外與微波雙鑒探測器、被動紅外與超聲波雙鑒探測器、玻璃破碎聲與振動雙鑒探測器等。 探測器采用微處理器來實現(xiàn)智能化，并在報警中心站增強(qiáng)對報警信號的計算機(jī)鑒別和處理能力，同時輔以必要的人機(jī)交互或人機(jī)干預(yù)，也可減少誤報。共一百六十七頁13.3嵌入式智能報警主機(jī)硬件詳細(xì)(xingx)設(shè)計 本系統(tǒng)設(shè)計的嵌入式報警主機(jī)(zhj)包含以下10個子模塊：電源子模塊、數(shù)碼管顯示驅(qū)動子模塊、語音錄制存儲子模塊、數(shù)據(jù)存儲子模塊、雙音多頻信號接收發(fā)送子模塊、無線遙控發(fā)射/接收子模塊、警號驅(qū)動子模塊、報警接入子模塊、電話信號發(fā)送/接收子模塊、AT89C

23、52單片機(jī)主控制子模塊；同時包含過壓保護(hù)、限流保護(hù)、光耦隔離保護(hù)等一些輔助電路。9個功能性子模塊由單片機(jī)主控制子模塊統(tǒng)一控制其工作時序關(guān)系和狀態(tài)變化。如圖13-5所示。 共一百六十七頁共一百六十七頁 信號的傳輸只在8個功能型子模塊和AT89C52單片機(jī)主控制子模塊之間發(fā)生，8個功能型子模塊之間是沒有信號交互的，所有要交互的信號都在AT89C52單片機(jī)中匯總(huzng)、處理、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)。圖中箭頭所指即信號的流向。比如雙音多頻信號收發(fā)子模塊和AT89C52之間是雙向箭頭，就表示它們之間是雙向數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)碼管顯示子模塊和AT89C52之間是單向箭頭，且箭頭指向數(shù)碼管顯示子模塊，因此表示數(shù)碼管顯示

24、子模塊只接收AT89C52發(fā)來的控制信號，不向AT89C52發(fā)送信號。電源子模塊提供電源支持。 共一百六十七頁13.3.1AT89C52單片機(jī)主控制子模塊(m kui) 本機(jī)采用AT89C52單片機(jī)作為主控CPU芯片，它是一種低功耗高性能的8位單片機(jī)，內(nèi)部有3個16位定時/計數(shù)器、一個串行口、8K Flash可編程可擦除存儲器和256個字節(jié)的RAM及兩個外部中斷源，32個I/O口線；它采用了CMOS工藝和高密度非易失性存儲器技術(shù)，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MSC-51兼容。它功能密集，開發(fā)設(shè)備成熟，比較適合本機(jī)子模塊(m kui)多，處理任務(wù)繁復(fù)的特點。 共一百六十七頁 本單片機(jī)只使用內(nèi)部程序存

25、儲器，不需外部尋址，P0、P1、P2、P3各口均用作I/O口。P1、P3口的結(jié)構(gòu)可以用作雙向I/O接口。P0、P2口做雙向I/O口用時需要外接上拉電阻，本機(jī)在P0、P2口掛了10K的外接排電阻。本單片機(jī)沒有外接RAM,程序運行時只使用內(nèi)部的256字節(jié)RAM。為了存儲用戶數(shù)據(jù)(shj)，使用了1片EEPROM數(shù)據(jù)(shj)存儲器24C02。24C02是IC總線產(chǎn)品，89C52沒有專門的IC總線接口，故使用2根I/O口線在程序中仿IC總線協(xié)議實現(xiàn)單片機(jī)與24C02之間的通信。 共一百六十七頁時鐘(shzhng)系統(tǒng) 89C52單片機(jī)片內(nèi)含有一個(y )構(gòu)成時鐘振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTA

26、L1、XTAL2（即18腳、19腳）分別是此放大器的輸入端和輸出端，這個放大器外接作為反饋元件的晶體后便成為自激振蕩器，如圖136所示。 共一百六十七頁共一百六十七頁 晶體呈感性，與2個電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。振蕩器的振蕩頻率主要取決于晶體；電容有微調(diào)作用，電容值的大小可以影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性，當(dāng)選用480K晶體時，選用(xunyng)120pF這個值是一般理論值。在設(shè)計印刷電路板時，電容、晶體的位置都盡量靠近單片機(jī)，主要為了防止走線太長寄生電感增加影響諧振頻率。為了提高溫度穩(wěn)定性，本機(jī)采用溫度穩(wěn)定性好的零溫度系數(shù)電容。共一百六十七頁 振蕩器輸出的振蕩脈沖經(jīng)2分頻成

27、為內(nèi)部時鐘信號，用作單片機(jī)內(nèi)部各功能部件按序協(xié)調(diào)工作的控制信號，其周期稱為時鐘周期。6個時鐘周期構(gòu)成1個機(jī)器周期。CPU執(zhí)行一條指令(zhlng)的時間稱為指令(zhlng)周期。指令(zhlng)周期以機(jī)器周期為單位。一條單周期指令(zhlng)執(zhí)行的時間就是一個機(jī)器周期。89C52單片機(jī)除乘法指令、除法指令是4周期指令外，其余都是單周期指令和雙周期指令。本機(jī)使用480K晶振，故可以算出單指令執(zhí)行時間為： 共一百六十七頁 時鐘電路產(chǎn)生CPU的工作時序脈沖，是CPU正常工作的關(guān)鍵。時鐘信號不僅是對噪聲干擾最敏感的部位，也是單片機(jī)系統(tǒng)的主要噪聲源。單片機(jī)的時鐘信號為頻率很高的方波，方波是由與其頻

28、率相同(xin tn)的正弦基波和其倍頻正弦波疊加而成。頻率越高，越容易發(fā)射出去成為噪聲源。此外，時鐘頻率越高，信息傳輸線上信息變換頻率也越高，致使線間串?dāng)_、反射干擾以及公共阻抗干擾加劇。本機(jī)選用了較低的時鐘頻率，這對降低系統(tǒng)的電磁發(fā)射，提高系統(tǒng)的抗干擾性能很有利。 共一百六十七頁為了保證時鐘電路受到最小的干擾，本機(jī)在設(shè)計電路板時采取了以下措施：(1)時鐘脈沖電路盡量靠近單片機(jī)，引線(ynxin)短而粗；(2) 晶振電路電容遠(yuǎn)離發(fā)熱元件；(3)大電流信號線、電源變壓器遠(yuǎn)離晶振信號的連線；用地線包圍振蕩電路。 共一百六十七頁復(fù)位(f wi) 本單片機(jī)的復(fù)位電路以差分比較器LM393為核心構(gòu)成。所

29、謂復(fù)位，就是(jish)令RST引腳上出現(xiàn)寬度大于10ms的正脈沖，而在單片機(jī)工作期間，RST引腳為“0”電平。本機(jī)的復(fù)位電路如圖137所示。 共一百六十七頁由圖可見，在上電之后，9腳電壓立刻跳變?yōu)楦唠娖剑瑔纹瑱C(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。12V電源通過10K電阻(dinz)對電容充電，當(dāng)充到運算放大器的負(fù)極輸入電壓高于正極時，運算放大器輸出“0”電壓，復(fù)位過程結(jié)束。正極電壓為，復(fù)位時間可由零狀態(tài)響應(yīng)方程算得:共一百六十七頁式中，us為12V充電電壓，uc為10uf電容(dinrng)電壓，R為10K充電電容(dinrng)，帶入相應(yīng)值，有 即復(fù)位時間為38.6毫秒左右。LM393可以在非復(fù)位期間將單片機(jī)復(fù)

30、位腳電壓(diny)牢牢箝在低電平上，即使電源受到高電平脈沖干擾，由于運算放大器LM393的抗共模干擾能力，仍會令89C52的復(fù)位腳保持低電壓(diny)，由此排除了高電平噪聲脈沖誤復(fù)位的干擾。在圖13-7所示復(fù)位電路中，放電二極管4007必不可少，在電源斷電時它可以使電容迅速放電，從而確保電源恢復(fù)時單片機(jī)可靠復(fù)位。共一百六十七頁13.3.2電源(dinyun)子模塊 本機(jī)采用交流220V供電，驅(qū)動警號發(fā)聲、輸出供電、給蓄電池充電和驅(qū)動干簧管繼電器需要12V供電，板上其余(qy)集成塊和阻容元件使用直流5V供電，故電路板上設(shè)計為雙電源輸出。 220V/50Hz的市電進(jìn)入本機(jī)后，首先進(jìn)入變壓器，

31、輸出交流14V；交流14V進(jìn)入主電路板的電橋，經(jīng)過電橋整形和電容濾波去交流成分后送入12V集成三端穩(wěn)壓器7812，生成12V直流電，一邊滿足音頻功率放大器LM386、干簧管繼電器、外接探測器工作等供電需求，一邊送給5V集成三端穩(wěn)壓器7805，生成直流5V,給電路板上其余器件供電。其連接示意圖如圖138所示。 共一百六十七頁 7812、7805的輸出負(fù)載電流均為500mA，本機(jī)在報警時，有最大消耗(xioho)功率3.6W，折合7812輸出負(fù)載電路300mA，故能夠以12V電壓輸出200mA電流供外接報警器使用。兩片集成三端穩(wěn)壓器都配有散熱片，如散熱片與集成三端穩(wěn)壓器接觸不良，會導(dǎo)致集成三端穩(wěn)壓

32、器溫度過高，嚴(yán)重時會燒毀集成三端穩(wěn)壓器。 共一百六十七頁 本機(jī)可以選配12V蓄電池一塊，它在有220V市電輸入時不工作或者被充電，在停電時輸出12V電壓支持本機(jī)繼續(xù)工作一段時間；圖中270歐姆電阻為電池的充電電阻，它使初始充電電流不至于過大而損壞了電池。 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最重要并且危害最嚴(yán)重的干擾來源于電源的污染。由于電源是由市電電網(wǎng)經(jīng)變換后得到，市電電網(wǎng)電源污染問題嚴(yán)重。各種( zhn)干擾極易耦合到供電線路中，同時，電源本身也會產(chǎn)生干擾。常見的干擾源如圖139所示。 共一百六十七頁共一百六十七頁對本機(jī)有較大(jio d)影響的是電網(wǎng)干擾、電源干擾和繼電器干擾。電網(wǎng)干擾包括以下幾個方面：(1

33、) 電壓的波動：過壓、欠壓和突然停電等。(2) 浪涌、下陷：浪涌與下陷是電壓的快變化，如果幅度過大也會損壞系統(tǒng)。(3) 尖峰電壓：尖峰電壓的持續(xù)時間很短，電壓幅值比較高，對單片機(jī)的干擾比較嚴(yán)重。 繼電器的線包是一個電感負(fù)載，其觸點相當(dāng)于一個開關(guān)。當(dāng)繼電器的線圈通斷電流時，在開始的幾微秒內(nèi)不改變瞬態(tài)的形式。這表明在此短時間內(nèi)，分布電容使線圈有效短路，它是引起干擾瞬態(tài)的原因之一。共一百六十七頁 繼電器線圈電感與分布電容的比很大，這樣(zhyng)，當(dāng)電流截斷時，繼電器線圈周圍的磁場消失，在大約3S之內(nèi)，電壓上升到近似電源電壓的100倍，即具有陡峭前沿的大幅度浪涌電壓，然后按線圈、分布電容和電阻所決

34、定的速率下降到零。繼電器的浪涌電壓具有陡峭的前沿，它能產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和激勵。同時，普通繼電器的觸點開關(guān)呈現(xiàn)機(jī)械彈性震蕩。當(dāng)開關(guān)閉合時它引起電流的重復(fù)閉合和斷開，這時所產(chǎn)生的瞬態(tài)，比斷開時所產(chǎn)生的瞬態(tài)具有更長的持續(xù)時間，干擾也更嚴(yán)重。 共一百六十七頁 在由變壓器、整流管、調(diào)整管等組成的線性穩(wěn)壓電源內(nèi)，因整形單向脈沖，會產(chǎn)生電磁干擾信號。為了減少干擾因素，本機(jī)在設(shè)計上采用了一系列抗干擾的措施，包括供電策略、電源接地和電源濾波技術(shù)。對于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的不同(b tn)器件，合理的供電策略可以提高系統(tǒng)的抗干擾性能。圖1310(a)所示表示兩負(fù)載采用一根電源母線供電的情況，圖1310(b)所示表示兩負(fù)

35、載采用各自獨立的電源線供電的情況。 共一百六十七頁 減少電源的接地電阻，那么兩負(fù)載間的耦合可以減小。圖1310(b)所示的分開供電的方法有助于減少通過公共電源母線(mxin)上產(chǎn)生的負(fù)載感生干擾。 共一百六十七頁本機(jī)在設(shè)計接地時，遵循以下原則：(1)在接地面上，電源接地和數(shù)字信號接地相互隔離，減少地線間的耦合。(2)分別建立交流、直流和數(shù)字信號的接地通路。(3)將幾條接地通路接到電源公共點上，以保證電源電路有低的阻抗(zkng)通道。電源濾波的主要目的是抑制在電源線上的傳導(dǎo)高頻干擾。單片機(jī)系統(tǒng)的電源濾波通常包括交流端的濾波和直流端的濾波。直流端的濾波主要是抑制整流電路和開關(guān)電路所產(chǎn)生的高頻干擾

36、，通常用電容濾波就足夠了。共一百六十七頁13.3.3數(shù)碼管顯示(xinsh)驅(qū)動子模塊 顯示部分由4個狀態(tài)顯示燈、1個紅色共陰極7段數(shù)碼顯示管、1片移位寄存器74LS164、單片機(jī)的2根口線以及一些外圍阻容元件構(gòu)成，用來顯示報警、布防、撤防、錄音、電源、電話輸入號碼、報警撥打號碼、異地現(xiàn)場監(jiān)聽等多種狀態(tài)和信息。 74LS164是8比特串入并出移位寄存器。它內(nèi)部由8個級聯(lián)的DQ觸發(fā)器構(gòu)成。單片機(jī)的1腳作為(zuwi)74LS164的時鐘驅(qū)動線，2腳作為(zuwi)74LS164的數(shù)據(jù)輸入線，74LS164的并行輸出線分別接7段數(shù)碼管的各段對應(yīng)管腳，在單片機(jī)程序中，根據(jù)74LS164的真值表和時序

37、圖，在2根口線上輸入符合74LS164輸入要求的0/1數(shù)據(jù)，就可以在數(shù)碼管上顯示相應(yīng)的內(nèi)容。共一百六十七頁下面給出驅(qū)動74LS164的子程序：sbit LS164_CP= P10; /定義單片機(jī)1腳控制74LS164的時鐘線sbit LS164_AB= P11; /定義單片機(jī)2腳為74LS164的數(shù)據(jù)線 void LED_DRIVER(bit D7,bit D6,bit D5,bit D4,bit D3,bit D2,bit D1,bit D0) LS164_AB=D7; LS164_CP=1; LS164_CP=0; /送入最高位比特 LS164_AB=D6; LS164_CP=1; LS1

38、64_CP=0; LS164_AB=D5; LS164_CP=1; LS164_CP=0; LS164_AB=D4; LS164_CP=1; LS164_CP=0; LS164_AB=D3; LS164_CP=1; LS164_CP=0; LS164_AB=D2; LS164_CP=1; LS164_CP=0; LS164_AB=D1; LS164_CP=1; LS164_CP=0; LS164_AB=D0; LS164_CP=1; LS164_CP=0; /送入1字節(jié)數(shù)據(jù)(shj)的最低位比特，置低時鐘，保持/數(shù)據(jù)例如要讓數(shù)碼管顯示“5”，根據(jù)74LS164的并行輸出線與數(shù)碼管的連線情況，知

39、道令74LS164并行輸出“1,1,0,0,1,1,0,1”即可，在程序中執(zhí)行：LED_DRIVER(1,1,0,0,1,1,0,1);就達(dá)到目的。 共一百六十七頁13.3.4語音錄制(l zh)存儲子模塊 本機(jī)具有語音錄制/存儲/播放功能，使用者可以預(yù)先錄下一段語音，在向外報警時播放。這樣警情接聽者就可以在沒有電子地圖的情況下獲得一定的信息。 本機(jī)語音錄制存儲子模塊以單片20秒周期錄/放音語音電路ISD1420為核心，再結(jié)合一個(y )錄音麥克、一個(y )錄音按鈕和幾個阻容元件即可實現(xiàn)語音錄/放功能，單片機(jī)只需要2根線分別控制ISD1420的播放方式、監(jiān)控ISD1420的播放狀態(tài)。ISD1

40、420的取樣頻率為6.4KHz，取樣的語音直接存儲到片內(nèi)的不揮發(fā)存儲器中，不需要數(shù)字化和壓縮的其它手段。共一百六十七頁 ISD1420由一個單錄音信號REC實現(xiàn)錄音操作。麥克輸入信號經(jīng)AC耦合傳送到前置放大(fngd)器，AC耦合電容和ISD1420內(nèi)部一個10K電阻一起決定低頻截至頻率。ISD1420前置放大(fngd)器的輸出由輸入信號、麥克基準(zhǔn)和自動增益控制共同決定。麥克基準(zhǔn)（MIC REF）是麥克前置放大(fngd)的反相輸入，當(dāng)器件使用該輸入腳并以差分形式連接到麥克時，能減少噪聲、實現(xiàn)共模抑制。本機(jī)電路經(jīng)測試共模干擾小，故沒有使用差分輸入，麥克基準(zhǔn)腳（18腳）懸空。自動增益控制（AG

41、C）調(diào)整前置放大(fngd)器的增益，能在一個很寬的范圍內(nèi)適應(yīng)麥克的輸入電平。共一百六十七頁 當(dāng)錄音時間超過20秒時，ISD1420自動(zdng)退出錄音狀態(tài)，并使能25腳變低，指示錄音結(jié)束。每次錄音都從內(nèi)部存儲器的地址“0”開始存放，且在錄音前將內(nèi)部寄存器全部清零。 ISD1420的放音過程很簡單，單片機(jī)通過1根口線連接ISD1420的PLAYL腳，控制放音啟動和選擇電平放音模式，當(dāng)此管腳的信號由高變?yōu)?時，將開始放音操作；PLAYL變?yōu)楦唠娖剑龅浇Y(jié)束標(biāo)志（EOM）或存儲器的尾部放音將停止，ISD1420自動進(jìn)入調(diào)電等待模式。并通過另1根口線檢測放音結(jié)束標(biāo)志，以決定后續(xù)處理。語音錄制存儲

42、子模塊的電路連接方式如圖1311所示： 共一百六十七頁共一百六十七頁13.3.5數(shù)據(jù)(shj)存儲子模塊 數(shù)據(jù)存儲子模塊由串行EEPROM24C02構(gòu)成。24C02內(nèi)部具有2568的存儲結(jié)構(gòu)，在IC總線主控器進(jìn)行讀寫操作時，要先給定一個起始操作地址，下一字節(jié)操作時地址會自動加一。外部有3個器件編碼地址管腳、2個IC總線接口管腳。器件編碼地址管腳用來在多個IC總線器件同時掛在IC總線上時進(jìn)行器件尋址。24C02可以存儲6組用戶設(shè)置的報警電話號碼、異地(yd)電話操作密碼、報警主機(jī)等待摘機(jī)的電話振鈴次數(shù)。 共一百六十七頁I2C總線(zn xin)的基本原理 I2C總線是一種串行總線。它采用兩線制，

43、即一根時鐘線和一根數(shù)據(jù)線。I2C總線的時鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SDA都是雙向傳輸線，總線備用時SDA和SCL都必須保持高電平狀態(tài)(zhungti)，只有關(guān)閉I2C總線時才使SCL鉗位在低電平。 I2C總線上每傳輸一位數(shù)據(jù)都有一個時鐘脈沖相對應(yīng)，在時鐘線高電平期間數(shù)據(jù)線上必須保持有穩(wěn)定的邏輯電平狀態(tài)，高電平為數(shù)據(jù)1，低電平為數(shù)據(jù)0。只有在時鐘線為低電平時，才允許數(shù)據(jù)線上的電平狀態(tài)變化。如圖1312所示。 共一百六十七頁 I2C總線傳送數(shù)據(jù)時有兩種時序狀態(tài)被分別定義為起始信號和終止信號。在時鐘線保持高電平期間，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由高到低的電平變化時將啟動(qdng)I2C總線，為I2C總線的起始信號。在時鐘線

44、保持高電平期間，數(shù)據(jù)線出現(xiàn)由低到高的電平變化時將停止I2C總線的數(shù)據(jù)傳輸，為I2C總線的終止信號。起始信號和終止信號都由主控制器AT89C52產(chǎn)生。 共一百六十七頁對于不具備I2C總線硬件接口的AT89C52單片機(jī)來說，為了能夠(nnggu)準(zhǔn)確的檢測到總線上的信號，必須保證在總線的一個時鐘周期內(nèi)對數(shù)據(jù)線至少進(jìn)行兩次采樣。如圖1313所示： 共一百六十七頁I2C總線(zn xin)上的數(shù)據(jù)傳輸格式 I2C總線傳送的每一個字節(jié)均為8位，但每啟動一次I2C總線，其后的數(shù)據(jù)傳輸字節(jié)數(shù)是沒有限制的。每傳送一個字節(jié)后都必須跟隨(n su)一個應(yīng)答位，并且首先發(fā)送的數(shù)據(jù)位為最高位，在全部數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后主控

45、制器發(fā)終止信號，如圖1314所示。 共一百六十七頁從如圖13-14所示可以(ky)看到，沒有時鐘信號時數(shù)據(jù)傳送將停止進(jìn)行，接口的線與特征將使SCL在低電平時鉗住總線。共一百六十七頁 這種情況可以用于當(dāng)接收器接收到一個字節(jié)數(shù)據(jù)后要進(jìn)行一些其他工作而無法立即接收下個數(shù)據(jù)時，迫使總線進(jìn)入等待狀態(tài)，直到接收器準(zhǔn)備好接收新數(shù)據(jù)時，接收器再釋放時鐘線使數(shù)據(jù)傳送得以繼續(xù)進(jìn)行。I2C總線數(shù)據(jù)傳送時，每傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)后必須有應(yīng)答信號，與應(yīng)答信號相對應(yīng)的時鐘由主控器產(chǎn)生，這時，發(fā)送器必須在這一時鐘位上釋放數(shù)據(jù)線，使其處于(chy)高電平狀態(tài)，以便接收器在這一位上送出應(yīng)答信號。應(yīng)答信號在第9個時鐘位上出現(xiàn)，接收器

46、輸出低電平為應(yīng)答信號，輸出高電平則為非應(yīng)答信號。 共一百六十七頁 按照總線規(guī)約，起始信號表明一次數(shù)據(jù)傳送(chun sn)的開始，其后為尋址字節(jié)，尋址字節(jié)由高7位地址和最低1位方向位組成，方向位表明主控器與被控器數(shù)據(jù)傳送方向，方向位為“0”時表明主控器對被控器的寫操作，為1時表明主控器對被控器的讀操作。在尋址字節(jié)后是按指定讀、寫操作的數(shù)據(jù)字節(jié)與應(yīng)答位。在數(shù)據(jù)傳送完成后主控器都必須發(fā)送停止信號，下面以簡化的圖解方式（見書）介紹兩類數(shù)據(jù)傳送格式。 共一百六十七頁從上述數(shù)據(jù)傳送格式可以看出：l 無論何種方式起始、停止，尋址地址都由主控器發(fā)送，數(shù)據(jù)字節(jié)的傳送方向則遵循尋址字節(jié)中方向位的規(guī)定。l 尋址字

47、節(jié)只表明器件地址及傳送方向，器件內(nèi)部的n個數(shù)據(jù)地址由器件設(shè)計者在該器件的I2C總線數(shù)據(jù)操作格式中指定第一個數(shù)據(jù)字節(jié)作為器件內(nèi)的單元地址數(shù)據(jù)，并且設(shè)置地址自動加減功能。l 每個字節(jié)傳送都必須有應(yīng)答信號相隨。l I2C總線被控器在接收到起始信號后都必須復(fù)位它們(t men)的總線邏輯，以便對將要開始的被控器地址的傳送進(jìn)行預(yù)處理。 共一百六十七頁I2C總線的地址(dzh)約定為了消除I2C總線(zn xin)系統(tǒng)中主控器與被控器的地址選擇線，最大限度地簡化總線(zn xin)連接線，I2C總線采用了獨特的尋址約定，規(guī)定了起始信號后的第一個字節(jié)為尋址字節(jié)，用來尋址被控器件，并規(guī)定數(shù)據(jù)的傳送方向。在I2

48、C總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約中，尋址字節(jié)由被控器的七位地址位（它占據(jù)了D7-D1位）和一位方向位（D0位）組成。七位地址位由器件編號地址（高4位D7-D4）和引腳地址（低3位D3-D1）組成；方向位為0時表示主控器將數(shù)據(jù)寫入控制器，為1時則表示主控器從被控器讀取數(shù)據(jù)。 共一百六十七頁 主控器發(fā)送起始信號后，立即發(fā)送尋址字節(jié)，這時，總線上的所有器件都將尋址字節(jié)中的7位地址與自己器件地址相比較。如果兩者相同，則該器件認(rèn)為被主控器尋址。在本產(chǎn)品中，單片機(jī)始終作為主控器，不用考慮其器件地址；AT24C02始終作為被控器，查AT24C02的器件手冊可知AT24C系列E2PROM器件編號地址均為1010，引腳地址為A2

49、、A1、A0，在電路板上均接地(jid)，因此都為0，則該器件的尋址字節(jié)為SLAW=0A0H，SLAR=0A1H。 共一百六十七頁數(shù)據(jù)操作(cozu)格式I2C總線上掛接的存儲類器件片內(nèi)字尋址范圍為256字節(jié)。 通常E2PROM寫入時，總需要一定的寫入時間5-15ms，在寫入程序中無法連續(xù)寫入多個數(shù)據(jù)字節(jié)。為解決連續(xù)寫入多個數(shù)據(jù)字節(jié)，常設(shè)置頁寫功能，即在E2PROM器件中設(shè)有一定容量（頁寫）的數(shù)據(jù)寄存器。用戶一次寫入E2PROM的數(shù)據(jù)字節(jié)不大于頁寫字節(jié)數(shù)時，可按通常RAM的寫入速度，裝載入E2PROM中的數(shù)據(jù)寄存器中，隨后啟動自動寫入定時邏輯，經(jīng)過5-10ms時間，自動將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)同步

50、(tngb)寫入E2PROM的指定單元中。這樣一來，只要一次寫入字節(jié)數(shù)不多于頁寫容量，總線對E2PROM的操作可視為對靜態(tài)RAM的操作，只要求下次數(shù)據(jù)操作在5-10ms之后進(jìn)行。 共一百六十七頁在AT24C系列中，對應(yīng)于頁寫字節(jié)數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器分別有2、3、4位頁地址。這些地址分別是AT24C系列片內(nèi)E2PROM的最低2、3、4位地址，為字地址的低位部分。在寫入時，寫入數(shù)據(jù)按照字地址的低位部分，定位在數(shù)據(jù)寄存器的頁地址空間、數(shù)據(jù)寄存器地址的低位部分（頁地址），溢出時不會向字地址的高位部分進(jìn)位，這就會造成寫入數(shù)據(jù)在地址空間的翻卷現(xiàn)象，現(xiàn)以本產(chǎn)品中的AT24C02為例加以(jiy)說明。共一百六十七

51、頁 AT24C02的頁寫字節(jié)數(shù)為8，片內(nèi)數(shù)據(jù)寄存器的頁地址，從000到111。在數(shù)據(jù)寫入操作時，根據(jù)字地址（WORDADR）的最低3位地址裝載到指定的數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)裝載到數(shù)據(jù)寄存器地址為111后一個數(shù)據(jù)時，該數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)寄存器的000地址中，而字地址的A3位并不進(jìn)位，這就造成寫入地址的翻卷。 對應(yīng)于頁寫功能，AT24C02有字節(jié)寫和頁寫兩種方式進(jìn)行寫操作。頁寫是指向E2PROM片內(nèi)指定單元(dnyun)（WORDADR）連續(xù)寫入不多于n個字節(jié)頁寫數(shù)據(jù)（mn）的操作。N為頁寫字節(jié)數(shù)，m為寫入字節(jié)數(shù)。 共一百六十七頁 AT24C系列E2PROM的讀操作與通常的SRAM相同，但每讀一個字節(jié)地址自動

52、加1。由于數(shù)據(jù)字地址寄存器提供其地址空間與頁寫數(shù)據(jù)寄存器空間相同，因此地址指針同樣會出現(xiàn)翻卷現(xiàn)象。為了避免(bmin)糾纏翻卷現(xiàn)象，本產(chǎn)品采用指定地址讀的方式。指定地址讀是按指定的字地址讀出一個字節(jié)數(shù)據(jù)的操作。由于要寫入字地址，故要先進(jìn)行一個字地址的寫操作，然后重復(fù)起始狀態(tài)，讀入一個數(shù)據(jù)字節(jié)， 共一百六十七頁13.3.6雙音多頻信號接收(jishu)發(fā)送子模塊雙音多頻 為了接收(jishu)電話機(jī)輸入的電話號碼，在報警狀態(tài)下向外撥出電話號碼，本機(jī)包含了雙音多頻接收(jishu)/發(fā)送電路。 電話機(jī)有兩種撥號方式，即脈沖撥號和雙音多頻撥號，現(xiàn)在以雙音多頻最為普遍使用。雙音多頻撥號方式中的雙音頻是

53、指兩個特定的單音頻信號的組合來代表數(shù)字或功能。兩個單音頻的頻率不同，所代表的數(shù)字和功能也不同。共一百六十七頁 根據(jù)CCITT的建議，國際上采用697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz這8個頻率產(chǎn)生8種不同的單音頻信號，故稱為多頻。把這8種頻率分成兩個群，即高頻群和低頻群。從高頻群和低頻群任意各抽出一種頻率進(jìn)行組合，共有(n yu)16種不同的組合，代表16種不同的數(shù)字或功能，如表13-2所示。 共一百六十七頁表13-2雙音多頻的組合(zh)雙音多頻的組合功能數(shù)字或功能高頻群 Hz1209133614771633低頻群Hz697123

54、A770456B852789C941*0#D共一百六十七頁MT8880CE 本機(jī)的雙音多頻信號接收發(fā)送子模塊以MT8880CE為核心構(gòu)成。MT8880CE是帶調(diào)用進(jìn)程濾波器的集成雙音多頻收發(fā)器，20腳塑料DIP封裝。它由CMOS工藝制作，耗散功率低，可靠度高。它的內(nèi)部計數(shù)器提供了一個爆發(fā)模式，這樣，爆發(fā)鈴音能以精確(jngqu)的時間進(jìn)行傳輸。與MT8880CE相連的單片機(jī)或者其他微處理器可以選擇打開“調(diào)用進(jìn)程濾波器”來分析調(diào)用進(jìn)程音。MT8880CE與單片機(jī)之間可以使用標(biāo)準(zhǔn)微處理器總線直接匹配連接， 共一百六十七頁DTMF生成器 內(nèi)嵌在MT8880CE中的DTMF生成(shn chn)器可以

55、精確地生成(shn chn)16個標(biāo)準(zhǔn)的DTMF音對。生成音對需要的所有頻率由外部3.579545MHz晶振分頻可得。要通過單片機(jī)AT89C52指定一個DTMF信號，或者向單片機(jī)發(fā)送一個信號，都要遵循一個編碼格式，其對應(yīng)關(guān)系如表13-4所示。 共一百六十七頁低頻群Hz697697697770770770852852852941941941高頻群Hz120913361477120913361447120913361477133612091477數(shù)字或功能1234567890*D3000000011111D2000111100001D1011001100110D0101010101010共一百六十

56、七頁爆發(fā)(bof)模式在某些電話應(yīng)用中，要求被生成的DTMF信號可以被指定一個持續(xù)周期。這時，標(biāo)準(zhǔn)DTMF信號時序能夠通過使用爆發(fā)模式實現(xiàn)(shxin)。這個爆發(fā)/暫停持續(xù)時間是51ms1ms，這個持續(xù)時間對自動撥號是標(biāo)準(zhǔn)間隔。當(dāng)這個爆發(fā)/暫停信號被發(fā)送后，在MT8880CE狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位被硬件置位，表示發(fā)送器已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。在DTMF模式下，發(fā)送爆發(fā)/暫停信號的時序就是如此；但在CP（調(diào)用進(jìn)程）模式下，爆發(fā)/暫停持續(xù)時間是102ms2ms。當(dāng)CP模式和爆發(fā)模式都被選中時，DTMF信號只能被發(fā)送，但不能接收。共一百六十七頁內(nèi)部(nib)寄存器 MT8880CE內(nèi)部有5個寄存器，即

57、1個發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、1個接收數(shù)據(jù)寄存器、1個控制寄存器、2個狀態(tài)寄存器，首先通過如表13-5所示了解(lioji)如何選擇寄存器。 RS0R/W功能00寫發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器01讀接收數(shù)據(jù)寄存器10寫控制寄存器11讀狀態(tài)寄存器共一百六十七頁 不論操作哪個寄存器，MT8880CE與單片機(jī)AT89C52交換數(shù)據(jù)都是通過D3D0這四根總線進(jìn)行。通過如表13-6、表13-7、表13-8所示看看狀態(tài)寄存器和2個控制(kngzh)寄存器的含義。 MT8880CE狀態(tài)(zhungti)寄存器位名稱狀態(tài)標(biāo)志置位狀態(tài)標(biāo)志清除b0IRQ中斷發(fā)生時，該位或者b1置位無中斷。讀狀態(tài)寄存器后該位被清除b1發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空（爆

58、發(fā)模式）暫停持續(xù)周期結(jié)束，發(fā)送器準(zhǔn)備發(fā)送新數(shù)據(jù)讀狀態(tài)寄存器后該位被清除，或者不在爆發(fā)模式下b2接收數(shù)據(jù)寄存器滿在接收數(shù)據(jù)寄存器中有數(shù)據(jù)讀狀態(tài)寄存器后該位被清除b3指導(dǎo)檢測不到有效的DTMF信號檢測到有效的DTMF信號后被清除共一百六十七頁MT8880CE控制(kngzh)寄存器A位名稱功能描述b0TOUT音對或單音輸出高電平使能輸出。爆發(fā)模式或非爆發(fā)模式都可使用b1CP/DTMF模式控制邏輯“0”選擇DTMF模式，邏輯“1”選擇CP模式b2IRQ中斷使能邏輯“1”使能中斷模式。當(dāng)中斷使能且選擇DTMF模式，管腳IRQ/CP會在收到1個正確的DTMF信號后發(fā)中斷，置“0”b3RSEL寄存器選擇邏

59、輯“1”將在下一個寫操作選擇控制寄存器B，然后返回A共一百六十七頁MT8880CE控制(kngzh)寄存器B位名稱功能描述b0BURST爆發(fā)模式邏輯“0”使能爆發(fā)模式b1TEST測試模式邏輯“0”使能測試模式b2S/D單音/雙音生成邏輯“0”允許DTMF信號生成，邏輯“1”允許單音生成b3C/R行/列音選擇邏輯“0”選擇行頻率，“1”選擇列頻率共一百六十七頁工作(gngzu)方式 單片機(jī)從AT24C02讀出報警號碼，通過4根數(shù)據(jù)總線送給MT8880CE，由它生成相應(yīng)的雙音多頻碼，再送給發(fā)送電路。單片機(jī)通過操作I/O控制器、控制寄存器A、控制寄存器B，檢測狀態(tài)寄存器即可使MT8880CE工作在各

60、種狀態(tài)。比如說MT8880CE可以工作在DTMF模式下，接收DTMF信號(xnho)，也可以工作在呼叫處理模式下，接收頻率為450赫茲的呼叫處理音；在發(fā)送DTMF信號時，MT8880CE既可以工作在爆發(fā)模式下，以51ms的間隔發(fā)送DTMF信號，也可以工作在測試模式下，以102ms的間隔發(fā)送信號。接收DTMF信號時序如圖13-15所示。 共一百六十七頁共一百六十七頁單片機(jī)89C52從MT8880CE中讀數(shù)據(jù)和向MT8880CE中寫數(shù)據(jù)(shj)的時序如圖13-16與圖13-17所示。 89C52讀MT8880CE數(shù)據(jù)(shj)周期 共一百六十七頁89C52寫MT8880CE數(shù)據(jù)(shj)周期 共