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1、目 录1 前 言11.1课题的背景及来源11.1.1关于智能报警装置12 智能报警装置系统构成53 智能防盗装置硬件设计63.1 装置总体设计63.2 单片机模块73.2.1 电源和时钟电路以及复位电路83.2.2 单片机的引脚分配93.3 信号检测与识别模块93.4 语音录放模块123.5 音频拨号电路143.5.1 DTMF信号143.5.2 DTMF发生器153.6 电话机摘挂机控制模块173.7 盗情检测184 软件设计224.1 软件总体设计224.2 中断技术的运用234.3 定时器/计数器的运用254.4 延时程序264.5 信号音检测285 系统的完善与改进315.1 中断扩充
2、315.2 语音的分段控制355.3 双音频发送接受电路的扩充366 结论38致谢39参考文献40附录（一）硬件电路图41附录（二）程序清单42附录（三）语音芯片部分491 前 言1.1课题的背景及来源随着电子技术的发展，单片微型机因其具有体积小、集程度高、可靠性好、性价比高等突出优点已在工业控制、智能仪表、数控拥未、数据采集处理、通讯及各种智能家电和玩具等方面得到了广泛应用。而随着人们生活水平的提高和安全防范意识的增强，有关家庭、办公室和仓库等处的安全防范和自动报警系统的开发研制日益被科研单位和生产厂家重视，现在市场上虽有各种名目繁多的报警装置，但多由于可靠性较差、功能单一价格较高而难于普及
3、。如何开发和利用单片机来构成家庭、仓库、银行等地的安全防范系统，己成为众商家关注的焦点。因此很有必要开发一种面向家庭、办公室和仓库等处的低价位、运行可靠的安全防范设备，以适应市场所需。1.1.1关于智能报警装置1) 防盗报警系统的组成：防盗报警系统主要由四个部分组成：主机、传感器、遥控器(键盘)和附件。(1)主机单片微型计算机作为信息的检测与处理中，以负责传感器状态的检测和分析以判断入侵者是否存在，根据情况激活主机处于设防、撤防或报警状态。(2)传感器传感器是用来探测入侵者是否存在，激活主机布防、撤防及报警的设备。根据探测途径和探测方法的不同，传感器可分多个种类。门磁探头这类探头利用干簧管和磁
4、铁的物理特性，对门窗的开启情况进行探测，只要打开警戒的门窗，门磁探头就能向主机发出报警指令。热释被动式红外探头(简称红外探头)红外辐射是种电磁波，其波长介于光波和无线电波之间。人体也是一种红外辐射源，其辐射波长从71um-141um，红外探测器的作用是将移动人体的红外射线聚焦到传感器上来，通过内部光敏元件接收到的红外传感器转换为电信号输出。 P2288被动式热释人体红外传感器采用平衡检差方式工作，只感应71um-141um 波长的活动人体辐射红外线，不会受环境温度于可见光的影响，传感器加装菲涅尔透镜可感应十米以内的人体辐射红外线。热释电红外线防盗探测器中的检测元件是BISS0001 ， 该器件
5、是CMOS 数模混合专用集成电路，多用为红外专用芯片，它具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号预处理。另外它还具有双向鉴幅器，可有效抑制干扰，其内部设有延迟时间定时器和封锁时间定时器。热释电红外线防盗探测器工作原理如图1-1所示。 图1-1 热释电红外线防盗探测器工作原理图专用芯片BISS0001 经多级放大，双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延迟时间定时器，输出信号Uo 送MCU 单片机处理并报警。当A 端等于“0”时，为不可重复触发状态，即在TX 时间内，任何V 2 的变化都被忽略，直至TX 时间结束。当TX时间结束时，Uo下跳回低电平， 同时启动封锁时间定时器
6、进入封锁周期Ti 。在Ti 周期内，任何V 2 的变化都不能使Uo 为有效状态。这一功能的设置，可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。该设计输出为脉冲信号，当有移动物体进入探测范围以内时，输出端电平发生跳变，可实现检测并报警。根据其使用的红外被测元又可分为单元、双元等种类，单元红外探头因为间靠性、稳定性较差己逐淘满肤，市场上带环境温度控制功能的双元红夕陈头和能区分宠物和人体的智能多元探头也己面市。红外微波探头红外微波探头就是将微波雷达技术和热释被动式红外线探测技术运用于一体的探头，这种探头能够对被警戒的防区进行微波和红外线的双重探测和双重比较，从而在防区受到泪去入侵时可靠地发出报警信息。微波
7、探头微波防盗探测器是由MOS 场效应管C3355 、电阻和电容组成的高频振荡电路，产生的微波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，当人或其他物体在该防护区移动时，反射回来的微波信号与原信号之间产生频移，微弱的频移信号经过滤波处理后，再进行多级放大后输出报警信号。报警范围实测约为78 m ，可有效地进行实时探测。如下图1-2 图1-2 微波防盗探测器原理图防盗探测器电路是由以上两种类型探测器组成，在单片机内部进行信号处理时，将探测到的红外和微波两种信号进行“与”运算，即只有同时检测到两个传感器端口信号时，主机才会发出盗情报警信号，否则不于报警。2) 防盗报警系统的分类目前国内外
8、防盗报警产品种类繁多，分类的方法也不一样：A、根据主机和探头的连接方式，可分为有线防盗报警、无线防盗报警。B、根据主机的报警信息传递方式，可分为声光防盗报警、电话防盔报答、专线防盗报警等。C、根据警情处理的地点，可分为现场防盗报警、异地防盗报警。1.1.2 本智能报警装置具备的特点和优点本报警系统拟具有以下突出的特点和优点：该系统适用于家庭住户，安装方便。用户可方便地进行高音报警和电话报警的设置。不需要太多的外围设备，设备简单，操作方便。本系统拟采用ATIEL公司生产的内部带有4KROM的AT89C51为核心，开发成功后可泛应用于家庭的防盗报警。2 智能报警装置系统构成系统构成主要包括单片机芯
9、片、红外传感器、电话线路接口、HA868()PTD型电话机、SR9F26语音芯片。系统连接线路图如附录。智能防盗装置主要完成的功能是，当有人非法进入室内时，人体传感器通过红外探测采集盗窃信号输入，系统能够自动摘机，并判断电话是否处于可拨号状态。若是，则拨预置的电话号码。否则挂机，延时后重复上述过程。在拨号后，首先判断电话线的状态是否为回铃音及对方是否摘机。如是，播放录制好的语音报警内容，否则，挂机后延时重拨。为了实现上述功能，其系统的结构框图如图1，原理图如图拨号电路摘挂机信号检测语音录放盗情检测单片机话路 电话线图2-1 智能防盗装置原理图电路防盗报盗系统主要由两大部分组成，即硬件和软件。硬
10、件电路主要由单片机、电话机、语音装置、信号检测装置、红外传感器装置等几部分组成，各部分分别完成各自的功能，通过与其它模块的接口完整体功能的实现。下面就分别以硬件和软件方面列出该装置的设计方案及使用。3 智能防盗装置硬件设计3.1 装置总体设计本课题所要设计的智能报警装置由单片机、电话机、语音装置、信号检测装置、红外传感器装置等几部分组成，各部分分别完成各自的功能，通过与其它模块的接口完整体功能的实现。智能报警装置是利用电话网，处于监控状态，平时不影响用户家中电话机的正常工作。硬件电路主要由（1） 单片机模块（2） 电话机模块（3） 语音装置模块（4） 信号检测装置模块（5） 红外传感器装置模块
11、该系统硬件要实现的功能如下：（1）在全天候警戒状态时，外接电话可以正常使用，应急电话随时可以接受报警信号。（2）主人可以方便的设防和撤防。（3）合理的运用电话机电路，外部设备元件简单。该系统主要由硬件电路主要由单片机、电话机、语音装置、信号检测装置、红外传感器装置等组成。各系统模块的构成元件和功能如表3-1所示。表3-1 系统模块的构成元件和功能系统模块主要构成元件功能简介单片机AT89C51通过程序对整个系统进行控制双音多频发送装置HA868(皿)PTD型电话机及其内部拨号芯片W19930接收从电话线上来的多音多频信号并将其转化为数字信号，然后送入单片机处理或者将欲拨电话号码转化为双音多频信
12、号送上电话线，实现拨号功能语音装置SR9F26 单片永久记忆型语音芯片存储语音，以使在报警时，将事先存入的语音送出通知对方信号检测装置74LS14完成对电话线上的信号(如回铃音、拨号音、忙音、无效号码音以及振铃信号的判断)红外传感器P2288产生报警信号电话机单元HA868(皿)PTD型电话机产生双音频拨号信号3.2 单片机模块单片机AT89C51是该系统的核心部分，它通过程序对整个系统进行控制：当报警时，首先是由传感器传来的报警信号，然后送入单片机经由单片机AT89C51分析，然后根据分析结果来发出相应的指令以控制相应的模块，使之完成特定的功能处理或者将欲拨电话号码转化上电话线，实现拨号功能
13、为双音多频信送。单片机是一种特殊的计算机，它是在一块半导体芯片上集成了CPU，存储器RAM，ROM以及输入与输出接口电路，这种芯片习惯上称为单片机。后来按照面向对象，突出控制功能的要求，在片内集成了许多外围电路及外设接口，如定时器/计数器、串行通信控制器，部分单片机还集成了A/D、D/A转换器和PWM功能。在硬件结构、指令系统和I/O等设计上充分考虑了控制的需要，为控制提供了有效的手段，突破了传统意义上的计算机结构，发展成Micro-controller的体系结构，因此，目前国外已普遍称之为微控制器MCU，并以此与微处理器相区别。1987年以后，因采用嵌入技术，即在一块芯片上除了集成CPU外，
14、还嵌入了RAM/ROM或各种I/O功能，它又被一些大的半导体器件公司命名为嵌入式控制器（Embedded Controller）。3.2.1 电源和时钟电路以及复位电路本系统需要的是5V电源。控制单元采用12MHz的晶体振荡器。复位电路采用按键上电复位，电路如图3-1所示。图3-1 复位电路3.2.2 单片机的引脚分配表3-2 单片机引脚占用一览表单片机引脚说明P0.0-P0.3控制语音芯片SR9F26的录放P2.0-P2.1控制电话机的摘挂机 即免提控制P2.2拨号控制 P3.2 INT0报警信号输入口P3.4 T0信号监测数据输入口3.3 信号检测与识别模块设备与电话线接口的硬样结构原理图
15、如图2-2所示。由公用电话网上来的信号，一路经由R，C，IC1，R2和IC2组成的光电隔离振铃检测电路将振铃信号馈入CPU的中断引脚.另一路经C2，T组成的1：1的隔离电路后分成两部分，一部分经放大整形后馈入CPU的中断引脚，主要用来检测电信信号。另一部分进入双音多频发送器，双音多频发送器将CPU送来的数据调制成双音多频信号发送到电话线上去。电话网信号识别是利用CPU的中断和定时系统，检测输入信号的周期和一定时间内采集到的信号数量。由检测到周期可计算出信号的频率，由定时窗口内采集到的信号数量可以算出信号的占空比。有了频率和占空比两个参数，就可出推断出信号的类型。对于拨号音、阻塞音和振铃音(振铃
16、信号音由另外的检测电路专门检测)的情况，只需检测出信号的频率和占空比，就可出推算出它是振铃信号、拨号信号还是阻塞信号。对于拨号后的情况，要识别的信号有四种，其中三种基本信号(回铃音、忙音和无效号码音)，一种是传呼台2kHz的应答信号。这些信号出现的时刻和持续时间都有很大差别。铃流源为253Hz正弦波，谐波失真不小于5%，输出电压有效值为9015V。尤其是出现在信号前的语音信号，使得识别工作变得复杂、困难。普通振铃（即用户的电话机被呼叫时产生的信号）采用5秒断续，即1秒送，4秒断，断续时间偏差不超过10%。交换机给电话机的空闲信号（450Hz，6V，是连续信号），即用户没有主叫也没有被叫时产生的
17、信号（也称为拨号音信号）。交换机给电话机的忙音信号（450Hz，6V），即被呼叫的电话机在使用（也称被叫机忙）时，交换机向主叫机送回的忙音信号（0.35秒续，0.35秒断）。交换机给电话机的回铃音信号（450Hz，6V），即用户的主叫机拨打被叫机拨通，并且使对方的电话机振铃时，交换机向主叫机送回的回音信号（1秒续，4秒断）。尤其是出现在信号前的语音信号，使得识别工作变得复杂、困难。拨号后的前五种是与打电话相关的情况，后三种是与拨传呼机有关的情况。以打电话为例，拨号后如果是忙音，则挂机延后再拨，如果是回铃信号，则进一步检测对方是否摘机应答，何时摘机。比较忙音、回铃音和无效号码信号，三者有着相同的
18、周期5s.以这周期为检测窗口的时间长度，则无效号码信号的占空比为83%，忙音的占空比为=50%，而回铃信号的占空比小于26% (由于该信号受24H：正弦信号的调制，放大整形后，丢失部分载频)。 根据电话机的原理，电话的拨号音、回铃音和忙音的音源频率平均为45025Hz ，只是断续比不同且在时间上有明显差异，拨号音为45025Hz 连续信号；忙音为0.135S 通，0.135S断；回铃音为1S通，4S断。当电话信号音到来时，由T3放大，经74LS14比较后，通过P3.4脚送给单片机计数，单片机根据5S内计数值的不同来判定此时的电话线路是否处于可拨号及是否处于可发送语音状态。拨号音的计数下限为(4
19、50 -25)5 = 2125，计数上限为(450 + 25)5=2375。同理，忙音的计数范围为1041-1242，回铃音的计数范围为425-475，无信号音的计数应为0。在实际编程时，考虑一定的计数误差最后设定计数值大于2567为拨号音，在2564-2567之间为忙音，在256-2564之间为回铃音，小于256为无信号音。图3-2 信号检测装置原理图信号检测装置由74LS14及其外围元件组成，主要完成对电话线上的信号(如回铃音、拨号音、忙音、无效号码音以及振铃信号)进行判断。光电耦合在本电路的作用是隔离作用，避免了不同系统的共地问题。输入信号经光电耦合把电话线上的信号耦合到74LS14的输
20、入端，经74LS14 比较后，通过P3.4脚送给单片机计数，单片机根据5S 内计数值的不同来判定此时的电话线路是否处于可拨号及是否处于可发送语音状态。加上一个光电耦合，波形变得非常清楚，可见光电耦合起到了隔离作用，有利于对信号的分辨和识别。3.4 语音录放模块语音装置由SR9F26存储语音，以便在报警时，将事先存入的语音送出通知对方，语音录放电路由SR9F26 单片永久记忆型语音电路及少量外围元件组成，片内已存储好20S的报警信息，不怕掉电，放音由单片机P0口控制，语音信息通过该片的14 脚送至外线。SR9F26与控制语音播放电路有关的具体的连接电路如图3-3所示。在此系统中，芯片只用于播放话
21、音提示或报警信息，所以PR端接高电平。当装置向户主或安访部门提供语音提示时， AT89C51主控单元首先通过P2.1口将PD置为低，启动SR9F26芯片工作。然后AT89C51主控单元通过P2.0口将CE置为低，片选有效，SR9F26在CE的下降沿将地址锁存，即实现放音。语音处理电路如图3-3所示。当AT89C51单片机通过P2.3口将CE低电平触发时，将地址锁存，调用按用户要求已写入的语音内容，如用户的住址，报警内容等。由RC高通滤波后，经三极管8050放大送入被呼叫的对方。图3-3 SR9F26与控制语音播放电路的连接电路当系统向有线电话用户或无线系统用户提供语音提示时，8051最小微机系
22、统首先通过P0.1口将PD置为低，启动芯片工作，地址计数器清零。SR9F26在CE的下降沿将地址锁存，即实现地址方式放音。SR9F26芯片产生的语音信号，经过阻容元件耦合滤波送入通话电路。提供报警好的语音。语音处理芯片SR9F26采用最新的DAST技术(直接模拟量存储技术)，其存储单元采用了电擦除、电编程的EEPROM，省去了数字存储的AD，D/A转换，数字压缩及合成等电路。因此，SR9F36的应用电路十分简洁，语音的录放操作、存储非常方便。其主要特点还有：高保真：SR9F26对语音的存储采用了全新的“模拟存储技术”。录音时，取样后的模拟信号不经过AD转换而直接送入模拟收发器，有序地存储到模拟
23、存储阵列中。放音时，同样不必经过D/A转换，存储阵列中的信息通过模拟收发器，经滤波后直接送入音频放大电路，十分有效地改善了音质。永留性：SR9F26的模拟存储阵列是由EEPROM组成的，存取速度快，耗电少，对已存入的数据能够长期保存，同时又允许片内电路有随时重新改写数据的灵活性。多功能：SR9F26的录音信号有两路不同的输入方法，音频信号的多路处理器能接受两路不同的输入信号，输出信号的功率放大可采取两种不同的处理手段，录放操作具有两种不同的模式，超小型：SR9F26具备固体录音电路所必须具备的单元电路，因此只要外接少量的阻容元件，就能构成一个完整的录放系统。经过实践证明，SR9F26工作性能良
24、好，可以较好地在专用系统中完成语音提示功能，并可根据不同需要，在不同的通信系统中作为语音存储录放和话音提示电路加以应用。3.5 音频拨号电路 电子技术的发展使自动电话的结构发生着日新月异的变化，现今家用电话机也逐步用按键式取代机械拨号式.目前我国许多按键式电话机发出的拨号信号仍与机械拨号式相同，是脉冲信号，故两种电话机可以直接通换。随着科技的发展，出现T双音多频(Dual Tone Multiple Frequency， DTMF)按键电话，此种电话机在撤动某一号码时发出相应的双音多频信号，使拨号速度比脉冲拨号信号增加十倍左右。目前，DTMF按键电话的每一用户电话中除键盘外还要有与按键配合的D
25、TMF信号发生器(编码器)，而在电话交换机内应有DTMF信号接收器(解码器)对电话机来的双音多频信号进行处理、解码和接通被叫用户。近年来国外很多厂家己研制出多种单片DTMF发生器集成电路。这些集成电路外部只需极少几个元件，而且没有调谐元件，装配一个系统非常简单。3.5.1 DTMF信号DTMF信号发生器与DTMF按键号码盘相连，每掀一个号码键电话机就发生两个相应的音频信号的组合，用它控制交换机接续到被叫用户。根据国际电报电话咨询委员会(CCITT)的建议，DTMF按键盘采用八中取二或七中取二的音频方式，8个频率分为两组，按频率高低分成高频群和低频群，每群各4个频率，每撤按键盘上的一个号码，高频
26、群与低频群各送一个频率进行组合而输出就形成了双音多频信号，这样总共可有16种组合情况，号码与频率的对应关系见表( 3-4)所列。每个号码所对应的两个频率互不为整数比.高频群中的缓高频率1633HZ为备用频率，这样就变为七中取二方式，只有12个号码。这12个号码代表拉伯数字“09”及“*”、“#”，通常己足够用了，其中符号“*”、“#”用于表示特殊功能如“重发”、“暂停”等。如掀5”时高频群频率1336HZ与低频群频率770HZ同时输出。采用十六键时高频群中最高频率1633HZ系备用频率，(A)(D)预定为数据通信等其它功能。DTMF发生器集成电路的手册中大多以列音调（Column Tone）及
27、行音调(RowTone)分别表示高频群与低频群，高频群中的hl-h4分别对应列音调CI-C4， 低频群的11-14分别对应于行音调R1-R4。表3-3按键号码高 频 群H11209HzH21336HzH31477HzH41633Hz低频群L1697Hz123AL2770 Hz456BL3852 Hz789CL4941 Hz*0#D3.5.2 DTMF发生器在本次设计中，由于利用电话机进行拨号，所以只从电话机引出需要用的部分引线，电话机还可以作为正常的通信工具使用，没有破坏电话机的任何一部分，作为电话机的辅助设计。关于电话机的工作原理，及其具体连接电路，在附录中有说明。在设计中的具体应用是由HA
28、868(皿)PTD型电话机预先存储各种电话号码，发号由单片机的P2.2 控制T3 导通，将事先存储的号码以DTMF 形式通过该片的12 脚送至外线，从而完成拨号功能。在电话机中的具体连接电路图如图（3-4）所示：图3-4 话机中的连接电路图DTMF发生器又称为DTMF信号编码器或DTMF拨号电路，它的功能是把按键号码变为相应的DTMF信号。目前生产的单片DTMF发生器集成电路使用方便，价格低廉，是组成DTMF发生器的核心。各厂生产的DTMF发生器集成电路的内部电路结构都大同小异，有的为了通用除能产生DTMF信号外还能产生脉冲信号，但最新产品大多只输出DTMF信号。DTMF信号发生器集成电路新产
29、品外配部件很少，除必不可少的键盘外，还要一块石英晶体，大多用彩色电视机色副载波频率的石英晶体，频率为3.579545MHZ(日、美NTSC制)，另外需外接一两个电阻电容。之所以要极性保护电路，是因为在安装电话机时，a/b线的电压极性是不确定的，可能是a正，b负，也可能是a负，b正。图3-11的极性转换电路就可以把极性不确定的电压变成极性固定的电压，即c点的电压总是负的，d点的电压总是正的。本论文中设计的防盗报誉系统HA868()PTD型电话机内部的拨号芯片为W91330DTMF发生器。它的拨号部分原理图如图(3-5)所示。图3-5 HA868()PTD型电话机原理图它由启动电路，电源电路，脉冲
30、开关电路，脉冲控制电路组成。在本设计中，只用到重拨按键的作用，由于按键采用“E”字形的电路，使内部的两个信号线相连，所以我利用了三极管的开关特性，在P2.2口，输出一个50ms的脉冲，使三极管导通50ms，起到了触发按键的作用。经实践证明它是可以实现的。需要说明的是，本模块用的是电话机中的现成元件，充分利用电话机，其中的极性保护电路，启动电路，电源电路，脉冲开关电路，脉冲控制电路，都是利用电话机中的元件。3.6 电话机摘挂机控制模块此部分由JZC-23F(4123)继电器，三极管9014，二极管以及电阻组成，JZC-23F(4123)继电器是12v直流电源供电，具体的负载参数是10A 28VD
31、C或者5A 220AC，完全可以满足电话线路的要求，电路如图（3-6）所示图3-6电话机摘挂机控制模块原理图由继电器J5、J6、T12、T13整流桥等组成，单片机P2.1，P2.2控制T12、T13，使继电器J5、J6 吸合或断开，从而完成摘挂机。反向二极管是为了防止继电器的误导通，防止干扰信号的侵入。三极管9014相当于电子开关电路，当单片机输出高电平时，三极管导通，从而，继电器动作，开关闭和。完成摘挂机。为保证元器件的工作电压，必须保证合适的工作电压。而且供电电压的极性应该是固定的。这里继电器的工作电压为12v，三极管可以承受，并且它的负载电压可以达到220v，所以可以承受电话线路的电压。
32、所以此电路可以实现。3.7 盗情检测盗情检测由红外传感装置由P2288， BIS001及其外围元件组成。传感器采用P2888型号热释电红外传感器，当有人进入其探测范围时，传感器输出正向电压至单片机P3.2 从而启动单片机按设定的程序工作。具体的连接电路如图（3-7）所示：图3-7 盗情检测连接电路图热释电红外探测器是由热释电红外传感器（指陶瓷型，下同）、菲涅耳透镜及电子电路组成的一种光电检测装置，它能不接触地检测人体运动时辐射出的红外线并转换成电信号输出。1.热释电效应 某些强介电物质的表面接受了红外线的辐射能量，其表面产生温度变化，随着温度的上升或下降在这些物质表面上就会产生电荷的变化，这种
33、现象称为热释电效应，是热电效应的一种。这种现象在钛酸钡之类的强介电质材料上表现得特别显著。若在钛酸钡一类的晶体的上下表面镀膜形成电极，在上表面加以黑色膜，若有红外线间歇地照射，其表面温度上升T，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷P，设该元件的电容量为C，则该元件的电压 为P/C。这里要指出的是，热释电效应产生的表面电荷不是永存的，只要它出现，很快便被空气中的各离子所结合。因此，用热释电效应制成的红外线传感器往往需要在元件的前面加机械式的周期遮光装置，以使此表面电荷周期出现才能实现测量；或者只有当测移动物体时才可不用周期遮光装置。因此红外线测温计在测静止物体（包括人体）时需要加周期
34、遮光装置；只有检测运动的人体时才无周期遮光装置，所以，这种传感器也称为人体运动传感器。2结构 热释电红外传感器的结构如图（3-8）所示：图3-8 热释电红外传感器的结构传感器的敏感元件材料是钛锆酸铅（PZT）一类强介电物质，在上下两个表面用真空镀膜工艺做上电极，并在其上表面加上一层黑色氧化膜以提高其转换效率。它的等效电路是一个在负载电阻（Rg）上并联一个电容器的电荷发生器。传感器的输出阻抗极高，而输出电压信号又极其微弱，所以在传感器内附有一个阻抗变换的场效应管（FET）及一个厚膜电阻（Rs）组成源极输出级。整个结构封装在顶部有滤光镜的管壳内（TO-5封装），如图，也有少数传感器采用扁平金属外壳
35、或树脂封装，其滤光镜在侧面。3.滤光镜材料 在壳体的窗口上装有不同材料的滤光镜，使不需要波长的红外线不能进入传感器。一般热释电红外传感器在0.220m光谱范围内的灵敏度是相当平坦的，并且不受可见光的影响。由于对不同物体的检测要求（如医学、气体分析或火焰检测等）、光谱响应范围不同，因此应采用不同材料的滤光镜。4.传感器内的元件数 从图中可看出，敏感元件只有一个，若传感器中有两个敏感元件（反相串联），则称为双元件传感器。元件的热释电红外传感器有如下特性：当入射的红外线能量顺序地辐射到两个敏感元件时，由于两个敏感元件反相串联，其输出比单元件高一倍；对同时输入的能量会相互抵消。由于有这样的特性，使双元
36、件传感器有以下优点：可防止因太阳光等红外线所引起的误差或误动作；陶瓷型热释电敏感元件具有压电效应，双元件传感器可消除因振动而引起的误差；可以防止检测的环境温度变化而引起的误差。人体检测的热释电传感器都采用双元件的。5.热释电红外传感器的主要参数 几种常用的热释电红外传感器的主要参数如下表所示。（1）电压响应率Rv（也称为灵敏度） 当经过调制的红外线光源照射到元件表面，元件输出的电压与输入的红外辐射功率的比值称为电压响应率Rv，Rv=Vs/PAd，式中Vs为红外线检测元件的输出电压（V）；P为照射到元件单位面积上的辐射功（W/cm2）；Ad 为元件的面积（cm2）。Rv 的数值越大，其灵敏度也越
37、高。（2）噪声等效功率NEP 红外线检测元件的输出电压较低，因此在评价它的性能指标时应特别注意到噪声的影响。噪声等效功率（NEP）值是输出信号的信噪比（S/N）为1时所对应的红外线入射功率值。其值越小，则元件越灵敏。（3）检测度D 及特定检测度Dx 检测度D 是NEP的倒数。D 值越高，说明该元件检测信号的能力越强，而受噪声影响越小。特定检测度D*是将元件受光面积Ad及测量放大器频带宽度f特定和规格化的D值，它能较确切地反应该元件的品质，因此D * 参数应用更为广泛。D*=D（Adf）1/2，P2288作防入侵报警器有较好的性能，而LHi958较适合作自动门的检测器、门灯或走道自动灯的应用。因
38、此本系统的红外传感器为P2288。当人进入警戒区域时，热释电红外传感器PIR接收到频率为0.1-8 Hz的人体红外信号，并将其转换为电信号，经过由电阻R2、电容C3及C5组成的低通滤波电路，滤除高频干扰噪声，送至IC BIS0001的14脚。经内部二级放大和双向幅度鉴别后，通过逻辑控制延时电路在IC BIS0001的2脚输出高电平，并经电阻R送至三极管9014，9014接射极跟随电路，E极通过1个2k的电阻限流接1个发光二极管指示，E极又输出1个信号作为编码芯片的输人端。4 软件设计4.1 软件总体设计该系统软件由51系列汇编语言开发，主要由中断部分组成，其中的报警信号检测为循环查询，报警信号
39、控制主要为中断部分，整个程序在TSC-51/98开发系统上调试通过，其程序流程如图4-1所示。开始有报警信号拨号2.5秒摘机放音20秒挂机延时5秒拨号音铃音结束YNNY图4-1程序流程图若有人进入探测范围，则P3.0为高电平，延时20S(用于主人进门后，有一定的时间关闭K1，以免产生误报) ，单片机令P2.1、P2.2 为高电平，继电器J12、J13接通，处于摘机状态。电话线路上的信号经T2送至单片机的P3.2，若此信号为忙音信号，挂机5S，然后重新进入摘机状态，直到拨号音进入为止；若此信号为拨号音信号时， P2.2为高电平，控制拨号电路拨号。拨号完毕后，延时2.5S ，CPU查询P3.2的信
40、号，若为忙音，延时5S 后，重新进入摘机状态； 若为回铃信号且对方摘机，则P0.0、P0.1输出高电平，控制录放音电路播放语音报警信息，放音20S，然后令P2.1v12P2.2为低电平，从而挂机，进入下一次报警开始状态。 4.2 中断技术的运用本次设计用到的中断，有外部报警信号的输入中断，定时器T1产生的定时益处中断，外部计数器 T0产生的计数溢出中断。对中断优先级的设定，INT0是地优先级，T0、T1是高优先级，软件设计为SETB EASETB ET1SETB ET0SETB EX0SETB IT0SETB PT0SETB PT1CLR PX0这样在开外部中断后，产生中断，执行中断服务程序的
41、过程中，外部报警信号成生的中断不能中止内部定时器和外部计数器的中断，使其正常的工作。当外部产生报警信号，在执行外部中断的中断服务程序时，先关掉外部中断，这样就能保证中断服务程序不被打断。在执行外部中断服务程序后，先要延时20秒，我采用程序延时的方法，程序流程图如下， Y250m到1s到20s到NNYYN返回图4-2 程序延时图子程序片断为DEL： ；延时20秒MOV R7，#20HDEL1：MOV R6，#200HDEL2：MOV R5，#125HDEL3：DJNZ R5，DEL3DJNZ R6，DEL2DJNZ R7，DEL1RET当晶振采用12M赫兹时，每个机器周期为1s，采用程序循环的方
42、法，125*2=250s，250*2*200就是1秒，在经过R7的循环，就是20秒的延时。4.3 定时器/计数器的运用T0采用计数工作方式，使用操作模式2，8位自动重装计数器，分为两个独立的8位计数器TH0和TL0，仅TH0的值在技术中不变。TL0溢出时TH0的值自动装入TL0中。计数初值为256-256=0。T1采用定时工作方式，选模式1，定时50ms， 由公式X=M-计数值=M-=M-(TCfosc)12可以计算出T1的定时初值是26F0H。关于模式控制寄存器TMOD的控制，由于模式和工作方式都已确定，所以其值为00100101，即26H。程序片断为MOV TMOD，#26HMOV TH0
43、，#00HMOV TL0，#00HMOV TH1，#26HMOV TL1，#0F0H由于需要定时5秒，用一个定时器无法实现，所以在设计中采用定时器加软件计数的方法实现。ORG 0000HLJMP MINORG 001BH ；定时器1LJMP T1ORG 0030HMIN：SETB TR1 ；启动 T1MOV A，#00H ；对计数中断的次数进行计数MOV 41H，#100H ；毫秒计数初值MOV 42H，#300H ；5秒计数初值CLR 4FH ；标志位TT：JNB 4FH， TT T1： ； 定时器PUSH PSW MOV TH1，#0D8H MOV TL1，#0F0H DJNZ 40H，T
44、T1 MOV 40H，#100DJNZ 41H，TT1 MOV 41H，#300 SETB 4FH4.4 延时程序在设计中用到多个延时程序，有20秒的延时，2.5秒的延时以及5秒的延时，设计中的延时程序都采用了程序延时的方法。但是程序延时并不可靠，它存在一定的误差，但是这并不影响程序的执行，也不影响报警系统的正确性，因此可以应用。需要说明的是，在用程序延时延时时，需要关掉中断，否则将严重影响延时的正确性，将大大的推迟延迟时间。因此在调用延时程序时，首先要关掉中断。各延时程序片断如下：DEL： ；延时20秒MOV R7，#20HDEL1：MOV R6，#200HDEL2：MOV R5，#125HDEL3：DJNZ R5，DEL3DJNZ R6，DEL2DJNZ R7，DEL1RETDELAY： ；延时5秒MOV R7，#05HDELAY1：MOV R6，#200HDELAY2：MOV R5，#125HDELAY3：DJNZ R5， DELAY3DJNZ R6， DELAY2DJNZ R7，DELAY1RETDELA： ；延时2.5秒MOV R7，#05HDELA1：MOV R6，#100HDE
