《基于DTMF技术的智能报警系统设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于DTMF技术的智能报警系统设计.doc（73页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、基于DTMF技术的智能报警系统设计专业：电子信息工程班级：2005级1班姓名：蔡胜菊目 录引 言31 智能报警系统71.1 智能报警系统发展简介71.2 我国智能安全防范系统展望81.3 论文主要工作概述91.4 论文研究的意义112 基于DTMF技术的智能报警系统设计132.1 基于DTMF技术的智能报警系统132.1.1总体功能132.1.2分机功能132.1.3主机功能132.2 系统各模块的主要功能及器件选择142.2.1分机模块142.2.2主机模块152.3 系统软件功能介绍153 基于DTMF智能报警系统电路设计183.1 分机硬件的设计183.2 微控制器的选择及功能介绍183
2、.2.1 AT89C51单片机的特点及功能描述183.2.2存储器193.2.3定时器/计数器193.2.4中断系统203.2.5输入输出端口203.2.6时钟电路与复位电路及掉电工作方式243.3 红外对射检测电路设计253.4 分机摘机电路设计273.5 DTMF发码电路设计283.6 主机硬件的设计313.6.1分机摘机检测电路设计323.6.2 DTMF解码电路设计323.6.3 LED显示设计373.6.4 单片机与计算机通信接口384 基于DTMF报警系统软件设计404.1 分机主程序的设计404.2 分机中断处理子程序的设计414.3 主机主程序的设计424.4 主机中断处理子程
3、序的设计435 硬件电路调试实验与整体运行调试445.1 分机部分功能的调试445.1.1分机红外对射报警功能调试445.1.2分机模拟摘机功能调试455.1.3分机短路报警功能调试455.1.4分机断路报警功能调试455.2 主机部分功能的调试455.2.1 显示器部分调试465.2.2分机摘机检测功能调试465.2.3主机模拟摘机功能调试465.2.4主机RS232通信功能调试465.2.5主机与分机DTMF通信功能调试475.3 整个系统联调47结 论49致 谢51参考文献52附录1 分机程序54附录2 主机程序62摘 要随着信息技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高，人们对生活的需
4、求己经丛追求简单的生存空间向着追求质量、功能、服务等多重需求过渡。同时，人们对仓库安全防范要求也大大提高，如何利用现有的计算机及通信技术对仓库安全防范进行集中管理，已经成为信息产业的热点技术，这种集防盗报警功能和通讯管理功能于一体的单片机产品将具有良好的发展前景。智能化仓库防盗报警系统集防盗功能于一体，可实现自动检测与自动电话拨号报警。该系统由红外线对射、双音多频和AT89C2051单片机电路组成。若有人体在警戒范围内移动，红外线对射检测出信号，会触发继电器给出低电平，通知节点电路板，节点电路板得到此信号后，将报警信号利用双音多频技术，将报警信号传到中心计算机系统。管理中心主控计算机在查询到报
5、警信号的同时能够及时显示。在系统的安全上，为了防止雷击，各个分机平时不挂在线上，当有人通过红外对射时，将分机挂接到线路上。为了防止断路报警，解决漏报问题，在最尾端加一个专门发通信码的分机，每隔三分钟发送一个通信码，主机收到证明线路良好，收不到证明线路出现故障。为了防止短路报警，解决误报问题，采取软件处理的方法，对该分机实行检测三次，该分机仍为低电平，证明该分机出现故障，红外对射存在外界干扰，完成系统可靠工作。关键词：智能； 报警系统； 双音多频； 防盗； AT89C2051单片机AbstractWith the rapid development of information technolo
6、gy and the increasing of peoples living standard, The lives of the peoples demands by the living space pursue simple plexus have gone toward the pursuit of quality, function , service and Multiple needs and so on. At the same time, the requirements of peoples safe warehouse also greatly improved, ho
7、w to use the computer and communication technology existing in the warehouse safety management, has become the focus of information industry hotspot technologies, the collection and communication management, anti-theft alarm function in the single-chip products will have good prospects for developme
8、nt.Intelligent warehouse anti-theft alarm system integrating anti-theft functions in one, and also may realize the automatic detection and automatic telephone dial-up alarm. This system consists of infrared correlation, Dual Tone Multiple Frequency and single-chip microcomputer. If there is a body m
9、oving in the alert, within the scope correlation infrared detection signal, triggering relays are low level, notify node circuit boards, the signal node, will alarm signal after using a technique and signals to a central computer system. Center Management computer can show the alarming signal of que
10、ry in time. In the security of the system, in order to prevent lightning, each extension usually doesnt hang on. when anyone correlate by infrared, they will hang on line extension receives. In order to prevent and solve problems continuity alarm ,we can add a special code extension in the end , and
11、 send a communications code every three minutes ,if the host receive it, it proves the hair good ,the opposite is bad. To prevent it short out alarm and solve problems, we can Adopt the method of software testing that check three times. If the extension is still low level, it proves this extension b
12、ad and infrared correlation exists outside interference, Finish the systems reliable work.Keywords:intelligent; alarm system; dual tone multiple frequency; anti-theft ; AT89C2051 microcontroller引 言随着计算机的普及和信息技术的猛发展，人们已人们己不满足于传统的居住环境，对家庭及住宅随着计算机的普及和信息技术的迅小区提出了更高的要求，智能化被引入家庭及住宅小区，并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要
13、求的日见增高，体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。家庭及住宅小区智能化的定义，在国际上至今尚无一致的定义，一般认为，在现代化的城乡住宅小区内综合采用微型计算机、自动控制、通信与网络及智能卡等技术，建立一个由住宅小区综合物业管理中心与安防系统、信息通信服务与管理系统和家庭智能化系统组成的“三合一”住宅小区服务与管理集成系统，最终目的是使每一住户得到满足其要求的最佳方案。国家建设部规定，目前住宅小区应实现六项智能化要求，其中包括实行安全防范系统自动化监控管理：住宅的火灾、有害气体泄漏实行自动报警；火灾报警系统应是以烟、温及可燃气体等探测器为主体；防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测
14、器;系统应能与计算机安全综合管理系统联网；计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。基于此项规定，住宅防盗防火系统实现智能化势在必行。 本文所要介绍的智能防盗报警系统的工作过程是当有人经过红外线对射区域时，红外对射被遮挡，会触发继电器给出低电平，通知节点电路板，节点电路板得到此信号后，将报警信号利用双音多频技术，将报警信号传到中心计算机系统。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，通过运用多传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
15、安全，通过运用多传感器探测、双音多频远程数据传输(DTMF)及计算机通信等技术综合形成智能报警系统，从而达到保障小区安全的目的。双音多频(DTMF)信令的传输速度1，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，可发出多种双音多频DTMF信号;接收部分用于完成DTMF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，同时将报警信息送至小区监控管理中心作记录、打印处理，从而达到保护用户生命财产的目的。课题研究的目的及意义，目前随
16、着科技的不断进步，电子技术的快速发展，人们的生活水平得到了很大的提高，手机、空调等高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律。但是，除了环境因素外，科学技术的发展也给人们的生活、财产带来不安定因素，利用社会进步创造出来的技术产品达到个人犯罪目的的事情时有发生。这就为监控设备在居家安全、政府文件保密等领域的研究提供了必要的前提。随着人们生活质量的提高、安防观念的增强，报警系统将会得到越来越广泛的应用。无线报警系统与有线系统相比具有无需布线，方便灵活的特点，而且无线系统的安全与可靠性已经可以与有线系统相比拟。但目有线报警系统在中国的市场应用率还很小，因此，对于中国的有线报警业来说，还有相当多的工作
17、要做。 因此，针对上述有线系统的应用特点，本课题的研究以为人们提供操作简易、安装灵活、外形美观、网络多样性等更符合人们的审美及使用习惯，智能化程度越来越高的无线报警器为目的，不仅免去了有线系统布线的繁琐，而且具有高的抗干扰性及安全性。对于提高我国无线系统研究的地位，促进我国无线技术的向前发展具有重要的意义。而且应用报警系统的地区一旦有警情发生，人们可以立即对其采取相应的措施，对于人们的生命安全及财产安全、社会的安定具有非常重大的意义。拟采用的主要研究方法采取由简单向复杂过度的方法，具体方法如下：（1）先设计一个基于AT89C2051的最小系统开发板，熟悉单片机开发流程2。（2）报警信号采集，采
18、用双音多频作为信息传输媒体，不用无线电方式。这样，机器受干扰少，误报率低，使用范围更加宽广。传送报警信息用数字信息方式，便于计算机与报警器之间实现数字通信。（3）调试DTMF编解码过程，采用有线调试，给DTMF编码器一组数据让其编码产生DTMF信号，用解码器解调，一样解码出来的数据与编码的数据，说明这两部分工作正常。级联调试，在分级调试成功的基础上，借助与简单的软件进行级联调试。在简单数据传输正常的情况下，逐渐增大软件的功能，从硬件的调试过渡到软件的调试和软硬的混合调试，直到整个系统工作正常。（4）测试性能，记录数据，对结果进行比较分析，同步改进完善设计。智能报警系统的应用价值：（1）232和
19、485通信距离有限，而DTMF传输距离远，实测达到8公里，适合于仓库，小区报警系统。该设计综合使用线路信号检测芯片判断线路状态，DTMF收发芯片接收、发送DTMF信号，并进行命令交互，采用单片机集中控制，制作的远程监控装置具有广泛的应用价值。（2）以AT89051单片机为核心，结合DTMF传输技术、串口通信技术的报警系统。该控制系统具有短路断路报警功能，实现了报警控制系统与闭路监视系统的联动，很好地提高了安全防范的效果。1 智能报警系统1.1 智能报警系统发展简介在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术应用已渗透到人类生存、活动的各个领域，在建筑领域，人们的现代生活、工作对居住和办公的建筑环境
20、不仅要求舒适健康、安全可靠、高效便利，同时还要适应信息化社会运用科技手段和设备的要求。但是经济的发展也带来了相当大的负面影响。城乡收入差距、区域收入差距进一步拉大，以及流动人口的迅速增加，社会保障制度的不健全，盗窃、抢劫等刑事案件也呈现出了增加趋出判断的多闭值系统，多传感元件火灾探测器是智能型的装置，使用三种不同类型传感元件的探测器记录模拟量的火灾参数，并将这些模拟量转换成数字信号，然后，探测器利用数值算法判定是否存在火灾危险。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冈，提高火灾探测系统的检出率，增
21、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3、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，增设内分机用于接收室内各探测器的报警信号。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二、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
22、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。当住户家居安防系统断电时，自检系统会自动向保安中心报警。保安中心计算机还会始终记录每一户住宅的家居安防系统是否处于设防状态。室内装有震动报警头(可以检测破坏门时的震动)、红外微波双鉴式报著头(可以检测室内是否有人)及报警控制器。报警控制器以MCO为核心
23、，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1104。系统中还配备了8Ah的充电电池，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、可将成为评价住宅小区的重要指标。1.2 我国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
24、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，而且对环境智能化住宅防盗防火报警系统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
25、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，智能住宅已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。1.3 论文主要工作概述随着微型计算机技术的提高和发展,计算机在安全防范系统中的应用,具有重大的社会、技术、和经济意义。智能建筑内的防盗报警系统利用计算机来管理大大提高其自动化
26、程度,更有效地保证生命财产的安全。有一个安定、和谐的家庭氛围和社会气息是人们的基本要求，在无人看守的家庭、银行、仓库、商店、重要财经部门等一些重要的部门实施自动监测报警的要求就变得更必要、更重要了，它会使家庭、银行等重要部门的财产免受损失。针对这一要求人们研制了一系列自动报警系统。如有门磁式、触摸式、红外线监测等自动报警系统。当然根据不同的地方，不同的使用范围和不同的使用要求来选择报警系统是很好的依据。而红外线对射在报警系统中起着重要的作用。本文主要致力于寻求一种能解决小型仓库报警器因电话线被恶意剪断而导致断路报警和红外对射被某种物体（小树叶）长时间遮挡而导致短路报警的问题的方法，并研制开发出
27、一种功能更加齐全，可靠性更高的新型小型仓库报警器。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。本文主要做了以下方面的工作:(1)根据系统功能要求并且考虑产品的性价比，进行系统的整体方案设计。该方案既经济又简单，以方便系统的调试和用户的使用。(2)系统硬件设计。主要包括芯片的选型、所选芯片的功能、芯片外。围电路的合理设计、双音多频(DTMF)信号的芯片发码MT5087芯片解码电路MT8870。(3)系统软件设计。主要考虑AT89C51单片机和双音多频(DTMF)收发芯片的操作编程，所以采用Keil C51，Keil C51是目前最流行的5l单片机开发软件。本课题的总体思
28、路：电话远程控制系统接收远端发送来的DTMF信号,并对其进行解码,解码后的信号再由中央处理单元采集处理;为了方便用户使用,系统设计了语音提示界面,本设计是一种以AT89C2051单片机为核心的多功能定时控制器5。接收外部操作指令形成各种控制信号，并完成对于各种信息的记录；主机控制器主要完成DTMF解码，同时将该报警信息通过RS232发送给智能报警计算机管理系统。智能报警控制器是一种以AT89C2051单片机为核心的多功能定时控制器，通过芯片MT5087进行发码。在由主机控制器采用了AT89C2051单片机作为核心器件,通过双音多频解码芯片MT8870解码。由电话线送进来的双音多频(DTMF)信
29、号经电容隔直后送到入MT8870，由 MT8870进行解码，然后送给主控芯片AT89C2051。AT89C2051在对该数据进行校验，当校验正确后，现进行本地报警与显示。然后在通过MAX232将报警信息送给计算机，由上位机软件进行显示、处理与保存，以便查询。采用有线调试，通过在分级调试成功的基础上进行级联调试，一个一个点的测试，保证各个测试点的电压正常，排除电路中的故障，在简单数据传输正常的情况下，逐渐增大软件的功能，从硬件的调试过渡到软件的调试和软硬的混合调试，直到整个系统工作正常。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，
30、智能小型仓库已开始引起人们的关注。作为智能小型仓库的一个组成部分，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 论文研究的意义基于DTMF技术的智能报警控制系统充分利用了AT89C2051单片机的丰富资源，将控制技术与DTMF双音多频相结合，具有功能强、可靠性高、智能化、操作简单、可联网、体积小、成本低等突出优点。该设计已制成产品，投入生产。实践证明，此基于DTMF技术的智能报警系统较同类产品更具竞争力。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、可将成为评价住宅小区的重要指标
31、。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，安全报警系统得到了广泛应用，与此同时人们对安全防范的要求也越来越高。因此，在充分利用现有科技的基础上，研制一种操作简单、功能强大、能对多类警情进行报警、可靠性高且成本低廉的新型智能化报警控制系统具有十分重要的意义。2 基于DTMF技术的智能报警系统设计2.1 基于DTMF技术的智能报警系统2.1.1总体功能本设计的工作过程是当有人经过红外线对射区域时，红外对射被遮挡，会触发继电器给出低电平，通知分机电路板，分机电路板得到此信号后，将报警信号利用双音多频技术，将报警信号传到终端主机控制器，主机控制器对分机送来的信息进行显示并送给中心计算机管理系统，通过计
32、算机管理系统对报警信息显示到相应的地理位置，并对报警信息进行存储，以便对报警信息进行查询。2.1.2分机功能检测红外报警，当有红外对射被遮挡，能够检测到信号，通过继电器接通DTMF线路，向主机发码。首先在系统的安全上，为了防止雷击，各个分机平时不挂在线上，当有人通过红外对射时，将分机挂接到线路上。其次，为了防止断路报警，解决漏报问题，在最尾端加一个专门发通信码的分机，每隔3分钟发送一个通信码，主机收到证明线路良好，当大于3次没收到通信码时即约 10分钟收不到通信码时证明线路出现故障，可以通过专门人员进行线路检测。再次，为了防止短路报警，解决误报问题，采取软件处理的方法，对该分机实行检测三次，该
33、分机仍为低电平，证明该分机出现故障，红外对射存在外界干扰。2.1.3主机功能 检测分机发送过来的报警信息，进行显示，同时发给计算机。首先为了防止雷击，主机平时不挂在线上。当有分机发送DTMF信号时，主机通过分机摘机检测电路能够检测到分机摘机信号，通过控制继电器接通电话线。 其次，通过DTMF解码芯片对分机发送过来的信息进行解码，并通过LED进行显示。再次主机应该能够对分机通信码进行超时处理，即10分钟收不到通信码时证明线路出现故障，可以通过专门人员进行线路检测。最后，主机应该能够实现和计算机通信，将报警信息传送给计算机系统。2.2 系统各模块的主要功能及器件选择2.2.1分机模块图1 分机原理
34、框图分机报警器对各传感器的信号进行检测和控制，对进入红外对射区域的人或物能够及时检测，然后通过双音多频(DTMF)编码芯片向智能报警终端的控制中心发送报警命令。因此，分机主要由主控芯片和DTMF发生芯片组成。由于AT89C2051是由美国Atmel 公司生产的至今为止世界上最新型的高性能八位单片机之一2，功能强大，简单易用，因此选择AT89C2051作为分机主控芯片。DTMF发码芯片MT5087与AT89C2051的接口电路简单，并且加上相应外围电路就可以实现DTMF信号的收发功能。因此DTMF发生芯片选择MT5087。2.2.2主机模块 图2 主机原理框图主机控制器主要完成DTMF解码，同时
35、将该报警信息通过RS232发送给智能报警计算机管理系统。因此，主机控制器主要由主控芯片、DTMF解码芯片和RS232通信转换芯片组成6。主机控制器主控芯片仍采用Atmel公司生产AT89C2051。2.3 系统软件功能介绍在硬件确定之后，就是选择一个好的单片机开发软件。随着单片机开发技术的不断发展，单片机的开发软件也在不断发展，Keil C51是目前最流行的5l单片机开发软件，各仿真机厂商都宣称全面支持Keil C51的使用，对于使用C语言进行单片机开发的用户，Keil C51已经成为必备的开发工具。Keil C51源程序结构和一般C语言没有什么差别。其编程要点如下：(1)语言是由函数构成的。
36、一个C51源程序至少包含一个main()函数，也可以包含一个main()函数和若干其它函数。因此，函数是C51源程序的基本单位。被调用的函数可以是编译器提供的库函数，也可以是用户根据需要自己编制设计的函数。(2)一个C51源程序总是从main()函数开始执行的，而不管main()函数在整个程序中的位置如何。(3)C51源程序书写格式自由，一行内可以写几个语句，一个语句可以分写在多行上，C51源程序无行号。(4)每个语句和数据定义的最后必须有一个分号，分号是C51源程序语句的必要组成部分，它不可缺少，即使是程序中最后一个语句也应该包含分号。(5)可以用”/”对C51源程序中的任何部分作注释。一个
37、有使用价值的程序都应该加上必要的注释，以增加程序的可读性。u Vision2 IDE是一个基于Windows的开发平台，包含一个高效的编辑器，一个项目管理器。u Vision2 IDE的运行界面如图3图 3 u Vision2 IDE的运行界面u Vision2 IDE是用来开发51系列单片机的集成开发环境，它集编辑、编译。仿真于一体，支持C语言、汇编语言和PLM语言的程序设计，界面友好，易学易用。u Vision2 IDE提供的软件模拟器能够让你模拟整个8051系统，即能够模拟MCU的内部特性和外部设备（I/O口、中断、串行、定时等）特性，对于MCU要去获取外部状态的工作，把它称为“输入型”
38、，但是对于这些“输入型”调试，在Keil中无法反映真实情况，除非配合相应硬件才能正确调试，因为当仅用Keil软件在电脑上“软”调试工程时，读取外部I/O口，读过来的数据都是显然是不对的。但是，如果配合硬件调试又比较麻烦，必须先把程序写到单片机上后再运行，而且单片机芯片的写次数是有限的，所以会增加硬件的损坏机率，有时候硬件本身就有问题，那么你怎么调试结果都是错的，在纯软件下调试既方便又能排除硬件错误。本设计中的单片机程序就采用Keil u Vision2进行编程与调试。3 基于DTMF智能报警系统电路设计3.1 分机硬件的设计 图4 分机原理图分机采用了AT89C2051单片机作为核心器件,通过
39、双音多频MT5087发码.，该芯片外围电路简单、功耗小、抗干扰能力强7。3.2 微控制器的选择及功能介绍 3.2.1 AT89C51单片机的特点及功能描述微型计算机主要由运算器、控制器、存储器和电路四个基本部件组成，其基本结构如图5所示8： 图 5 AT89C51单片机原理结构方框3.2.2存储器AT89C51单片机有4个存储器空间，分别用来安排4种不同功用的存储器:内部数据存储器;特殊功能寄存器;程序存储器;外部数据存储器9。内部数据存储器和特殊功能寄存器集成于片内，程序存储器己有一部分接程序存储器和数据存储器时，操作两者的区别在于:程序存储器只有读操作而无写操作，且读操作信号由引脚PSEN
40、提供;数据存储器则有读写集成于片内，如果容量不够，可在片外扩展。外部数据存储器则只能安排在片外，用通过电路与单片机连接。4种存储空间中，内部数据存储器和特殊功能寄存器统一编址，程序存储器和外部数据存储器独立分开编址。由此可见，AT89C51的存储器有三套独立编址的存储空间。当AT89C51单片机同时外操作，且由引脚信号RD和WR选通读写操作10。对片内RAM和片外RA 操作的区别在于:片内RAM操作时无读写信号产生，片外RAM操作时则有读写信号(PD, WR)产生。不同的存储器操作在硬件信号方面的区别，这些反映在符号指令上则是有着完全不同的符号形式和寻址方式。3.2.3定时器/计数器定时器/计
41、数器简称定时器.其作用主要包括产生各种时钟间隔、记录外部脉冲与事件的数量等，是微机中最常用、最基本的部件之一。AT89C51单片机有2个16位的定时器/计数器:定时器0 (T0)和定时器1 (TDMO由2个定时寄存器TH0和TL0构成，T1由TH1和TL1构成，它们都分别映射在特殊功能寄存器中，从而可以通过对特殊功能寄存器中这些寄存器的读写来实现对这两个定时器的操作。作定时器时，每一个机器周期定时寄存器自动加1，所以定时器也可看成是计量机器周期的计数器。由于每个机器周期为12个时钟振荡周期，所以定时的分辨率是时钟振荡频率的1/12。作计数器时，只要单片机外部引脚T0(或T1)，有从1到0电平的
42、负跳变，计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/12，例如，选用12MHz晶振，则最高计数频率为1MHz。T0或T1无论用作定时器或计数器都有4种工作方式：方式0、方式1、方式2和方式3。3.2.4中断系统AT89C51单片机的中断系统简单实用，其基本特点是：有5个固定的可屏蔽中断源，3个在片内，2个在片外，它们在程序存储器中各有固定的中断入口地址，由此进入中断服务程序五个中断源有两级中断优先级，可形成中断嵌套，2个特殊功能寄存器用于中断控制和条件设置的编程。外部中断有下跳沿引起和低电平引起的选择;串行中断有发送(TI)和接收(RI)的区别，各个中断源均有申请中断的标志，其打开与否
43、，受该中断自身的允许位和全局允许位的控制，并具有对于高优先级和低优先级的选择。中断系统有两个控制寄存器1E和IP，它们分别用来设定各个中断源的打开/关闭和中断优先级。此外，在TCON中另有4位用于选样引起外部中断的条件并作为标志位。3.2.5输入输出端口AT89C51单片机有4个8位双向并行I/O端口11:P0, P1, P2, P3。每个I/O端口除可作为字节的外，其各条I/O线也可单独地用作线。此外，单片机内还有一个全双工的串行I/O端口，能用于I/O端口扩展或者串行异步通信。并行端口：4个并行端口P0, Pl, P2和P3有着不同的结构特点和功用。P0端口：总线阳端口，双向，三态，数据地
44、址分时复用。P1端口：I/O端口，准双向静态口，输出的信息有锁存，输入有读引脚和读锁存器之分。P2端口：P2端口在片内既有上拉电阻，又有切换开关MUX，所以P2端口在功能上兼有PO端口和P1端口的特点。P3端口：双功能静态I/O口P3端口和P1端口的结构相似，区别仅在于门端口的各端口线有两种功能选择12。当处于第一功能时，第二输出功能线为1，此时,内部总线信号经锁存器和场效应管输入瀚出，其作用与P1端口作用相同，也是静态准双向I/O端口。当处于第二功能时、锁存器输出1，通过第二输出功能线输出特定的内含信号，在输入方面，既可以通过缓冲器读入引脚信号，还可以读人片内的特定第二功能信号以替代输入功能
45、信号。由于输出信号锁存并且输入瀚出都有双重功能，故称P3端口为静态双功能端口AT89C51的端口驱动能力很弱，一般都需要在单片机外加上拉电阻，以便可以提供更大的电流。由于P0-P3端口己映射成特殊功能寄存器中的P0-P3端口寄存器，所以对这些端口寄存器的读/写就实现了信息从相应端口的。表 1 P3口的第二功能端口引脚各个功能P3.0RXD(串行口输入端)P3.1TXD(串行口输出端)P3.2INT0(外部中断0请求输入端,低电平有效)P3.3INT1(外部中断1请求输入端,低电平有效)P3.4T0(定时器/数器0计数脉冲输入端)P3.5T1(定时器/数器1计数脉冲输入端)P3.6WR(外部数据
46、存储器写选通信号输出端,低电平有效)P3.7RD(外部数据存储器写选通信号输出端,低电平有效)在双音多频智能报警器的硬件电路中，因系统进行了I/O接口的扩展，即在AT89C2051的芯片外扩展了可编程并行I/O接口，所以单片机AT89C51的P0口分时用做地址总线或数据总线，而P3口则利用了他的第二功能。串行端口：89C51单片机片内有一个串行I/O端口，通过引脚RXD(P3. 0)和TXD(P3.1)可与外设电路进行全双工的串行异步通信。(1)串行端口的基本特点：单片机的串行端口有4种基本工作方式，通过编程设置，可以使其工作在任一方式，以满足不同应用场合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄
47、存器，以扩展单片机的I/O电路:方式1多用于双机之间或与外设电路的通信:方式2和3除有方式1的功能外，还可用作多机通信，以构成分布式多微机系统。串行端口有两个控制寄存器，用来设置工作方式、发送或接收的状态、特征位、数据传送的波特率(每秒传送的位数)以及作为中断标志等。串行端口有一个数据寄存器SBUF(在特殊功能寄存器中的字节地址为99H)，该寄存器为发送和接收所共用。发送时，只写不读;接收时，只读不写。在一定条件下，向SBUF写入数据就启动了发送过程:读SBuF就启动了接收过程。串行通信的波特率可以程控设定，在不同工作方式中，由时钟振荡频率的分频值或由定时器T1的定时溢出时间确定，使用十分方便灵活。(2)串行端口的工作方式 方式0：8位移位寄存器方式。多用于外接移位寄存器以扩展1/O端口。 方式1：10位异步通信方式。其中，1个起始位(0), 8个数据位(由低位到高位)和1个停止位(1)。波特率由定时器T1的溢出率和SMOD位的状态确定。一条写SBUF指令就可启动数据发送过程。在发送移位时钟(由波特率确定)的同步下，从TXD先送出起始位，然后是8位数据位，最后是停止位。这样的一
