数理与信息工程学院
课 程 设 计
题 目： 电话报警器系统设计 专 业： 计算机科学与技术（专升本） 班 级： 056班 姓 名： 黄飞 学号： 05191113 指导老师： 余水宝 成 绩：
( 2006.6)
目 录
第1节 引 言 ……………………………………………………………………1
1.1 电话报警器概述…………………………………………………………1 1.2 主要技术参数……………………………………………………………1 1.3 系统主要功能……………………………………………………………2
第2节 电话报警器硬件设计……………………………………………………3
2.1 系统的硬件构成及功能…………………………………………………3 2.2 电话报警器内部结构及总框图…………………………………………4 2.3 总体设计电路框图………………………………………………………7 2.4 主要电路分析……………………………………………………………8
第3节 系统软件设计……………………………………………………………8 3.1 系统主程序设计…………………………………………………………11
第4节 结束语……………………………………………………………………19
参考文献 ………………………………………………………………………20
浙江师范大学数理与信息工程学院课程设计——电话报警器系统设计
电话报警器系统设计
数理与信息工程学院 05计算机专升本 黄飞
指导教师：余水宝
第1节 引 言
社会经济的发展和人民生活水平的不断提高，引发入室抢劫、盗窃等暴力事件频频发生，由此滋生了——“金属防盗网”。但据公安部门的资料表明，盗贼3分钟即可破网而入，破坏率极高，且无人知晓，更为重要的是，当火灾、地震等灾害发生时，它严重阻塞逃生通道，造成重大伤亡；其次，日久风吹雨淋、老化锈蚀，极易造成高空坠物伤及无辜。因此，“铁笼子”已成为国内各大中城市形象工程重点的“围剿”对象，将逐步被高科技的智能安防产品所取代。 一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的电话、手机、传呼机。同时向报警中心报告，联网中心电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示，监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、及时调动警力作出快速处理。该报警系统广泛应用于企事业单位、金融系统、营业场所、居民家庭的防盗、防抢、防火、紧急求助的自动报警。可独立使用，也可与报警中心组成联网。是新一代的防盗,防抢,防火,防突发事故等功能的智能安防产品。 1.1 电话报警器概述
本系统采用AT89C51，AT89C2051单片机为核心，每路输入信号都通过光电隔离与主机相连。利用电话网传输数字和语音信息，设计新颖，功能齐全，可靠性高，操作方便。这种报警器是主要部门、仓库及居家环境实现安全防范的现场化设施。逻辑由软件程序完成，并对输入信号进行数字滤波，提高输入信号的可信度。有硬件监视定时器，能够防止死机故障的发生 1.2 主要技术参数 工作电源：DC 24V ± 5%
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输入信号：
a. 常开或常闭无源接点，可现场选择。 b. 确认、试验、复位信号为常开接点。 输出信号：
a. DZS-98A 报警输出一对接点，可设定其常开或常闭，容量为：直流24V/2A，交流220V/2A，接点可同步于输入接点，也可同步于报警音响或闪光信号。
b. 报警器报警时，除输出一对常开( 或常闭 )接点外，同时输出一路高电平信号，做为控制信号，控制信号可选择同步于输入接点、报警音响和闪光信号之一。 报警音响可选择DC24V 和 AC220V 两种 外形尺寸：80×40×118mm3 开孔尺寸：66×36mm2 光屏面积：72×38mm2 消耗功率：≤2W
应用环境：温度 0 ~ 50℃，湿度 ≤85%，无腐蚀性气体。 1.3 电话报警器的主要功能
（1）本系统配备8个传感器的信号输入通道。8个传感器（包括火警、煤气泄漏、玻璃破碎、紧急求救、盗匪侵入、房屋门窗被非法打开等）信号的输入通道，能满足全方位监控的需求。也可选择8个传感器中的任意几个使用，或根据具体情况屏蔽一些暂时不用的传感器信号。当不同的传感器输出报警信号时，本报警器中的微电脑经过分析判断后即可向外发送不同的报警信息。
（2）通信对象多样化。本报警器内置电话拨号系统，能向用户指定的4个电话机发送发生事故的地点、用户姓名、电话号码等信息的语音或数字报警信息，使警情得到及时处理。4个电话机类型包括手机、传呼机、家用电话机及专用数据接收机。
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（3）操作方便。通过电话机的拨号盘就可输入9条精简指令及用户信息，就像操作计算器一样简单。
（4）由于采用数字录音技术，用户可自行录入语音，反复录放，时间长达75s；分9段存储、播放。
（5）设有外出布防、留守撤防两种状态，适用于家中有人、无人两种情况。 （6）电话遥控。可通过外线电话遥控本报警器的撤防/设防、密码修改、指定探测器的开/关状态等功能。
第2节 电话报警器硬件设计
2.1 电话报警器内部结构及总框图
序 状态 开关 报 警 确 认 恢复正常 确认前恢复 确 认 复位 音 响 首 后 音 321 号 出 续 响 1 000 2 001 3 010 4 011 首 后 音 首 后 音 出 续 响 出 续 响 首 后 音 首 后 音 灯 出 续 响 出 续 响 光 报 警 报 警慢 报 警 5 100 快 慢 回 铃 回 铃慢 回 铃 6 101 7 110 8 111 快 慢 快 快 快 慢 快
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2.2 总体设计方案和技术要求
一、总体设计方案
过去不少部门或居民社区已经安装了防盗报警装置，为何仍然失盗？为何至今仍然有人不习惯于使用防盗报警装置？这里涉及到机器的功能、可靠性以及机器在使用过程中是否简单方便、便于编程等一系列的问题。由此该报警器系统实现以下主要目标：
（1）报警器灵敏度要高，又要求防止误报，就必须有微电脑监控。它能对来自传感器的事故信息进行分析，排除因小动物入侵而产生的误报信号及其他环境干扰信号。
（2）事故地点（报警站）与被呼叫对象（接收站）之间的空间距离应不受限制。不管距离远近，一旦发生警情，都能第一时间进行报警，及时的进行处理。
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（3）语音和数字信息都可在同一条信道上传输。采用哪种传输方式（数字或语音），可由用户自行决定。用户选择自由，提供了更好的界面。
（4）由于用户环境不同，配合使用的传感器类型及数量亦不相同。对于如此多样化的用户环境，机器的设置项目就要多一些（特别是进口产品），造成用户操作不便。事先编好适应多样化环境的精简指令并按顺序编号，使得只需用电话机按键拨号，键入事先编好的精简指令序号及适当的参数即可实现各种程序化操作，适应不同环境的要求。编程精简指令就像使用计算机一样简单方便，容易接受。
（5）用EEPROM固化程序，程序中的关键数据（如用户报警电话的号码）可以临时在电话机键盘上修改又不因掉电而丢失。
（6）如因故死机，应能自动恢复正常运行。
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二、技术要求
上述是一项艰巨的任务但也是必须要达到的目标。必须相互结合才能达到更好的效果，采用以下技术措施，实现了上述目标：
（1）采用公用电话线作为信息传输媒体，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。凡是有公共电话的地方，报警信息都可以到达，距离不受限制。充分利用公共电话线路普及性的优势，成本大大降低。同时简化了设计，提高了可靠性。
（2）传送报警信息用语音方式或数字信息方式，可由用户选择。语音简短明确，可在电话机上收听，使用方便。在有条件安装计算机的地方（如110报警中心及单位保卫部门），还可传送数字信号，便于计算机与报警器之间实现数字通信。
（3）报警器设有拨号修改用户密码的电路，可以在很远的地方通过电话线路修改自己家中的电话报警器的密码，远程控制报警器的设防或撤防操作。
（4）安装看门狗电路，因故死机后能自动恢复正常运行。
（5）电话设计、元器件筛选及接插件安装过程符合国家《防盗报警控制器通用技术条件》（GB12663-90）。
（6）在EEPROM中写入9条精简指令，断电后可以永久保存。同时用户可自行设置密码，他人无法使用，保密性好。
（7）精简指令：设定或修改密码；设定被呼叫的电话号码（最多16位数字）；设定8个防区（对应8个传感器）的设防或撤防状态；设定8个防区是有声报警，或是无声报警；自行录入8段（分别对应于8个传感器）语音，作为预定的报警语音；通过电话机拨号操作，可以对报警器设防或撤防。
以上预先编好的程序，按顺序进行编号。用户只需通过电话拨号盘拨号，即可选择各种操作。这些操作跟操作计算器一样方便。更可利用该设计进行及时的报警，该性能
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大大提高了速度要求，同时也不会千万不必要的损失。
2.3 总体设计电路框图
设计完成的电话报警器，做到了上述技术要求。其总体设计的电路结构框图如图1所示。
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2.4 主要电路分析
1.传感器与信号输入接口
要求居家安全，应确保被监视的区域（阳台、门窗、过道、金库等）置于传感器的敏感区域内。
现有的传感器产品很多，如红外热释电探头、微波多普勒效应探头、微波-红外复用探头，用于检测盗贼侵入很灵敏。离子烟感器和半导体气敏传感器用于监视火警及煤气泄漏。传感器产品大多用继电器作信号输出端。正常时继电器触头开路，报警时触头闭合。传感器与信号输入接口电路如图2所示。
正常时晶体管集电极输出低电平；报警时输出高电平。8个晶体管分别将来自8路传感器的信号传送到74F373的8个输入端，供CPU读取。若8个传感器未满额，空闲的晶体管仍然会输出低电平，不会报警IN0～IN7分别对应来自8个传感器的电平信号。
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2.语音控制与录放电路
语音控制与录放电路如图3所示。采用AT89C2051芯片作数字录音器件。录放音时间可达75s。可连续录放亦可通过地址线（A0～A9）选择分段录放。图3中将地址线A0～A4接地，仅用A5～A9可选32段或少于32段。只选8段。若将74ALS374的1脚（OE）通过K1接地（ON），则AT89C2051芯片处于联机状态，语音芯片及录放电路受CPU控制；若将74ALS374的1脚浮空（开关K1的5脚OFF），则Q0～A7为高阻态，语音芯片处于脱机状态并受K1和K2控制，可用手拨开关实现录放操作。
语音芯片AT89C2051的片选输入端CE（23脚）为低脉冲时启动放音周期。放音不随CE电平的返高而结束。CE信号的下降沿启动录音周期。PD脚（24脚）为高时进入低功耗状态（非录放状态）。P/R（27脚）输入端为高电平时选定放音周期，低电平为录音周期。
用户可事先选定脱机状态，手动开关K1和K2录入各段在报警时需要播放的固定语音段。报警器值班时语音芯片应处于联机状态。报警时程序能根据正在报警的传感器的编号（0～7）自动判断8种警性并按警情编号去选择应该播放的哪一段。图3中MIC为驻极体微音器。喇叭可监听到从电话网上收发的双音多频信号或语音信号。用MC34119作语音功放芯片，可调整放音输出的幅度。
3.双音多频发送/接收电路
双音多频发送/接收电路如图4所示。
5087是配合电话机键盘使用的双音多频（DTMF）发送芯片。其输入引脚C1～C4（列）和R1～R4（行）对应电话机键盘（4行×4列）的8根接收端。按下任一键对应C1～C4和R1～R4的一种组合并能从5087的16脚发出某一组高低音搭配的双音频音调去电话网。收方（图4中是8870）收到双音频音调后再译码为4位二进制电平Q1～Q4并送CPU读取。DTMF信号与二进制编码的对应关系如表1所列。
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表1
信息 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 0 发方（5087） DTMF信令编码 收方（8870） 十六进制 1H 2H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 9H AH BH CH DH EH FH 0H C4C3C2C1 ZR4R3R2R1 十六进制 频率（低组） 频率（高阻） 键号 Q4Q3Q2Q1 0001 0010 0100 0001 0010 0100 0001 0010 0100 0010 0001 0100 1000 1000 1000 1000 1110 1110 1110 1101 1101 1101 1011 1011 1011 0111 0111 0111 1110 1101 1011 0111 1EH 2EH 4EH 1DH 2DH 4DH 1BH 2BH 4BH 27H 17H 47H 8EH 8DH 8BH 87H 697 697 697 770 770 770 852 852 852 941 941 941 697 770 852 941 1209 1336 1477 1209 1336 1477 1209 1336 1477 1336 1209 1477 1633 1633 1633 1633 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 * # A B C D 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 0000
用74ALS374的8位输入口与5087的C1～C、R1～R4连接（取消电话机键盘），再将74ALS374作为CPU的输出口，CPU即可代替电话机键盘向电话网发送全部键盘信号（十六地数值0～F及\"*\"，\"#\"）就可以在单片机控制下通过电话网实现二进制数字传送。而在媒体上传输的是双音多频信号。这样，就实现了在电脑控制下分时传送语音和数字信息的目的。
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第3节 系统软件设计
3.1 系统主程序设计 报警中断程序 org 0000h start: ajmp main org 0100h main:mov sp,#60h mov r0,#00h mov r1,#00h mov r2,#00h mov r3,#00h mov r4,#00h mov r5,#00h
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mov r6,#00h mov r7,#00h wan:jnb p1.6,dt ajmp wan here:sjmp here org 0120h dt:acall dl5 jnb p1.6,arm ajmp wan org 0130h arm:clr p1.4 acall dl2 clr p1.0 acall dl1 setb p1.0 acall dl2 clr p1.1 acall dl1 setb p1.1 acall dl3 acall dl4 mov r5,#08h warn:clr p1.2 acall dl1 setb p1.2
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acall dl2 djnz r5,warn acall dl2 setb p1.4 ret org 0180h dl0:mov r4,#0ch dlms:mov r7,#21h dl:mov r6,dd djnz r7,dl djnz r4,dlms ret org 0190h dl1:mov r3,#02h dd1:acall dl0 djnz r3,dd2 ret org 01a0h dl2:mov r2,#03h dd2:acall dl0 djnz r2,dd2 ret org 01b0h dl2:mov r1,#07h dd3:acall dl0
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djnz r1,dd3 ret org 01c0h dl4:mov r0,#17h dd4:acall dl0 djnz r0,dd4 ret org 01d0 dl5:mov r7,#19h dd5:mov r6,#0f0h djnz r6,dd5 djnz r7,dl5 ret 系统主程序 pa equ 05h pb equ 06h pc equ 07h psw equ 03h org 0000H clr p1.6 clr p1.2 acall dys setb p1.6 acall ys setb p1.2
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clr p1.3 clr p1.6 acall dys setb p1.6 acall ys setb p1.3 clr p1.4 clr p1.6 acall dys setb p1.6 acall ys setb p1.4 clr p1.5 clr p1.6 acall dys setb p1.6 acall ys mov p1, #0FFH mov p3, #0FFH agarn: mov r6, #34H jb p3.6, tindian ;检查是否停电
jnb p3.0, agarn ;是否有有效无线信号输入 acall dys jnb p3.0, agarn
mov a, p3 ;读入无线信号值
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anl a, #3CH ;0011,1100
cjne a,#20H, XH ;20H=00(10,00)00 B ;撤防程序 clr p3.1
clr p1.6 ;撤防成功响应 clr p1.4 ;指示灯 clr p1.5 setb p3.7 acall ys setb p1.6 ajmp agarn
xh: cjne a,#30H, one ;判断是否为布防信号 setb P3.1
clr p1.6 ;布防成功响应 setb p1.4 ;指示灯 setb p 1.5 setb p3.7 acall ys setb p1.6 ajmp agarn one : jnb p3.1, agarn
cjne a,#4H, two ;1H=00(00,01)00B mov p1, #0FBH ajmp bj
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two: cjne a,#8H, three ;2H= 00(00,10)00B mov p1, #0F7H ajmp bj
three: cjne a ,#0CH, four ;3H=00(00,11)00B mov p1, #0EFH ajmp bj
four : cjne a,#10H, FIVE ;00(01,00)00B mov p1, #0DFH ajmp bj five: nop nop nop ajmp agarn
bj : clr p3.7 ;启动报警信号 acall ys ;延时34秒 jb p3.0, agarn djne r6, bj
setb p3.7 ;关闭报警信号 ajmp agarn
tindian : mov p1, #0FFH ;停电程序 clr p1.6 clr p1.5 acall ys setb p1.6 setb p1.5
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acall ys clr p1.6 clr p1.5 acall ys setb p1.6 setb p1.5 acall ys ajmp agarn
dys: mov r0, #14H l1: mov r1, #0F1H l2: nop nop nop djnz r1, l2 djnz r0, l1 ret
ys: mov r0, 0FFH l3: mov r1, 0F1H l4: nop nop nop djnz r 1, l4 djnz r0, l3 ret end
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第4节 结束语
通过此次设计使我掌握了电话报警器系统的工作原理及系统的设计，系统实现了报警、接受信号、判断处理过程，实话了语音通信功能。该设计利用电话网传输数字和语音信息，大大加快了处理的功能。我觉得通过这次设计对单片机学习方面有所收获，以前在课程学习时没有像这样认真地去钻研，通过图书馆和网上查阅资料，逐步地做出相应的程序，在这当中也碰到了许多问题，万事开头难，一开始也有点无从着手，但是通过相互的讨论以及同学之间相互帮助，最终问题也能迎刃而解了。在最终的设计中也许有些想法还不是很完善，功能实现也没有那么的全面，但是本系统基本上实现了设计的要求，对于还存在着一些不足之处，希望在以后的学习中能继续将此系统加以改善。以后要自己试着动手设计，进行软件与硬件的结合，自身不断地加以锻炼，不断地提高专业素质，在学校里有着如此优异的实践环境，要好好地把握机会，不断地实践，为以后步入社会打下良好的基础。
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参考文献
[1] 何小艇 《电子系统设计》 浙江大学出版社
[2] 谢筑森 《单片机开发与典型应用》 合肥:中国科学技术大学出版社 [3] 席先觉 《MCS-51单片机实用子程序集》 北京:高等教育出版社 [4] 张鑫 《单片机原理及应用》 电子工业出版社
[5] 汪立森 [6] 韩志军
《PIC系列单片机应用设计与实例》 北京航空航天大学出版社 机械工业出版社 20
《单片机应用系统设计》
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