硬件系統方案設計

圖2.1為電話撥號報警器的系統構成方框圖，由單片機控制器、鍵盤輸入、數碼管顯示、觸發電路、撥號電路及電源等6部分組成。

單片機控制器是整個系統的核心，負責控制檢測輸入/輸出顯示、模擬摘機、撥號摘機、撥號報警、掛機等一系列的程序動作。這里使用了小引腳、高性能、低價位的AT89S2052。

  鍵盤輸入電路負責輸入電片機中一系列工作參數及功能設定。

  發光二極管數碼管顯示器在整個系統工作過程中充當一個簡單的人機界面，用以顯示工作狀況及輸入/輸出的數據等。

  電話撥號防盜報警器的觸發電路用磁性開關（門磁開關），簡單可靠，也可用紅外探測器或無線門磁，以實現全方位遠距離監測。報警器應采用隱蔽安裝，防止小偷發現。

  撥號及報警電路用來完成模擬摘機、撥號、發出報警音、掛機等工作過程，它的工作由單片機控制。

  電源部分負責對整個系統供電。平時由電話線上取得工作電流并對后備電池充電，撥號報警時轉由后備電池供電。

                         圖2.1 電話撥號防盜報警器方框圖

2.1.2脈沖撥號原理

脈沖撥號是目前電話機兩種撥號方式中的一種，另一種為雙音多頻撥號方式。

脈沖撥號就是指在電話機上撥入的電話號碼以脈沖個數的形式發出，也就是說，在已經通以直流電流的回路上，利用撥號盤及發號電路將回路斷開、再接通而形成的脈沖信號，來完成輸入電話號碼的發送。在操作中，若用戶撥1，則送出1個脈沖，回路中斷一次、接通一次；撥2，則發出2個脈沖，回路斷一次、接通一次、再斷一次；……；而撥0時，則發出10個脈沖，回路斷、接通輪流10次。圖2.2為電話號碼“32”的脈沖波形。

                    圖2.2  電話號碼“32”的脈沖波形

   正常撥號時，電路電流中斷的時間一般在58～65ms之間，視斷續比的不同而不同。快速撥號時，只要取一半時間即可。電路電流接通的時間（即在同一位號碼中的2個斷脈沖之間的接通電流時間）約在32～42ms之間，視斷續比的不同而不同。快速撥號時，只要取一半時間即可。顯然脈沖周期等于脈沖中斷時間和脈沖接通時間之和，每一個周期的時間為100ms左右。快速撥號時，在50ms左右。2位號碼（即2組脈沖串）之間的最小時間間隔，通常為800ms左右；而快速撥號時，其值減半，為400ms左右。

我國目前采用的電話脈沖撥號的速率是10PPS（每秒的脈沖數），即每秒發出10個脈沖，因此上述各參數不存在快速撥號時的值。

   為了提高撥號的可靠性及穩定性，這里設計時選定更低的脈沖撥號速率：1個脈沖代表播出1，2個脈沖代表撥出2，……，10個脈沖代表撥出0，每個脈沖的寬度和間隔為100ms。工作時首先進行模擬摘機，然后開始脈沖撥號，撥出1位號碼后停頓500ms（保持接通）再撥下一位，直至全部撥完后再發報警音，……，最后掛機。

2.1.3  脈沖撥號實現過程

圖2.3為脈沖撥號的實現電路。平時電話線上的電壓約為50～60V左右。未撥號時電片機的P3.0、P3.1 均輸出低電平。

撥號過程如下：

①單片機的P3.0輸出高電平，使TR1導通，由于電話線路上接入了負載R1，這樣電話線的電壓下降，模擬摘機。

②單片機的P3.0開始輸出撥號脈沖，使電話線的電壓（電平）也呈高、低變化。1個脈沖代表撥出1，2個脈沖代表撥出2，……，10個脈沖代表撥出0，每個脈沖的寬度和間隔均為100ms。撥出1位號碼后停頓500ms（保持P3.0高電平）再撥下一位，直至全部撥完。

③P3.0 保持高電平（保持電話線路接通），P3.1輸出1KHz的報警音脈沖驅動TR2，以2Hz進行調制（即接通1kHz信號0.5s、斷開1kHz信號0.5s）,這樣從接聽方的電話中就會聽到“嘟、嘟……”的報警聲。報警音的時間根據設計為60s。

④60后，P3.1輸出低電平，TR2 截止，停止報警。隨后P3.0也輸出低電平，模擬掛機。完成一次報警過程。

電路原理如圖所示，共有4個按鍵，即rst、ok、up、set。

rst:系統復位鍵。

ok：輸入數據確認鍵。

up：顯示的數字增加鍵。

set：工作模式設定鍵，可設定管機、工作、輸入時間t1、輸入時間t2及輸入電話號碼5種模式。

   磁性開關即為裝于門或窗口的防盜感應開關，門關閉時常開，門打開時閉合接通。當然也可改用其他的感應器件，如激光探測、超聲波感應、熱釋電感應、主動紅外線探測或無線門磁等，以實現全方位遠距離檢測。為了防止磁性開關離控制器較遠而產生引入干擾，使用了光耦作信號傳遞，效果良好。LED數碼管用于工作狀態指示或輸入數據指示。L1、L2接電話線，ZND為擊穿電壓120V的壓敏二極管，防止電路受雷電干擾。平時系統處于低功耗待機狀態（此時耗電僅2mA左右），由電話線上取電工作，并對3.6V/60mA鎳鉻電池充電，當輸入數據進行設定或進行撥號報警時，耗電會達到10mA，這時主要由鎳鉻電池供電。由于有鎳鉻電池后備供電，即使電話線斷電也不會使已輸入的數據丟失。該機除用于防盜報警外，若對軟件進行一些修改，也可通過電話線進行遠程數據傳遞。三極管T1、T2及電阻R1、R2構成撥號及報警電路，其工作原理前面已作詳細介紹。

4.1.2時鐘計時器的硬件電路設計描述

時鐘計時器的硬件電路,采用AT89S52單片機最小化應用設計,顯示采用共陽七段LED顯示器,P0口輸出段數碼數據,P2.0~P2.5口作列掃描輸出,P1.0,P1.1和P1.2口接三個按鈕開關用以實現調時,調分功能.為了提供共陽LED數碼管的驅動電壓,用三極管8550作電源驅動輸出。采用12MHZ晶振有利于提高秒計時的精確性。硬件電路圖如圖3.2示。

3.1電話撥號防盜報警器程序設計

3.1.1主程序設計

主程序的工作過程為：先進行初始化工作，隨后根據輸入的鍵值分別散轉輸入的鍵值分別散轉至對應的子程序（管機、警戒工作、輸入時間t1、輸入時間t2、輸入電話號碼）循環工作。T0為100ms定時中斷服務子程序，它實現精確的撥號脈沖時序。INT0外中斷服務子函數用于實現功能選擇；而INT1外中斷服務子函數則檢測防盜觸發開關的狀態。

   主程序狀態流程圖如圖3.6所示。INT0外中斷服務子函數狀態流程圖及INT1外中斷服務子函數的狀態流程圖分別如圖3.7、圖3.8所示。

3.2 時鐘顯示程序設計

3.2.1主函數

  本設計中計時采用定時器T0中斷完成，其余狀態循環調用顯示子函數及鍵掃描子函數，當端口開關按下時，轉入相應調時功能。其主函數執行流程如圖3.3所示。

3.2.2 LED顯示子函數

  數碼管顯示的數據存放在內存單元dis[0]~dis[5]中，其中dis[0]~dis[1]存放秒數據，dis[2]~dis[3]存放分數據，dis[4]~dis[5]存放時數據，每一單元內均為十進制BCD碼。由于采用軟件動態掃描實現數據顯示功能，顯示用的十進制BCD碼數據的對應段碼存放在ROM表（dis7[11]）中，顯示時，先取出dis[0]~dis[5]中的某一數據，然后查得對應得顯示段碼從P0口輸出，P2口將對應得數碼管選中供電，就能顯示該地址單元的數據值。

3.2.3定時器T0中斷函數

  定時器T0用于時間計時。定時溢出中斷周期可設為50ms，中斷進入后先判斷，中斷計時累計20次（即1ms）時對妙計數單元進行加1操作。時鐘計數單元在 義的6個單元（timedata[6]）中。timedata[0]~timedata[1]存放秒數據，timedata[2]~timedata[3]存放分數據，timedata[4]~timedata[5]存放時數據。最大計時值為23小時59分59秒。在計數單元中采用十進制BCD碼計數，秒，分、時之間滿60進位。T0中斷服務程序執行流程如圖3.4所示。

3.2.4中斷函數

  T1中斷服務程序用于指示調整數字單元的亮閃，在時間調整狀態下，每過0.4s，將對應單元的顯示數據換成“熄滅符”數據（0x0a）。這樣，在調整時間時，對應調整單元的顯示數據會間隔閃亮。

3.2.5功能函數

  調時功能函數的設計方法是：按下T0鍵，進入調分狀態，時鐘停止走動；按T1或T2鍵可進行加1或減1操作 ；繼續按T0鍵可分別進行分十位、時個位和時十位調整；最后按T0建將退出調整狀態，時鐘開始計時運行。

4.1 時鐘系統的調試

4.1.1時鐘系統的硬件調試

硬件調試時可先檢查印制板及焊接的質量情況，在檢查無誤后可通電檢查LED顯示器的點亮狀況。若亮度不理想，可以調整P0口的電阻大小，一般情況下取200歐姆電阻即可獲得滿意的亮度效果。

軟件調試Keil C51編譯器，源程序編譯及仿真調試應分段或以子函數為單位一個個地進行，最后可結合硬件實時運行調試。

按照設計程序分析，LED顯示器動態掃描頻率約為167Hz，實際使用觀察時完全沒有閃爍，實際計時時精度較高，可滿足一般場合的應用需要。

通電前應檢查焊接質量，確認無短路、虛焊等故障。將撥碼開關J2指向下側，即斷開3.6V鎳鉻電池與系統的連接。將外部直流可調穩壓電源調整為3.6V。接入系統的Vcc與地。如果系統耗電小于15mA為正常，否則應檢查是否有短路、元器件不良或錯焊現象存在。隨后取下外接直流穩壓電源，恢復3.6V鎳鉻電池與系統的連接，進行軟、硬件統調測試。

由于AT89S52的I/O引腳有限，故數碼管只設一位，因此輸入數字時只能分階段一位一位輸入。

假設需輸入t1=061，t2=025，電話號碼=12345678，在此詳述如下：

地1步：接上電話線（也即接上電源）后，數碼管顯示“E”，意為數據錯誤，因為此時我們尚未輸入任何數據。

第2步：

①點按一下set鍵，鍵值加1，即此時set=1.這時數碼管最下的一橫點亮，顯示“_”，意為可輸入時間t1，點按ok鍵確認（小數點被同時點亮）。然后數碼管顯示數字“0”。

②按下up鍵后，數字開始從0~9循環遞增，調至0后松開up鍵，點按ok鍵確認（小數點被同時點亮）。此時百位數字“0”存入內存。

③按下up鍵后，數字開始循環遞增，調至1后松開up鍵，點按ok鍵確認（小數點被同時點亮）。此時十位數字“6”存入內存。

④按下up鍵后，數字開始循環遞增，調至1后松開up鍵，點按ok鍵確認（小數點被同時點亮）。此時個位數字“6”存入內存。

這樣就完成了將061（代表t1=61s）存入內存的過程。同時數碼管又恢復顯示“_”

。

第3步：

①點按一下set鍵，鍵值加1，即此時set=2。這時數碼管下面的二橫點亮，顯示“二”，意為可輸入時間t2，點按ok鍵確認（小數點被同時點亮）。然后數碼管顯示數字“0”。

②按下up鍵后，數字開始從從0~9循環遞增，調至0后松開up鍵，點按ok鍵確認（小數點被同時點亮）。此時百位數字“0”存入內存。

③按下up鍵后，數字開始循環遞增，調至２后松開up鍵，點按ok鍵確認（小數點被同時點亮）。此時十位數字“２”存入內存。

④按下up鍵后，數字開始循環遞增，調至５后松開up鍵，點按ok鍵確認（小數點被同時點亮）。此時個位數字“５”存入內存。

這樣就完成了將０２５（代表t1=２５s）存入內存的過程。同時數碼管又恢復顯示“二”

以后的調試同前面的方法相同。

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2020-11-29 04:38 上傳

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