單片機(jī)電話撥號(hào)防盜報(bào)警器程序設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

圖2.1為電話撥號(hào)報(bào)警器的系統(tǒng)構(gòu)成方框圖，由單片機(jī)控制器、鍵盤(pán)輸入、數(shù)碼管顯示、觸發(fā)電路、撥號(hào)電路及電源等6部分組成。

單片機(jī)控制器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制檢測(cè)輸入/輸出顯示、模擬摘機(jī)、撥號(hào)摘機(jī)、撥號(hào)報(bào)警、掛機(jī)等一系列的程序動(dòng)作。這里使用了小引腳、高性能、低價(jià)位的AT89S2052。

  鍵盤(pán)輸入電路負(fù)責(zé)輸入電片機(jī)中一系列工作參數(shù)及功能設(shè)定。

  發(fā)光二極管數(shù)碼管顯示器在整個(gè)系統(tǒng)工作過(guò)程中充當(dāng)一個(gè)簡(jiǎn)單的人機(jī)界面，用以顯示工作狀況及輸入/輸出的數(shù)據(jù)等。

  電話撥號(hào)防盜報(bào)警器的觸發(fā)電路用磁性開(kāi)關(guān)（門(mén)磁開(kāi)關(guān)），簡(jiǎn)單可靠，也可用紅外探測(cè)器或無(wú)線門(mén)磁，以實(shí)現(xiàn)全方位遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)。報(bào)警器應(yīng)采用隱蔽安裝，防止小偷發(fā)現(xiàn)。

  撥號(hào)及報(bào)警電路用來(lái)完成模擬摘機(jī)、撥號(hào)、發(fā)出報(bào)警音、掛機(jī)等工作過(guò)程，它的工作由單片機(jī)控制。

  電源部分負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)供電。平時(shí)由電話線上取得工作電流并對(duì)后備電池充電，撥號(hào)報(bào)警時(shí)轉(zhuǎn)由后備電池供電。

                         圖2.1 電話撥號(hào)防盜報(bào)警器方框圖

2.1.2脈沖撥號(hào)原理

脈沖撥號(hào)是目前電話機(jī)兩種撥號(hào)方式中的一種，另一種為雙音多頻撥號(hào)方式。

脈沖撥號(hào)就是指在電話機(jī)上撥入的電話號(hào)碼以脈沖個(gè)數(shù)的形式發(fā)出，也就是說(shuō)，在已經(jīng)通以直流電流的回路上，利用撥號(hào)盤(pán)及發(fā)號(hào)電路將回路斷開(kāi)、再接通而形成的脈沖信號(hào)，來(lái)完成輸入電話號(hào)碼的發(fā)送。在操作中，若用戶撥1，則送出1個(gè)脈沖，回路中斷一次、接通一次；撥2，則發(fā)出2個(gè)脈沖，回路斷一次、接通一次、再斷一次；……；而撥0時(shí)，則發(fā)出10個(gè)脈沖，回路斷、接通輪流10次。圖2.2為電話號(hào)碼“32”的脈沖波形。

                    圖2.2  電話號(hào)碼“32”的脈沖波形

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

我國(guó)目前采用的電話脈沖撥號(hào)的速率是10PPS（每秒的脈沖數(shù)），即每秒發(fā)出10個(gè)脈沖，因此上述各參數(shù)不存在快速撥號(hào)時(shí)的值。

   為了提高撥號(hào)的可靠性及穩(wěn)定性，這里設(shè)計(jì)時(shí)選定更低的脈沖撥號(hào)速率：1個(gè)脈沖代表播出1，2個(gè)脈沖代表?yè)艹?，……，10個(gè)脈沖代表?yè)艹?，每個(gè)脈沖的寬度和間隔為100ms。工作時(shí)首先進(jìn)行模擬摘機(jī)，然后開(kāi)始脈沖撥號(hào)，撥出1位號(hào)碼后停頓500ms（保持接通）再撥下一位，直至全部撥完后再發(fā)報(bào)警音，……，最后掛機(jī)。

2.1.3  脈沖撥號(hào)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

圖2.3為脈沖撥號(hào)的實(shí)現(xiàn)電路。平時(shí)電話線上的電壓約為50～60V左右。未撥號(hào)時(shí)電片機(jī)的P3.0、P3.1 均輸出低電平。

撥號(hào)過(guò)程如下：

①單片機(jī)的P3.0輸出高電平，使TR1導(dǎo)通，由于電話線路上接入了負(fù)載R1，這樣電話線的電壓下降，模擬摘機(jī)。

②單片機(jī)的P3.0開(kāi)始輸出撥號(hào)脈沖，使電話線的電壓（電平）也呈高、低變化。1個(gè)脈沖代表?yè)艹?，2個(gè)脈沖代表?yè)艹?，……，10個(gè)脈沖代表?yè)艹?，每個(gè)脈沖的寬度和間隔均為100ms。撥出1位號(hào)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(bào)警音脈沖驅(qū)動(dòng)TR2，以2Hz進(jìn)行調(diào)制（即接通1kHz信號(hào)0.5s、斷開(kāi)1kHz信號(hào)0.5s）,這樣從接聽(tīng)方的電話中就會(huì)聽(tīng)到“嘟、嘟……”的報(bào)警聲。報(bào)警音的時(shí)間根據(jù)設(shè)計(jì)為60s。

④60后，P3.1輸出低電平，TR2 截止，停止報(bào)警。隨后P3.0也輸出低電平，模擬掛機(jī)。完成一次報(bào)警過(guò)程。

電路原理如圖所示，共有4個(gè)按鍵，即rst、ok、up、set。

rst:系統(tǒng)復(fù)位鍵。

ok：輸入數(shù)據(jù)確認(rèn)鍵。

up：顯示的數(shù)字增加鍵。

set：工作模式設(shè)定鍵，可設(shè)定管機(jī)、工作、輸入時(shí)間t1、輸入時(shí)間t2及輸入電話號(hào)碼5種模式。

   磁性開(kāi)關(guān)即為裝于門(mén)或窗口的防盜感應(yīng)開(kāi)關(guān)，門(mén)關(guān)閉時(shí)常開(kāi)，門(mén)打開(kāi)時(shí)閉合接通。當(dāng)然也可改用其他的感應(yīng)器件，如激光探測(cè)、超聲波感應(yīng)、熱釋電感應(yīng)、主動(dòng)紅外線探測(cè)或無(wú)線門(mén)磁等，以實(shí)現(xiàn)全方位遠(yuǎn)距離檢測(cè)。為了防止磁性開(kāi)關(guān)離控制器較遠(yuǎn)而產(chǎn)生引入干擾，使用了光耦作信號(hào)傳遞，效果良好。LED數(shù)碼管用于工作狀態(tài)指示或輸入數(shù)據(jù)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(shí)系統(tǒng)處于低功耗待機(jī)狀態(tài)（此時(shí)耗電僅2mA左右），由電話線上取電工作，并對(duì)3.6V/60mA鎳鉻電池充電，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定或進(jìn)行撥號(hào)報(bào)警時(shí)，耗電會(huì)達(dá)到10mA，這時(shí)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(huì)使已輸入的數(shù)據(jù)丟失。該機(jī)除用于防盜報(bào)警外，若對(duì)軟件進(jìn)行一些修改，也可通過(guò)電話線進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳遞。三極管T1、T2及電阻R1、R2構(gòu)成撥號(hào)及報(bào)警電路，其工作原理前面已作詳細(xì)介紹。

4.1.2時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的硬件電路設(shè)計(jì)描述

時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的硬件電路,采用AT89S52單片機(jī)最小化應(yīng)用設(shè)計(jì),顯示采用共陽(yáng)七段LED顯示器,P0口輸出段數(shù)碼數(shù)據(jù),P2.0~P2.5口作列掃描輸出,P1.0,P1.1和P1.2口接三個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)用以實(shí)現(xiàn)調(diào)時(shí),調(diào)分功能.為了提供共陽(yáng)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電壓,用三極管8550作電源驅(qū)動(dòng)輸出。采用12MHZ晶振有利于提高秒計(jì)時(shí)的精確性。硬件電路圖如圖3.2示。

3.1電話撥號(hào)防盜報(bào)警器程序設(shè)計(jì)

3.1.1主程序設(shè)計(jì)

主程序的工作過(guò)程為：先進(jìn)行初始化工作，隨后根據(jù)輸入的鍵值分別散轉(zhuǎn)輸入的鍵值分別散轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)的子程序（管機(jī)、警戒工作、輸入時(shí)間t1、輸入時(shí)間t2、輸入電話號(hào)碼）循環(huán)工作。T0為100ms定時(shí)中斷服務(wù)子程序，它實(shí)現(xiàn)精確的撥號(hào)脈沖時(shí)序。INT0外中斷服務(wù)子函數(shù)用于實(shí)現(xiàn)功能選擇；而INT1外中斷服務(wù)子函數(shù)則檢測(cè)防盜觸發(fā)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。

   主程序狀態(tài)流程圖如圖3.6所示。INT0外中斷服務(wù)子函數(shù)狀態(tài)流程圖及INT1外中斷服務(wù)子函數(shù)的狀態(tài)流程圖分別如圖3.7、圖3.8所示。

3.2 時(shí)鐘顯示程序設(shè)計(jì)

3.2.1主函數(shù)

  本設(shè)計(jì)中計(jì)時(shí)采用定時(shí)器T0中斷完成，其余狀態(tài)循環(huán)調(diào)用顯示子函數(shù)及鍵掃描子函數(shù)，當(dāng)端口開(kāi)關(guān)按下時(shí)，轉(zhuǎn)入相應(yīng)調(diào)時(shí)功能。其主函數(shù)執(zhí)行流程如圖3.3所示。

3.2.2 LED顯示子函數(shù)

  數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)存放在內(nèi)存單元dis[0]~dis[5]中，其中dis[0]~dis[1]存放秒數(shù)據(jù)，dis[2]~dis[3]存放分?jǐn)?shù)據(jù)，dis[4]~dis[5]存放時(shí)數(shù)據(jù)，每一單元內(nèi)均為十進(jìn)制BCD碼。由于采用軟件動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，顯示用的十進(jìn)制BCD碼數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)段碼存放在ROM表（dis7[11]）中，顯示時(shí)，先取出dis[0]~dis[5]中的某一數(shù)據(jù)，然后查得對(duì)應(yīng)得顯示段碼從P0口輸出，P2口將對(duì)應(yīng)得數(shù)碼管選中供電，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。

3.2.3定時(shí)器T0中斷函數(shù)

  定時(shí)器T0用于時(shí)間計(jì)時(shí)。定時(shí)溢出中斷周期可設(shè)為50ms，中斷進(jìn)入后先判斷，中斷計(jì)時(shí)累計(jì)20次（即1ms）時(shí)對(duì)妙計(jì)數(shù)單元進(jìn)行加1操作。時(shí)鐘計(jì)數(shù)單元在 義的6個(gè)單元（timedata[6]）中。timedata[0]~timedata[1]存放秒數(shù)據(jù)，timedata[2]~timedata[3]存放分?jǐn)?shù)據(jù)，timedata[4]~timedata[5]存放時(shí)數(shù)據(jù)。最大計(jì)時(shí)值為23小時(shí)59分59秒。在計(jì)數(shù)單元中采用十進(jìn)制BCD碼計(jì)數(shù)，秒，分、時(shí)之間滿60進(jìn)位。T0中斷服務(wù)程序執(zhí)行流程如圖3.4所示。

3.2.4中斷函數(shù)

  T1中斷服務(wù)程序用于指示調(diào)整數(shù)字單元的亮閃，在時(shí)間調(diào)整狀態(tài)下，每過(guò)0.4s，將對(duì)應(yīng)單元的顯示數(shù)據(jù)換成“熄滅符”數(shù)據(jù)（0x0a）。這樣，在調(diào)整時(shí)間時(shí)，對(duì)應(yīng)調(diào)整單元的顯示數(shù)據(jù)會(huì)間隔閃亮。

3.2.5功能函數(shù)

  調(diào)時(shí)功能函數(shù)的設(shè)計(jì)方法是：按下T0鍵，進(jìn)入調(diào)分狀態(tài)，時(shí)鐘停止走動(dòng)；按T1或T2鍵可進(jìn)行加1或減1操作 ；繼續(xù)按T0鍵可分別進(jìn)行分十位、時(shí)個(gè)位和時(shí)十位調(diào)整；最后按T0建將退出調(diào)整狀態(tài)，時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)時(shí)運(yùn)行。

4.1 時(shí)鐘系統(tǒng)的調(diào)試

4.1.1時(shí)鐘系統(tǒng)的硬件調(diào)試

硬件調(diào)試時(shí)可先檢查印制板及焊接的質(zhì)量情況，在檢查無(wú)誤后可通電檢查L(zhǎng)ED顯示器的點(diǎn)亮狀況。若亮度不理想，可以調(diào)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(diào)試Keil C51編譯器，源程序編譯及仿真調(diào)試應(yīng)分段或以子函數(shù)為單位一個(gè)個(gè)地進(jìn)行，最后可結(jié)合硬件實(shí)時(shí)運(yùn)行調(diào)試。

按照設(shè)計(jì)程序分析，LED顯示器動(dòng)態(tài)掃描頻率約為167Hz，實(shí)際使用觀察時(shí)完全沒(méi)有閃爍，實(shí)際計(jì)時(shí)時(shí)精度較高，可滿足一般場(chǎng)合的應(yīng)用需要。

通電前應(yīng)檢查焊接質(zhì)量，確認(rèn)無(wú)短路、虛焊等故障。將撥碼開(kāi)關(guān)J2指向下側(cè)，即斷開(kāi)3.6V鎳鉻電池與系統(tǒng)的連接。將外部直流可調(diào)穩(wěn)壓電源調(diào)整為3.6V。接入系統(tǒng)的Vcc與地。如果系統(tǒng)耗電小于15mA為正常，否則應(yīng)檢查是否有短路、元器件不良或錯(cuò)焊現(xiàn)象存在。隨后取下外接直流穩(wěn)壓電源，恢復(fù)3.6V鎳鉻電池與系統(tǒng)的連接，進(jìn)行軟、硬件統(tǒng)調(diào)測(cè)試。

由于AT89S52的I/O引腳有限，故數(shù)碼管只設(shè)一位，因此輸入數(shù)字時(shí)只能分階段一位一位輸入。

假設(shè)需輸入t1=061，t2=025，電話號(hào)碼=12345678，在此詳述如下：

地1步：接上電話線（也即接上電源）后，數(shù)碼管顯示“E”，意為數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，因?yàn)榇藭r(shí)我們尚未輸入任何數(shù)據(jù)。

第2步：

①點(diǎn)按一下set鍵，鍵值加1，即此時(shí)set=1.這時(shí)數(shù)碼管最下的一橫點(diǎn)亮，顯示“_”，意為可輸入時(shí)間t1，點(diǎn)按ok鍵確認(rèn)（小數(shù)點(diǎn)被同時(shí)點(diǎn)亮）。然后數(shù)碼管顯示數(shù)字“0”。

②按下up鍵后，數(shù)字開(kāi)始從0~9循環(huán)遞增，調(diào)至0后松開(kāi)up鍵，點(diǎn)按ok鍵確認(rèn)（小數(shù)點(diǎn)被同時(shí)點(diǎn)亮）。此時(shí)百位數(shù)字“0”存入內(nèi)存。

③按下up鍵后，數(shù)字開(kāi)始循環(huán)遞增，調(diào)至1后松開(kāi)up鍵，點(diǎn)按ok鍵確認(rèn)（小數(shù)點(diǎn)被同時(shí)點(diǎn)亮）。此時(shí)十位數(shù)字“6”存入內(nèi)存。

④按下up鍵后，數(shù)字開(kāi)始循環(huán)遞增，調(diào)至1后松開(kāi)up鍵，點(diǎn)按ok鍵確認(rèn)（小數(shù)點(diǎn)被同時(shí)點(diǎn)亮）。此時(shí)個(gè)位數(shù)字“6”存入內(nèi)存。

這樣就完成了將061（代表t1=61s）存入內(nèi)存的過(guò)程。同時(shí)數(shù)碼管又恢復(fù)顯示“_”

。

第3步：

①點(diǎn)按一下set鍵，鍵值加1，即此時(shí)set=2。這時(shí)數(shù)碼管下面的二橫點(diǎn)亮，顯示“二”，意為可輸入時(shí)間t2，點(diǎn)按ok鍵確認(rèn)（小數(shù)點(diǎn)被同時(shí)點(diǎn)亮）。然后數(shù)碼管顯示數(shù)字“0”。

②按下up鍵后，數(shù)字開(kāi)始從從0~9循環(huán)遞增，調(diào)至0后松開(kāi)up鍵，點(diǎn)按ok鍵確認(rèn)（小數(shù)點(diǎn)被同時(shí)點(diǎn)亮）。此時(shí)百位數(shù)字“0”存入內(nèi)存。

③按下up鍵后，數(shù)字開(kāi)始循環(huán)遞增，調(diào)至２后松開(kāi)up鍵，點(diǎn)按ok鍵確認(rèn)（小數(shù)點(diǎn)被同時(shí)點(diǎn)亮）。此時(shí)十位數(shù)字“２”存入內(nèi)存。

④按下up鍵后，數(shù)字開(kāi)始循環(huán)遞增，調(diào)至５后松開(kāi)up鍵，點(diǎn)按ok鍵確認(rèn)（小數(shù)點(diǎn)被同時(shí)點(diǎn)亮）。此時(shí)個(gè)位數(shù)字“５”存入內(nèi)存。

這樣就完成了將０２５（代表t1=２５s）存入內(nèi)存的過(guò)程。同時(shí)數(shù)碼管又恢復(fù)顯示“二”

以后的調(diào)試同前面的方法相同。

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2020-11-29 04:38 上傳

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