基于单片机8051火灾自动报警系统的设计

基于单片机8051火灾自动报警系统的设计内容摘要：

放大器输出 .前置电压增益取决于 AGC 端的电平。 模拟输入（ ANA IN）此端即芯片录音的输入信号。 对话筒输入 来说， ANA OUT 端应通过外接电容连至本端。 喇叭输出（ SP+、 SP）这对输出端能驱动 16Ω 以上的喇叭。 单端使用时必须在输出端和喇叭间接耦合电容 ,而双端输出既不用电容又能将功率提高 4 倍。 录音 6 时 ,它们都呈高阻态。 节电模式下 ,它们保持为低电平。 外部时钟（ XCLK）此端内部有下拉元件，不用时应接地。 输入时钟的占空比无关紧要，因为内部首先进行了分频。 地址（ A0~A7）地址端有两个作用，取决于最高（ MSB）两位 A A6 的状态。 语音段的寻址 语音芯片与单片机的连接，常通过串行口来实现，串行口也可以通过 辅助电路分时多用。 定义好串行口的工作方式（串行口控制寄存器 SCON字节地址为 98H，可位寻址），当由按键输入或其它需要语音输出时，串行口向 CPU 申请中断，响应中断后， CPU 便可以从串行数据中识别出语音段编号，输出语音信号。 发送结束，中断由软件清零。 MT8880 介绍 MT8880 是一个带有呼叫处理滤波器的单片 DTMF 信号收发器。 他的制造采用 MITEL 公司的低功耗、高稳定性的 ISOCMOS 技术。 DTMF 信号的接收部分采用 DTMF 信号接收单片机 MT8870 的工业制造标准；发送部分采用开关电容进行 D／ A 转换发送 高精度、低畸变的 DTMF[5]信号。 内部寄存器提供一个群模式。 在双音频群模式下 DTMF 信号可以通过精确的时序被发送出去。 可选择呼叫处理滤波器让一个微处理器处理呼叫音频信号。 整合了收发功能的 MT8880单片机的结构包括一个带有可变增益的内部放大器的高性能接收器和一个带有脉冲计数器的发射器。 一个可以访问 MT8880 内部的寄存器的标准的微处理器接口。 MT8880 的内部寄存器包括 1 个状态寄存器、 2 个数据寄存器和 2 个控制寄存器。 发号由单片机的 控制 ,将事先存储的号码以 DTMF 形式通过该片的 8 脚送至外线。 双音多频信号（ DTMF）是由一组低音频信号和一组高音频信号以一定方式的组合构成 [6]，每组音频信号各有 4 个音频信号，而每种组合有一个高音频信号和一个低音频信号，共 16 种组合。 过去主要用于电话拨号信息传输，具有很强的抗干扰能力。 目前市场上销售的 DTMF 专用芯片集编解码于一体，MT8880 具有收发功能。 本 设计 通过 89C51 单片机控制 MT8880 实现计算机间的远距离数据传输。 AT89C51 简介 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存 7 储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 AT89C51 引脚 图 5 AT89C51 引脚 主要性能 4K 字节可编程闪烁存储器 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16位定时器 /计数器 5 个中断源 可编程串行通道 与 MCS51 兼容 各管脚介绍 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 8 P1口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P2口： P2口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1” 时， 其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 P3口： P3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4个 TTL 门电流。 当 P3 口写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 P 口管脚 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 系统的硬件实现 系统功能及特点 本报警器的工作原理 :当发现警情时 ,探测器将警报信号通过传感器接口送入单片机 ,单片机的报警中断程序开始运行 ,调用拨号子程序按照预置号码进行拨号。 此时单片机控制 MT8880 发送双音频信号拨号 ,并检测呼叫信号以判定是否可以调用语音模块进行语音报警 [1]。 当没有警情时 ,可以通过另一部话机拨打本机 ,振铃检测电路将振铃音信号转换成 TTL 信号传送给单片机 ,由单片机计数 ； 当 9 经过预设的振铃无人摘机时 ,系统就会自动摘机 ,调用远程设置子程序进行远程录音、查询警情等操作。 语音报警系统主要完成的功能： 感 温传感器和感烟传感器通 过采集现场信号输入中央处理器 ,若判断出 两种传感器中有一种动作 , 表明有异常现象 ,发异常语音报警信号 “ 温度超限 ” 或 “ 烟雾报警 ” ,同时相应的指示灯亮。 此时 ,若另一传感器也动作 ,则停止异常报警 ,而进入火警报警状态 ,有现场语音 “ 火警 ” 报警提示 ,火警指示灯亮。 同时系统调用远程报警模块 ,开始逐个拨叫预设的报警电话 ,直至有一个报警电话拨通 ,并收到回码。 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 ,如 “ 某某区某某单元某某楼层某某房间发生火警 ”。 否则挂机 ,拨打下一个号码。 本文设计的 用于小型防火单位的单片机火灾报警系统具有以下特点 : (1) 能对室内烟雾 (CO2, CO) 及温度突变进行报警 (声光报警 )。 (2) 如果出现硬件故障 (如传感器遗落、内部元器件损坏等 ) ， 能发出故障报警。 (3) 如果只有一种参数出现异常 (如烟雾浓度过大或是温度较高 ),能发出异常报警信号 , 令值班人员到现场处理。 (4) 如果烟雾和温度同时出现异常 , 则说明有火灾 ,发出火灾警报 , 并及时将火灾信息上报消防指挥中心。 (5) 有报警优先 ,对普通电话的强拆功能。 既当电话正在使用时发生火警 ,系统将强行切断电话 ,自 动拨打报警电话功能。 据类似本系统的报警器现场模拟实验表明 , 本系统安全可靠 , 误报率低。 且由于其体积小、操作维护方便、成本低廉等 , 具有广阔的应用前景。 MT8880 接收电路的设计 图 6 MT8880 接收电路连线图 10 当 MT8880 作为 DTMF 接收器的时候， DTMF 信号经由 IN＋和 IN－输入，经过运算放大滤除信号中的拨号音频率，然后发送到双音频滤波器，分离出低频组和高频组信号，通过数字计数的方式检出 DTMF 信号的频率，并且通过译码器译成 4 位二进制码。 4 位二进制编码被锁存在接收数据寄存器中，此时状态寄存器中的延时控制识别位复位，状态寄存器中的接收数据寄存器满标识位置位，对外而言，当寄存器中的延时控制识别位复位时， IRQL/CP 由高电平变为低电平。 如果用 IRQL／ CP 作为单片机的中断信号， IRQL 由高电平变为低电平，向 CPU发出中断请求，当 CPU 响应中断，读出寄存器中的数据后， IRQL 返回高电平。 MT8880 的 D0～ D3 与单片机的 ～ 相连， ～ 分别与 CK， RSO，CSL， R/WL 相连。 发送电路设计 图 7 MT8880 发送电路连线图 当 MT8880 作为发送器时数据总线上 D0～ D3 四位二进制码被锁存在发送数据寄存器中 [8]，发送的 DTMF 信号频率由 MHz的晶振分频产生。 分频器首先从基准频率分离出 8 个不同频率的正弦波，行列计数器根据发送数据寄存器中的数据，以八取二方式分离出一个高频信号和一个低频信号，经开关电容做 D／ A 转换，在加法器中合成 DTMF 信号，并从 TONE 端输出，电路图如图 7 所示。 应用 MT8880 使 DTMF 信号的收发功能于一体，完成 DTMF 信号的编码与解码，达到数据传输的目的。 大大简化了设计的复杂性 ，可以降低成本，减少体积。 11 灯光报警电路 由 AT89C51 P0 口的 ～ 分别控制 4 个发光二极管 , 予以光报警 , 如图 8所示。 P114～ P117 控制的灯依次为绿色 (正常信号灯 )、黄色 (故障信号灯 )、红色 (异常信号灯 )和红色 (火灾信号灯 )。 当这些输出端输出低电平时 , 对应的信号灯便会发光报警。 图 8 光报警电路 信号音检测电路 利用单片机定时 /计数功能检测电话信号音的原理及方法。 如图 9,当信号音频率偏离 450Hz较大或线路存在干扰时 ,依然能够正确识别无声 (线路故障 )、拨号音、忙 音、空号音、拥塞音、回铃音、被叫用户摘机等状态 ； 占用单片机资源少 ,仅需要 1个定时器和 1个计数器 ； 检测程序结构简洁 ,代码短。 话线信号通过音频变压器 T1耦合到电容 C2负极 ,经 MC4558 放大 4倍后 ,送 LM339比较器 ,回差电压由R7控制 ,这样就实现正弦波到方波的转换 ,从 LM339输出的方波信号送 AT89C51单片机计数器 T0输入端。 信。