基于单片机的双音多频解码集成电路MT8888防盗系统设计论文.docx

基于单片机的双音多频解码集成电路MT8888防盗系统设计论文.docx

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基于单片机的双音多频解码集成电路MT8888防盗系统设计论文

摘要

近些年来，实验室和家庭的失窃事件屡屡发生，有的甚至是在保安人员值班或户主在的情况下发生的，为了减少或者避免这类事情的发生，各类防盗系统就应运而生。

而传统的防盗系统只是起到警报或者震慑盗贼的作用，在没有设备通知保安人员的情况下，盗贼却可以继续作案。

因此应用范围受到限制。

设计是以单片机AT89C51，双音多频解码集成电路MT8888、编码译码器PT2262/2272、F05C/J05C发射接受模块、ISD1420芯片为核心。

红外线发光二极管作为信号源，光敏三极管作为信号接收装置。

两者分别放置在实验室的门或窗户的两边。

当有人经过门或窗的时候，红外线被人挡住，进而单片机执行中断程序，即播放不同的语音，震慑盗贼，使其停止盗窃行为并自动拨打保安人员的手机号码或者办公室号码直到接听，起到防盗的作用。

设计对软件和硬件都做了较详细的论述，并对流程图做了简单的介绍。

其优点是隐蔽性好、抗干扰能力强、自动化程度高、安装简单、易维修、功能齐全。

关键词：

电话遥控,双音频编解码,单片机控制，自动报警

Abstract

Thetwoputthedoorinthelaboratoryonorbothsidesofthewindowseparately.Whensomeonepassedthedoororthewindow,theinfraredraywasblocked,andthentheone-chipcomputercarriedouttheprocedureofcuttingoff.Broadcastdifferentpronunciation,frightenrobber,makeitstopbehaviorofstealinganddialcell-phonenumberorofficenumberofsecuritypersonneluntilansweringautomatically,playatheft-proofrole.

1绪言

1.1课题背景

[1]随着社会的进步，单片机的应用范围日益扩大。

单片机的应用打破了人们传统设计思想，原来很多用模拟电路、脉冲数字电路和逻辑部件来实现的功能，现在均可以使用单片机，使用软件来实现。

使用单片机具有体积小、可靠性高、性能价格比高和容易产品化的优点，所以广泛应用于家用设备。

而许多电器装置也纷纷采用单片机控制，因此单片机的发展也将在很大程度促进自动化系统的研制与发展[2]。

1.2课题研究的目的和意义

国民经济的快速发展，许多传统工业系统要进行改造，更新换代，大量的先进的电子技术和设备被采用，不仅对防盗系统提了更高的要求，而且要求防盗系统小型化、智能化、高效率、高可靠等，一些老的配套防盗系统产品不符合要求，逐渐被淘汰。

随着国家智能化小区建设的推广，防盗系统已成为必须设备，特别是近几年，安全防范的迫切需要给防盗报警系统留下了越来越广泛的市场。

从国内来看，比较高档的一般为进口货，价格昂贵，且多为有线连接方式。

国内产品尽管不少，但多为模拟电路形式，且结构和功能简单，可靠性差，难以联网[3]。

本文利用单片机控制技术和无线网络技术，开发一种具有联网功能的智能无线防盗系统，并开发相关的传感器。

采用无线数据传输方式，不需重新布线，特别适用于已装修用户，及布线不方便的场合。

中国的防盗系统和产品，经过十几年的发展，已有很大的进步。

同国外的产品相比虽还有一定的差距，但由于价格上的优势,在东南亚、非洲以及发展中的国家有相当的竞争能力。

加入WTO之后，不仅国内市场国际化，国内产品也要国际化。

设计不仅在思路上比前人新颖，而且根据实际情况和实际需要对其功能进行选择，是一种简单、可靠、实用的新型的防到系统。

设计一种经济实用的防盗系统，既有利于振兴民族工业，又能填补我国在这方面的不足，还能满足人们不断提高的物质文化生活需要。

因此不论从国内还是国外看都有着很重要的意义。

1.3别人研究的概况

目前市场有很多的防盗系统和防盗器件，包括小区智能系统，红外无线防盗系统，家庭安全系统和摩托车轿车防盗器等。

小区系统不只是防盗，而且还装有火，煤气，室温检测等报警装置,功能是很多，实用范围较广，但是其结构复杂。

无线防盗系统和家庭安全系统基本都是用被动红外线的方式，有的还能进行拍照，微机监控，实时录音等，有很好的应用前景，但是被动的方式很容易收到温度，电磁等各方面的干扰，所以易产生误拍，有的必须在220V电压支持下方能工作，且需要有一定技术的人员来操纵[4]。

所以在可靠性方面就差了一点，限制了系统的进一步发展，不适合我们实验楼的要求。

智能小区的监控需求囊括了：

视频监控、报警监控（防盗防灾）、可视门禁、警勤巡逻等多种系统。

使用起来也比较方便[5]。

摩托车轿车防盗器无一例外的是采用被动红外线，当有人靠近车的时候，报警器就发出警报，引起别人和主人的注意，从而使盗贼不得不停止其盗窃行为。

这也是目前市场上最多的防盗器，也是应用最广泛的防盗器。

但是这些也都有一个共同的缺点，那就是易受到温度和各个方面的影响，还不能实现遥控报警或用电话通知车的主人，这不是现在智能化发展的方向，可以预见在不久的将来，这种防盗器件将退出历史舞台。

1.4各种方案和芯片的比较

作为一个设计人员，用最少的元器件和最低的成本完成理想的设计，是我们的责任和目标。

在市场上有很多的芯片和单片能满足设计的需要。

既能满足我们设计需要，又能节约成本是一个设计人员所必须考虑的问题，以下就是对各个元器件的比较分析，其中包括了价格、功能、可靠性等各个方面。

1.4.1各种方案的比较

方案1：

多路语音防盗防火报警系统，阐述了利用编解码器进行无线信号传输，采用单片机8031、编解码器和语音芯片ISD2560进行防盗防火报警的原理和实现过程，其具有报警速度快、报警直观、可靠性好等优点。

方案2：

智能型电话远程遥控器，主要介绍了一种以单片机AT89C51和双音多频解码集成电路MT8870为核心，通过电话线路遥控的远程多路智能控制器。

该系统实用、功能灵活多样，可以对被遥控对象的状态进行查询以及控制，可以广泛的应用于家用电器或者其它场所的各种控制设备。

分析比较：

方案1虽有警速度快，报警直观，可靠性好等优点，但是没有远程控制和自动摘挂机等功能。

方案2是一种智能型的遥控器件，能控制家用电器，能对被遥控对象的状态进行查询以及控制，但是这种方案却不能实现报警功能，并不是一种很好的防盗系统。

而实验室的安全系统则集以上两中方案的优点，既能实现电话通知保安人员语音报警，也能实现电话的摘挂机。

考虑到实验室的实际情况，去掉了用不着的一些功能，如火警。

1.4.2各种芯片的比较

主动红外线方式和被动方式的比较：

基于设计是安装在门口和窗户的两边，无须全方面的探测，其次是考虑可靠性。

本设计采用主动红外线的方式，即用发光二级管发光，光敏三极管接收红外线。

这样可以提高可靠性。

编码译码器的比较：

PT2262/2272是一种通用的芯片，很适合多发一收的情况，这也正适合在一个值班室监控多个实验室的情况。

而其他的大都是一对一的发射和接受[6]。

在单片机的选择方面：

本方案先的是通用的AT89C51，这是基于本身的特点的考虑，AT89C51的指令系统和我们学习过的MCS-51系列相同，为我们的编程提供了方便，而且能够满足我的需要，有的单片机也有很好的功能，比如凌阳公司最新推出的SPCE061A16位单片机。

其主要功能有：

内置32KFLASH、2KSRAM、工作电压2.6V～3.6V、可独立编程的32位并行I/O接口、7通道10位A/D、一路语音A/D通路、2路10为D/A通道、16位定时器/计数器、异步串行通行口、串行设备通行口SIO等[7]。

另外，该单片机具有语音记录和语音播报功能。

其功能是很适合该系统的，但是该单片机不是很常见，难以买到。

而且我们还不熟悉它的指令系统，这也给我们带来了较大的困难。

该系统没有选择Intel公司的2051是因为其输入和输出引脚太少，功能较低，不能满足该设计的需要。

双音多频解码集成电路的选择：

MT8888是采用CMOS工艺生产的DTMF信号收发一体集成电路，它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转换器，可发出16种双音多频DTMF信号[8]。

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。

而其他的系列比如MT8870虽然也基本能够满足需要，但是在避免失真和稳定性方面就差了一点。

因此系统选择的是MT8888。

语音模块的选择：

ISD1420和APR9600都能实现语音存储和语音播报的功能，但他们各有特点。

ISD1420系列单片录放时间8至20秒，音质好。

芯片采用CMOS技术，内含震荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及EEPROM阵列。

最小的录放系统仅需麦克风、喇叭、两个按钮、电源及少数电阻电容，需要的外设少[8]。

APR9600语音录放芯片,是继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段。

但是需要的外设较多，且有的功能用不着，而且该系统也没有必要采用高档的芯片，普通的ISD1420芯片即可满足要求。

2各种芯片的介绍

实验楼防盗系统的设计采用的大多都是一些较常见的芯片，例如发射/接收模块和单片机，但是有的也不是很常见，例如语音电路中的ISD1420，因此有必要在这里对各个芯片的引脚和主要的功能作简单的介绍。

2.1单片机AT89C51的介绍

单片机AT89C51的介绍如图（2.1.1）AT89S51具有如下特点：

40个引脚，8kBytesFlash片内程序存储器，256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器[10]。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

主要功能特性：

（1）兼容MCS-51指令系统·8k可反复擦写（>1000次）ISPFlashROM

（2）32个双向I/O口·4.5-5.5V工作电压

（3）3个16位可编程定时/计数器·时钟频率0-33MHz

（4）全双工UART串行中断口线·256x8bit内部RAM

（5）2个外部中断源·低功耗空闲和省电模式

（6）中断唤醒省电模式·3级加密位

（7）看门狗（WDT）电路·软件设置空闲和省电功能

（8）灵活的ISP字节和分页编程·双数据寄存器指针[9]

图2.1.1AT89C51引脚图

2.2双音多频解码集成电路MT8888的介绍

本系统要实现电话线远程通信，关键部分为DTMF收发电路，它将实现自动拨号、忙音识别，铃声识别，远程按键数字信号识别等功能。

我们选用MT8888双音多频（DTMF）收发器，与单片机及音频放大电路组合，实现各种信号音的检测及DTMF信号的产生，并将DTMF信号送到电话线上，MT8888是采用CMOS工艺生产的DTMF信号收发一体集成电路，它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16种双音多频DTMF信号。

接收部分用于完成DT