毕业设计（论文）-基于单片机电话报警系统.doc

电 子 科 技 大 学毕 业 设 计（论 文）论文题目： 基于单片机电话报警系统学习中心（或办学单位）：电子科技大学网络教育珠海市学习中心指导老师： 职 称： 讲师 学生姓名： 学 号: 专 业： 电子信息工程 电子科技大学继续教育学院制网络教育学院 2012年 05月 10日电 子 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书题目： 基于单片机电话报警系统任务与要求： 1对项目进行需求分析及简介2列出项目系统主要功能结构、并对系统结构和数据库设计3对系统应用的程序实现时间： 2012 年 1 月 3 日 至 2012 年 5 月 11 日 共 18 周学习中心：（或办学单位） 电子科技大学网络教育珠海市学习中心学生姓名： 周明君 学 号： v10830742302专业： 电子信息工程指导单位或教研室： 电子科技大学网络教育珠海市学习中心指导教师： 职 称： 讲师电子科技大学继续教育学院制网络教育学院 2012年 03月 10日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2012-1-3 至2012-3-5 选题及准备资料,了解写作格式和要求。完成2011-3-6 前按统一格式上交论文题目电子版完成2012-3-6 至2012-5-11撰写论文并交指导老师修改完成2012-5-13 定稿并打印交指导教师完成教师对进度计划实施情况总评按计划完成。 签名 2012年 5 月 15 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。摘要目前，家庭安全正在逐渐引起人们的重视。本系统以51单片机为核心，利用公共通讯网作报警系统的传输媒介，对住宅进行安全监视，具有可靠性高，成本低等优点。所以本文介绍了一种经济实惠的多功能电话自动报警系统，它可对多种警情（火警，盗警等）进行识别处理，并自动拨通多个电话进行语音报警。而且用户还可以对系统进行号码和语音信息的设置。关键词： AT89C51单片机；硬件系统；DTMF信号芯片；MAX232通信电路AbstractAt present, the family safety is gradually attracting peoples attention. The system with the single chip processor as the core, as well as the use of public networks for alarm system transmission medium for housing for safety monitoring, has high reliability, low cost, easy popularity, etc. So this text introduces a kind of economical and practical automation warning system of multi-functional telephone, it can recognize and deal with many kinds of dangerous situation (Fire alarm, theft alarm, etc.), and phone to others automatically make alert. Users can set telephone numbers and pronunciation information to the system .KEY WORDS：AT89C51 MCU; alarm system; signal chip of DTMF; MAX232 Communication ICs目 录第一章 绪言1第二章 系统总体设计22.1系统结构22.2系统组成22.3 系统功能介绍22.4 系统功能3第三章 主要硬件选择43.1微处理器43.2 双音多频译码器MT888093.3通信芯片 MAX232123.4继电器14第四章 硬件电路174.1 振铃检测电路174.2 自动摘机电路184.3 DTMF信号处理电路194.4 单片机电路204.5 OTL功放电路20第五章 软件设计235.1系统软件流程图235.2 程序代码24结束语27谢辞28电子科技大学毕业论文（设计） 基于单片机电话报警系统第一章 绪言随着社会的发展，人的活动、居住区域越来越大，人民生活水平不断提高，因而对居住环境要求愈来愈高。家庭报警系统已经成为家庭需求，办公楼以及商店等也把安全问题作为重点来抓。本系统研究的方向是智能化、可扩展、性价比高的电话报警系统。本文介绍了一种将AT89C51单片机、DTMF信号收发芯片及通信芯片MAX232等有机的结合在一起，带电话线相连的自动拨号报警系统。本系统在电话机结构基本不变的基础上，增加一定的外围设备，便可以实现各种报警功能。由于系统使用的都是些性价比高、市面上容易买到的芯片，所以整个系统的花费比较低，约在150200RMB左右，比起市面上的同类产品要便宜许多。而且该系统还有使用方便，人机交互功能强等特点。本文主要研究电话网络报警这一模块。第二章 系统总体设计2.1系统结构根据总体设计思路，本系统结构如图2-1所示。CPU图2-1 系统结构图报警传感器模块电话拨号模块LCD显示模块键盘输入模块EEPROMOTL功放模块MAX232通信模块 2.2系统组成本系统设计为基于单片机的电话自动拨号报警安全监控系统，由中央处理单元AT89C52构成核心控制系统，并与报警电路，由DTMF双音多频解码电路等共同组成，能完成自动拨号报警等功能。系统可分为五个模块：单片机控制模块， 报警信号输入模块，电话号码存储模块，摘挂机控制模块及DTMF收发模块。2.3 系统功能介绍电话通信系统由单片机构成主控部分，进行主要的信息处理，接收外部操作指令形成各种控制信号，可接电脑显示器观察；接口电路提供单片机与电话外线的接口。本系统并联于电话机的两端，不会影响到电话机的正常使用。用户通过异地的电话机拨打本系统所连接的外线的电话号码，通过市局交换机向电话机发出振铃信号，振铃检测电路将检测到的振铃信号送至中央处理单元，如果本系统检测到振铃三次即三次响铃后无人接，自动摘；如果有人接听电话，同时中央处理单元发出控制信号会经双音多频DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）解码电路解码后，送入中央控制单元。中央控制单元将根据DTMF解码的结果进行相应的操作。2.4 系统功能本电路能够实现以下功能：（1）主人可以手动进行放音操作。（2）如果来电，响铃3次，如果主人在，接听则不放音，如果主人不在，则会自动摘机。（3）继电器能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。（4）MAX-232芯片是电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片。（5）键盘是单片机系统中最常用的人机对话输入设备，用户通过键盘向单片机输入数据或指令。第三章 主要硬件选择本章主要介绍了用到的几个主要硬件，AT89C52微控制器3、DTMF解码芯片MT8880、通信芯片MAX232、继电器、OTL功放电路。3.1微处理器 AT89C52的概述：AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。 AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89C52单片机的硬件结构：如图3-1所示，为AT89C52的硬件结构图。AT89C52单片机的内部结构与MCS-51系列单片机的构成基本相同。CPU是有运算器和控制其所构成的。运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作的。控制器是单片机的指挥控制部件，主要任务的识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动而协调地工作。它的程序存储器为8k字节可重擦写Flash闪烁存储器，闪烁存储器允许在线+5V电擦除、电写入或使用编程器对其重复编程。数据存储器比51系列的单片机相比大了许多为259字节RAM。AT89C52单片机的指令系统和引脚功能与MCS-51的完全兼容。CPU时钟 总线定时器计数器输入输出接口FLASHRAM串行通信口 图3-1 AT89C52的硬件结构图AT89C52的主要功能特性： 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源 共8个中断源 2个读写中断口线 3级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能AT89C52的引脚说明：AT89C52P为40脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（3239脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。图3-2为AT89C52引脚图。图3-2 AT89C52引脚图（一）、P0口P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 （二）、P1口P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。 与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），在表3-1所示。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表3-1P1.0和P1.1的第二功能表引脚号功能特性 P1.0T2，时钟输出P1.1 T2EX（定时/计数器2）（三）、P2口P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL)。 在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。 Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。 （四）、P3口P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。 P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，在表3-2所示。 P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。表3-2 P3口的第二功能表端口引脚 第二功能P3.0RXD(串行输入口) P3.1TXD(串行输出口)P3.2INT0 （外中断0）P3.3INT1(外中断1)P3.4T0（定时/计数器0）P3. 5T1（定时/计数器1）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。 对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条 MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。 PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 EA/VPP外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。 如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。 Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。 XTAL1振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2振荡器反相放大器的输出端。AT89C52的复位电路：复位电路是为确保微机系统中电路稳定可靠工作必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V5%，即4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。目前为止，单片机复位电路主要有两种类型：一种是上电复位，一种是手动复位。其中复位的原理如图3-3所示。 上电复位原理：VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。 手动复位原理：工作期间，按下S，C放电。S松手，C又充电，在10K电阻上出现电压，使单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。图3-3 复位电路本系统由于工作在无人状态下，故选择上电复位电路。3.2 双音多频译码器MT8880 MT8880功能概述：MT8880是电话拨号应用中常用的一款芯片6，它集发送、接收于一体。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ISO-CMOS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DA转换发送高精度、低畸变的DTMF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。MT8880还具有标准的微处理器总路线与6800系列的微处理器直接连接。MT8880的内部结构图：整合了收发功能的MT8880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，如图3-4所示。 D0-D3TONEOSC1OSC2GSIN+IN-IRQLCKCSLR/WLRSO ESt St/GtVDD RET VSSD/A行列计数器发送寄存器数据总线寄存器双音频门控电路控制逻辑状态寄存器逻辑中断拨号音滤波器高音频滤波器低音频滤波器数字检测算法控制寄存器A控制寄存器B输入输出控制振动电路偏置电路控制电路滞后逻辑接收数据寄存器图3-4 MT8880内部结构图MT8880引脚图及引脚功能描述：MT8880 具有与微控制器(单片机)相连的接口，必须与单片机配合使用，其双列直插式 20脚封装引脚，其引脚图如图3-5。图3-5 MT8880引脚图IN+、IN：分别为内部放大器的同相输入端和反相输入端，即接收DTMF信号的输入端；GS：内部放大器的输出端，外接一个负反馈电阻至IN_端；UREF：内部参考电压输出端，该参考电压等于UDD2；UDD、Uss：分别为电源的正、负端，供电电压为5V；OSCl、OSC2：外接一个358MHz晶体，形成晶体振荡器；TONE：双音频信号输出端；RW；读写控制端，该端施以高电平时读MT8880，施以低电平时写MT8880；RSI：用于选择内部各寄存器的控制端，该端施以高电平时选中控制寄存器或状态寄存器，施以低电平时选中发送数据寄存器或接收数据寄存器。更具体的对应关系必须根据 RW端的状态共同确定，详见表3-3。表3-3 RSI与R/W对应关系表RSIR/W 内部寄存器及其功能00写数据发送寄存器01读数据接收寄存器10控制寄存器CRA或CRB11读状态寄存器IRQ：在双音频模式并且在中断模式时，当收到有效 DTMF信号或准备发送DTMF信号时该端由高电平变到低电平；在呼叫处理模式且检测到有效信号音时，该端输出方波；D0D3：写入命令或读出状态的数据线。 MT8880的工作原理：工作原理：外部输入的DTMF信号从-IN端进入运算放大器放大后，进入双音滤波器。双音滤波器是2个6级开关电容构成的高低通滤波器，它能有效的将DTMF信号中的高频群和低频群区分开来。被区分开的高、低频群，在经过各自的滤波器及整形电路后送入译码电路，译码电路由数字检测。编码转换和三态输出电路等几部分构成，数字检测电路采用对输入音频信号进行数字技术的方式以确定DTMF信号的频率并核查是否与标准的DTMF信号相一致，在此过程中，采用一套复杂的算法，对DTMF信号的频率偏差提供一定的容差范围以提高对干扰频率和噪声的抗干扰能力。输入的DTMF信号被检测到之后，经编码转换电路进行8-4-2-1编码后送入锁存器所存。当输出控制端TOE为高电平时，DTMF信号所对应的8-4-2-1编码即出现在D3D0端。MT8880的译码：MT8880是一款双音频的语音拨号芯片。它通过用二个音频信号形成一位的数据信号发出去，一组为低频的、一组是高频的信号。当对方在语音提示下按了数字键，MT8880接收到该双音频信号并译码后，从D0D3引脚输出一组二进制码，代表一位数字或符号(参见图2-6)，由单片机读取并进行相应处理。图3-6为译码图（0=低电平 1=高电平）。FLOW F HIGH 数字 D3 D2 D1 D0697 1209 1 0 0 0 1697 1336 2 0 0 1 0 697 1477 3 0 0 1 1770 1209 4 0 1 0 0770 1336 5 0 1 0 1770 1477 6 0 1 1 0852 1209 7 0 1 1 1852 1336 8 1 0 0 0852 1477 9 1 0 0 1941 1209 0 1 0 1 0941 1336 * 1 0 1 1941 1477 # 1 1 0 0697 1633 A 1 1 0 1770 1633 B 1 1 1 0852 1633 C 1 1 1 1941 1633 D 0 0 0 0图3-9 译码图3.3通信芯片 MAX232MAX232功能概述：MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。电脑RS-232标准串口设计电路如下图3-7所示。图3-7 电脑RS-232标准串口图引脚 定义 符号：1 载波检测 DCD 2 接收数据 RXD3 发送数据 TXD 4 数据终端准备好 DTR 5 信号地 SG6 数据准备好 DSR 7 请求发送 RTS8 清除发送 CTS 9 振铃提示 RIMAX232 引脚描述：MAX232 引脚图如下图3-8所示图3-8 MAX232 引脚图引脚介绍：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。 第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。 其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。 8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。 TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。 第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。MAX232 主要功能特点：1、符合所有的RS-232C技术标准 2、只需要单一 +5V电源供电 3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V- 4、功耗低，典型供电电流5mA 5、内部集成2个RS-232C驱动器 6、内部集成两个RS-232C接收器 7、高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。RS-232与 MAX232 引脚连接定义：RS232 (DB9)引脚定义：1 ：DCD :载波检测。主要用于Modem通知计算机其处于在线状态，即Modem检测到拨号音，处于在线状态。2 ：RXD:此引脚用于接收外部设备送来的数据；在你使用Modem时，你会发现RXD指示灯在闪烁，说明RXD引脚上有数据进入。3 ：TXD:此引脚将计算机的数据发送给外部设备；在你使用Modem时，你会发现TXD指示灯在闪烁，说明计算机正在通过TXD引脚发送数据。4 ：DTR:数据终端就绪；当此引脚高电平时，通知Modem可以进行数据传输，计算机已经准备好。5 ：GND:信号地；此位不做过多解释。6 ：DSR:数据设备就绪；此引脚高电平时，通知计算机Modem已经准备好，可以进行数据通讯了。7 ：RTS:请求发送；此脚由计算机来控制，用以通知Modem马上传送数据至计算机；否则，Modem将收到的数据暂时放入缓冲区中。8 ：CTS: 清除发送；此脚由Modem控制，用以通知计算机将欲传的数据送至Modem。9 ：RI : Modem通知计算机有呼叫进来，是否接听呼叫由计算机决定。3.4继电器继电器的介绍：在各种自动控制设备中，都存在一个低压的自动控制电路与高压电气电路的互相连接问题，一方面要使低压的电子电路的控制信号能够控制高压电气电路的执行元件，如电动机、电磁铁、电灯等；另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全，电磁式继电器便能完成这一桥梁作用。 电磁继电器是在在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器。 (1)直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。(2)交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。 (3)磁保持继电器：将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电后，继电器的衔铁仍能保持在线圈通电时的状态，具有两个稳定状态。(4)极化继电器：状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。(5)舌簧继电器：利用密封在管内，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。(6)节能功率继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器,但它的电流大(一般30-100A),体积小, 节电功能。电磁式继电器一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。 本次设计采用的继电器是HK4100F-DC5V-SH8，如图3-9所示。触点参数：触点形式：1C（SPDT）触点负载：3 220V AC/30V DC阻 抗：100m额定电流：3A电气寿命：10万次机械寿命：1000万次 线圈参数： 阻值(士10%)：120线圈功耗：0.2W 额定电压：DC 5V 图3-9继电器吸合电压：DC 3.75V 释放电压：DC 0.5V 工作温度：-25+70 绝缘电阻：100M 线圈与触点间耐压：4000VAC/1分钟触点与触点间耐压：750VAC/1分钟 继电器的驱动原理： 下图3-10是S51增强型单片机实验板上HK4101F继电器驱动电路原理图，三极管T5的基极B接到单片机的P3.6，三极管的发射极E接到继电器线圈的一端，线圈的另一端接到5V电源VCC上；继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电势击穿三极管T5及干扰其他电路；R3和发光二极管LED9组成一个继电器状态指示电路，当继电器吸合的时候，LED9点亮，这样就可以直观的看到继电器状态了。 图3-10HK4101F电磁继电器驱动原理图当CN2的1、2、3为继电器输出接线端子，其中1接到继电器的常开接点，2接到继电器的动接点，3接到继电器的常闭接点。当继电器吸合的时候，12将接通，相当于开关闭合。因此我们就可以在端子12上接线来控制其他电路了。经过实验上图10k换为4.7k较为合适。驱动原理：1、当AT89S52单片机的P3.6引脚输出低电平时，三极管T5饱和导通，5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，同时状态指示的发光二极管也点亮，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。2、当AT89S52单片机的P3.6引脚输出高电平时，三极管T5截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，同时状态指示的发光二极管也熄灭，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管IN4148释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管D1的保护作用。第四章 硬件电路硬件电路包括振铃检测电路、自动摘机电路、解码电路、单片机控制电路。4.1 振铃检测电路在电话线路未来铃流前，电话线路由电话交换机提供大约-48V的直流电压。当用户被呼叫时，电话交换机发来铃流信号。供电电压为+48V（正向电位）并且叠加24V 25HZ交流，使其成为72V交流25HZ震荡信号9。这样就会震铃了。在本电路检测铃流信号时，以三次铃响为准，即三次振铃后无人摘机，便由单片机控制自动模拟摘机，振铃检测电路设计如图4-1所示。图4-1振铃检测电路工作原理：当电话线路未被打入时，电话线路提供-48V电压，那光电耦合器不导通，引脚ZJKC保持高电平。电话被打入时，电话线路提供+72交流电压，经过C1电容隔直，R2电阻限流，光电耦合器导通，ZJKC变为低电平。电话振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒断。所以等到单片机记录3次低电平后，便由单片机控制自动摘机。原器件选取： 1个100pF电容 1个1K电阻 1个二极管 1个光电耦合器 1个5K电阻4.2 自动摘机电路设计主要思路：根据国家有关标准规定：不论任何电话机，摘机状态的直流电阻应300，有“R”键的电子电话机的摘机状态直流电阻应350。在挂机状态下，其漏电流5A。当用户摘机时，电话机通过叉簧接上约200的负载，使整个电话线回路流过约30mA的电流。交换机检测到该电流后便停止铃流发送，并将线路电压变为十几伏的直流，完成接续。下图4-2为自动摘机电路原理图。图4-2 自动摘机电路工作原理：单片机从引脚ZJKC接收到3次低电平，就返回一个低电平信号给ZJKZ。ZJKZ接收到低电平信号，就使摘机指示灯D1亮，由于PNP三极管的特性，使PNP导通。继电器就会从5脚吸合到6脚。然后电话线路1经过电阻R3、变压器、继电器和电话线路2组成一个回路。电阻R3和变压器组成的电阻约300欧。于是电话就摘机啦。元器件选取：1个PNP三极管 2个1K电阻 1个LED 1个二极管 1个继电器 1个音频专用电压器4.3 DTMF信号处理电路DTMF信号处理电路如下图4-3所示。图4-3 MT8880及外围电路工作原理：MT8880是DTMF信号接收处理专用芯片11，其功能是将接收到的DTMF信号解码为4位二进制码，由D0D3直接输出。自动摘机后，双音频信号经过音频专用变压器进入MT8880的-IN引脚。该双音频信号先经过MT888内部的拨号音滤波器滤除拨号音信号后，再经过前置放大器送入双音频滤波器，将双音频信号按高、低频信号分开，又经高、低频滤波器、幅度检测器送入译码电路，最后从MT8880的数据输出端输出相应的编码。为了获取有效的数据，MT8880的IRQ接AT89C52的INT1。当IRQ电平由低到高，经AT89C52检测后通过P2.0P2.3接收有效拨号键值码。通过测试，在另一端按下数字键，可以解码出来。元器件选取：1个12 HZ晶振 1个NPN 三极管 7个100pF 电容 10个1K电阻 1个MT8880芯片4.4 单片机电路电路如图4-4所示。图4-4 单片机电路工作原理：P3.0接ZJKC，当单片机接收到低电平并累计3次，就控制P2.7输出一个低电平信号到ZJKZ11。P2.0-P2.3接MT8880的DO-D3脚，接收4位二进制码。然后P1.3 接ISD4004 的片选引脚SS,以便与89C52 进行SPI 通信时控制选通ISD4004 芯片。P1.2接ISD4004 的SPI 串行输入引脚MOSI,从该引脚给出放音和录音的起始地址。由89C52 的P1.7 提供SPI 接口的时钟脉冲到ISD4004 的SCLK 引脚12。P2.0-P2.3接MT8880的DOD3脚，接收4位二进制码。实物图看附录五。元器件选取：4个开关 1个10uf电容 1个10K电阻 2个30pf电容 1个AT89C52芯片4.5 OTL功放电路电路如图4-5所示。图4-5 OTL功放电路原理图工作原理：交流信号经过电位器分压后，经过一级放大电路放大后，经过阻容耦合到三极管Q3，Q3与外围电路组成二级放大电路，通过阻容耦合到推挽功放电路，输出到扬声器。元器件选取： 元件清单序号元件参数类别备注1Q1、Q29013三极管NPN2Q39015三极管PNP3Q49014三极管NPN4Q59012三极管PNP5R10 、R121K电阻0.25W，金属膜6R62K电阻0.25W，金属膜7R76.8K电阻0.25W，金属膜8R18.2K电阻0.25W，金属膜9R1110K电阻0.25W，金属膜10R912K电阻0.25W，金属膜11R2、R522电阻0.25W，金属膜12R8200电阻0.25W，金属膜13R3、R4220电阻0.25W，金属膜14C6、C9、 C10103电容瓷片电容15C3、C8、C11104电容瓷片电容16C710uF电容电解电容17C1、C4100uF电容电解电容18C2 、C522