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1、企业管理安徽大学创新实验工程立项通知编号:安微大学创新卖睑堂（箧地）学生创新基金中请书工程名称：基于家庭 智能监控处理器的研究申报人：余东升寐系 ：指导教师：、学平所在院系：/子科学与技术学院类别：理工类学术比丈创造制作 社会调蚤报告和社科类学术论文（五）中央处理单元 这局部包路主要由AT89c51桧片组成，它是系统的核心，所 有的控制功能都在单片机AT89C51的协调下有序完成。单片机用来完成信号音计数、 密码校验、在线修改密码、信息分析等功能模块。（六）看门狗电路（七）密吗检测本单元可以在系统初始化的时候，在单片机内部的存储器的内部开辟一块空间 放置密巧。当用户输入密码的时候，单片机把输入
2、的密码写入另外的一块空间，然后 利用减法运算比拟两者是否相等。这样就可以实现密码检测的功能。（八）信号分析处理本单元可以利用查表方式，也可以 以用简单的语句，稍微长一点的语句 句实现，例如CASE语句等。（九）扬声器报警也路采用音频功率放大器LM386对 凌阳单片机输出的语音信号进行放大 大，驱动扬声器报警。扬声器报警电 路如图1.6所示。图1.6扬声器报警电路三、条绕流程图：开始“初始化”开中断“Y丫“图1.7主程序流程图图1.8 运程控制中新服务程序8、工程成员的组成、特长、分工及成员间相互协调配合的情况卢克对单片机编程十分熟悉身为学妞的她实力绝对过硬，余东升、钟孝发计算机能力不错，王德松
3、、陆凡、陈楠楠心思细密，做事有耐心,并有一定的也路实验技能基础。组员基本都进行过实物焊接与组装，比方电子琴、机器猫和微型录音加，理论和 实践动手能力都较好。导师：孙老师长期从事电子也路的教学科研工作，经验丰富，是电子包工实验室的高 级实验师。此系统主要有信号集集、双音频信号检测电路、语音提示电路、中央处理单元几 个功能模块组成，功能相对集中，因而采用分阶段的方法依次对各个模块进行分析研 究与设计。以组员平时活动方便为最优原那么将成员分成男女两小组，卢克、余东升、 钟孝发主攻编程，王德松、陆凡、陈祐祐主攻何路的验证、分析。平时大彖分头搜索 济料，周末集中讨论解决问题。前期分析设计原理电路图，对器
4、件进行特性分析并详 细规划各个模块的流程，中期分别对各个模块选行分析研究与设讨，先仿真验证再实 物组装各功能模块。初步决定女生负责信号采集、语音提示电路模块，男生负责双音 频信号检测电路、中央处理单元模块。后期整个小组一起对各个模块以最正确方式进行 整合并调试，检测是否能够到达原定技术指标。五、工程选题的背景在这种超势和要求下我们选择了本课题，就彖庭平安防范这一问题选行了相关的 思考研究。本研究工程以现在普及的固定 为依托，以单片机为整个系统的监控核 心，当室内发生火灾、煤气泄漏、有非法进入等异常情况时通过句话发出语音报警， 通知当事人彖里发生的情况，使得到及时处理，以减少演失；此外，也通过扬
5、声器在 现场发出嵩音报警。另外，还可以通过拨打句话的方式对该装置进行远程操作。我们选择这一课题的另一方面原因是组内的成员们对于信号采集和处理一块的 研究颇感兴趣,也有一定的基础知识和实践经验对于与之相关的一些电路也比拟熟 悉，对实现此项功能所用到的知识和要求较为了斛。从之前的一段研究过程中更收获 了不少，大家对这项课题已经产生了难以描述的亲切和兴奋感，平时在实验检测的过 程中总是愈做愈有激情，遇到困唯和挫折会齐心协力想方法一起决，通过之前的工 作，大家已经形成一种越挫越勇的心忠和习惯，善于寻找问题、发现问题、分析问题、 斛决问题，并且从这一过程中收获经验，体会快乐。我们坚信，只要我们如一地坚持
6、 到底，不怕吃苦，工程成果的出现指R可待。本次创新设计我们选的题目是一个综合 性和实用性都较强的题百，是选大学以来所做过的课程设计中最有意义的一次。因为 贴近我们的专业课程，能将所学到的书本知识运用到实际应用中来，希望能增强自己 的动手能力，并对电子产品的开发设计和实际操作有了 一定的掌握。六、项百实施的进梭情况及初步取得的创新成果第一步，小组成立。在具有共同的兴趣和知识层面的基础上，由我们学习曲子的 五名同学组成了此小组；第二步，工程选定。通过网络和相关书籍以及本身具有的专 业知识，最后确定小组研究“基于单片机的彖庭也话报警豕统设计与开发”这课题： 第三步，初步研究课题。在了相关知识后，小组
7、对这个课题的研究背景、研究内 衮、研究方向及特色做了深入的探讨，并结合自身所学，大胆的提出了许多创新的方 法和思路，如，在原有的功能电路的基础上，将自己设计的各个板控也路附加上去， 并研究了电路也源、看门拘电路、振铃检测电路等。同时，向相关的老师和学习学校 有关软件（如MATLAB软件）知识、单片机知识和高级汇编语言编程，在他们的帮 助下，我们掌握了课题研究的基本知识，并理清了研究是基本思路；第8步，投入到 实战研究中。电源制作：78xx系列集成稳压器是常用的固定正输出也压的集成稳压 器，实验室经常用它来做直流电源。分析了器件的引脚特性各个引脚都有什么作用、 器件的平安工作也压也流以及最基本的
8、起阻和也裒器件的大小数值读法等后，通过也 源在输出端加上一个保护作用的二极管以防止烧毁78xx系列集成稳压器，形成成品。接着检验也路，通过接上也路和示波器，最后通过调节和修改，做成了 5V的直流也 源。娘铃检测也路的设计和焊接：这局部也路主要由光耦D1和两个反向器构成，当振 铃电信号进入 线后，通过TLP626以及4585产生一个下降沿，在AT890c51单片机 中产生一个INTO中新，以INTO中新服务子程序开始，系统准备处理用户操作。其功能 主要是：在也话线路未来铃流匍 也话线路由 交换机提供大约48V的直流也压。 当用户被呼叫时， 交换机发来铃流信号。振铃信号为253伏的正弦波，谐铃失
9、真不大于10%,电压有效值9015V。振铃以5秒为周期，即1秒送，4秒新。在分 析了电路功能和用途后，设计出了电路并焊接成功。然后输入最大值为5V正弦信号， 检查也路的节点并做记录，通过分析总结最后作出成品。在相继设计制作了看门拘曲 路后，电路的相关版块已经初步成型，并均通过检测。创新成果：1、设计了适合此项研究的振铃检测电路。2、初步用软件方式实现了 看门狗电路的设计。3、在原有研究思路的基础上，外加形成以处理语音信号的也路， 以实现包路功能的完整性七、项百实施过程中的收获与体会也源制作：78xx条列集成稔压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，实验室 经常用它来做直流也源。刚刚开始动手做实
10、物感触还是比拟多的，做的过程中要注意 很多问题，比方说器件的引脚特性各个引脚都有什么作用、案件的平安工作电压电流 以及最基本的曲阻和曲意器件的大小数值读法等等，做完之后还要考虑对也路的平安 保护措施，毕竟意外情况总是会有的，怎样做到未雨绸缪防范于未然才是最重要的，采取一些过流、过压方面的保护也是必不可少的。比方说这个电源在输出端加上一个 保护作用的二极管就是不错的选择,防止烧毁78xx条列集成稳压器。一开始的时候 没有注意将输出端的两极导线接到一起而烧毁了案件。做出卖物以后还有很多后续步骤要做，其中最重要的就是对实物功能的验证。选 择什么样的信号来作为输入，用什么仪器来检测都是需要认真考虑的。
11、比方说一个简 单的整流也路。输入就要选择交流信号不能是直流的，否那么就检测不出实物的整流功 能。检测自然是选择示波器来观察波形是不是正确的，如果选择电压表来检测，那自 然是什么也看不出的。最后经过几番努力，终于作出了 5V的电流源。动手的创新实 验不仅要求我们要做好理论分析，而且还要求我们在动手做的过程中考虑到前前后后 的各个方面：平安、稳定、验证、实用等等当然做试验就要有一个前好的心态， 对事不能过于着急要耐心并且细心的分析斛决。看门狗也路制作：工控系绕在运行时，通常都会遇到各种各样的现场干扰，抗干 扰能力是衡量工控系统性能的一个重要指标。看门狗(watchdog)电路是自行监测余统 运行的
12、重要保证，几乎所有的工控系统都包含看门狗电路。在8096系列单片机和增 强型8051系列单片机中，该条统已经做在桧片内部，只要用软件开放它就可以，使用 很方便。但目前工控条统仍在使用廉价的普通型8051条列单片机，那么看门狗也路必须 由用户自己也立。看门豹电路一般有软件看门狗和硬件看门狗两种。软件看门狗不需外接硬件电 路，但系统需要出让一个定时器资源，这在许多系统中很难办到，而且假设系统软件运 行不正常，可能导致看门拘余统也罐痪。硬件看门拘是真正意义上的“程序运行监视 器”，如计数型的看门狗电路通常由555多谐振荡器、计数器以及一些也阻、电参等 组成，分立元件组成的余统电路较为复杂，运行不够可
13、靠。本条统中用X25045桧片 设计了一种新的看门豹电路，具有体积小、占用I/O 口线少和编程方便的特点，可广 泛应用于仪器仪表和各种工控系统中。振铃检测也路制作：设讨并制作好报铃检测电路后，检测电路：输入最大值为 5V正弦信号没有输出，检查电路的节点并做记录，再检查材料以及焊皮，找到问题 后就对电路进行了修改。结果并不是所期待的矩形次，就重新拿着电路图进行分析， 并没有发现什么问题。然后改变输入信号的幅度、频率、以及波形，出现了矩形波但 却不是很请晰，与理论相差善运。后重新焊接了一个，还是一样的结果。网上搜索了 其他输出效果更好的也路，找到了不少也路，但是由于对原电路进行仿真能够出现预 期的
14、结果就没有改变电路而采用原电路。最终得出结论：我们所用的电路是用 线 当作输入信号的，实验室的信号发生器并不能到达那么准确。在经历了 一段时间的研 兜，发现书本的理论是要用实验来验证的，可这验证途中经常会出现偏差卷至是相反 的结果，理论和我们实验所得还有很大差距的。做项q时送到的问题更是让人措手不 及，一个简单的电路花了将近一个星期的时间去研究，更不用说其他更加有挑战电路 了，还有编程的问题。做实验并不只是做实验而已，其他需要考虑的东西也很多。比 如说实验所需要的材料、经费等,都是需要花费时间去整理的；组员之间的协调,任 务的分配等，安排不当就会降低工作效率，如过小组成员不团结一致那就更加阻碍
15、了 研究的进行，因此同组人员之间应该相互理斛，相互攵持,相互勉励。实验用主要仪器设备：示波器、电压表、电流表、也烙铁、及教发生器、稳压源、计算机等、单片机试验笳等实验室常用设备技术路线的可行性论证本报警系统迨用于彖里无人时充当“小哨兵”的作用，在发生盗情、火灾及煤完 泄漏时发出报警，使得到及时处理，以减少损失。余统主要功能也路及软件经过实验 验证，事实证明了该设计方案的可行性。由于本系统采用单片机控制，双音多频信号编斛玛魅片也选用了功能强大的新产 品MT8888,使得本系统结构简单紧凑，在操作的过程中有语音提示，因此掾作也很 方便。编程可以讲是这个工程的睢点，语音核片和单片机的编程都是有些唯度
16、的。卢 克已经学完单片机编程，而且小组其他成员的计算机能力也可以，编程主要是先设计 处系统的流程图然后再送行有方向的编程。其他咨料的参考和详细的流程图已经提供 了可靠的保证，可行性较大。技术指标 单片机语言编程 语音这片ISD1400系列 Multisim和Protel制板以及雕刻技术 单片机信息处理 双音多频信号编斛码桧片 双音多频CDTMFJ信号收发器MT8888研究计划及预期成果主要研究阶段 （起止时间）阶段预期成果成果形式前期2008年10月-2008 年 12月分析设计原理电路图和PROTEL制板雕刻设计图纸（也路原理图）中期2008年12月-2009年2月制作电路板，组装各功能模块
17、成功实验宓初期成品（能够完成帮预定功能的也路板）后期2009年3月-10月调试各功能模块成功完整实物最终研究成果最终成果名称最终成果形式彖庭也据报警系统实验宓样品经希预算序号预算工程预算金额（元）备注1分析测试希300元2资料打印、复印希200元3文秋检索费200元4试剂据300元安微大学卖脍与物资设备管理处制2008年10月80其他指导 教师工程名称基于家庭也话智能监控处理器的研究项3类别创造制作起止日期2008年10月16国 2009年10月16日申请经希3000 元申请者 情况学号被名年级所在院系藤系也话签名P10614053余东升2006 级电子学院合作者 情况P10514107卢克2
18、005 级电子学院P10614059王德松2006 级电子学院P10614120钟孝发2006 级电子学院P10614011陆凡2006 级电子学院P10614069陈楠楠2006 级电子学院第一指导 教师姓名所在单住职称备注孙学平安徽大学高级实验师电子也路路5其他材料、粉用2000 元合计3000 元第一指导教师意见该工程具有较强的创新理念，有一定的适用性，允许申报。第一指导教师签名：年 月日院学术委员会意见：院学术委员会主任签名：年 月日校专家组意见：专家组签名:年 月日专彖组成员专家聂名职称签字项6负责人获奖情况余东升：三等奖学金，社会活动余极分子，计算机二级，计算机三级卢克：三等奖学金
19、王德松：科学技术协会优秀会长,计算机二级，计算机三级钟孝发：计算机二级，计算机三级 陆 凡：三等奖学金，计算机二级 陈楠楠：两次一等奖学金，一次三等，计算机二级优秀证书，优秀团员，预备克员 社会活动极积分子”，参加安徽大学2008年度暑期机器人剧场赛研究内本提要本条统是基于家庭 智能监控处理器的研究。系统采用单片机控制，主要对宣 内发生盗情、火灾、煤与泄漏等异常情况时通过句话及扬声器发出报警。在异地还可 通过 对该系统进行远程控制，如设防、撤防、报警状态查询、修改 号码、修 改校验密码等。具体来说，本条统由双音频接收、语音提示、CPU控制、驱动电路 等多个单元组成，其中驱动局部比拟简单，可根据
20、实际需要设计不同的电路。该系统的 几个局部分别为:振铃检测也略、模拟摘/挂机电路、双音频信号检测也路、语音提示 也路、中央处理单元等。另外，该系统可实现也话并机和掉线的检测，紧急状忠下也 可由主机或造控按键实现直接报警，是一种适合于彖庭、办公室和仓库等处的可靠的 平安防范装置研究的目的和意义本研究工程以现在普及的固定 为依托，以单片机为整个系统的监控核心，当 宓内发生火灾、煤气泄漏、有非法进入等异常情况时通过 发出语音报警，通知当 事人家里发生的情况，使得到及时处理，以减少须失；此外，也通过扬声器在现场发 出高音报警。另外，还可以通过拨打也话的方式对该装置进行远程操作。现代家庭多为三口之家，随
21、着现代生活节奏的加快，家中无人是常见的现象。这 将导致诸如失火、煤气泄漏卷至人宓盍曲等情况发生时，由于得不到及时处理，给人 们的财产平安带来重大损失。人们非常希望有一个报警装置，能够及时地通知或处理 彖里无人时发生的异常情况，从而将损失减少到最低F艮度。本监控处理器适用于彖里 无人时充当“小哨兵”的作用，在发生盗情、火灾及煤专泄漏时采取适当的措施并发 出报警，使得到及时处理，以减少损失。国内外本项百的研究状况关于基于单片机对也话报警系统的研究工程无论是在国内还是国外都是比拟多的 且都有各4的功能，诸如：美国、加拿大、韩国。美国HONEYWELL报警产品系列， 如：VISTA_120/250.
22、VISTA10P通信/控制主机、238TL 8防区控制/通讯主机、 OMNI400通信/控制主机等；韩国的三星光曲子产品系列，如：SDC413PD. SID 45CP、SDZ330、SPD3300. SHC740P 等。随着我国国内生产总值稳定而快速的增长，人们的生活水平有了很大的提高,但 与此同时，社会人口的流动性大大增加了,社会结构和社会治安都日趋复杂,入宓掩 窃、偷盗等诸多社会问题的频繁发生，使人们对彖庭生命财产的平安越来越重视。传 统的机械式r防盗网、防盗窗）彖居防卫系统在实际使用中暴露了很多隐患，国家下 达了关于在住宅小区禁止安装防盗网的建议中指出，防盗网带来了很多问题，例 如市怒的
23、美观，火灾以后的逃生以及为犯罪分子提供翻越条件等等，因此现在已有几 十个城市立法，强行撤除金属防盗网，所以彖庭安防必须有新的宗统、新的方法能够 提供相应的解决方法。由此要求我国的 报警系统技术提高，由于通信与信息技术 的开展，特别是计算机网络技术的日臻成熟。伴随着各种通信、彖电、安保防范设备 通过网络技术进行监测、控制与管理的商业系统被普遍的应用于智能住宅小区，家庭 平安防范产品的开展也出现了前所未有的变化。如北京科技有F艮公司等参考文故1张培仁，张志奥,高修峰：十六核单片微处理器原理及应用（第一极），清华大 学出版社，2005.5, P18-P52, P60-P63, P130-P163,
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26、EEPROM存储模式进行存4 储，新先后信息可以持续保存100年。器件可以重复录制10万次。4 .具有自动掉线模式。5 .语音提示电路比同类电路有筱大突破：它主要由信息储存器件ISD1400 ChipCorder系列是单片来实现，具有高质量，短周期的录放音电路的特点。采用 CMOS工艺，内部包含片上时钟，麦克前置放大器，自动增益控制，带通滤波器， 平滑滤波器和功率放大器。由ISD1400组成的最小应用余统伍包含一个麦克， 喇叭，几个阻余元件,两个开关和电源。研究详细内焦、研究方案（研究方法、技术路线）一、米统主要功能如下：（一）报警：当室内发生火灾、煤与泄漏或有非法进入时，相应的检测装置产生
27、一报警脉冲信号传入单片机,单片机立即启动循环拨号程序，从存储装置中取出预先 存入的 号码，通过双音多频信号收发器发出，发送完毕后启动信号音检测程序， 检测是否拨通，假设未拨通那么取下一个号吗重新拨打，直到拨通为止。拨通后，等待对 方接听，当检测到对方已摘机接听,启动放音程序，播放相应的录音,通知当事人彖 里发生的情况。（二）运程控制：就是通过拨打 的方式对系统进行逅程操作。拨打并有本条 统的 ,响铃规定次数后假设还无人接听,那么认为室内无人，条统自动摘机；首先需 要进行身份校验，身份校验通过后，就可根据余统的语音提示，通过接下也话按键对 宗统进行如做防，设防，报警记录查询，修改 号玛，修改校验
28、密码等操作。（三）报警记忆功能：可通过键盘或拨打 的方式来查询报警历史记录。（四）身份验证：系统设有校验密码，只有通过了身份验证，才能对系统选行逅 程操作。（五）密码修改功能。（六）也话号码修改功能。（七）语音提示功能。、米统功能模块介绍:该系统几个局部分别为:娘铃检测电路、模拟摘/挂机也路、双音频信号检测电路、 语音提示电路、中央处理单元、看门狗也路、密码检测、信号分析处理、扬声器报警 电路等。（一）振铃检测包路 如图1.1所示，句话振铃信号到来时， 线路上的25Hz, 90V振铃信号经过一个标式整流及滤波后，驱动光也耦合器，有振铃信号时，振铃信 号输出端为低电平，无振铃信号为高包平，CPU
29、可以由此判断有无振铃信号及振铃次 教。当振铃次数打到某个教时在AT890C51单片机中产生一个INTO中断，以INTO中 新服务子程序开始，系统准备处理用户操作。（二）模拟摘/挂机电路 如图1.2所示，模拟摘挂机长路主要由一个三极管开 关电路控制继电器的开关，继电器控制接入也话线两端的200Q也阻。摘挂机信令由 单片凯通过使TXD/P3.1 口变为高也平，使三极管P1处于导通次去，从而开启继也器 JI, J1使电阻R3接入 线两端。因为R3的电阻为200Q,使回路也流变大,控制 电路向交换机发出模拟摘机的信号，交换机响应摘机信号，完成也话线路接通。整个 也路完成自动模拟摘机过程。图1.2自动摘
30、挂机也路（三）双音频信号检测电路 双音多频fDTMFJ信号收发器MT8888在本条统中 的主要功能是自动拨号、也语信号音检测以及DTMF信号的接收。MT8888的接口电 路如图1.3所示。MT8888输出的DTMF信号还需经过放大再送到也话线上。DTMF 信号放大电路如图1.4所示。0.0 luFIN+ INGS VREFVrss OSC1 OSC2 TONEWR CS图L3DTMF信号放大输出MiOuF100KMiOuF100K390KlOuFDTMF信号放大输入OUI1weH-)OUI2M+)2，）3ND2(+)27LM358T-r-100K111lOuF4 卜 100K图L4（四）语音提示也路 这局部电路主要由ISD1400系列温片及其附件组成,当用户 摘机，准备进行远程拨号之前，由该电路模块产生必要的语音提示信息，使用户获得帮 助，协助其完成控制操作。这局部也路的硬件并不复杂，但提示音的播放需要程序参与。lnHTTnhf一1231 KflA0VCCDA1VCCAA2VSSDA3VSSAA4SP+A5SP-A6ANA INA7 ISD1400PLAYLANA OUTPLAYERECMIC Rtf-MICRECLEDAGCXCLK15202125261612131817ELECTRET MICROPHONEC5 0.1 pF T卜图1.5参考也路