陳世夏,丁國臣,戚甫峰

摘 要:采用單片機控制技術(shù),利用現(xiàn)有電話座機,設(shè)計了撥號、信號發(fā)生器、自動摘掛機、信號音檢測、語音錄放等電路,并編制了相應(yīng)的軟件進行系統(tǒng)控制。由于該系統(tǒng)與電話線并用,易于實現(xiàn),可較好地解決家庭、店鋪、辦公室及一些重要場所的防盜報警問題。經(jīng)使用證明,該系統(tǒng)運行可靠,性價比較高。該智能報警系統(tǒng)的主要創(chuàng)新點是利用現(xiàn)有電話網(wǎng)絡(luò),采用單片機控制,具有較高的可靠性。

關(guān)鍵詞:智能報警;信號音檢測;HT9170;HT9200A

中圖分類號:TP274.2文獻標(biāo)識碼:B

文章編號:1004-373X(2009)19-131-03

Design of Intelligent Alarming System

CHEN Shixia,DING Guochen,QI Fufeng

(Qingdao Branch,Naval Aeronautical Engineering College,Qingdao,266041,China)

Abstract:Applying single chip computer control technology,the use of their existing telephone landline,a dial-up,signal generator,automatic pick hang up,signal tone detection,voice recording circuit are designed,and the corresponding software system is estabilshed.Since the system and telephone lines and use,easy to achieve,can better solve the problem of the family,shops,offices and a number of important issues of anti-theft alarm.By the use of proof,the system runs reliably and cost-effective higher.

Keywords:intelligent alarming;signal tone detection;HT9120;HT9200A

本智能報警系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有電話網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計,利用電話鍵盤操作電路、振鈴識別電路、異地留言電路、自動識別主被叫摘掛機電路、雙音頻撥號(自振鈴)電路等,解決報警不及時、漏報、誤報等問題,并能提高電話接通率。主要用于家庭、店鋪、辦公室、具有貴重物品場所的防盜報警。

1 總體設(shè)計方案

1.1 技術(shù)要求

經(jīng)過調(diào)查研究,從技術(shù)上認(rèn)真分析,認(rèn)為需滿足下列六條技術(shù)要求,方能實現(xiàn)功能完善、操作方便這兩個主要目標(biāo)。

(1) 報警器靈敏度要高,又要求防止誤報;

(2) 事故地點(報警站)與被呼叫對象(接收站)之間的空間距離應(yīng)不受限制;

(3) 語音和數(shù)字信息在同一條信道上傳輸;

(4) 由于用戶環(huán)境不同,配合使用的傳感器類型及數(shù)量亦不相同;

(5) 用E2PROM固化程序;

(6) 如因故死機,應(yīng)能正?；謴?fù)運行。

根據(jù)上述要求,構(gòu)成如圖1所示的系統(tǒng)框圖[1]。

1.2 系統(tǒng)主要功能

(1) 當(dāng)室內(nèi)有警情發(fā)生時(如有人非法進入室內(nèi)、煤氣泄漏、火災(zāi)等),智能電話報警系統(tǒng)能及時地通過各種傳感器獲知警情,對警情的種類進行判斷,并立即自動順序撥打預(yù)設(shè)的2個電話號碼。在撥號后,首先判斷對方是否摘機,如是,則根據(jù)不同的警情播放相應(yīng)的錄制好的語音報警內(nèi)容;否則,掛機后撥下一組預(yù)置電話,直至2個電話全部接通。

圖1 系統(tǒng)框圖

(2) 本報警器內(nèi)置電話撥號系統(tǒng),能向用戶指定的2個電話機發(fā)送發(fā)生事故的地點、用戶姓名、電話號碼等信息的語音或數(shù)字報警信息,使警情得到及時處理。2個電話機類型包括手機、傳呼機、家用電話機。通過電話機的撥號盤就可輸入2條精簡指令及用戶信息,就像操作計算器一樣簡單。由于采用數(shù)字錄音技術(shù),用戶可自行錄入語音,反復(fù)錄放,分2段存儲、播放。設(shè)有外出布防、留守撤防兩種狀態(tài),適用于家中有人、無人兩種情況。

(3) 斷電后,本報警器的備用電池立即自動啟用。

(4) 當(dāng)電話被盜打時,能及時報警。

2 技術(shù)措施[2]

(1) 采用公用電話線作為信息傳輸媒體,不用無線方式。

(2) 傳送報警信息用語音方式或數(shù)字信息方式,可在電話機上收聽,使用方便。

(3) 報警器設(shè)有修改用戶密碼的電路,可以在很遠(yuǎn)的地方通過電話線路修改自己家中的電話報警器的密碼,遠(yuǎn)程控制報警器的設(shè)防或撤防操作。

(4) 安裝看門狗電路,因故死機后能恢復(fù)正常運行。

(5) 在E2PROM中寫入2條精簡指令,斷電后可以永久保存。

3 智能電話報警器硬件設(shè)計

智能電話報警器硬件部分由撥號電路、自動摘掛機電路、信號音檢測電路、語音錄放電路、報警電路和看門狗電路等部分組成的。

3.1 主要電路設(shè)計

3.1.1 撥號電路

撥號電路采用HT9170和HT9200A分別作為雙音多頻(DTMF)信號接收器和發(fā)生器。自動撥號芯片采用串行式DTMF撥號芯片HT9200A,接收CPU送入的電話號碼并向電話線送出雙音多頻信號,以使主叫和被叫用戶之間建立聯(lián)接。HT9200A的每一種輸出頻率由5位(D4～D0)不同的位碼組合決定。當(dāng)片選信號CE為低電平時,CPU通過P0.5口向HT9200A的數(shù)據(jù)輸入端DATA串行輸入5位編碼,在CLK的下降沿將數(shù)據(jù)鎖存,并從輸出端DTMF通過模擬開關(guān)向電話線輸送DTMF音調(diào)的撥號信號[3]。

3.1.2 信號發(fā)生器HT9200A

HT9200A是一種串行式DTMF信號發(fā)生器,具有良好的溫度適應(yīng)性,其工作溫度范圍為-20～+70 ℃,采用8引腳DIP或SOP封裝。

3.1.3 信號接收器HT9170

HT9170集成了數(shù)字解碼器和帶濾波器功能的雙音頻DTMF接收器,可工作在掉電模式和抑制模式下。HT9170采用數(shù)字化計算方法識別,將16倍的DTMF音頻解碼后轉(zhuǎn)化為4位代碼輸出。高精度的轉(zhuǎn)換電容濾波器將音頻DTMF信號分離為低頻信號和高頻信號,自帶撥號音頻阻波電路可省去前置濾波器所需的阻波電路。

3.1.4 自動摘掛機電路

自動摘掛機電路如圖2所示。由三極管反相放大電路和繼電器組成。系統(tǒng)檢測信號電平為0～35 V,當(dāng)系統(tǒng)檢測到報警信號時,主控系統(tǒng)使PICK變?yōu)楦唠娖?三極管導(dǎo)通,繼電器吸合,K1接通,系統(tǒng)自動摘機。當(dāng)用戶執(zhí)行完命令操作之后(如向外報警過程完成后),主控系統(tǒng)給PICK一個低電平,三極管截止,繼電器釋放,開關(guān)K1斷開,自動掛機。

圖2 自動摘掛機電路

3.1.5 信號音檢測電路

電話系統(tǒng)撥號音,回鈴音和忙音的音源頻率平均為450 Hz(±25 Hz),只是斷續(xù)比不同,且在時間上有明顯差異(撥號音為450±25 Hz連續(xù)信號,忙音為035 s通,035 s斷,回鈴音為1 s通,4 s斷)。故信號音為模擬信號。信號音檢測電路需完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。

信號檢測電路見圖3。采用光電耦合器檢測信號,電阻R1,R2用于分壓,R3,D用于分流,各元件的參數(shù)如圖中標(biāo)注。信號經(jīng)光耦后輸出負(fù)脈沖信號,輸出采用帶施密特觸發(fā)的反相器74LS19進行信號處理,轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號,供主控系統(tǒng)計數(shù)[4]。

圖3 信號檢測電路

計數(shù)時間為5 s,撥號音的計數(shù)下限為(450-25)×5=2 125,計數(shù)上限為(450+25)×5=2 375,即計數(shù)范圍為2 125～2 375。同理,忙音的計數(shù)范圍為1 041～1 212,回鈴音的計數(shù)范圍為425～475,無信號音的計數(shù)值應(yīng)為0。故系統(tǒng)采用不同信號音相鄰計數(shù)界限的中間值來區(qū)分不同的信號音。

3.2 語音錄放電路

系統(tǒng)的語音錄放電路選用單片機語音錄放電路系列集成電路ISD1420,ISD1420為美國ISD公司推出的產(chǎn)品,單片錄放時間為8～20 s,音質(zhì)好。ISD1420采用CMOS技術(shù),內(nèi)含振蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅(qū)動及E2PROM陣列。最小的錄放系統(tǒng)僅需麥克風(fēng)、喇叭、兩個按鈕、電源及少量電阻電容。在錄放操作結(jié)束后,器件自動進入低功耗節(jié)電模式,功耗僅0.5 μW。

電路的放音過程是由單片機AT89C51的P1～P7口給ISD1420的PLAYL口一個高電平,觸發(fā)電路放音;給一個低電平,停止放音。

3.3 報警信號探測電路[5,6]

報警信號探測電路如圖4所示。本系統(tǒng)選用AMN型熱釋電紅外傳感器進行探測。用性能較好的OP-07放大信號,用單電源供電,放大倍數(shù)設(shè)為10(Au=R2/R1=10),當(dāng)有人進入其探測范圍時,傳感器的2號管腳輸出正向電平,經(jīng)放大后產(chǎn)生報警啟動信號送主控制電路。

圖4 報警信號探測電路

4 智能電話報警器的軟件設(shè)計

軟件部分主要通過匯編語言編程[3],控制單片機AT89C51的P0,P1,P2,P3口的高低電位從而達到報警目的。首先單片機初始化,單片機AT89C51的P3.2口開始檢測報警信號,當(dāng)P3.2口檢測到一個高電平時,表示有報警信號輸入,這時P0.0口給出一個高電平信號,使系統(tǒng)的自動摘掛機電路自動摘機,同時撥號電路也處在了撥號狀態(tài)。如果單片機的T0口記數(shù)結(jié)果是允許撥號,則P2輸出一組電平信號使撥號電路自動撥110報警,否則掛機。當(dāng)撥號成功后,單片機的P1.7口給一個高電平信號,觸發(fā)放音電路自動播放預(yù)先儲存在ISD1420中的報警內(nèi)容。報警結(jié)束后,單片機的P0.0口給一個低電平信號,系統(tǒng)自動掛機,完成整個報警過程。軟件流程如圖5所示[7]。

5 結(jié) 語

經(jīng)過安裝與調(diào)試,本電話自動報警器實現(xiàn)了以下功能:

圖5 主程序流程圖

(1) 本系統(tǒng)與電話機并聯(lián),只在報警期間占用電話線路,報警結(jié)束后系統(tǒng)與電話線路脫離,

不影響電話機的正常使用,利用公共通信網(wǎng)作傳輸媒體,只要安裝了電話的用戶,即可安裝此報警器。

(2) 本報警器具有自動、快速、準(zhǔn)確的特點,當(dāng)警情發(fā)生時,能夠自動撥打110,對方摘

機后自動播放已錄制好的語音報警內(nèi)容。若遇到對方占線,能自動摘掛機,并能按照撥號、檢測、放音的順序自動循環(huán)。

(3) 傳統(tǒng)報警系統(tǒng)大都存在同時報警爭信道問題。而本報警器由于利用公共通信網(wǎng),此

問題得到圓滿解決,不會造成混亂,保證報警可靠。

(4) 成本低,可以廣泛地應(yīng)用于倉庫、商店、家庭的安全防范。

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