摘 要：為了解決傳統(tǒng)家居安防系統(tǒng)存在的布線困難和維護(hù)費(fèi)用高的缺點(diǎn)，提出了一種基于單片機(jī)技術(shù)的智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了以52單片機(jī)為控制核心的智能家居安防系統(tǒng)。通過DTMF公用電話網(wǎng)和CAN 總線傳遞的多節(jié)點(diǎn)家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。智能家居安防系統(tǒng)集防火、防盜、防燃?xì)鉃橐惑w， 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測與自動(dòng)語音撥號(hào)報(bào)警。詳細(xì)介紹了DTMF收發(fā)電路、通話電路和CAN 總線傳輸?shù)入娐贰１鞠到y(tǒng)還能顯示險(xiǎn)情種類信息的功能，并且能夠在現(xiàn)場對(duì)火災(zāi)進(jìn)行鈴聲報(bào)警的功能。

關(guān)鍵詞：AT89S52單片機(jī) 家居安防 控制器 計(jì)算機(jī)技術(shù) IC 卡技術(shù)

1.AT89S52單片機(jī)簡述

AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

2.系統(tǒng)總體構(gòu)成

單片機(jī)控制DTMF收發(fā)電路、數(shù)字語音電路、摘掛機(jī)控制電路。探測器能夠迅速、準(zhǔn)確地監(jiān)測到住宅的異常狀況， 經(jīng)確認(rèn)后及時(shí)傳送到控制器， 再由單片機(jī)來控制電話接口電路， 實(shí)現(xiàn)虛擬摘機(jī)，自動(dòng)撥打預(yù)先設(shè)置的電話號(hào)碼進(jìn)行語音報(bào)警并通知管理中心。當(dāng)監(jiān)測到對(duì)方回應(yīng)后， 自動(dòng)恢復(fù)警戒狀態(tài)。

3 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主控部分采用AT89S52單片機(jī)， 無需擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，看門狗電路采用具有可編程的串行EEPROM - X25045。X25045依次存儲(chǔ)了標(biāo)志字段、話機(jī)號(hào)碼、警情代號(hào)、系統(tǒng)設(shè)置等數(shù)據(jù)信息，數(shù)字語音電路采用數(shù)字語音芯片ISD1420。

3. 1 振鈴檢測及模擬摘掛機(jī)單元

系統(tǒng)并于電話線兩端， 時(shí)刻處于監(jiān)控狀態(tài)， 不會(huì)影響電話的正常工作。當(dāng)系統(tǒng)接收到振鈴信號(hào)時(shí)，會(huì)進(jìn)行振鈴檢測。振鈴信號(hào)經(jīng)三個(gè)反相器后接入AT89S52的P3. 4口。若3次振鈴后無人接聽， 則系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)摘機(jī)狀態(tài)。

3. 2 DTMF收發(fā)單元

DTMF收發(fā)電路采用DTMF信號(hào)編/解碼芯片MT8880[ 5] 芯片，單片機(jī)通過DTMF收發(fā)電路撥出電話號(hào)碼進(jìn)行電話報(bào)警。

MT8880提供了與微處理器相連的接口， 以對(duì)其發(fā)送、接收和工作模式進(jìn)行控制。它的接收部分采用單端輸入， 由R27、R28和C16 組成， 其輸入電壓增益為1， 通過改變R28可調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的增益。它的發(fā)送部分由R29、C17、C18和XTAL2構(gòu)成。它的控制部分由R30 和C19 構(gòu)成。IRQ /CP 與單片機(jī)P3. 5 腳相連。當(dāng)MT8880接收到有效的雙音多頻信號(hào)時(shí)， 單片機(jī)進(jìn)行中斷處理。MT8880 的IN - 端和通話電路TEA 1062 的QR 端相連， MT8880 的TONE端和TEA1062的DTMF端相連。

3.3通話單元

通話電路使用電話機(jī)專用通話集成電路TEA1062。送話時(shí)， 語音信號(hào)（來自ISD1420）通過M IC + 引腳輸入， DTMF信號(hào)（來自MT8880）通過DTMF引腳輸入， 經(jīng)過TEA1062 放大后從LN 引腳一起送到電話外線上。受話時(shí)， 信號(hào)通過消側(cè)音網(wǎng)絡(luò)， 從IR 引腳輸入， 放大后從引腳QR 輸出， 分兩路： 一路送到ISD1420的ANA IN 端供語音錄制用，另一路送到MT8880的IN - 端提取DTMF信號(hào)。

3. 4 CAN 總線數(shù)據(jù)傳輸單元

CAN 總線數(shù)據(jù)傳輸單元由兩部分構(gòu)成， 一部分是CAN 控制器， 實(shí)現(xiàn)對(duì)總線數(shù)據(jù)的交互與控制， 另一部分是CAN 數(shù)據(jù)收發(fā)器， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。

單片機(jī)AT89S52通過控制CAN 控制器來實(shí)現(xiàn)對(duì)總線的訪問， 同時(shí)還負(fù)責(zé)功能單元的測量和控制。 AT89S52 通過中斷方式訪問CAN 控制器SJA1000， 為了增強(qiáng)CAN 總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1000通過高速光耦6N137 與CAN 總線驅(qū)動(dòng)器PCA82C50 相連。PCA82C50 的CANH 和CANL引腳各自接了一個(gè)5 的電阻與CAN 總線相連， 可以起到限流作用， 以免PCA82C50受到過電流沖擊。

4 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件采用模塊化設(shè)計(jì)， 主要包括主程序模塊、CAN 通信模塊、振鈴檢測模塊、語音報(bào)警模塊、DTMF收發(fā)模塊等， 這里主要介紹主程序和CAN通信模塊設(shè)計(jì)。

4. 1 主程序設(shè)計(jì)

主程序主要完成各功能模塊的調(diào)用， 檢測系統(tǒng)輸入， 然后根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行判斷處理。程序進(jìn)行主循環(huán)之前還要進(jìn)行必要的初始化， 如MT8880、ISD1420、SJA1000、相關(guān)標(biāo)志位等。

5室內(nèi)安防子系統(tǒng)組成

（1）門磁感應(yīng)器：一般裝在門及門框上，若有人非法闖入，家庭主機(jī)報(bào)警，管理主機(jī)會(huì)顯示報(bào)警地點(diǎn)和性質(zhì)。

（2）紅外線幕簾探測器：主要裝在窗戶和陽臺(tái)附近，探測非法闖入者，采用紅外探頭，通過薄薄的一層電子束來保護(hù)窗戶和陽臺(tái)。

（3）熱感紅外探測器：一般安裝在客廳，通過檢測人體溫度來報(bào)警。

（4）燃?xì)馓綔y器：安裝在廚房，當(dāng)煤氣泄漏到一定濃度時(shí)而報(bào)警。

（5）煙感探測器：安裝在臥室和客廳，檢測家居環(huán)境煙氣濃度而報(bào)警，可作為消防報(bào)警。

（6）緊急求助按鈕：一般裝設(shè)在較隱蔽地方，家庭發(fā)生緊急情況（如打劫），直接向保安中心求助。

6設(shè)備安裝

（1）家庭控制器：暗裝（或明裝）在墻內(nèi)（上），其底邊距地面1.4m左右。家庭控制器應(yīng)設(shè)置在住戶大門附近（宜距戶門0.5m以內(nèi)），且容易操作（包括設(shè)防與撤防）的地方。

（2）可燃?xì)怏w探測器：安裝在廚房內(nèi)的燃?xì)夤艿馈⒃罹吒浇?，?dāng)住戶使用的是天然氣，燃?xì)馓綔y器吸頂棚安裝在距頂棚300mm以內(nèi)的地方；當(dāng)住戶使用的是液化石油氣，燃?xì)馓綔y器安裝在距地面300mm以內(nèi)地方。

（3）感溫探測器：設(shè)置在廚房內(nèi)，它吸頂棚安裝。

（4）感煙探測器：設(shè)置在起居室、臥室等房間內(nèi)，它吸頂棚安裝。

（5）緊急按鈕開關(guān)：設(shè)置在起居室沙發(fā)和主臥室床頭附近的墻上，及衛(wèi)生間的墻上。緊急按鈕開關(guān)暗裝在墻內(nèi)，其底邊距地面0.5m‐1.2m。

（6）門（窗）磁開關(guān)：安裝在門扇和門框內(nèi)或窗扇和窗框內(nèi)。

（7）被動(dòng)紅外侵入探測器或被動(dòng)紅外/微波雙技術(shù)探測器：安裝在住戶的主要通道、重要的房間內(nèi)，它吸頂棚安裝或安裝在頂棚的墻角處。

7系統(tǒng)調(diào)試

在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中，最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是供電電源的正確性（不能斷路、短路，供電電壓要符合設(shè)備的要求）。經(jīng)多次的實(shí)驗(yàn)證明，這是一個(gè)既常見又重要的問題。其次就是信號(hào)線路的連接正確性、極性的正確性、對(duì)應(yīng)關(guān)系的正確性（例如輸入、輸入的對(duì)應(yīng)關(guān)系），需要用到的測試工具萬用表。當(dāng)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)出現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)判斷是哪一個(gè)設(shè)備系統(tǒng)出了問題，這樣就會(huì)化整為零的解決問題。在系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的過程中，可以同時(shí)完成某些性能指標(biāo)的測試，應(yīng)對(duì)需測試的地方做出一個(gè)記錄。當(dāng)單個(gè)設(shè)備的初步檢測完成后，就可以進(jìn)入整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試，實(shí)現(xiàn)功能性。

8.結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用AT89S52單片機(jī)為核心，基于CAN 總線和DTMF技術(shù)的新型智能家居安防系統(tǒng)， 使原來小區(qū)安防系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性有了一個(gè)新層次的提高。將家庭生活相關(guān)的各種應(yīng)用子系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，為人們提供更加舒適、高效、便捷、安全的現(xiàn)代居住環(huán)境。

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[4]天煌教儀.樓宇智能化安裝與調(diào)試實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)冊(cè)

作者簡介：

彭輝（1982年7月），男，漢族，重慶合川人，本科，重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，主要從事電子電氣專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)