智能語(yǔ)音撥號報警系統

摘要：介紹了以AT89C5l單片機作為控制核心的自動(dòng)撥號、檢測和放音的智能語(yǔ)音撥號報警系統。重點(diǎn)論述了自動(dòng)撥號和語(yǔ)音部分的電路結構、工作原理和軟件設計方法。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C自動(dòng)撥號語(yǔ)音芯片信號音檢測

隨著(zhù)人們生活水平的提高和安防意識的增強，急需開(kāi)發(fā)面向大眾、價(jià)格低廉、運行可靠的自動(dòng)報警系統。鑒于住宅電話(huà)和移動(dòng)通信設備的普及，以及電話(huà)語(yǔ)音報警的快捷、有效及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，公共通信網(wǎng)成了報警系統的最佳傳輸媒介。本文介紹的報警系統就是在此基礎上發(fā)展起來(lái)的一種智能語(yǔ)音撥號報警系統，該系統可廣泛用于各種對安防要求較高的場(chǎng)合，如智能樓宇、商場(chǎng)、銀行和工廠(chǎng)等。

電話(huà)自動(dòng)報警的主要功能為：用戶(hù)根據需要把自己的手機號碼、辦公室電話(huà)或報警監控中心的電話(huà)預存入報警主機。報警主機不斷地對所監控的設備(門(mén)禁、煙霧探測器、窗磁、攝像頭等)狀況進(jìn)行巡檢，當有不安全情況(如火災、非法入室、視頻丟失等)發(fā)生時(shí)，報警主機撥通預先存入的電話(huà)號碼，播放相應的警情語(yǔ)音。若電話(huà)占線(xiàn)或者無(wú)人接聽(tīng)，可撥下一個(gè)預存的電話(huà)號碼，如果所有預存的電話(huà)都占線(xiàn)或者無(wú)人接聽(tīng)，則會(huì )自動(dòng)把所有的預存電話(huà)重撥一遍，保證了報警的有效性和可靠性。

1系統組成和工作原理

系統組成框圖如圖l所示。采用AT89C51單片機作為控制核心，外接E2PROM用于存儲電話(huà)號碼、設置參數(定時(shí)布/撤防、聯(lián)動(dòng)、視頻等)以及警情信息等。當AT89C51單片機實(shí)時(shí)巡檢到新的警情信號(防區故障、視頻丟失、主電斷電或上位機死機)時(shí)，報警主機就會(huì )自動(dòng)進(jìn)行警情處理(聲光報警、啟動(dòng)相應聯(lián)動(dòng)、記錄警情以及撥號報警等)。撥號報警的工作原理如下：系統自動(dòng)地控制摘／掛機電路模擬摘機，同時(shí)AT89C51單片機通過(guò)可編程并行接口8255將MT8880置為呼叫模式，檢測是否有撥號音。若有撥號音，則將MT8880設為突發(fā)方式，并按用戶(hù)預設的電話(huà)號碼自動(dòng)撥號。撥完電話(huà)號碼以后立即檢測對方是否摘機，一旦檢測到對方摘機，就啟動(dòng)語(yǔ)音提示電路發(fā)送與警情相一致的語(yǔ)音信息，完成自動(dòng)撥號報警。

2硬件設計

2．1警情采集電路

信號采集電路由16路防區輸入信號采集電路和16路視頻丟失檢測采集電路組成。16路防區輸入信號采集電路如圖2所示。采集電路通過(guò)一片可編程并行接口芯片8255與AT89C51單片機的P0口接口，而16路防區輸入信號則通過(guò)光電隔離后與8255的PA口和PB口相接。PA口和PB口均設為輸入口，這16個(gè)輸入口分別對應16路探測器的輸入。系統通過(guò)采集8255的PA、PB口的數據來(lái)判斷是否有警情產(chǎn)生。

16路視頻丟失檢測采集電路如圖3所示。該電路首先通過(guò)一片16路模擬開(kāi)關(guān)芯片CD4067進(jìn)行視頻通路選擇，隨后經(jīng)過(guò)視頻信號檢測電路，最后再與AT89C5l單片機的P1．3口相接。系統首先將視頻通路號送給模擬開(kāi)關(guān)CD4067．然后將采集的數據送給Pl.3口，來(lái)判斷視頻是否丟失。

2．2DTMF發(fā)送接收電路MT8880與AT89C51及語(yǔ)音電路的接口

MT8880是MITEL公司推出的專(zhuān)門(mén)用于處理DTNF信號的專(zhuān)用集成電路芯片，不僅具有接收和發(fā)送DTMF信號的自動(dòng)撥號功能，還可以檢測電話(huà)干線(xiàn)上撥號音、回鈴音和忙音等信號音。適合與單片機接口，外圍電路簡(jiǎn)單。

MT8880內部有五個(gè)寄存器，分別為接收數據寄存器、發(fā)送數據寄存器、收發(fā)控制寄存器CRA和CRB以及收發(fā)狀態(tài)寄存器。在本設計中，由于僅采用發(fā)送數據寄存器、收發(fā)控制寄存器CRA和CRB發(fā)送DTMF信號實(shí)現自動(dòng)撥號功能，因此在此僅介紹這三個(gè)寄存器。發(fā)送數據寄存器中的數據決定要發(fā)送的雙音頻信號的頻率，因此只能向發(fā)送數據寄存器寫(xiě)入數據。兩個(gè)收發(fā)控制寄存器占用同一個(gè)地址，因此根據CRA中的寄存器選擇位的值決定是否對CRB進(jìn)行操作。其接口電路如圖4所示。

ISDl420語(yǔ)音芯片采用直接模擬存儲技術(shù)，且錄放音質(zhì)極好，并有一定的混響效果；它的外圍元件簡(jiǎn)單，僅需簡(jiǎn)單的阻、容器件即可組成簡(jiǎn)單的錄、放音電路；無(wú)需后備電源，信息存儲時(shí)間長(cháng)，不需要專(zhuān)用的編程器及語(yǔ)音開(kāi)發(fā)器；具有較強的選址能力，可把存儲器分成160段來(lái)管理，形成最小的錄放時(shí)間為125ms。其接口電路圖如圖4所示。

語(yǔ)音分段方法：地址輸入端AO~A7由低位向高位排列，每位地址代表125ms的尋址，160個(gè)地址覆蓋20s的語(yǔ)音范圍(160×0.125s=20s)，錄音及放音功能均從設定的起始地址開(kāi)始，錄音結束由停止操作決定．芯片內部在該段的結束位置自動(dòng)插入結束標志(EOM)；而放音時(shí)遇到EOM標志即自動(dòng)停止放音。在本設計中，因需要四段報警提示語(yǔ)音，因此在設計時(shí)均將每段語(yǔ)音設為5s，其起始地址分別為00000000B、00101000B、01010000B、01111000B，由這四段起始地址可以看出A7、A2、Al和AO均為0，因此將其接地。

3軟件設計

3．1信號音的識別方法

系統在巡檢到警情信號后就模擬摘機。為了識別模擬摘機后電話(huà)系統是否處于可撥號的狀態(tài)、電話(huà)撥完號碼后電話(huà)是否接通以及對方是否摘機接聽(tīng)電話(huà)等幾種狀態(tài)，系統必須進(jìn)行信號音的識別。為了識別信號音，必須知道各種信號音的特性。各種信號音特性如下：

撥號音：450±25Hz連續蜂音；

忙音：O．35s斷0．35s通的450±25Hz蜂音，音斷周期為O．7s；

回鈴音：4s斷ls通的450±25Hz蜂音，音斷周期為5s。

這些電話(huà)信號均是模擬信號，然而單片機是無(wú)法識別模擬信號的，故必須先將模擬信號轉換為脈沖信號，然后再根據脈沖信號的脈沖個(gè)數進(jìn)行識別。這些電話(huà)音頻信號的脈沖個(gè)數可用下式計算：

N=tm/T

式中，N為每音段周期的脈沖個(gè)數；T為電話(huà)音頻信號的音頻周期，單位為s；tm為信號音斷周期的通時(shí)間，單位為s。