基于GPRS 和數字無(wú)線(xiàn)的嵌入式報警系統的設計

　　2. 1 系統硬件設計

　　該系統主要由5 個(gè)硬件模塊組成： 數字無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路、GPRS 接口電路、DTMF 雙音多頻編解碼電路、電話(huà)接口電路、語(yǔ)音電路。

　　2. 1. 1 數字無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路

　　系統采用以nRF24L01 為核心的2. 4 GHz 半雙工數字無(wú)線(xiàn)傳輸模塊。nRF24L01 有6 根控制信號線(xiàn)，SPI 總線(xiàn)4 個(gè)引腳： CSN （ SPI 使能） 、SCK （ SPI 時(shí)鐘） 、MOSI（ 主出從入） 和MISO （ 主入從出） ; IRQ 為接受到數據后產(chǎn)生的中斷信號， 供單片機查詢(xún)； CE 為片選信號， 置低則開(kāi)啟數據傳輸模塊。MCU 通過(guò)SPI 串行總線(xiàn)來(lái)配置nRF24L01 的內部寄存器和進(jìn)行數據收發(fā)。

　　在與傳感器連接的無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路中， 警情發(fā)生時(shí)觸發(fā)節點(diǎn)MCU 控制nRF24L01 數字無(wú)線(xiàn)傳輸模塊發(fā)射本節點(diǎn)地址和采集到的報警信號； 在無(wú)線(xiàn)接收電路中，C8051F020 直接與nRF24L01 進(jìn)行通信， 接收傳感器節點(diǎn)地址和報警信息， 通過(guò)識別節點(diǎn)地址判斷報警類(lèi)別。

　　2. 1. 2 GPRS 模塊接口電路

　　中央處理器接收到傳感器發(fā)送的報警信號后， 控制GPRS 通信模塊， 通過(guò)GSM 網(wǎng)絡(luò )， 向用戶(hù)手機終端發(fā)送短信進(jìn)行報警提示。

　　單片機控制電路與GPRS 通信模塊通過(guò)UART 接口相連。但是， 由于GPRS 模塊信號線(xiàn)上為12 V S232電平， 而單片機電平為3. 3 V, 所以必須采用MAX3232進(jìn)行電平轉換。當報警時(shí)， 單片機通過(guò)串口將控制指令和短信內容發(fā)送到GPRS 通信模塊； GPRS 通信模塊識別出控制指令， 根據短信內容向用戶(hù)發(fā)送短信。

　　2. 1. 3 DTMF 雙音多頻編解碼電路

　　DT MF 雙音多頻編解碼電路主要由MT 8888 構成， 包括DTMF 編碼電路、DTMF 解碼電路和鈴音識別電路。編碼電路實(shí)現自動(dòng)撥號， 解碼電路實(shí)現遠程控制指令識別。鈴音識別電路能正確進(jìn)行撥號音、忙音、回鈴音的識別。

　　自動(dòng)撥號時(shí)， 單片機將被叫號碼發(fā)送到發(fā)送數據寄存器， 合成DTMF 信號， 經(jīng)放大后通過(guò)電話(huà)接口傳輸到電話(huà)網(wǎng)絡(luò )中的程控交換機， 實(shí)現撥號。遠程控制時(shí)， 遠程DT MF 控制信號經(jīng)過(guò)高頻和低頻濾波器濾波后， 再經(jīng)過(guò)數字編碼器編碼， 得到相應控制指令的二進(jìn)制編碼， 存放于接收數據寄存器， 同時(shí)在MT 8888 的IRQ 端口產(chǎn)生中斷信號； 單片機響應中斷后， 讀出接收數據寄存器的數據， 識別控制指令。鈴音識別時(shí)， 450 Hz 的正弦鈴音信號從DTMF IN 端口輸入， 經(jīng)過(guò)一個(gè)中心頻率為450 Hz、帶寬為250 Hz 的濾波器， 如果信號落在濾波器的通帶內， 則IRQ 端口輸出同頻率的方波。

　　2. 1. 4 電話(huà)接口電路

　　電話(huà)接口電路包括自動(dòng)摘機電路、振鈴檢測電路和斷線(xiàn)檢測電路。

　　自動(dòng)摘機電路實(shí)現模擬自動(dòng)摘機， 當撥號報警或遠程控制時(shí)， 系統自動(dòng)摘機， 接入電話(huà)網(wǎng)絡(luò )。在遠程控制時(shí)， 振鈴檢測電路能檢測到電話(huà)振鈴信號， 從而自動(dòng)摘機。振鈴檢測電路主要由高速光耦6N138 和電壓比較器LM393 構成。根據程控交換機協(xié)議， 交流振鈴信號為25 Hz, 90 V 的正弦波。振鈴信號經(jīng)過(guò)直流隔離電容和限壓電阻后， 驅動(dòng)光電耦合器， 光電耦合器的邏輯輸出端產(chǎn)生脈沖， 經(jīng)過(guò)電壓比較器整形后， 得到方波脈沖。脈沖信號輸入單片機， 單片機可以對脈沖進(jìn)行計數， 計到一定的脈沖數后， 自動(dòng)摘機。當系統沒(méi)有正常連接到電話(huà)網(wǎng)絡(luò )時(shí)， 斷線(xiàn)檢測電路能自動(dòng)檢測到故障并進(jìn)行提示。

　　2. 1. 5 語(yǔ)音電路

　　系統采用ISD1760 作為語(yǔ)音錄放芯片。單片機通過(guò)SPI 串行總線(xiàn)與ISD1760 相連， 傳輸SPI 指令， 配置內部寄存器和實(shí)現語(yǔ)音錄放。ISD1700 作為SPI 從機，幾乎所有的按鍵操作都可以通過(guò)這些SPI 指令來(lái)實(shí)現。

　　一些SPI 命令： 如PLAY, REC, ERASE, FWD, RESET , GLOBAL_ERA SE 的運行類(lèi)似于相應的獨立按鍵操作， 另外SET_REC, SET _PLAY, SET _ERASE 命令允許用戶(hù)指定錄音、放音和擦除的起始和結束地址。

　　系統初始化設置時(shí)， 應該首先根據各種提示音的長(cháng)度，用查表的方法分配好相應的存儲起止地址。并且通過(guò)硬件為用戶(hù)提供錄音接口與控制接口。撥號報警時(shí)， 根據報警類(lèi)型尋址并播放相應的提示音。