用公共電話(huà)網(wǎng)構建社區緊急求助系統

關(guān)鍵詞：PSTN 單片機 雙音多頻 緊急呼叫

引言

隨著(zhù)人們生活水平的不斷提高，家庭安全服務(wù)正在逐漸引起人們的重視。由于子婦女的上班，很多老人尤其是病患者不能得到很好的照顧，出現險情時(shí)不能得到及時(shí)處理，存在很大的安全隱患。因此，在住宅小區中設置聯(lián)網(wǎng)緊急求助系統，使小區物業(yè)管理中心能對住戶(hù)的險情進(jìn)行及時(shí)處理，這正是人們所期盼的。隨著(zhù)電話(huà)設備的大規模普及，使得利用公共電話(huà)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現緊急求助變得簡(jiǎn)單易行。在此，本文將介紹一種基于公共電話(huà)網(wǎng)絡(luò )的社會(huì )緊急求助系統，這時(shí)改善人居環(huán)境和實(shí)現樓宇自動(dòng)化都將有大幫助。

1 系統工作原理

該系統以單片機為核心，由DTMF撥號電路、遙控發(fā)射及接收電路、電話(huà)號碼存儲電路和免提通話(huà)電路四部分組成。當有險情發(fā)生時(shí)，按下呼叫器或遙控器上的緊急按鈕，單片機檢測到該信號后，將 存儲的電路號碼發(fā)送出去，接通后可以實(shí)現提對講。此外，由于該系統中的電話(huà)號碼是存儲在一片帶I2C總線(xiàn)接口的E2PROM芯片中，所以該號碼可以隨時(shí)修改，極其方便。系統原理框圖如圖1所示。

圖2

2 主要硬件電路

2.1 DTMF撥號芯片與單片機的接口原理

雙音多頻信號（DTMF），通常簡(jiǎn)稱(chēng)為雙音頻信號。它是用兩個(gè)特定的單音信號組合疊加，來(lái)代表某一數字或符號。兩個(gè)單音的頻率不同，所代表的數字或功能也不同。在雙音多頻電話(huà)機中，有16個(gè)按鍵，其中10個(gè)數字鍵（0～9）、6個(gè)功能鍵（*、#、A、B、C、D）。這樣，按照組合的原理，它必須有8種不同的單音頻信號。根據CCITT（國際電報電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì )）提出的雙音頻撥號的頻率組合建議，國際上采用4個(gè)低頻頻率（697Hz、770Hs、852H2、941Hz）和4個(gè)高頻頻率（1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz）中任意抽出一種頻率進(jìn)行組合，共有16種不同的組合方式，代表16種不同的數字或符號，如表1所示。

表1 雙音多頻的撥號代碼

本系統中，雙音多頻信號由DTMF信號發(fā)生器專(zhuān)用芯片UM95087產(chǎn)生。其輸入端R1～R4（行）、C1～C4（列）既可接普通電話(huà)鍵盤(pán)，也可用于電平輸入。輸入的兩個(gè)音頻信號被線(xiàn)性地疊加在一起，產(chǎn)生的DTMF信號由UM95087的16腳輸出。一個(gè)音頻信號由輸入端R1～R4從低頻組中選定，另一個(gè)音頻信號由輸入端C1～C4從高頻組中選定。當定（Ri）輸入為低電平時(shí)，選擇其低頻組中的一個(gè)；當列（Ci）輸入為電平時(shí)，選擇其高頻組中的一個(gè)。輸出的音頻單音幅度為400～500mV，雙音頻輸出的諧波失真和音頻失真小于10%，頻率誤差為10%，準確度小于0.75%，高頻比低頻加重2dB。UM95087的15腳用來(lái)防止單音產(chǎn)生，當為低電平時(shí)，輸出將不會(huì )產(chǎn)生單音輸出；10腳是靜噪輸出端；2腳為發(fā)射機開(kāi)關(guān)控制端；7腳為片內振蕩器輸入端；8腳為片內振蕩器輸出端。應用時(shí)，在第7腳和第8腳之間接入3.57954MHz晶振即可?，F采用單片機AT89C51控制DTMF發(fā)生器UM95087來(lái)實(shí)現信道編碼，其接口電路如較2所示。

根據雙音頻信號（DTMF）的組合原理和以上接口電路，可得DTMF信號與二進(jìn)制編碼信號的對應關(guān)系，如表2所示。

表2 DTMF信號與二進(jìn)制編碼對應關(guān)系

2．2 免提通話(huà)電路

免提通話(huà)電路要求做到聲音清晰、洪亮，又不會(huì )因受話(huà)、送話(huà)而相互干擾。因此，對免提通話(huà)電路的技術(shù)要求較高，送話(huà)放大器靈敏度要高；受話(huà)放大器輸出功率要大；能有效地抑制受話(huà)引起的側音效應。本系統采用專(zhuān)用免提通話(huà)芯片MC34018來(lái)構成免提通話(huà)電路。MC34018是一種應用廣泛、高質(zhì)量的免提通話(huà)集成芯片，它采用聲控方式半雙工免提通話(huà)，包含有發(fā)送放大器、揚聲功率放大器、衰減控制系統、背景噪聲監控系統、發(fā)送與接收衰減器。其衰減控制系統不僅受相應的送話(huà)與受話(huà)電平控制，也受背景噪聲電平控制。由MC34018構成的免提通話(huà)電路如圖3所示。

3 系統軟件設計

軟件設計包括單片機求助信號的采集、電路號碼的讀取和發(fā)送、電話(huà)號碼的設置等三部分。其中，電話(huà)號碼的讀取和設置是軟件設計的重點(diǎn)。由于電話(huà)號碼存儲在一片帶I2C接口的E2PROM中，而本系統所采用的單片機并沒(méi)有I2C接口，所以通過(guò)軟件來(lái)模擬I2C總線(xiàn)的時(shí)序。在單片機上，擴展一個(gè)模擬I2C總線(xiàn)接口來(lái)實(shí)現單片機與E2PROM芯片之間的通信。

在單片機完成復位和初始化后，當有求助信號輸入時(shí)，單片機將所存儲的電話(huà)號碼取出并發(fā)送給UM95087芯片，使電話(huà)接通，完成通話(huà)對講功能。其程序流程框如圖4所示。

結語(yǔ)

近年來(lái)，我國對住宅小區建設的投資力度越來(lái)越大。以1999年為例，國家對住宅小區的總投資為1700～1800億元人民幣。根據建設部對住宅小區實(shí)、中、高三個(gè)等級的劃分，小區智能化為住宅小區總投資的1%～3%。以此比例計算，僅1999年度對小區智能化的需求就達17～54億元人民幣。而隨著(zhù)住宅體制改革的不斷深入以及人們對住宅環(huán)境末求的不斷提高，該數值還將會(huì )大幅度提高。

本文所述社區求助系統具有較強的實(shí)用性、成本低廉、推廣方便，已經(jīng)通過(guò)全面實(shí)驗并投入生產(chǎn)。住宅小區緊急求助系統的不斷推廣必將對智能樓宇體系的建設與發(fā)展和人們生活水平的提高帶來(lái)積極影響。