一種基于單片機的遠程自動(dòng)報警系統的設計方案解析

隨著(zhù)國家智能化小區建設的推廣，防盜系統已成為智能小區的必備設備，特別是近幾年，安全防范的迫切需要給家庭防盜報警系統提供了越來(lái)越廣泛的市場(chǎng)。從國內來(lái)看，比較高檔的防盜報警裝置一般為進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，且大多為有線(xiàn)連接方式。國內產(chǎn)品盡管不少，但大多為模擬電路形式，且結構和功能簡(jiǎn)單，可靠性差，難以聯(lián)網(wǎng)。

在已普及的公共電話(huà)網(wǎng)基礎上研制一種新型家用自動(dòng)報警系統，這對于保障居民的生命財產(chǎn)安全，提高公安、消防、醫療、保安等部門(mén)的快速反應能力，有著(zhù)十分重要的意義。為此，設計這個(gè)多功能遠程自動(dòng)報警系統裝置，它可以監測火災、盜賊入室行竊和老年人發(fā)出的呼救信號。整個(gè)系統以單片機AT89C51為核心，結合DTMF(雙音多頻)遠程數據傳輸技術(shù)，采用無(wú)線(xiàn)數據傳輸方式，不需重新布線(xiàn)，特別適用于已裝修用戶(hù)及布線(xiàn)不方便的場(chǎng)合。

1系統工作原理

該系統主要通過(guò)一個(gè)單片機控制中心與電話(huà)網(wǎng)相連接。在正常情況下一直處在等待狀態(tài)，監視是否有緊急情況發(fā)生。一旦有意外情況發(fā)生，通過(guò)發(fā)送中斷信號驅動(dòng)單片機，讓它從等待狀態(tài)進(jìn)入報警過(guò)程，從而實(shí)現遠程報警。具體工作過(guò)程如下：當傳感器檢測到有溫度的異常、氣體濃度的巨大變化、紅外掃描到人的紅外波以及老人按下了求救按鍵時(shí)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路傳給單片機的INI1引腳，引起單片機產(chǎn)生中斷;然后開(kāi)始執行中斷程序，啟動(dòng)撥號電路，模擬摘機，收到了交換機反饋的撥號音后，開(kāi)始撥打事先設定好的電話(huà)號碼，若占線(xiàn)則自動(dòng)重撥;檢測到對方已經(jīng)摘機后，啟動(dòng)語(yǔ)音電路，播放事先錄制好的話(huà)音，播放完畢后掛機，整個(gè)系統的功能便已完成。

2電路設計方案

整個(gè)系統分成無(wú)線(xiàn)發(fā)射和接收、單片機控制中心、DTMF收發(fā)電路、語(yǔ)音電路等5大模塊。

2.1無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置

對于類(lèi)似火災這類(lèi)意外，報警系統與現場(chǎng)需要有一定的安全距離。所以，當現場(chǎng)的傳感器監測到有意外情況發(fā)生時(shí)，采用無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置來(lái)給整個(gè)控制系統提供發(fā)生意外的種類(lèi)、地點(diǎn)等具體信息。該模塊可分為發(fā)射和接收兩部分電路。

發(fā)射部分主要由編址電路、編碼電路、無(wú)線(xiàn)電發(fā)射電路組成。電路通過(guò)CD40147、PT2262、MAX2608這3個(gè)集成芯片實(shí)現。首先，CD40147將不同的探測器編為不同的二進(jìn)制代碼，使單片機可以通過(guò)程序來(lái)判斷報警的種類(lèi)與地點(diǎn);然后，通過(guò)PT2262編碼，將不能直接調頻發(fā)射的數字信號轉化為中頻，再通過(guò)調頻發(fā)射芯片將報警信號發(fā)送出去。

接收部分由接收和解碼兩部分組成。接收部分的功能主要由調頻接收芯片MAXl470來(lái)完成接收功能，該芯片只需要較少的元件，使用較為方便。解碼部分由PT2272完成功能，解碼出來(lái)的數據送到單片機中。

2.2單片機控制中心

本系統采用單片機AT89C51作為系統的控制中心。AT89C51是一種低功耗、高性能的8位單片機，片內有一個(gè)4 kB Flash PEROM(可編程可擦除的讀存儲器)。單片機接收到由FM接收機發(fā)送來(lái)的信號，通過(guò)固化在內部ROM中的應用軟件來(lái)判斷是什么地方發(fā)生了情況，然后轉到相應的中斷處理過(guò)程。系統中，89C51要控制語(yǔ)音芯片的開(kāi)啟、結束以及地址信息，實(shí)現芯片中存放的語(yǔ)音可以有選擇地送到電話(huà)線(xiàn)上。它還要控制撥號芯片產(chǎn)生正確的DTMF信號，完成對遠處電話(huà)機的呼叫。另外，還要能有效地判斷當前線(xiàn)路的狀態(tài)，如果遇到線(xiàn)路忙等情況時(shí)可以有相應的等待機制。在長(cháng)時(shí)間不通的情況下可以更換不同的號碼多次嘗試，直到有人獲得報警信息為止。如果是火警、匪警，在此呼叫期問(wèn)，本地的警笛可以發(fā)出連續、刺耳的聲音，起到提示或者威懾的作用。

2.3 DTMF收發(fā)電路

DTMF收發(fā)電路是實(shí)現電話(huà)線(xiàn)遠程通信的關(guān)鍵部分。它需實(shí)現自動(dòng)撥號、忙音識別、鈴聲識別、遠程按鍵數字信號識別等功能。

系統選用INTEL微處理器接口功能較強的DTMF發(fā)送和接收器件MT8888。

MT8888與單片機及音頻放大電路組合，實(shí)現各種信號音的檢測及DTMF信號的產(chǎn)生，并將DTMF信號送到電話(huà)線(xiàn)上，實(shí)現報警和打電話(huà)共用一條線(xiàn)。MT8888的DO～D3分別與AT89C51的P0.0～P0.3相連，RD、WR分別與AT89C51的RD、WR相連，IRQ/CP接至INT0，CS、RS0接至地址線(xiàn)P2.1、P2.0。

MT8888共有6種工作模式：DTMF模式、CALL(呼叫處理)模式、BURST(突發(fā))模式、TEST(測試)模式以及中斷模式。DTMF模式可以發(fā)送和接收DTMF信號，完成撥號的功能;CALL模式可以檢測交換機反饋回來(lái)的各種信號音，該電路由單片機通過(guò)RS0、WR、RD、D0～D3等引腳進(jìn)行控制;在中斷模式，當接收或發(fā)送了有效的音頻信號后，IRQ/CP引腳輸出低電平，產(chǎn)生中斷信號供給CPU，在延遲控制電壓的跳變緣將數據鎖存至輸出端;在CALL模式，只能接收250 Hz～550 Hz的信號音，在拒收或無(wú)輸入時(shí)，IRQ/CP引腳輸出低電平。

電話(huà)線(xiàn)開(kāi)關(guān)接口電路必須滿(mǎn)足電話(huà)入網(wǎng)的條件，為此采用了電話(huà)線(xiàn)匹配變壓器與電話(huà)線(xiàn)交流耦合，這樣可以大大地減少電話(huà)線(xiàn)上的支流成分對后面電路產(chǎn)生的影響。同時(shí)，為了能夠達到模擬摘機掛機的功能，在變壓器與電話(huà)線(xiàn)之間接入了電磁繼電器作為控制開(kāi)關(guān)。