AT89C52的智能無(wú)線(xiàn)安防報警器
加入技術(shù)交流群
單片機、看門(mén)狗電路、無(wú)線(xiàn)編碼接收電路
采用MCS-51系列的AT89C52單片機，它有8K的EEPROM，無(wú)需擴展外部存儲器。256字節的RAM和32線(xiàn)I/O口，完全可以滿(mǎn)足本系統的要求?？撮T(mén)狗電路采用X5045，它是一種集看門(mén)狗、電壓監控和串行EEPROM三種功能于一身的可編程電路。它內部的512字節的EEPROM用來(lái)存放無(wú)線(xiàn)探頭的編碼和一些系統設置參數。X5045可提供1,000,000次擦寫(xiě)和100年的數據保存期。無(wú)線(xiàn)編碼接收采用常見(jiàn)的超再生接收模塊，頻率315MHz,ASK方式，不含解碼芯片PT2272(采用軟件解碼)，與無(wú)線(xiàn)探頭端的編碼芯片PT2262對應，有312種編碼，保證了有足夠的保密性。模塊的信號輸出端直接接到單片機的P1.1進(jìn)行軟件解碼。
DTMF收發(fā)電路
DTMF(雙音多頻)收發(fā)電路如圖2所示，其核心芯片為MT8880，可接收和發(fā)送DTMF全部16個(gè)信號，具有接收呼叫音和帶通濾波功能，能和微處理器直接接口。單片機通過(guò)DTMF收發(fā)電路撥出電話(huà)號碼進(jìn)行電話(huà)報警，并接收遠端用戶(hù)的電話(huà)遙控指令進(jìn)行相應操作。DTMF電路的輸入輸出信號都會(huì )經(jīng)過(guò)信號放大電路(以TEA1062為核心)進(jìn)行增益調整。
數字語(yǔ)音錄放電路
數字語(yǔ)音錄放電路如圖3所示。所用的數字語(yǔ)音芯片ISD1420，采用先進(jìn)的模擬數字語(yǔ)音存儲技術(shù)，音質(zhì)好，無(wú)須A/D轉換，可錄制20秒的語(yǔ)音信息，可分段存儲信息，采用總線(xiàn)技術(shù)，適宜與單片機接口。 另外，它是零功率信息存儲方式，斷電情況下，信息可保留10年以上；易于使用，可隨意改變錄音內容，錄放次數達10萬(wàn)次以上。在本系統中，用戶(hù)通過(guò)電話(huà)機將各種警情語(yǔ)音和用戶(hù)的地址語(yǔ)音(便于與110聯(lián)網(wǎng))分段錄入到ISD1420中。6種警情(或對應6個(gè)防區)共6×2秒=12秒，地址語(yǔ)音8秒。在使用ISD1400系列的語(yǔ)音芯片時(shí)，應注意在REC和VCC之間接一個(gè)0.1mF的電容，以防止在上電時(shí)出現錄音操作而破壞原來(lái)錄制的信息。
通話(huà)電路
TEA1062是電話(huà)機專(zhuān)用通話(huà)集成電路。送話(huà)時(shí)，語(yǔ)音信號(來(lái)自ISD1420和駐集體話(huà)筒)通過(guò)MIC+引腳輸入，DTMF信號(來(lái)自MT8880)通過(guò)DTMF引腳輸入，經(jīng)過(guò)TEA1062放大后從LN引腳一起送到電話(huà)外線(xiàn)上。受話(huà)時(shí)，信號通過(guò)消側音網(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(yǔ)音錄制用，另一路送到MT8880的IN-端提取DTMF信號。
斷線(xiàn)、回鈴檢測電路
為防止電話(huà)線(xiàn)路故障或人為損壞而導致不能電話(huà)報警，作為一種補救措施，本系統中加入了斷線(xiàn)檢測電路，圖4為斷線(xiàn)、回鈴檢測電路。斷線(xiàn)檢測電路有兩個(gè)，一個(gè)是由整流橋和9018構成的高輸入阻抗檢測電路，用于平時(shí)檢測電話(huà)外線(xiàn)的線(xiàn)路電壓，是主機自檢的一部分。此電路應滿(mǎn)足電話(huà)機入網(wǎng)要求，保證外線(xiàn)泄露電流在15mA以下。另一個(gè)是由光耦4N33 構成，外線(xiàn)電壓送到4N33的B端，若電話(huà)報警時(shí)外線(xiàn)突然被剪斷，則C端跳變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)單片機將由電話(huà)報警方式自動(dòng)轉換為警號報警方式，起到雙重保護的目的。同時(shí)，4N33也構成回鈴檢測電路。當用戶(hù)從異地打電話(huà)到主機進(jìn)行布防撤防操作時(shí)，振鈴信號通過(guò)滌綸電容、整流橋送到4N33的IN+、IN-引腳，引起C端電平的跳變。光電隔離可以防止高壓振鈴信號串入主機。當主機檢測到振鈴信號達到相應次數后，主機便自動(dòng)摘機，接收用戶(hù)輸入的密碼，若密碼正確，則主機開(kāi)始接受用戶(hù)的遙控指令。
線(xiàn)路切換、電話(huà)設置電路
線(xiàn)路切換電路由兩個(gè)雙刀雙置繼電器組成，實(shí)現主機、外線(xiàn)、電話(huà)機連接關(guān)系的切換。平時(shí)外線(xiàn)與電話(huà)機連通；報警時(shí)和異地主動(dòng)監控時(shí)，外線(xiàn)與主機連接；對主機進(jìn)行設置時(shí)(包括錄報警電話(huà)號碼，錄語(yǔ)音，及其他參數設定)，主機斷開(kāi)外線(xiàn)，只與電話(huà)機相連，此時(shí)主機需要通過(guò)一個(gè)恒流源來(lái)給TEA1062提供電源。恒流源由發(fā)光二極管、S8550和幾個(gè)電阻組成。是否進(jìn)入設置狀態(tài)由一個(gè)設置開(kāi)關(guān)來(lái)決定。設置開(kāi)關(guān)開(kāi)，則恒流源投入，并且軟件轉入響應的設置子程序。
后備電源電路、顯示電路、驅動(dòng)電路
為保證市電斷電時(shí)，主機仍然能夠進(jìn)行電話(huà)報警，本系統中設有后備電源電路，如圖5所示。用4節1.2V的鎳鎘充電電池作為后備電源，電力不足時(shí)能夠自動(dòng)恒流充電；利用電壓檢測模塊HT7050A，電池充電滿(mǎn)后自動(dòng)停止充電。當市電停電時(shí)，電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)，后備電源接入系統。
由于有語(yǔ)音區分警情類(lèi)別，故系統對顯示電路的要求不高。用一個(gè)發(fā)光二極管做電源指示，再用一個(gè)發(fā)光二極管指示工作狀態(tài)：布防(點(diǎn)亮)、撤防(熄滅)或報警中(閃爍)，便可以滿(mǎn)足要求。
執行機構用于一些特殊場(chǎng)合，如在防煤氣泄露中啟動(dòng)排風(fēng)扇。為保證執行機構有足夠的驅動(dòng)能力，系統采用過(guò)零觸發(fā)光耦MOC3041驅動(dòng)雙向可控硅，可有220V、10A的驅動(dòng)容量。
系統軟件設計
系統軟件采用模塊化結構和子程序嵌套技術(shù)，可讀性好，便于編制和擴充。主流程采用順序查詢(xún)方式，分別檢測無(wú)線(xiàn)編碼信號、設置按鈕的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、外部振鈴信號。用于檢測后兩個(gè)信號的時(shí)間很短，可以認為主機是在隨時(shí)接收無(wú)線(xiàn)編碼信號。
主程序流程
主程序流程如圖6所示。它反復循環(huán)，調用以下幾個(gè)主要子程序：
(1)無(wú)線(xiàn)編碼檢測程序。如果檢測到有效信號，則轉入軟件模擬PT2272解碼子程序和報警子程序。
(2)設置按鈕狀態(tài)檢測。如果設置開(kāi)關(guān)打開(kāi)，則轉入設置子程序，設定主機參數。
(3)外部振鈴檢測程序。如果振鈴達到設定的次數，則轉入監控子程序。通過(guò)參數設置，也可禁止異地主動(dòng)監控。
設置子程序流程
設置子程序的流程如圖7所示。
主要子程序的簡(jiǎn)要介紹
(1) 報警子程序：判斷是否該報警，該采用何種報警方式(電話(huà)報警，警號報警或者兩者同時(shí)報警)。若是采用了電話(huà)報警方式，那么它會(huì )調用撥號子程序來(lái)?yè)艹鲱A先設定的報警電話(huà)，選擇恰當的語(yǔ)音放送到電話(huà)線(xiàn)路上，此過(guò)程中它還會(huì )檢測是否有來(lái)自遙控器的撤防信號，或是用戶(hù)端的反控信號。
(2) 監控子程序：當用戶(hù)在異地向主機打電話(huà)來(lái)進(jìn)行布、撤防或其他操作，監控子程序就會(huì )接收用戶(hù)的這些指令。它首先校驗用戶(hù)密碼，看是否是合法用戶(hù)。如果是，則監控子程序可按照用戶(hù)的指令進(jìn)行布防、撤防、啟動(dòng)警號、開(kāi)關(guān)繼電輸出口等。
幾點(diǎn)注意事項
(1) 無(wú)線(xiàn)編碼的軟件解碼。本報警器用軟件模擬PT2272來(lái)進(jìn)行軟件解碼，這樣無(wú)論發(fā)射端PT2262的地址碼是怎樣的，報警器都可以接收該編碼。而采用硬件PT2272進(jìn)行解碼時(shí)，只有它與PT2262的地址碼完全一致時(shí)，才能成功解碼。由于一臺報警主機要能與多個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感探頭進(jìn)行無(wú)線(xiàn)方式連接，且能夠區分各探頭達到分區的目的，因此必須采用軟件解碼方式。
(2) 主機的防誤報功能。在本報警器使用過(guò)程中，我們發(fā)現絕大多數煙感探頭存在著(zhù)電池電壓下降(9伏電池降到7.5伏左右)而導致誤發(fā)信號的問(wèn)題，這就會(huì )導致主機的誤報警。這是同類(lèi)報警器普遍存在的問(wèn)題。根據對煙感探頭低電誤報特點(diǎn)的研究，發(fā)現此時(shí)煙感探頭發(fā)出的碼信號比正常報警時(shí)要短，于是在程序中加入靈敏度調節模塊，規定只有連續幾次都收到有效信號(只針對裝有煙感探頭的防區)，主機才開(kāi)始報警。靈敏度6級可調，只要設置合適，就可以兼顧靈敏度和可靠性，解決煙感探頭的誤報問(wèn)題。
(3) 主機工作方式的靈活性。在軟件中定義了30多條指令，可以對主機進(jìn)行各種工作方式的選擇，參數大小的設置，便于調試人員調試，也便于用戶(hù)使用，將軟件的功能發(fā)揮到最大。
結語(yǔ)
本文介紹的安防報警器能夠實(shí)現分區，具有自動(dòng)電話(huà)語(yǔ)音報警功能，借用普通電話(huà)作為鍵盤(pán)，來(lái)對報警主機進(jìn)行設置，并通過(guò)軟件實(shí)現強大的功能?？紤]到可擴展性，在軟件中含有聯(lián)網(wǎng)子程序，可與監控中心的PC機聯(lián)網(wǎng)，適用于小區和大樓等場(chǎng)合的集中管理。
評論