電纜防盜報警器的設計與實(shí)現

1 引言

近幾年，隨著(zhù)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，固定電話(huà)在我國廣大農村日益普及，電信部門(mén)需要鋪設對數越來(lái)越多、距離越來(lái)越長(cháng)的電纜，這些電纜大部分都是在荒郊野外以架空方式來(lái)敷設的，這樣就給某些不法分子偷盜電纜帶來(lái)了可乘之機。由此筆者想到了利用555定時(shí)器的定時(shí)功能來(lái)判斷斷纜的距離并制作出了經(jīng)濟、可靠、實(shí)用的電纜防盜報警器。本電纜防盜報警器只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的設置便可對外線(xiàn)電纜進(jìn)行監控，只要電纜被盜割，本設備可立即發(fā)出聲光報警并能迅速測量出電纜斷點(diǎn)離中心配線(xiàn)架的距離，為電纜的自動(dòng)保護提供了切實(shí)、有效的方法。

2 硬件設計實(shí)現

我們設計的電纜防盜報警器可以同時(shí)監控16條電纜的通斷情況，硬件上分為2部分：控制面板和主板?？刂泼姘逯饕獙?shí)現輸入、輸出功能（從按鍵接收數據、通過(guò)七段數碼管顯示時(shí)間、斷纜號、距離等）；主板主要實(shí)現與監控電纜的接口、報警接口、對電纜進(jìn)行循環(huán)監測、測量斷纜長(cháng)度等功能；控制面板和主板之間通過(guò)串口進(jìn)行通信，其硬件原理圖如圖1、圖2所示。

圖2主板硬件原理圖

在控制面板中單片機（MCU）選用的是ATMEL公司的AT89C52；外部存儲器為ATMEL的AT24C02，主要用于存儲報警聯(lián)系用的電話(huà)號碼、電纜的校驗距離等數據；LED在正常狀態(tài)下顯示時(shí)間信息，在有斷纜的情況下顯示斷纜編號和斷纜距離；按鍵主要包括數字鍵、控制鍵等，為輸入電話(huà)號碼、校驗時(shí)間、距離、進(jìn)行系統控制等功能提供人機接口。在該電纜防盜報警器中可以設置6組電話(huà)號碼，當出現斷纜時(shí)，除報警器自帶的喇叭會(huì )用語(yǔ)音報警外，主機還輪流撥打這6組電話(huà)進(jìn)行報警，報警電話(huà)摘機后，接收報警的人可以通過(guò)電話(huà)上的按鍵確認該報警。當某路電纜的報警被確認后，主機再循環(huán)檢測各條電纜通斷情況時(shí)會(huì )跳過(guò)該電纜。

在主板中單片機（MCU）選用的是ATMEL公司的AT89C52；數字語(yǔ)音芯片用的是API840、ISD1420，用于錄制、存儲報警用的語(yǔ)音信息。語(yǔ)音報警的部分內容（如電纜所在的電信局名稱(chēng)等）可以通過(guò)錄音鍵現場(chǎng)錄制到ISD1420中，0-9、10等數字的語(yǔ)音內容（主要用于語(yǔ)音報警時(shí)可報出斷纜編號、斷纜距離等信息）已經(jīng)提存放在A(yíng)PI840芯片內，無(wú)須用戶(hù)現場(chǎng)錄制；雙音頻收發(fā)電路采用MT8880，主要用于報警時(shí)撥打報警電話(huà)及從對方接收控制信息。

3 系統工作原理

利用555測量斷纜距離的電路原理圖如圖3、圖4所示（圖中只畫(huà)出了一條電纜的情況）。

由于外線(xiàn)電纜被盜割時(shí)都是整條電纜全部被割斷，所以判斷電纜是否被盜割只需判斷電纜中的任一對雙絞線(xiàn)是否斷掉即可。在應用時(shí)只需從被保護的電纜中拿出一對雙絞線(xiàn)接到圖3的外線(xiàn)1、2上，且這對雙絞線(xiàn)不能作為用戶(hù)線(xiàn)使用。平常工作時(shí)，這對雙絞線(xiàn)在用戶(hù)端的分線(xiàn)箱或交接箱上是連在一起的，且多選一通道開(kāi)關(guān)MC14051的輸入端與各繼電器的常閉觸點(diǎn)連在一起，由單片機控制多選一通道開(kāi)關(guān)循環(huán)檢測各外線(xiàn)輸入電平。由于外線(xiàn)的一端接地，所以在正常情況下外線(xiàn)到單片機上的電平應該是低電平，若為高電平則說(shuō)明該路電纜已被割斷（如圖4所示），這樣外線(xiàn)1和外線(xiàn)2之間就會(huì )形成一個(gè)對地電容C，實(shí)驗表明被盜割電纜的地方距監控中心距離與C成比關(guān)系。當檢測到電纜被盜割后，通過(guò)單片機和M74HC595控制相應的繼電器吸合，將外線(xiàn)接到繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)上，這樣相當于將555的DIS和THR端通過(guò)電容C1接地，從而組成了555的單穩態(tài)電路。此時(shí)再通過(guò)單片機送一個(gè)低脈沖信號到555的 TRIG端，就會(huì )在555的Q端觸發(fā)出一個(gè)高電平脈沖信號，其持續時(shí)間為1.1*C*R1秒。通過(guò)單片機監測此高電平的持續時(shí)間，再和保存在EEPROM 中此電纜的校驗值對比，即可準確地判斷出斷纜的距離（經(jīng)過(guò)實(shí)際使用，誤差在4%以?xún)龋?/P>

4 軟件設計與實(shí)現

電纜防盜報警器的軟件使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，配合硬件完成各種功能。

控制面板程序主要由主程序、串行中斷處理程序、定時(shí)器中斷處理程序組成。

主板程序主要由主程序、串行中斷處理程序、MT8880中斷處理程序等組成。

5 結束語(yǔ)

利用單片機和555集成電路設計的電纜防盜報警器的最大特點(diǎn)就是可靠性高、精度高、造價(jià)低、安裝調試簡(jiǎn)單。通過(guò)此方法，筆者開(kāi)發(fā)出了能同時(shí)監測16條電纜的防盜報警器，在實(shí)際應用中效果良好，得到了電信運營(yíng)商的一致好評，創(chuàng )造了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

[參考文獻]

[1]何立民，單片機應用系統設計系統配置與接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，1999

[2]（美）Ken C.pohlmann著(zhù),蘇菲譯,數字音頻原理與應用(第四版),電子工業(yè)出版社,2002