SPMC65P2408A單片機在報警主機中的應用
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引 言：
隨著(zhù)人們生活水平的提高，安全意識也在不斷增強，這為安防行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境和廣闊的發(fā)展空間。最近幾年統計數字顯示:國內安防產(chǎn)品行業(yè)平均以20%-30%的年增長(cháng)率迅速成長(cháng)。安防市場(chǎng)的年產(chǎn)值為300-400億元。就北京地區來(lái)講，安防市場(chǎng)容量1996年為5億元，1997年6.25億元，1998年由于大力推行金融網(wǎng)建設激增至13.6億元，1999年9.2億元，近幾年則一直保持在10億元以上。由于奧運設施應在2006年以前基本建成，因此專(zhuān)家指出，在2004年到2005年安防市場(chǎng)將迎來(lái)總體高峰，對安防產(chǎn)品制造、銷(xiāo)售和工程安裝都是不可多得的商機。
安防產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò )化和無(wú)線(xiàn)化是發(fā)達國家安防發(fā)展的方向，也將成為我國安防業(yè)的發(fā)展方向。目前已經(jīng)有很多產(chǎn)品實(shí)現了無(wú)線(xiàn)化，例如各種探測器、攝像機等，但是在技術(shù)上還不十分完善。安防網(wǎng)絡(luò )化則更具有戰略意義。安防行業(yè)的盈利模式要從目前的銷(xiāo)售和安裝轉向附加值更高的安防服務(wù)，網(wǎng)絡(luò )化是必由之路。由此可見(jiàn)，安防技術(shù)距離成熟還有很長(cháng)的路要走。
這篇文章的主要目的是希望能夠大力推動(dòng)SPMC65系列芯片的應用，使凌陽(yáng)8位單片機能夠為國內安防事業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。
1功能簡(jiǎn)介
(1)報警主機與探測器采用無(wú)線(xiàn)連接，安裝方便靈活。
(2)全程中文語(yǔ)音提示，易于使用。
(3)無(wú)線(xiàn)遙控：采用無(wú)線(xiàn)的遙控器對主機進(jìn)行布防、撤防、緊急報警控制，供用戶(hù)隨身攜帶。
(4)可與各類(lèi)型防盜、煙感、可燃氣體等無(wú)線(xiàn)探測器聯(lián)網(wǎng)，組成安全防范布防系統，支持2個(gè)永久防區（始終處于“布防”狀態(tài)）和6個(gè)自由防區（可布防/撤防）。接收各類(lèi)型探測器的無(wú)線(xiàn)編碼信號，根據情況作出相應的報警動(dòng)作。
(5)電話(huà)報警功能：可預設6組報警電話(huà)，當發(fā)生警情時(shí)，主機將循環(huán)撥打設定的電話(huà)，并向接聽(tīng)者播放用戶(hù)預錄語(yǔ)音信息。
(6)報警留言設置：可預錄7S的語(yǔ)音信息（如家庭住址等），主機可以在撥通報警電話(huà)時(shí)把預錄的語(yǔ)音播放給接聽(tīng)電話(huà)方。
(7)緊急報警功能：在遙控器及主機上設置有緊急報警按鍵，供緊急情況用。
(8)遠程電話(huà)控制功能：用戶(hù)可以通過(guò)電話(huà)線(xiàn)，在遠程對家中的主機進(jìn)行控制，如布防、撤防等。
2系統總體方案介紹
系統硬件框圖如圖 1所示。本方案選用SPMC65P2408A*32P單片機作為控制器的處理器，其加上一些外圍器件，構成最小系統，完成主控器的控制功能外，還完成了主控器中所有的語(yǔ)音功能。
電話(huà)線(xiàn)接口電路：在本方案中作為主控器的報警通道，同時(shí)也是用戶(hù)遠程控制的通道，負責信號的檢測和信息的傳輸。
DTMF編解碼模塊：負責電話(huà)機雙音多頻編碼和解碼的工作。
鍵盤(pán)模塊：根據客戶(hù)選擇，選用不同的鍵盤(pán)模式，基礎方案中為4X4鍵盤(pán)。
語(yǔ)音模塊：采用ISD語(yǔ)音芯片，音質(zhì)很好。
無(wú)線(xiàn)接收模塊：目前是采用市場(chǎng)上最常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)接收模塊。
電源模塊：主要為外接9VDC電源，內置可充電的電池，以備停電時(shí)使用。
3系統硬件設計
4芯片特性簡(jiǎn)介
SPMC65P2408A是由凌陽(yáng)公司設計開(kāi)發(fā)的8位工業(yè)級單片機，采用凌陽(yáng)SPMC65內核，支持位操作指令。具有強大的定時(shí)/計數器、豐富的外部中斷源以及ADC、PWM、標準通訊接口等多種功能。適用于通用工控場(chǎng)合、計算機外圍控制和家電等。SPMC65P2408A有28管腳和32管腳兩種封裝，32管腳封裝多了UART功能。本設計選用32管腳封裝，如圖 3所示。
5.1 供電系統分析
圖 4為報警主機的電源部份電路。主機采用9V的DC電源，經(jīng)7806穩到6V然后再經(jīng)過(guò)二極管使電壓穩到5.3V左右，給電路中各模塊提供電源；另提供了一個(gè)備用電池的接口，備用電池采用6V的可充電電池，接到J6。
5.2 語(yǔ)音輸入輸出電路
音頻輸出為兩路，一路為本地音頻輸出（圖 5），另一路為外線(xiàn)音頻輸出（圖 6）。
音頻輸入電路如圖 7所示，主要用于錄音的聲音信號采集。
5.3 電話(huà)線(xiàn)接口電路
電話(huà)線(xiàn)接口電路主要按功能來(lái)劃分可分成以下幾塊：
5.3.1模擬摘掛機電路
圖 8 模擬摘掛機和振鈴檢測電路
電話(huà)外線(xiàn)接入電路接口J1和J2（J1和J2是一樣的），經(jīng)過(guò)橋進(jìn)行整流，這樣可以防止電話(huà)線(xiàn)的正負極接反，Q1、Q3負責控制電話(huà)線(xiàn)摘掛機信號，當掛機狀態(tài)時(shí)，HPSEL的電平用MCU控制為低電平，則Q3截止、Q1截止，此時(shí)，電路無(wú)法形成回路，沒(méi)有電流（理想狀態(tài)），交換機則認為電話(huà)線(xiàn)處于掛機狀態(tài)。因為電話(huà)外線(xiàn)上的電壓在平時(shí)有40V左右，當振鈴來(lái)時(shí)能有到110V左右的電壓，所以對于Q1和Q3的選擇，應選擇反向電壓在160V以上的三極管。
當HPSEL為高電平時(shí)，Q3、Q1都會(huì )導通，后面的D6把電壓穩在5.1V，這時(shí)主要由R1給外線(xiàn)提供摘機電流。
5.3.2來(lái)電振鈴檢測電路
電路圖如圖 8所示。外線(xiàn)在平時(shí)的電壓為直流40V左右，而振鈴來(lái)時(shí)會(huì )有正負25V的交流電壓疊加在外線(xiàn)上，所以檢測振鈴的電路用C11高壓電容來(lái)進(jìn)行隔直；當有振鈴來(lái)時(shí)，交流信號會(huì )通過(guò)C11，擊穿D7，給后面的光藕提供脈沖開(kāi)關(guān)信號，而R11為限流電阻。
經(jīng)光藕隔離的信號經(jīng)C17和R14濾波整形后，會(huì )變成標準低電平和帶紋波高電平的長(cháng)周期脈沖信號，但是輸出的波形不好，且為高的電平狀態(tài)還與各交換機相關(guān)，所以在后面加上了一個(gè)三極管的反向器，作為整形，這樣就可以得到很完整的波形了。
RING為輸出信號端。
5.3.3回鈴音檢測電路
回鈴音和忙音、線(xiàn)路錯誤音等電話(huà)進(jìn)程音是載波為450Hz的信號，各種信號的不同只是調制的周期、占空比不同；所在這些信號的檢測主要是檢測450Hz信號的周期與占空比。
由于外線(xiàn)中存在很多干擾，特別是市電的50Hz干擾等，對信號的檢測造成影響；所以在電路設計時(shí)，前端信號先經(jīng)過(guò)一個(gè)二階濾波放大器，然后再經(jīng)過(guò)一個(gè)鎖相環(huán)，最后輸出不同周期與占空比的調制波信號，這樣就可以用單片機的IO口來(lái)檢測。
圖 9回鈴音檢測電路
5.4 DTMF編解碼模塊電路
在電話(huà)通訊中，用到DTMF編解碼的功能，所以在方案中采用了兩片分別用于DTMF解碼和編碼的芯片，圖 10為接線(xiàn)圖。
圖 10DTMF編解碼模塊
6程序流程及說(shuō)明
主程序流程見(jiàn)圖 11：
圖 11 主程序流程圖
7結語(yǔ)
網(wǎng)絡(luò )化和無(wú)線(xiàn)化是安防產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，也是現代家庭中一項十分有用的技術(shù)。對裝有該類(lèi)裝置的家庭，即使在外地，也可以隨時(shí)監控家里的情況。隨著(zhù)可視技術(shù)的發(fā)展，該類(lèi)產(chǎn)品將會(huì )更出色的服務(wù)于各個(gè)行業(yè)。
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