智能化電話(huà)報警器的研制

　　摘要：介紹一種以單片機作為控制核心的電話(huà)報警器。利用電話(huà)網(wǎng)傳輸數字和語(yǔ)音信息，設計新穎，功能齊全，可靠性高，操作方便。這種報警器是機要部門(mén)、倉庫及居家環(huán)境實(shí)現安全防范的現場(chǎng)化設施。

    關(guān)鍵詞：雙音多頻 電話(huà)報警器 精簡(jiǎn)指令 DTMF

引言

　　改革開(kāi)放以來(lái)，在城市大發(fā)展的過(guò)程中，大量外地人口涌入城市，給社會(huì )治安帶來(lái)很大壓力。工廠(chǎng)、機關(guān)和居家失盜、失火、搶劫事件時(shí)有發(fā)生；個(gè)別地方尤為嚴重，損失驚人。由此引起公安部門(mén)的高度重視和社會(huì )各屆人士的普遍關(guān)注。有些部門(mén)和居民小區開(kāi)始派人白天守衛、夜間巡邏，并紛紛購置防護鐵門(mén)、鐵欄桿等被動(dòng)防范措施，將主人裝在鐵籠子中以求安全。一旦發(fā)生警性（如火警或煤氣泄漏），才發(fā)現鐵籠子將消防人員在事故現場(chǎng)之外，難以即時(shí)救助，實(shí)為弊端。從整頓市容角度來(lái)看，亦為雅觀(guān)。為此，政府部門(mén)提倡采用高科技手段實(shí)現技術(shù)防范措施。在社會(huì )治安的現實(shí)需求和政府部門(mén)的推動(dòng)下，市場(chǎng)上國產(chǎn)和進(jìn)口的防盜報警應運而生。為此，我們分析、對比了國內外的十種防盜報警器的內部結構和功能；結合國內使用條件，研制適合國情的智能化電話(huà)報警器。經(jīng)過(guò)不懈努力，已經(jīng)取得成功。

一、總體設計方案和技術(shù)要求

　　過(guò)去不少單位已經(jīng)安裝了防盜報警裝置，為何仍然失盜？為何至今仍然有人不習慣于使用防盜報警裝置？這里涉及到機器的功能、可靠性以及機器在使用過(guò)程中是否簡(jiǎn)單方便、便于編程等一系列的問(wèn)題。我們經(jīng)過(guò)長(cháng)期調查研究，從技術(shù)上認真分析，認為需滿(mǎn)足下列技術(shù)要求，方能實(shí)現功能完善、操作方便這兩個(gè)主要目標：

　?。?）報警器靈敏度要高，又要求防止誤報，就必須有微電腦監控。它能對來(lái)自傳感器的事故信息進(jìn)行分析，排除因小動(dòng)物入侵而產(chǎn)生的誤報信號及其他環(huán)境干擾信號。

　?。?）事故地點(diǎn)（報警站）與被呼叫對象（接收站）之間的空間距離應不受限制。

　?。?）語(yǔ)音和數字信息都可在同一條信道上傳輸。采用哪種傳輸方式（數字或語(yǔ)音），可由用戶(hù)自行決定。

　?。?）由于用戶(hù)環(huán)境不同，配合使用的傳感器類(lèi)型及數量亦不相同。對于如此多樣化的用戶(hù)環(huán)境，機器的設置項目就要多一些（特別是進(jìn)口產(chǎn)品），造成用戶(hù)操作不便。為此我們事先編好適應多樣化用戶(hù)環(huán)境的精簡(jiǎn)指令并按順序編號，使得用戶(hù)只需用電話(huà)機按鍵撥號，鍵入事先編好的精簡(jiǎn)指令序號及適當的參數即可實(shí)現各種程序化操作，適應不同環(huán)境的要求。用戶(hù)編程精簡(jiǎn)指令就像使用計算機一樣簡(jiǎn)單方便，容易接受。

　?。?）用EEPROM固化程序，程序中的關(guān)鍵數據（如用戶(hù)報警電話(huà)的號碼）可以臨時(shí)在電話(huà)機鍵盤(pán)上修改又不因掉電而丟失。

　?。?）如因故死機，應能自動(dòng)恢復正常運行。

二、技術(shù)措施

　　上述要求是一項艱巨的任務(wù)但也是必須要達到的目標。為此我們經(jīng)過(guò)長(cháng)期努力，采用以下技術(shù)措施，實(shí)現了上述目標：

　?。?）采用公用電話(huà)線(xiàn)作為信息傳輸媒體，不用無(wú)線(xiàn)電方式。這樣，機器受干擾少，誤報率低，使用范圍更加寬廣。凡是有公共電話(huà)的地方，報警信息都可以到達，距離不受限制。充分利用公共電話(huà)線(xiàn)路普及性的優(yōu)勢，成本大大降低。同時(shí)簡(jiǎn)化了設計，提高了可靠性。

　?。?）傳送報警信息用語(yǔ)音方式或數字信息方式，可由用戶(hù)選擇。語(yǔ)音簡(jiǎn)短明確，可在電話(huà)機上收聽(tīng)，使用方便。在有條件安裝計算機的地方（如110報警中心及單位保衛部門(mén)），還可傳送數字信號，便于計算機與報警器之間實(shí)現數字通信。

　?。?）報警器設有撥號修改用戶(hù)密碼的電路，可以在很遠的地方通過(guò)電話(huà)線(xiàn)路修改自己家中的電話(huà)報警器的密碼，遠程控制報警器的設防或撤防操作。

　?。?）安裝看門(mén)狗電路，因故死機后能自動(dòng)恢復正常運行。

　?。?）電話(huà)設計、元器件篩選及接插件安裝過(guò)程符合國家《防盜報警控制器通用技術(shù)條件》（GB12663-90）。

　?。?）在EEPROM中寫(xiě)入9條精簡(jiǎn)指令，斷電后可以永久保存。同時(shí)用戶(hù)可自行設置密碼，他人無(wú)法使用，保密性好。

　?。?）9條精簡(jiǎn)指令如下：

　?、儆脩?hù)設定或修改密碼；

　?、谟脩?hù)設定第一個(gè)被呼叫的電話(huà)號碼（最多16位數字）；

　?、塾脩?hù)設定第二個(gè)被呼叫的電話(huà)號碼（最多16位數字）；

　?、苡脩?hù)設定第三個(gè)被呼叫的電話(huà)號碼（最多16位數字）；

　?、萦脩?hù)設定第四個(gè)被呼叫的電話(huà)號碼（最多16位數字）；

　?、抻脩?hù)設定8個(gè)防區（對應8個(gè)傳感器）的設防或撤防狀態(tài)；

　?、哂脩?hù)設定8個(gè)防區是有聲報警，或是無(wú)聲報警（有聲報警是拉響現場(chǎng)喇叭，驅走入侵者；無(wú)聲報警是現場(chǎng)無(wú)聲，聲音由電話(huà)線(xiàn)路單線(xiàn)傳送到被呼叫電話(huà)機上，外人聽(tīng)不到）；

　?、嘤脩?hù)自行錄入8段（分別對應于8個(gè)傳感器）語(yǔ)音，作為預定的報警語(yǔ)音；

　?、嵊脩?hù)通過(guò)電話(huà)機撥號操作，可以對報警器設防或撤防。

　　以上9條預先編好的程序，按順序編號。用戶(hù)只需通過(guò)電話(huà)撥號盤(pán)撥號，即可選擇各種操作。這些操作跟操作計算器一樣方便。

三、總體設計電路框圖

　　我們設計完成的智能電話(huà)報警器，做到了上述技術(shù)要求。其總體設計的電路結構框圖如圖1所示。

四、主要電路分析

1.傳感器與信號輸入接口

　　要求居家安全，應確保被監視的區域（陽(yáng)臺、門(mén)窗、過(guò)道、金庫等）置于傳感器的敏感區域內。

　　現有的傳感器產(chǎn)品很多，如紅外熱釋電探頭、微波多普勒效應探頭、微波-紅外復用探頭，用于檢測盜賊侵入很靈敏。離子煙感器和半導體氣敏傳感器用于監視火警及煤氣泄漏。傳感器產(chǎn)品大多用繼電器作信號輸出端。正常時(shí)繼電器觸頭開(kāi)路，報警時(shí)觸頭閉合。傳感器與信號輸入接口電路如圖2所示。

　　正常時(shí)晶體管集電極輸出低電平；報警時(shí)輸出高電平。8個(gè)晶體管分別將來(lái)自8路傳感器的信號傳送到74F373的8個(gè)輸入端，供CPU讀取。若8個(gè)傳感器未滿(mǎn)額，空閑的晶體管仍然會(huì )輸出低電平，不會(huì )報警IN0～IN7分別對應來(lái)自8個(gè)傳感器的電平信號。

2.語(yǔ)音控制與錄放電路

　　語(yǔ)音控制與錄放電路如圖3所示。采用ISD2575芯片作數字錄音器件。錄放音時(shí)間可達75s?？蛇B續錄放亦可通過(guò)地址線(xiàn)（A0～A9）選擇分段錄放。圖3中將地址線(xiàn)A0～A4接地，僅用A5～A9可選32段或少于32段。我們只選8段。若將74ALS374的1腳（OE）通過(guò)K1接地（ON），則ISD2575芯片處于聯(lián)機狀態(tài)，語(yǔ)音芯片及錄放電路受CPU控制；若將74ALS374的1腳浮空（開(kāi)關(guān)K1的5腳OFF），則Q0～A7為高阻態(tài)，語(yǔ)音芯片處于脫機狀態(tài)并受K1和K2控制，可用手撥開(kāi)關(guān)實(shí)現錄放操作。

　　語(yǔ)音芯片ISD2575的片選輸入端CE（23腳）為低脈沖時(shí)啟動(dòng)放音周期。放音不隨CE電平的返高而結束。CE信號的下降沿啟動(dòng)錄音周期。PD腳（24腳）為高時(shí)進(jìn)入低功耗狀態(tài)（非錄放狀態(tài)）。P/R（27腳）輸入端為高電平時(shí)選定放音周期，低電平為錄音周期。

　　用戶(hù)可事先選定脫機狀態(tài)，手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1和K2錄入各段在報警時(shí)需要播放的固定語(yǔ)音段。報警器值班時(shí)語(yǔ)音芯片應處于聯(lián)機狀態(tài)。報警時(shí)程序能根據正在報警的傳感器的編號（0～7）自動(dòng)判斷8種警性并按警情編號去選擇應該播放的哪一段。圖3中MIC為駐極體微音器。喇叭可監聽(tīng)到從電話(huà)網(wǎng)上收發(fā)的雙音多頻信號或語(yǔ)音信號。用MC34119作語(yǔ)音功放芯片，可調整放音輸出的幅度。

3.雙音多頻發(fā)送/接收電路

　　雙音多頻發(fā)送/接收電路如圖4所示。

　　5087是配合電話(huà)機鍵盤(pán)使用的雙音多頻（DTMF）發(fā)送芯片。其輸入引腳C1～C4（列）和R1～R4（行）對應電話(huà)機鍵盤(pán)（4行