基于雙音多頻技術(shù)的智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于雙音多頻技術(shù)的智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和人們生活水平的顯著提高，人們對(duì)安全對(duì)策的要求也顯著提高。如何利用現(xiàn)有計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)對(duì)安全防御進(jìn)行集中管理已成為信息產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)。目前，大多數(shù)應(yīng)急線系統(tǒng)采用232通信和485通信，通信距離有限，dtmf傳輸距離遠(yuǎn)（實(shí)測(cè)頻率高達(dá)8km）。本文介紹了一種基于雙聲多頻技術(shù)的智能報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用at89c2051單果作為主要控制，以紅色信號(hào)發(fā)射器作為警報(bào)器，并利用tdmf技術(shù)遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。同時(shí)，該軟件解決了錯(cuò)誤警報(bào)和虛假報(bào)告的問題。1紅外對(duì)射區(qū)域預(yù)報(bào)警信號(hào)上傳本系統(tǒng)由電腦、主機(jī)控制器、DTMF通信線路和各個(gè)分機(jī)組成.系統(tǒng)的整體硬件框圖如圖1所示.本系統(tǒng)的工作過程是:當(dāng)有人經(jīng)過紅外線對(duì)射區(qū)域時(shí),紅外對(duì)射被遮擋,會(huì)觸發(fā)繼電器給出低電平,通知分機(jī)電路板;分機(jī)電路板得到此信號(hào)后,利用雙音多頻技術(shù),將報(bào)警信號(hào)傳到終端主機(jī)控制器,主機(jī)控制器對(duì)分機(jī)送來的信息進(jìn)行顯示、聲光報(bào)警,同時(shí)將報(bào)警數(shù)據(jù)送給中心計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng);通過計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)將報(bào)警地點(diǎn)及種類等信息顯示到相應(yīng)的地理位置,并對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行存儲(chǔ),以便對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行查詢.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1dtmf信號(hào)編碼芯片的設(shè)計(jì)分機(jī)電路由主控制器AT89C2051、紅外對(duì)射接口、DTMF編碼芯片UM95085和電話摘機(jī)電路組成,電路圖如圖2所示.紅外對(duì)射的輸出接到單片機(jī)的P3.3引腳上,正常時(shí),紅外對(duì)射輸出為常開點(diǎn),此時(shí),單片機(jī)的P3.6為高電平;當(dāng)有人或物體遮擋到紅外接收頭的一端時(shí),紅外對(duì)射輸出的接點(diǎn)閉合,使P3.3為低電平.單片機(jī)檢測(cè)到低電平后,通過控制DTMF編碼芯片UM95085將報(bào)警信息以DTMF編碼的方式發(fā)送給主機(jī).在系統(tǒng)的安全上,為了防止雷擊,各個(gè)分機(jī)平時(shí)不掛在總線上,如圖2所示.當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)時(shí),單片機(jī)的P3.7輸出高電平,此時(shí),三極管導(dǎo)通,繼電器開始工作,系統(tǒng)接入總線,在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí),此時(shí)有一個(gè)延時(shí),延時(shí)長度約1s,然后分機(jī)再向外發(fā)送數(shù)據(jù);當(dāng)用戶執(zhí)行完命令操作之后(如向外報(bào)警過程完成后),主控系統(tǒng)使其P3.7變?yōu)榈碗娖?三極管截止,繼電器斷開,分機(jī)與總線脫離.由于雙音多頻DTMF信號(hào)具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等特點(diǎn),因而可廣泛應(yīng)用于通訊、遙控等領(lǐng)域.利用DTMF信號(hào)可實(shí)現(xiàn)雙總線的遠(yuǎn)距離微機(jī)通訊,以完成控制或數(shù)據(jù)的傳輸.本文采用DTMF信號(hào)編碼芯片UM95085與AT89C2051單片機(jī)的硬件接口電路,通過AT89C2051的P1口控制UM95085的C1~C4、R1~R4,通過軟件實(shí)現(xiàn)DTMF編碼的任務(wù).UM95085的編碼規(guī)則如表1所示.在軟件方面,為了防止斷路報(bào)警,解決漏報(bào)問題,在最尾端加一個(gè)專門發(fā)通信碼的分機(jī),每隔3min發(fā)送一個(gè)通信碼,若主機(jī)收到,則證明線路良好;當(dāng)大于3次沒收到通信碼,即約10min收不到通信碼時(shí),證明線路出現(xiàn)了故障,可以通過專門人員進(jìn)行線路檢測(cè).同時(shí),為了防止短路報(bào)警,解決誤報(bào)問題,筆者采取軟件處理的方法,對(duì)該分機(jī)三次檢測(cè),若該分機(jī)仍為低電平,則證明該分機(jī)出現(xiàn)了故障,紅外對(duì)射存在外界干擾.2.2市售金屬主機(jī)的監(jiān)測(cè)電路主機(jī)控制器主要完成DTMF解碼,同時(shí)將該報(bào)警信息通過RS232發(fā)送給智能報(bào)警計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng).因此,主機(jī)控制器主要由主控芯片AT89C2051、DTMF解碼芯片和RS232通信轉(zhuǎn)換芯片組成.主機(jī)控制器檢測(cè)分機(jī)發(fā)送來的報(bào)警信息并進(jìn)行顯示,同時(shí)發(fā)給計(jì)算機(jī).首先,為了防止雷擊,主機(jī)平時(shí)不掛在線上,當(dāng)有分機(jī)發(fā)送DTMF信號(hào)時(shí),主機(jī)通過分機(jī)摘機(jī)檢測(cè)電路能夠檢測(cè)到分機(jī)是否接入,再通過控制繼電器接通總線.其次,通過DTMF解碼芯片對(duì)分機(jī)發(fā)送過來的信息進(jìn)行解碼,并通過LED進(jìn)行顯示.再次,主機(jī)能夠?qū)Ψ謾C(jī)通信碼進(jìn)行超時(shí)處理,即若10min收不到通信碼,則證明線路出現(xiàn)了故障,可以通過專門人員進(jìn)行線路檢測(cè).最后,主機(jī)可實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)通信,將報(bào)警信息傳送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng).摘機(jī)檢測(cè)電路如圖3所示.平時(shí)電話線的電壓為48V直流電壓,所以經(jīng)整流橋之后,經(jīng)穩(wěn)壓管D2及電阻R28加到Q1的基極,此時(shí)電壓較高,使D2擊穿,Q1飽和,所以P3.3點(diǎn)電壓為低電平.當(dāng)分機(jī)摘機(jī)以后,電話線電壓降到12V,這個(gè)電壓不能使D２擊穿,所以,Q1基極沒有電流,Q1截止,P3.3為高電平,檢測(cè)到分機(jī)已經(jīng)摘機(jī).CM8870譯碼規(guī)則如表2所示.3軟件設(shè)計(jì)3.1表面元素檢測(cè)分機(jī)程序主要解決以下幾個(gè)問題:首先是每5min發(fā)一次通信碼,用于解決斷路報(bào)警問題.通過檢測(cè)Time5flag標(biāo)志位來進(jìn)行發(fā)送.Time5flag主要是在其中斷程序中定時(shí),每5min置一次該標(biāo)志位.其次是解決斷路報(bào)警問題,當(dāng)報(bào)一次警后,若紅外對(duì)射仍為報(bào)警狀態(tài)繼續(xù)報(bào)警,但如果三次報(bào)警后仍為報(bào)警狀態(tài),則停止報(bào)警.其軟件流程如圖4所示.3.2dtmf信號(hào)解碼主機(jī)程序主要解決以下幾個(gè)問題:首先是檢測(cè)超時(shí)報(bào)警標(biāo)志Dluflag,其在定時(shí)器中斷中定時(shí),如果10min沒有收到通信碼,則置位Dluflag,進(jìn)行斷路報(bào)警,顯示“EE”,并通過MAX232發(fā)給計(jì)算機(jī).其次當(dāng)檢測(cè)到分機(jī)摘機(jī)時(shí),本機(jī)摘機(jī),鏈接到總線上,進(jìn)行DTMF解碼.最后是解決DTMF譯碼功能,通過累加求和的方法對(duì)接收的DTMF信號(hào)進(jìn)行校驗(yàn),若校驗(yàn)正確,則將報(bào)警信息通過MAX232發(fā)給計(jì)算機(jī).其軟件流程圖如圖5所示.4上位機(jī)顯示界面為了檢驗(yàn)系統(tǒng)的效果,在某倉庫系統(tǒng)的6個(gè)子庫門前布置了紅外對(duì)射裝置,當(dāng)有人通過1號(hào)分機(jī)紅外對(duì)射時(shí),1號(hào)庫顯示紅色,表示1號(hào)紅外對(duì)射分機(jī)檢測(cè)到報(bào)警,并通過DTMF技術(shù)發(fā)給主機(jī)控制器,同時(shí)主機(jī)控制器將該報(bào)警信息發(fā)送給上位機(jī),與上位機(jī)通信為波特1200baud,無校驗(yàn)位,8位通信位,1位停止位的通信格式,上位機(jī)顯示界面如圖6所示.5反思及解決方法分析本文以AT89C2051為主控制器,設(shè)計(jì)了一種基于雙音多頻技術(shù)的智能報(bào)警系統(tǒng).給出系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案和工作原理,闡述了分機(jī)和主機(jī)控制器電路的詳細(xì)設(shè)計(jì).在某倉庫系統(tǒng)試驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本系統(tǒng)最大通信距離可達(dá)8km,能夠有效地避免誤報(bào)和漏報(bào)問題,可以獲得良好的報(bào)警效果.但本設(shè)計(jì)也有不足之處,文中的分機(jī)地址是通過在程序中指定加以區(qū)分的,當(dāng)系統(tǒng)中有較多的分機(jī)時(shí),要有較多的分機(jī)程序,且在設(shè)備安裝時(shí)有一些不便.解決方法有兩種:第一,采用相同引腳及封裝的STC12C5204,該芯片具有片內(nèi)的EEPROM,同時(shí),在分機(jī)程序中增加串口程序,當(dāng)