家用自動報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

家用自動報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1我國系統(tǒng)集成技術(shù)的必要性隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，電話已進(jìn)入普通人的家庭。在公用電話網(wǎng)的基礎(chǔ)上研制一種新型的家用自動報(bào)警系統(tǒng),這對于保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全,提高公安、消防、醫(yī)療、保安等部門的快速反應(yīng)能力,有著十分重要的意義。為此,我們以單片機(jī)AT89C52為核心,結(jié)合雙音多頻(DTMF)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),設(shè)計(jì)成功了多功能家用自動電話報(bào)警系統(tǒng)。2領(lǐng)域上的優(yōu)點(diǎn)如圖1所示,家用自動電話報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警過程如下:1)由門窗開關(guān)、玻璃破碎、火焰、溫度、煙霧、煤氣等傳感器陣列或人工從鍵盤報(bào)警;2)自動電話報(bào)警器根據(jù)警情向報(bào)警服務(wù)器或報(bào)警電話、手機(jī)、BP機(jī)等自動撥號;3)等待對方接通后,再發(fā)送DTMF報(bào)警代碼(包括警情類別、本機(jī)號碼等信息);4)接著予以語音提示;5)若收到對方回送的DTMF控制命令,則去控制自動噴灑、門禁系統(tǒng)、聲光報(bào)警、電源開關(guān)等設(shè)備做出相應(yīng)的動作。與其它一些自動報(bào)警系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)具有以下突出的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):(1)基于公用電話網(wǎng)通信信道為公用電話網(wǎng),不需要專門對報(bào)警通信系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工,大大降低了系統(tǒng)成本,易于普及推廣;并且采取了一些技術(shù)措施,能夠確保通信的可靠性。①與基于電力線載波通信的報(bào)警系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)無需添加電力線載波通信設(shè)備;另外,電力線載波通信報(bào)警系統(tǒng)通常只能在一個小區(qū)內(nèi)使用,還有可能因?yàn)槎嘤脩魪?fù)用、多業(yè)務(wù)(如自動查電表)復(fù)用導(dǎo)致報(bào)警失敗。②與基于無線通信的報(bào)警系統(tǒng)相比,本系統(tǒng)同樣具有低成本、無射頻干擾、高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。(2)雙向的DTMF數(shù)據(jù)通信與單片機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合在家用自動報(bào)警系統(tǒng)中,報(bào)警信息的數(shù)據(jù)流量是比較小的,采用抗干擾性強(qiáng)的雙音多頻信號(DTMF)作為信息傳輸?shù)姆绞绞呛线m的。本系統(tǒng)不僅能夠發(fā)送DTMF信號,而且可接收警情指揮中心(或個人)在遠(yuǎn)程通過計(jì)算機(jī)或電話、手機(jī)發(fā)出的DTMF控制命令,再由單片機(jī)的I/O口去控制自動噴灑、門禁系統(tǒng)、聲光報(bào)警、電源開關(guān)等有關(guān)設(shè)備做出相應(yīng)的動作。(3)高可靠性可靠性是自動報(bào)警系統(tǒng)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本系統(tǒng)采取了以下技術(shù)措施:①前后向通道均為光電耦合,抗干擾性強(qiáng);②采用硬件看門狗芯片X25045,防止系統(tǒng)死機(jī),其內(nèi)部有512字節(jié)的EEPROM,可存入有關(guān)數(shù)據(jù),掉電時也不會丟失;③具有電話線斷路檢測功能,外線斷路時會自動報(bào)警;④系統(tǒng)軟件采取了抗干擾、遇忙重?fù)?、?shù)據(jù)重發(fā)等機(jī)制;⑤設(shè)有后備電源,突然停電也能正常工作。3語音接口電路用AT89C52作為CPU,其內(nèi)部有256byte的RAM及8Kbyte的EEPROM,可以滿足本系統(tǒng)的需要。單片機(jī)控制技術(shù)的使用,對于系統(tǒng)功能的多樣化、智能化起著關(guān)鍵性的作用。系統(tǒng)的硬件框圖如圖2。本系統(tǒng)選擇MT8888作為通信器件主要是基于以下考慮:①M(fèi)T8888具有DTMF收發(fā)功能,能夠自動撥號、發(fā)送報(bào)警代碼、接收控制命令;②MT8888可以檢測電話信號音(撥號音、忙音、回鈴音等),無需添加信號檢測電路;③與MCS51接口兼容,支持中斷方式,讀寫其內(nèi)部寄存器(發(fā)送、接收、狀態(tài)寄存器及控制寄存器CRA、CRB)非常方便。MT8888及其外圍接口電路請參見圖3,其中D0～D3分別與AT89C52的P0.0～P0.3相連,RD、WR分別與AT89C52的RD、WR相連,IRQ/CP接至INT0,CS、RS0則接至地址線P2.1、P2.0。話音接口電路包括極性變換電路、開關(guān)電路、過壓保護(hù)電路等。斷路檢測用于檢測外線是否斷路,若斷路則啟動報(bào)警。設(shè)置繼電器是為了在電話機(jī)未掛好時也可切斷話機(jī)線路,確保報(bào)警信息能夠發(fā)出;在不需要報(bào)警時又可以切斷本系統(tǒng)的話音回路,從而使本系統(tǒng)的接入不會影響電話A、B線上的阻抗及正常進(jìn)行的通話過程。語音電路采用ISD2560集成語音芯片,該芯片錄放時間為60秒,可以組合分段,每段錄入不同的語音,根據(jù)多種需要隨機(jī)播放。自動撥號成功后,DTMF編碼報(bào)警的同時會出現(xiàn)語音提示,大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的友好性和易用性。輸入傳感器和輸出控制陣列可根據(jù)用戶的需求加以選擇,一般地,傳感器陣列應(yīng)包括門窗開關(guān)、玻璃破碎、溫度、煙霧、火焰、煤氣等,輸出控制陣列應(yīng)包括自動噴灑、門禁系統(tǒng)、聲光報(bào)警、電源開關(guān)等。由于對AT89C52進(jìn)行了I/O擴(kuò)展,輸入、輸出均預(yù)留了8個I/O口,因此,可以滿足上述需要。另外,對輸入/輸出采取光電隔離措施,提高了系統(tǒng)的可靠性。系統(tǒng)還利用AT89C52的串行口,通過ICL232芯片的邏輯電平轉(zhuǎn)換后,再與PC機(jī)的串行口相連,具備了與PC機(jī)進(jìn)行串行通信的功能,便于系統(tǒng)功能擴(kuò)展及智能化。也可與鄰居家的本自動報(bào)警系統(tǒng)相連,即使在電話線被惡意割斷時,也能通過鄰居的電話線路將報(bào)警信息發(fā)出。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性,采用了看門狗芯片X25045,它能在系統(tǒng)崩潰時自動提供復(fù)位脈沖,使系統(tǒng)恢復(fù)工作。另一方面,它內(nèi)部含有512byte的EEPROM,可以將話機(jī)號碼、報(bào)警號碼、識別號、系統(tǒng)設(shè)置(輸入/輸出信號的脈寬、觸發(fā)方式等參數(shù))等數(shù)據(jù)存入其中,即使斷電也不會丟失。另外,本系統(tǒng)提供了后備電源,以備停電之需(包括火災(zāi)時切斷了電源)。4軟件設(shè)計(jì)4.1高級語言混合編程軟件設(shè)計(jì)采用MCS-51匯編語言和PL/M-51高級語言混合編程。由前者編寫了一些子過程(如讀寫X25045等);而后者具有結(jié)構(gòu)化、開發(fā)效率高、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),由它完成了主要的控制流程。4.2at29c52工作模式AT89C52的定時計(jì)數(shù)器T0設(shè)為模式1,10ms定時;定時計(jì)數(shù)器T1為模式2,作為串行波特率發(fā)生器;串行口工作在模式1;允許T0定時器中斷、串行口中斷及外部中斷INT0。由于采用了PL/M-51高級語言,AT89C52內(nèi)部RAM中寄存器區(qū)、數(shù)據(jù)段、堆棧段的分配不用人工干預(yù),且不會出現(xiàn)變量沖突等錯誤。看門狗芯片X25045中含有512字節(jié)的EEPROM,依次存儲了標(biāo)志字段、用戶密碼、話機(jī)號碼、報(bào)警號碼、警情代號、系統(tǒng)設(shè)置等數(shù)據(jù)信息。4.3系統(tǒng)程序的控制系統(tǒng)軟件的主流程如圖4。程序先對硬件看門狗X25045、雙音多頻收發(fā)芯片MT8888、語音集成芯片ISD2560等器件進(jìn)行初始化,接著依次判斷鍵盤、報(bào)警傳感器、串行口的狀態(tài),若有鍵盤、報(bào)警、串行口等事件發(fā)生,則分別調(diào)用相應(yīng)的子程序作出處理。4.4dtmf信號轉(zhuǎn)換下面以DTMF接收/發(fā)送子程序?yàn)槔?說明PL/M-51語言在本系統(tǒng)中的應(yīng)用。/*定義MT8888發(fā)送、接收、控制、狀態(tài)寄存器地址*/DeclareTransmitRegbyteat(0FCFFH)auxiliary;DeclareReceiveRegbyteat(0FCFFH)auxiliary;DeclareControlRegbyteat(0FDFFH)auxiliary;DeclareStatusRegbyteat(0FDFFH)auxiliary;/*發(fā)送DTMF,入口參數(shù)Data為DTMF信號代碼值,字節(jié)型,有效范圍00H～0fH*/TransmitDTMF:Procedure(Data);Declare(Data)byte;/*寫MT8888控制寄存器,允許發(fā)送DTMF*/ControlReg=00001001;ControlReg=00000001;/*寫MT8888發(fā)送寄存器,發(fā)送DTMF*/TransmitReg=Dataand0fh;/*DTMF信號持續(xù)50ms*/CallTime(500);/*停止發(fā)送,延時50ms*/ControlReg=00001000;CallTime(500);EndTransmitDTMF;/*接收DTMF,若收到DTMF,則返回DTMF代碼值,否則返回0ffH*/ReceiveDTMF:ProcedureByte;Declare(Data)byte;/*寫MT8888控制寄存器,接收DTMF*/ControlReg=00001000;ControlReg=00000001;/*讀MT8888狀態(tài)寄存器,若DTMFReceived標(biāo)志位已置位,則從接收寄存器讀出DTMF代碼并返回該值,否則返回0ffH*/Data=StatusReg;if(Dataand04h)<>0thenData=ReceiveReg;elsereturn(0ffh);return(Dataand0fh);EndReceiveDTMF;5警情處理計(jì)劃(1)人工流量記錄由電話、手機(jī)、BP機(jī)等通信工具接收警情,人工可結(jié)合語音提示加以處理。(2)警情回送信號由PC機(jī)上的MODEM接收自動電話報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的DTMF信號,再判斷警情發(fā)生的時間、地點(diǎn)等信息,根據(jù)需要可以回送有關(guān)的控制命令(以D