智能報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本智能報(bào)警系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用電話鍵盤操作電路、振鈴識(shí)別電路、異地留言電路、自動(dòng)識(shí)別主被叫摘掛機(jī)電路、雙音頻撥號(hào)(自振鈴)電路等，解決報(bào)警不及時(shí)、漏報(bào)、誤報(bào)等問題，并能提高電話接通率。主要用于家庭、店鋪、辦公室、具有貴重物品場(chǎng)所的防盜報(bào)警。

1 總體設(shè)計(jì)方案

1.1 技術(shù)要求

經(jīng)過調(diào)查研究，從技術(shù)上認(rèn)真分析，認(rèn)為需滿足下列六條技術(shù)要求，方能實(shí)現(xiàn)功能完善、操作方便這兩個(gè)主要目標(biāo)。

(1)報(bào)警器靈敏度要高，又要求防止誤報(bào);

(2)事故地點(diǎn)(報(bào)警站)與被呼叫對(duì)象(接收站)之間的空間距離應(yīng)不受限制;

(3)語(yǔ)音和數(shù)字信息在同一條信道上傳輸;

(4)由于用戶環(huán)境不同，配合使用的傳感器類型及數(shù)量亦不相同;

(5)用E2PRoM固化程序;

(6)如因故死機(jī)，應(yīng)能正?；謴?fù)運(yùn)行。根據(jù)上述要求，構(gòu)成如圖1所示的系統(tǒng)框圖。

1.2 系統(tǒng)主要功能

(1)當(dāng)室內(nèi)有警情發(fā)生時(shí)(如有人非法進(jìn)入室內(nèi)、煤氣泄漏、火災(zāi)等)，智能電話報(bào)警系統(tǒng)能及時(shí)地通過各種傳感器獲知警情，對(duì)警情的種類進(jìn)行判斷，并立即自動(dòng)順序撥打預(yù)設(shè)的2個(gè)電話號(hào)碼。在撥號(hào)后，首先判斷對(duì)方是否摘機(jī)，如是，則根據(jù)不同的警情播放相應(yīng)的錄制好的語(yǔ)音報(bào)警內(nèi)容;否則，掛機(jī)后撥下一組預(yù)置電話，直至2個(gè)電話全部接通。

(2)本報(bào)警器內(nèi)置電話撥號(hào)系統(tǒng)，能向用戶指定的2個(gè)電話機(jī)發(fā)送發(fā)生事故的地點(diǎn)、用戶姓名、電話號(hào)碼等信息的語(yǔ)音或數(shù)字報(bào)警信息，使警情得到及時(shí)處理。2 個(gè)電話機(jī)類型包括手機(jī)、傳呼機(jī)、家用電話機(jī)。通過電話機(jī)的撥號(hào)盤就可輸入2條精簡(jiǎn)指令及用戶信息，就像操作計(jì)算器一樣簡(jiǎn)單。由于采用數(shù)字錄音技術(shù)，用戶可自行錄入語(yǔ)音，反復(fù)錄放，分2段存儲(chǔ)、播放。設(shè)有外出布防、留守撤防兩種狀態(tài)，適用于家中有人、無(wú)人兩種情況。

(3)斷電后，本報(bào)警器的備用電池立即自動(dòng)啟用。

(4)當(dāng)電話被盜打時(shí)，能及時(shí)報(bào)警。

2 技術(shù)措施

(1)采用公用電話線作為信息傳輸媒體，不用無(wú)線方式。

(2)傳送報(bào)警信息用語(yǔ)音方式或數(shù)字信息方式，可在電話機(jī)上收聽，使用方便。

(3)報(bào)警器設(shè)有修改用戶密碼的電路，可以在很遠(yuǎn)的地方通過電話線路修改自己家中的電話報(bào)警器的密碼.遠(yuǎn)程控制報(bào)警器的設(shè)防或撤防操作。

(4)安裝看門狗電路，因故死機(jī)后能恢復(fù)正常運(yùn)行。

(5)在E2PROM中寫入2條精簡(jiǎn)指令，斷電后可以永久保存。

3 智能電話報(bào)警器硬件設(shè)計(jì)

智能電話報(bào)警器硬件部分由撥號(hào)電路、自動(dòng)摘掛機(jī)電路、信號(hào)音檢測(cè)電路、語(yǔ)音錄放電路、報(bào)警電路和看門狗電路等部分組成的。

3.1 主要電路設(shè)計(jì)

3.1.1 撥號(hào)電路

撥號(hào)電路采用HT9170和HT9200A分別作為雙音多頻(DTMF)信號(hào)接收器和發(fā)生器。自動(dòng)撥號(hào)芯片采用串行式DTMF撥號(hào)芯片HT9200A，接收CPU送入的電話號(hào)碼并向電話線送出雙音多頻信號(hào)，以使主叫和被叫用戶之間建立聯(lián)接。HT9200A的每一種輸出頻率由5位(D4～D0)不同的位碼組合決定。當(dāng)片選信號(hào)CE為低電平時(shí)，CPU通過P0.5口向HT9200A的數(shù)據(jù)輸入端DATA串行輸入5位編碼，在CLK的下降沿將數(shù)據(jù)鎖存，并從輸出端DTMF通過模擬開關(guān)向電話線輸送DTMF音調(diào)的撥號(hào)信號(hào)。

3.1.2 信號(hào)發(fā)生器HT9200A

HT9200A是一種串行式DTMF信號(hào)發(fā)生器，具有良好的溫度適應(yīng)性，其工作溫度范圍為-20～+70℃，采用8引腳DIP或SOP封裝。

3.1.3 信號(hào)接收器HT9170

HT9170集成了數(shù)字解碼器和帶濾波器功能的雙音頻DTMF接收器，可工作在掉電模式和抑制模式下。HT9170采用數(shù)字化計(jì)算方法識(shí)別，將16倍的 DTMF音頻解碼后轉(zhuǎn)化為4位代碼輸出。高精度的轉(zhuǎn)換電容濾波器將音頻DTMF信號(hào)分離為低頻信號(hào)和高頻信號(hào)，自帶撥號(hào)音頻阻波電路可省去前置濾波器所需的阻波電路。

3.1.4 自動(dòng)摘掛機(jī)電路

自動(dòng)摘掛機(jī)電路如圖2所示。由三極管反相放大電路和繼電器組成。系統(tǒng)檢測(cè)信號(hào)電平為0～3.5 V，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)時(shí)，主控系統(tǒng)使PICK變?yōu)楦唠娖?，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，K1接通，系統(tǒng)自動(dòng)摘機(jī)。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)給PICK一個(gè)低電平，三極管截止，繼電器釋放，開關(guān)K1斷開，自動(dòng)掛機(jī)。

3.1.5 信號(hào)音檢測(cè)電路

電話系統(tǒng)撥號(hào)音，回鈴音和忙音的音源頻率平均為450 Hz(±25 Hz)，只是斷續(xù)比不同，且在時(shí)間上有明顯差異(撥號(hào)音為450±25 Hz連續(xù)信號(hào)，忙音為0.35 s通，0.35 s斷，回鈴音為1 s通，4 s斷)。故信號(hào)音為模擬信號(hào)。信號(hào)音檢測(cè)電路需完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。信號(hào)檢測(cè)電路見圖3。采用光電耦合器檢測(cè)信號(hào)，電阻R1，R2用于分壓，R3，D用于分流，各元件的參數(shù)如圖中標(biāo)注。信號(hào)經(jīng)光耦后輸出負(fù)脈沖信號(hào)，輸出采用帶施密特觸發(fā)的反相器74LS19進(jìn)行信號(hào)處理，轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，供主控系統(tǒng)計(jì)數(shù)。

計(jì)數(shù)時(shí)間為5 s，撥號(hào)音的計(jì)數(shù)下限為(450-25)×5=2 125，計(jì)數(shù)上限為(450+25)×5=2 375，即計(jì)數(shù)范圍為2 125～2 375。同理，忙音的計(jì)數(shù)范圍為1 041～1 212，回鈴音的計(jì)數(shù)范圍為425～475，無(wú)信號(hào)音的計(jì)數(shù)值應(yīng)為0。故系統(tǒng)采用不同信號(hào)音相鄰計(jì)數(shù)界限的中間值來(lái)區(qū)分不同的信號(hào)音。

3.2 語(yǔ)音錄放電路

系統(tǒng)的語(yǔ)音錄放電路選用單片機(jī)語(yǔ)音錄放電路系列集成電路ISD1420，ISD1420為美國(guó)ISD公司推出的產(chǎn)品，單片錄放時(shí)間為8～20 s，音質(zhì)好。ISD1420采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含振蕩器、話筒前置放大、自動(dòng)增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及E2PROM陣列。最小的錄放系統(tǒng)僅需麥克風(fēng)、喇叭、兩個(gè)按鈕、電源及少量電阻電容。在錄放操作結(jié)束后，器件自動(dòng)進(jìn)入低功耗節(jié)電模式，功耗僅0.5μW。

電路的放音過程是由單片機(jī)AT89C51的P1～P7口給ISD1420的PLAYL口一個(gè)高電平，觸發(fā)電路放音;給一個(gè)低電平，停止放音。

3.3 報(bào)警信號(hào)探測(cè)電路

報(bào)警信號(hào)探測(cè)電路如圖4所示。本系統(tǒng)選用AMN型熱釋電紅外傳感器進(jìn)行探測(cè)。用性能較好的OP-07放大信號(hào)，用單電源供電，放大倍數(shù)設(shè)為 10(Au=R2/R1=10)，當(dāng)有人進(jìn)入其探測(cè)范圍時(shí)，傳感器的2號(hào)管腳輸出正向電平，經(jīng)放大后產(chǎn)生報(bào)警啟動(dòng)信號(hào)送主控制電路。

4 智能電話報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì)

軟件部分主要通過匯編語(yǔ)言編程，控制單片機(jī)AT89C51的P0，P1，P2，P3口的高低電位從而達(dá)到報(bào)警目的。首先單片機(jī)初始化，單片機(jī) AT89C51的P3.2口開始檢測(cè)報(bào)警信號(hào)，當(dāng)P3.2口檢測(cè)到一個(gè)高電平時(shí)，表示有報(bào)警信號(hào)輸入，這時(shí)P0.0口給出一個(gè)高電平信號(hào)，使系統(tǒng)的自動(dòng)摘掛機(jī)電路自動(dòng)摘機(jī)，同時(shí)撥號(hào)電路也處在了撥號(hào)狀態(tài)。如果單片機(jī)的T0口記數(shù)結(jié)果是允許撥號(hào)，則P2輸出一組電平信號(hào)使撥號(hào)電路自動(dòng)撥110報(bào)警，否則掛機(jī)。當(dāng)撥號(hào)成功后，單片機(jī)的P1.7口給一個(gè)高電平信號(hào)，觸發(fā)放音電路自動(dòng)播放預(yù)先儲(chǔ)存在ISD1420中的報(bào)警內(nèi)容。報(bào)警結(jié)束后，單片機(jī)的P0.0口給一個(gè)低電平信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)掛機(jī)，完成整個(gè)報(bào)警過程。軟件流程如圖5所示。

5 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)過安裝與調(diào)試，本電話自動(dòng)報(bào)警器實(shí)現(xiàn)了以下功能：

(1)本系統(tǒng)與電話機(jī)并聯(lián)，只在報(bào)警期間占用電話線路，報(bào)警結(jié)束后系統(tǒng)與電話線路脫離，不影響電話機(jī)的正常使用，利用公共通信網(wǎng)作傳輸媒體，只要安裝了電話的用戶，即可安裝此報(bào)警器。

(2)本報(bào)警器具有自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，當(dāng)警情發(fā)生時(shí)，能夠自動(dòng)撥打110，對(duì)方摘機(jī)后自動(dòng)播放已錄制好的語(yǔ)音報(bào)警內(nèi)容。若遇到對(duì)方占線，能自動(dòng)摘掛機(jī)，并能按照撥號(hào)、檢測(cè)、放音的順序自動(dòng)循環(huán)。

(3)傳統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)大都存在同時(shí)報(bào)警爭(zhēng)信道問題。而本報(bào)警器由于利用公共通信網(wǎng)，此問題得到圓滿解決，不會(huì)造成混亂，保證報(bào)警可靠。

(4)成本低，可以廣泛地應(yīng)用于倉(cāng)庫(kù)、商店、家庭的安全防范。