智能報警系統(tǒng)的設(shè)計

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

1 總體設(shè)計方案
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，方能實現(xiàn)功能完善、操作方便這兩個主要目標(biāo)。
    (1)報警器靈敏度要高，又要求防止誤報；
    (2)事故地點(報警站)與被呼叫對象(接收站)之間的空間距離應(yīng)不受限制；
    (3)語音和數(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，應(yīng)能正常恢復(fù)運行。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(如有人非法進(jìn)入室內(nèi)、煤氣泄漏、火災(zāi)等)，智能電話報警系統(tǒng)能及時地通過各種傳感器獲知警情，對警情的種類進(jìn)行判斷，并立即自動順序撥打預(yù)設(shè)的2個電話號碼。在撥號后，首先判斷對方是否摘機，如是，則根據(jù)不同的警情播放相應(yīng)的錄制好的語音報警內(nèi)容；否則，掛機后撥下一組預(yù)置電話，直至2個電話全部接通。
    (2)本報警器內(nèi)置電話撥號系統(tǒng)，能向用戶指定的2個電話機發(fā)送發(fā)生事故的地點、用戶姓名、電話號碼等信息的語音或數(shù)字報警信息，使警情得到及時處理。2個電話機類型包括手機、傳呼機、家用電話機。通過電話機的撥號盤就可輸入2條精簡指令及用戶信息，就像操作計算器一樣簡單。由于采用數(shù)字錄音技術(shù)，用戶可自行錄入語音，反復(fù)錄放，分2段存儲、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、無人兩種情況。
    (3)斷電后，本報警器的備用電池立即自動啟用。
    (4)當(dāng)電話被盜打時，能及時報警。

2 技術(shù)措施
    (1)采用公用電話線作為信息傳輸媒體，不用無線方式。
    (2)傳送報警信息用語音方式或數(shù)字信息方式，可在電話機上收聽，使用方便。
    (3)報警器設(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警器的密碼．遠(yuǎn)程控制報警器的設(shè)防或撤防操作。
    (4)安裝看門狗電路，因故死機后能恢復(fù)正常運行。
    (5)在E2PROM中寫入2條精簡指令，斷電后可以永久保存。

3 智能電話報警器硬件設(shè)計
    智能電話報警器硬件部分由撥號電路、自動摘掛機電路、信號音檢測電路、語音錄放電路、報警電路和看門狗電路等部分組成的。
3．1 主要電路設(shè)計
3．1．1 撥號電路
    撥號電路采用HT9170和HT9200A分別作為雙音多頻(DTMF)信號接收器和發(fā)生器。自動撥號芯片采用串行式DTMF撥號芯片HT9200A，接收CPU送入的電話號碼并向電話線送出雙音多頻信號，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CE為低電平時，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)的撥號信號。
3．1．2 信號發(fā)生器HT9200A
    HT9200A是一種串行式DTMF信號發(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)字化計算方法識別，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信號分離為低頻信號和高頻信號，自帶撥號音頻阻波電路可省去前置濾波器所需的阻波電路。
3．1．4 自動摘掛機電路
    自動摘掛機電路如圖2所示。由三極管反相放大電路和繼電器組成。系統(tǒng)檢測信號電平為0～3．5 V，當(dāng)系統(tǒng)檢測到報警信號時，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)自動摘機。當(dāng)用戶執(zhí)行完命令操作之后(如向外報警過程完成后)，主控系統(tǒng)給PICK一個低電平，三極管截止，繼電器釋放，開關(guān)K1斷開，自動掛機。

3．1．5 信號音檢測電路
    電話系統(tǒng)撥號音，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，且在時間上有明顯差異(撥號音為450±25 Hz連續(xù)信號，忙音為0．35 s通，0．35 s斷，回鈴音為1 s通，4 s斷)。故信號音為模擬信號。信號音檢測電路需完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。信號檢測電路見圖3。采用光電耦合器檢測信號，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。信號經(jīng)光耦后輸出負(fù)脈沖信號，輸出采用帶施密特觸發(fā)的反相器74LS19進(jìn)行信號處理，轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，供主控系統(tǒng)計數(shù)。

    計數(shù)時間為5 s，撥號音的計數(shù)下限為(450-25)×5=2 125，計數(shù)上限為(450+25)×5=2 375，即計數(shù)范圍為2 125～2 375。同理，忙音的計數(shù)范圍為1 041～1 212，回鈴音的計數(shù)范圍為425～475，無信號音的計數(shù)值應(yīng)為0。故系統(tǒng)采用不同信號音相鄰計數(shù)界限的中間值來區(qū)分不同的信號音。
3．2 語音錄放電路
    系統(tǒng)的語音錄放電路選用單片機語音錄放電路系列集成電路ISD1420，ISD1420為美國ISD公司推出的產(chǎn)品，單片錄放時間為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、自動增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅(qū)動及E2PROM陣列。最小的錄放系統(tǒng)僅需麥克風(fēng)、喇叭、兩個按鈕、電源及少量電阻電容。在錄放操作結(jié)束后，器件自動進(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AT89C51的P1～P7口給ISD1420的PLAYL口一個高電平，觸發(fā)電路放音；給一個低電平，停止放音。

3．3 報警信號探測電路
    報警信號探測電路如圖4所示。本系統(tǒng)選用AMN型熱釋電紅外傳感器進(jìn)行探測。用性能較好的OP-07放大信號，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)入其探測范圍時，傳感器的2號管腳輸出正向電平，經(jīng)放大后產(chǎn)生報警啟動信號送主控制電路。

4 智能電話報警器的軟件設(shè)計
    軟件部分主要通過匯編語言編程，控制單片機AT89C51的P0，P1，P2，P3口的高低電位從而達(dá)到報警目的。首先單片機初始化，單片機AT89C51的P3．2口開始檢測報警信號，當(dāng)P3．2口檢測到一個高電平時，表示有報警信號輸入，這時P0．0口給出一個高電平信號，使系統(tǒng)的自動摘掛機電路自動摘機，同時撥號電路也處在了撥號狀態(tài)。如果單片機的T0口記數(shù)結(jié)果是允許撥號，則P2輸出一組電平信號使撥號電路自動撥110報警，否則掛機。當(dāng)撥號成功后，單片機的P1．7口給一個高電平信號，觸發(fā)放音電路自動播放預(yù)先儲存在ISD1420中的報警內(nèi)容。報警結(jié)束后，單片機的P0．0口給一個低電平信號，系統(tǒng)自動掛機，完成整個報警過程。軟件流程如圖5所示。

5 結(jié) 語
    經(jīng)過安裝與調(diào)試，本電話自動報警器實現(xiàn)了以下功能：
    (1)本系統(tǒng)與電話機并聯(lián)，只在報警期間占用電話線路，報警結(jié)束后系統(tǒng)與電話線路脫離，不影響電話機的正常使用，利用公共通信網(wǎng)作傳輸媒體，只要安裝了電話的用戶，即可安裝此報警器。
    (2)本報警器具有自動、快速、準(zhǔn)確的特點，當(dāng)警情發(fā)生時，能夠自動撥打110，對方摘機后自動播放已錄制好的語音報警內(nèi)容。若遇到對方占線，能自動摘掛機，并能按照撥號、檢測、放音的順序自動循環(huán)。
    (3)傳統(tǒng)報警系統(tǒng)大都存在同時報警爭信道問題。而本報警器由于利用公共通信網(wǎng)，此問題得到圓滿解決，不會造成混亂，保證報警可靠。
    (4)成本低，可以廣泛地應(yīng)用于倉庫、商店、家庭的安全防范。