單片機(jī)在報(bào)警主機(jī)中的應(yīng)用

引 言：

隨著人們生活水平的提高，安全意識(shí)也在不斷增強(qiáng)，這為安防行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境和廣闊的發(fā)展空間。最近幾年統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示:國內(nèi)安防產(chǎn)品行業(yè)平均以20%-30%的年增長率迅速成長。安防市場的年產(chǎn)值為300-400億元。就北京地區(qū)來講，安防市場容量1996年為5億元，1997年6.25億元，1998年由于大力推行金融網(wǎng)建設(shè)激增至13.6億元，1999年9.2億元，近幾年則一直保持在10億元以上。由于奧運(yùn)設(shè)施應(yīng)在2006年以前基本建成，因此專家指出，在2004年到2005年安防市場將迎來總體高峰，對(duì)安防產(chǎn)品制造、銷售和工程安裝都是不可多得的商機(jī)。

安防產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化和無線化是發(fā)達(dá)國家安防發(fā)展的方向，也將成為我國安防業(yè)的發(fā)展方向。目前已經(jīng)有很多產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了無線化，例如各種探測器、攝像機(jī)等，但是在技術(shù)上還不十分完善。安防網(wǎng)絡(luò)化則更具有戰(zhàn)略意義。安防行業(yè)的盈利

模式要從目前的銷售和安裝轉(zhuǎn)向附加值更高的安防服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)化是必由之路。由此可見，安防技術(shù)距離成熟還有很長的路要走。

這篇文章的主要目的是希望能夠大力推動(dòng)SPMC65系列芯片的應(yīng)用，使凌陽8位單片機(jī)能夠?yàn)閲鴥?nèi)安防事業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。

1 功能簡介

(1) 報(bào)警主機(jī)與探測器采用無線連接，安裝方便靈活。

(2) 全程中文語音提示，易于使用。

(3) 無線遙控：采用無線的遙控器對(duì)主機(jī)進(jìn)行布防、撤防、緊急報(bào)警控制，供用戶隨身攜帶。

(4) 可與各類型防盜、煙感、可燃?xì)怏w等無線探測器聯(lián)網(wǎng)，組成安全防范布防系統(tǒng)，支持2個(gè)永久防區(qū)(始終處于“布防”狀態(tài))和6個(gè)自由防區(qū)(可布防/撤防)。接收各類型探測器的無線編碼信號(hào)，根據(jù)情況作出相應(yīng)的報(bào)警動(dòng)作。

(5) 電話報(bào)警功能：可預(yù)設(shè)6組報(bào)警電話，當(dāng)發(fā)生警情時(shí)，主機(jī)將循環(huán)撥打設(shè)定的電話，并向接聽者播放用戶預(yù)錄語音信息。

(6) 報(bào)警留言設(shè)置：可預(yù)錄7S的語音信息(如家庭住址等)，主機(jī)可以在撥通報(bào)警電話時(shí)把預(yù)錄的語音播放給接聽電話方。

(7) 緊急報(bào)警功能：在遙控器及主機(jī)上設(shè)置有緊急報(bào)警按鍵，供緊急情況用。

(8) 遠(yuǎn)程電話控制功能：用戶可以通過電話線，在遠(yuǎn)程對(duì)家中的主機(jī)進(jìn)行控制，如布防、撤防等。

2 系統(tǒng)總體方案介紹

系統(tǒng)硬件框圖如圖 1所示。本方案選用SPMC65P2408A*32P單片機(jī)作為控制器的處理器，其加上一些外圍器件，構(gòu)成最小系統(tǒng)，完成主控器的控制功能外，還完成了主控器中所有的語音功能。

電話線接口電路：在本方案中作為主控器的報(bào)警通道，同時(shí)也是用戶遠(yuǎn)程控制的通道，負(fù)責(zé)信號(hào)的檢測和信息的傳輸。

DTMF編解碼模塊：負(fù)責(zé)電話機(jī)雙音多頻編碼和解碼的工作。

鍵盤模塊：根據(jù)客戶選擇，選用不同的鍵盤模式，基礎(chǔ)方案中為4X4鍵盤。

語音模塊：采用ISD語音芯片，音質(zhì)很好。

無線接收模塊：目前是采用市場上最常見的無線接收模塊。

電源模塊：主要為外接9VDC電源，內(nèi)置可充電的電池，以備停電時(shí)使用。

圖 1系統(tǒng)硬件框圖

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

圖 2系統(tǒng)電路原理圖

4 芯片特性簡介

SPMC65P2408A是由凌陽公司設(shè)計(jì)開發(fā)的8位工業(yè)級(jí)單片機(jī)，采用凌陽SPMC65內(nèi)核，支持位操作指令。具有強(qiáng)大的定時(shí)/計(jì)數(shù)器、豐富的外部中斷源以及ADC、PWM、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口等多種功能。適用于通用工控場合、計(jì)算機(jī)外圍控制和家電等。SPMC65P2408A有28管腳和32管腳兩種封裝，32管腳封裝多了UART功能。本設(shè)計(jì)選用32管腳封裝，如圖 3所示。

32管腳封裝芯片的具體特性如下：

● 工作電壓：3.0V～5.5V

●工作速度：8MHz

●工作溫度：-40℃～85 ℃

●超強(qiáng)抗干擾、抗靜電ESD保護(hù)能力

●8K byte ROM，256 byte RAM

●27個(gè)通用輸入輸出口

●強(qiáng)大的定時(shí)計(jì)數(shù)器：2個(gè)8位、2個(gè)16位具有CaptureComparePWM功能

●1個(gè)1Hz～62.5KHz的時(shí)基

●8通道10位精度的ADC(帶外部參考電壓)

●4個(gè)外部中斷

●SPI、UART通訊接口

●2種省電模式：Halt、Stop

●蜂鳴器輸出功能

●4.0V/2.5V可選低電壓復(fù)位功能

●可編程看門狗功能

圖 3 SPMC65P2408A*28P封裝

5 電路模塊分析

5.1 供電系統(tǒng)分析

圖 4為報(bào)警機(jī)的電源部份電路。主機(jī)采用9V的DC電源，經(jīng)7806穩(wěn)到6V然后再經(jīng)過二極管使電壓穩(wěn)到5.3V左右，給電路中各模塊提供電源;另提供了一個(gè)備用電池的接口，備用電池采用6V的可充電電池，接到J6。

圖 4供電系統(tǒng)

5.2 語音輸入輸出電路

音頻輸出為兩路，一路為本地音頻輸出(圖 5)，另一路為外線音頻輸出(圖 6)。

圖 5本地音頻輸出

圖 6 外線音頻輸出

音頻輸入電路如圖 7所示，主要用于錄音的聲音信號(hào)采集。

圖 7 MIC音頻輸入電路

5.3 電話線接口電路

電話線接口電路主要按功能來劃分可分成以下幾塊：

●模擬摘掛機(jī);

●來電振鈴檢測;

●回鈴音檢測電路;

●信號(hào)輸入輸出耦合電路;

5.3.1 模擬摘掛機(jī)電路

圖 8 模擬摘掛機(jī)和振鈴檢測電路

電話外線接入電路接口J1和J2(J1和J2是一樣的)，經(jīng)過橋進(jìn)行整流，這樣可以防止電話線的正負(fù)極接反，Q1、Q3負(fù)責(zé)控制電話線摘掛機(jī)信號(hào)，當(dāng)掛機(jī)狀態(tài)時(shí)，HPSEL的電平用MCU控制為低電平，則Q3截止、Q1截止，此時(shí)，電路無法形成回路，沒有電流(理想狀態(tài))，交換機(jī)則認(rèn)為電話線處于掛機(jī)狀態(tài)。因?yàn)殡娫捦饩€上的電壓在平時(shí)有40V左右，當(dāng)振鈴來時(shí)能有到110V左右的電壓，所以對(duì)于Q1和Q3的選擇，應(yīng)選擇反向電壓在160V以上的三極管。

當(dāng)HPSEL為高電平時(shí)，Q3、Q1都會(huì)導(dǎo)通，后面的D6把電壓穩(wěn)在5.1V，這時(shí)主要由R1給外線提供摘機(jī)電流。

5.3.2 來電振鈴檢測電路

電路圖如圖 8所示。外線在平時(shí)的電壓為直流40V左右，而振鈴來時(shí)會(huì)有正負(fù)25V的交流電壓疊加在外線上，所以檢測振鈴的電路用C11高壓電容來進(jìn)行隔直;當(dāng)有振鈴來時(shí)，交流信號(hào)會(huì)通過C11，擊穿D7，給后面的光藕提供脈沖開關(guān)信號(hào)，而R11為限流電阻。

經(jīng)光藕隔離的信號(hào)經(jīng)C17和R14濾波整形后，會(huì)變成標(biāo)準(zhǔn)低電平和帶紋波高電平的長周期脈沖信號(hào)，但是輸出的波形不好，且為高的電平狀態(tài)還與各交換機(jī)相關(guān)，所以在后面加上了一個(gè)三極管的反向器，作為整形，這樣就可以得到很完整的波形了。

RING為輸出信號(hào)端。

5.3.3 回鈴音檢測電路

回鈴音和忙音、線路錯(cuò)誤音等電話進(jìn)程音是載波為450Hz的信號(hào)，各種信號(hào)的不同只是調(diào)制的周期、占空比不同;所在這些信號(hào)的檢測主要是檢測450Hz信號(hào)的周期與占空比?！　∮捎谕饩€中存在很多干擾，特別是市電的50Hz干擾等，對(duì)信號(hào)的檢測造成影響;所以在電路設(shè)計(jì)時(shí)，前端信號(hào)先經(jīng)過一個(gè)二階濾波放大器，然后再經(jīng)過一個(gè)鎖相環(huán)，最后輸出不同周期與占空比的調(diào)制波信號(hào)，這樣就可以用單片機(jī)的IO口來檢測。

圖9 回鈴音檢測電路

5.4 DTMF編解碼模塊電路

在電話通訊中，用到DTMF編解碼的功能，所以在方案中采用了兩片分別用于DTMF解碼和編碼的芯片，圖 10為接線圖。

; 圖 10DTMF編解碼模塊

6 程序流程及說明

主程序流程見圖11：

圖 11 主程序流程圖

7 結(jié) 語

網(wǎng)絡(luò)化和無線化是安防產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，也是現(xiàn)代家庭中一項(xiàng)十分有用的技術(shù)。對(duì)裝有該類裝置的家庭，即使在外地，也可以隨時(shí)監(jiān)控家里的情況。隨著可視技術(shù)的發(fā)展，該類產(chǎn)品將會(huì)更出色的服務(wù)于各個(gè)行業(yè)。