關鍵詞：PSTN 單片機 雙音多頻 緊急呼叫
引言
隨著人們生活水平的不斷提高，家庭安全服務正在逐漸引起人們的重視。由于子婦女的上班，很多老人尤其是病患者不能得到很好的照顧，出現(xiàn)險情時不能得到及時處理，存在很大的安全隱患。因此，在住宅小區(qū)中設置聯(lián)網(wǎng)緊急求助系統(tǒng)，使小區(qū)物業(yè)管理中心能對住戶的險情進行及時處理，這正是人們所期盼的。隨著電話設備的大規(guī)模普及，使得利用公共電話網(wǎng)絡實現(xiàn)緊急求助變得簡單易行。在此，本文將介紹一種基于公共電話網(wǎng)絡的社會緊急求助系統(tǒng)，這時改善人居環(huán)境和實現(xiàn)樓宇自動化都將有大幫助。
1 系統(tǒng)工作原理
該系統(tǒng)以單片機為核心，由DTMF撥號電路、遙控發(fā)射及接收電路、電話號碼存儲電路和免提通話電路四部分組成。當有險情發(fā)生時，按下呼叫器或遙控器上的緊急按鈕，單片機檢測到該信號后，將 存儲的電路號碼發(fā)送出去，接通后可以實現(xiàn)提對講。此外，由于該系統(tǒng)中的電話號碼是存儲在一片帶I2C總線接口的E2PROM芯片中，所以該號碼可以隨時修改，極其方便。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
圖2
2 主要硬件電路
2.1 DTMF撥號芯片與單片機的接口原理
雙音多頻信號（DTMF），通常簡稱為雙音頻信號。它是用兩個特定的單音信號組合疊加，來代表某一數(shù)字或符號。兩個單音的頻率不同，所代表的數(shù)字或功能也不同。在雙音多頻電話機中，有16個按鍵，其中10個數(shù)字鍵（0～9）、6個功能鍵（*、#、A、B、C、D）。這樣，按照組合的原理，它必須有8種不同的單音頻信號。根據(jù)CCITT（國際電報電話咨詢委員會）提出的雙音頻撥號的頻率組合建議，國際上采用4個低頻頻率（697Hz、770Hs、852H2、941Hz）和4個高頻頻率（1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz）中任意抽出一種頻率進行組合，共有16種不同的組合方式，代表16種不同的數(shù)字或符號，如表1所示。
表1 雙音多頻的撥號代碼
| 低頻群 數(shù)字或符號 高頻群 | 1209Hz | 1336Hz | 1477Hz |
| 697Hz | 1 | 2 | 3 |
| 770Hz | 4 | 5 | 6 |
| 852Hz | 7 | 8 | 9 |
| 941Hz | * | 0 | # |
本系統(tǒng)中，雙音多頻信號由DTMF信號發(fā)生器專用芯片UM95087產(chǎn)生。其輸入端R1～R4（行）、C1～C4（列）既可接普通電話鍵盤，也可用于電平輸入。輸入的兩個音頻信號被線性地疊加在一起，產(chǎn)生的DTMF信號由UM95087的16腳輸出。一個音頻信號由輸入端R1～R4從低頻組中選定，另一個音頻信號由輸入端C1～C4從高頻組中選定。當定（Ri）輸入為低電平時，選擇其低頻組中的一個；當列（Ci）輸入為電平時，選擇其高頻組中的一個。輸出的音頻單音幅度為400～500mV，雙音頻輸出的諧波失真和音頻失真小于10%，頻率誤差為±10%，準確度小于0.75%，高頻比低頻加重2dB。UM95087的15腳用來防止單音產(chǎn)生，當為低電平時，輸出將不會產(chǎn)生單音輸出；10腳是靜噪輸出端；2腳為發(fā)射機開關控制端；7腳為片內振蕩器輸入端；8腳為片內振蕩器輸出端。應用時，在第7腳和第8腳之間接入3.57954MHz晶振即可?，F(xiàn)采用單片機AT89C51控制DTMF發(fā)生器UM95087來實現(xiàn)信道編碼，其接口電路如較2所示。
根據(jù)雙音頻信號（DTMF）的組合原理和以上接口電路，可得DTMF信號與二進制編碼信號的對應關系，如表2所示。
表2 DTMF信號與二進制編碼對應關系
| 鍵號 | R1R2R3R4 | C1C2C3C4 | 十六進制 | 低頻/Hz | 高頻/Hz |
| 1 | 0111 | 1000 | 78H | 697 | 1209 |
| 2 | 0111 | 0100 | 74H | 697 | 1336 |
| 3 | 0111 | 0010 | 72H | 697 | 1477 |
| 4 | 1011 | 1000 | B8H | 770 | 1209 |
| 5 | 1011 | 0100 | B4H | 770 | 1336 |
| 6 | 1011 | 0010 | B2H | 770 | 1447 |
| 7 | 1101 | 1000 | D8H | 852 | 1209 |
| 8 | 1101 | 0100 | D4H | 852 | 1336 |
| 9 | 1101 | 0010 | D1H | 852 | 1477 |
| 0 | 1110 | 0100 | E4H | 971 | 1366 |
2．2 免提通話電路
免提通話電路要求做到聲音清晰、洪亮，又不會因受話、送話而相互干擾。因此，對免提通話電路的技術要求較高，送話放大器靈敏度要高；受話放大器輸出功率要大；能有效地抑制受話引起的側音效應。本系統(tǒng)采用專用免提通話芯片MC34018來構成免提通話電路。MC34018是一種應用廣泛、高質量的免提通話集成芯片，它采用聲控方式半雙工免提通話，包含有發(fā)送放大器、揚聲功率放大器、衰減控制系統(tǒng)、背景噪聲監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)送與接收衰減器。其衰減控制系統(tǒng)不僅受相應的送話與受話電平控制，也受背景噪聲電平控制。由MC34018構成的免提通話電路如圖3所示。
3 系統(tǒng)軟件設計
軟件設計包括單片機求助信號的采集、電路號碼的讀取和發(fā)送、電話號碼的設置等三部分。其中，電話號碼的讀取和設置是軟件設計的重點。由于電話號碼存儲在一片帶I2C接口的E2PROM中，而本系統(tǒng)所采用的單片機并沒有I2C接口，所以通過軟件來模擬I2C總線的時序。在單片機上，擴展一個模擬I2C總線接口來實現(xiàn)單片機與E2PROM芯片之間的通信。
在單片機完成復位和初始化后，當有求助信號輸入時，單片機將所存儲的電話號碼取出并發(fā)送給UM95087芯片，使電話接通，完成通話對講功能。其程序流程框如圖4所示。
結語
近年來，我國對住宅小區(qū)建設的投資力度越來越大。以1999年為例，國家對住宅小區(qū)的總投資為1700～1800億元人民幣。根據(jù)建設部對住宅小區(qū)實、中、高三個等級的劃分，小區(qū)智能化為住宅小區(qū)總投資的1%～3%。以此比例計算，僅1999年度對小區(qū)智能化的需求就達17～54億元人民幣。而隨著住宅體制改革的不斷深入以及人們對住宅環(huán)境末求的不斷提高，該數(shù)值還將會大幅度提高。
本文所述社區(qū)求助系統(tǒng)具有較強的實用性、成本低廉、推廣方便，已經(jīng)通過全面實驗并投入生產(chǎn)。住宅小區(qū)緊急求助系統(tǒng)的不斷推廣必將對智能樓宇體系的建設與發(fā)展和人們生活水平的提高帶來積極影響。
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