用公共電話網(wǎng)構(gòu)建社區(qū)緊急求助系統(tǒng)
關(guān)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(wù)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(shè)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(shè)備的大規(guī)模普及,使得利用公共電話網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(dāng)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(dāng)定(Ri)輸入為低電平時,選擇其低頻組中的一個;當(dāng)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(zhǔn)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(dāng)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(guān)控制端;7腳為片內(nèi)振蕩器輸入端;8腳為片內(nèi)振蕩器輸出端。應(yīng)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(yīng)關(guān)系,如表2所示。
表2 DTMF信號與二進制編碼對應(yīng)關(guān)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(shù)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(cè)音效應(yīng)。本系統(tǒng)采用專用免提通話芯片MC34018來構(gòu)成免提通話電路。MC34018是一種應(yīng)用廣泛、高質(zhì)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(yīng)的送話與受話電平控制,也受背景噪聲電平控制。由MC34018構(gòu)成的免提通話電路如圖3所示。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
軟件設(shè)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(shè)置等三部分。其中,電話號碼的讀取和設(shè)置是軟件設(shè)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(fù)位和初始化后,當(dāng)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(jié)語
近年來,我國對住宅小區(qū)建設(shè)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(shè)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(shè)與發(fā)展和人們生活水平的提高帶來積極影響。
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