基于電話網(wǎng)絡(luò)的多路無線防盜報警系統(tǒng)

隨著人們生活與生產(chǎn)水平的不斷提高和財產(chǎn)安全意識的加強(qiáng)，人們對家居、倉庫等場所的防盜報警需求日益增加。傳統(tǒng)的報警器存在一定局限性，例如只能在本地發(fā)出報警聲，無法通知主人或小區(qū)保安以及甄別盜情區(qū)域，作用有限；探測器采用有線方式傳輸信號或供電，安裝不便。為此，文中采用無線射頻和電話網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實現(xiàn)了一種具有多路探測器、以無線方式連接、能甄別盜情區(qū)域、可自動撥打預(yù)設(shè)電話報警且使用方便的防盜報警系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)主要軟硬件的詳細(xì)設(shè)計方案。

　　1 總體設(shè)計

　　系統(tǒng)由多個探測器和主機(jī)構(gòu)成。如圖1所示。探測器由熱釋電紅外探測模塊和帶編碼無線發(fā)射模塊組成。探測器通過熱釋電紅外探測模塊探測入侵者，在探測到入侵者后通過無線模塊發(fā)送位置編碼給主機(jī)。主機(jī)包括單片機(jī)控制器、無線接收模塊、語音模塊、電話模塊、LCD顯示屏和按鍵，可安裝于固定位置。主機(jī)通過無線接收模塊接收探測器發(fā)出的位置編碼信號以甄別盜情區(qū)域。在收到盜情后，主機(jī)通過電話網(wǎng)絡(luò)撥打預(yù)設(shè)電話，電話接通后播放預(yù)先錄制的報警語音信息如住戶地址、盜情區(qū)域等，完成報警。用戶通過主機(jī)的人機(jī)接口，可預(yù)設(shè)報警電話號碼和錄制報警語音，并可進(jìn)行撤防和布防控制。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　2.1 探測器及無線接收模塊

　　探測器及無線接收模塊電路如圖2所示。熱釋電紅外線傳感器D203S吸收入侵者人體發(fā)出的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號，由2腳輸出到紅外傳感信號處理器BISS0001.BISS0001內(nèi)部包含2級運放、雙向鑒幅器、延遲時間定時器和狀態(tài)控制器。紅外傳感信號首先經(jīng)2級運放放大，再經(jīng)雙向鑒幅器鑒幅產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)延遲時間定時器工作，狀態(tài)控制器使輸出Vo（2腳）在延遲時間內(nèi)輸出高電平。當(dāng)Vo為高電平時Q1導(dǎo)通，繼電器模塊ATQ209的1腳和10腳間有電流通過，使7腳和8腳吸合導(dǎo)通，7腳獲得9 V電池電壓并供給無線發(fā)射模塊的供電端5腳，使其上電工作。無線發(fā)射模塊的1-4腳為數(shù)據(jù)輸入端，輸入數(shù)據(jù)通過跳線JP1-JP4配置，作為探測器的位鼴編碼。無線發(fā)射模塊內(nèi)部包含編碼調(diào)制芯片PT2262和315 MHz高頻發(fā)射電路，當(dāng)其上電工作后將位置編碼調(diào)制成高頻信號后發(fā)射。無線接收模塊內(nèi)部包含超外差接收電路和解碼芯片PT2272,可接收無線發(fā)射模塊發(fā)射的高頻信號并解調(diào)出位置編碼，從4-7腳輸出。

圖2 探測器及無線接收模塊電路

　　2.2 中央控制器89C51

　　系統(tǒng)選用89C51單片機(jī)作為主機(jī)中央控制器，電路如圖3所示。P0口連接數(shù)據(jù)總線，用于單片機(jī)與LCD、電話模塊、鍵盤之間傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸分時進(jìn)行。P1.0-P1.3連接鍵盤（圖4），產(chǎn)生鍵盤掃描信號。P1.4-P1.7連接無線接收模塊（圖2）數(shù)據(jù)端，用于讀取探測器位置編碼。P2.0-P2.2連接LCD（圖4）的讀寫控制引腳，P2.3-P2.6連接電話模塊中DTMF收發(fā)芯片MT8880（圖6）的讀寫控制引腳。P2.7連接電話接口模塊PH8810（圖7），實現(xiàn)摘掛機(jī)控制。P3.4連接MT8880的IRQ/CP引腳，用于檢測電話呼叫過程中的信號音。P3.5-P3.7連接語音芯片ISD4002（圖5）的串行接口，實現(xiàn)單片機(jī)對語音芯片的操作。

圖3 中央控制器電路

2.3 LCD與按鍵模塊

　　LCD接口與按鍵電路如圖4所示。系統(tǒng)采用SMC1602A標(biāo)準(zhǔn)字符型液晶顯示模塊，可顯示2行16個字符。按鍵采用4x4矩陣形式，單片機(jī)從KEY-DB0至KEY-DB4輸入按鍵掃描信號，并從DB4-DB7讀取按鍵掃描值。在不進(jìn)行按鍵掃描時，KEY-DB0至KEY-DB4可被P1.0-P1.3內(nèi)部的上拉電阻拉至高電平，此時即使有鍵按下，也不影響總線DB4-DB7上的數(shù)據(jù)。

圖4 LCD接口與按鍵電路

　　2.4 語音模塊

　　語音模塊電路如圖5所示。選用ISD4002語音芯片實現(xiàn)報警語音的錄放，該芯片具有微控制器串行接口，可錄放多段語音，語音信息可掉電保存于芯片內(nèi)部的FLASH中。圖中ISD-SS、ISD-SCLK、ISD-MOSI為與單片機(jī)連接的串行接口信號，單片機(jī)通過串行接口發(fā)送指令控制語音芯片工作。語音芯片工作于錄音模式時，通過話筒采集語音并由內(nèi)部電路完成錄制和存儲。語音芯片工作于放音模式時，語音從AUDOUT（13腳）輸出，通過LM386M放大后再輸出至揚聲器和電話接口模塊PH8810（通過信號AUDIO）。揚聲器用于試聽錄制的語音，PH8810可將語音輸出到電話網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)語音報警。

圖5 語音電路

　　2.5 電話模塊

　　電話模塊包括DTMF收發(fā)電路和電話接口電路，如圖6、圖7所示。MT8880為DTMF收發(fā)芯片，用于產(chǎn)生雙音頻信號和電話信號音的檢測。MT 8880具有單片機(jī)接口，其工作受單片機(jī)控制，圖6中14-17腳為數(shù)據(jù)引腳，9-12腳為讀寫控制引腳。MT8880工作于雙音頻模式時，接收單片機(jī)傳輸來的電話號碼并產(chǎn)生該號碼的雙音頻信號，從DTMFOUT輸出給電話接口模塊PH8810,實現(xiàn)撥號。MT8880工作于呼叫處理模式時，將從DTMFIN輸入的電話信號音整形成方波后從IRQ/CP（13腳）輸出給單片機(jī)。單片機(jī)對該方波計數(shù)以判斷撥號音、回鈴音、忙音，實現(xiàn)電話信號音的檢測。

圖6 DTMF收發(fā)電路

電話接口電路采用電話接口模塊PH8810實現(xiàn)。圖7中引腳2、3用于連接電話線，引腳4連接單片機(jī)，用于摘掛機(jī)控制。所撥號碼的雙音頻信號和報警語音信號從29、28引腳輸入到PH8810,PH8810將信號自動增益放大后輸出至電話線。電話線上的信號音經(jīng)PH8810提取后從引腳10輸出給MT8880.

圖7 電話接口電路

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　3.1 主程序流程

　　單片機(jī)主程序流程如圖8所示。主程序首先使LCD顯示報警語音錄放、電話號碼設(shè)置、布防撤防控制3項主菜單選項，然后進(jìn)行按鍵掃描。若有選擇鍵按下，則根據(jù)選擇執(zhí)行相應(yīng)的功能代碼，執(zhí)行結(jié)束后重新顯示主菜單。若無選擇鍵按下，則判斷是否布防，已布防則執(zhí)行防盜報警程序。

圖8 主程序流程圖

　　3.2 防盜報警程序流程

　　防盜報警程序流程如圖9所示。程序首先向無線接收模塊查詢探測器位置編碼數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為零表示沒有發(fā)生盜情，否則表示某個探測器探測到盜情。如有盜情，記錄盜情位置編碼、設(shè)置盜情發(fā)生標(biāo)志，然后控制PH8810執(zhí)行摘機(jī)操作。摘機(jī)后設(shè)置MT8880為呼叫處理模式以檢測撥號音，如果1s內(nèi)檢測到450Hz連續(xù)方波信號，判斷為有撥號音。如有撥號音，設(shè)置MT8880為雙音頻模式，向其發(fā)送電話號碼進(jìn)行撥號。撥號完成后，重新設(shè)置MT8880為呼叫處理模式以檢測回鈴音，如果檢測到4 s無、1 s有的450 Hz方波信號，表示有回鈴音。在檢測到回鈴音后，如果檢測不到任何信號音，表示對方摘機(jī)成功，控制語音芯片播放報警語音，播放結(jié)束后清除盜情標(biāo)志，避免重復(fù)報警。如果沒有撥號音或?qū)Ψ秸獧C(jī)不成功，則控制PH8810執(zhí)行掛機(jī)操作，因為沒有清除盜情標(biāo)志，程序下一次執(zhí)行時仍會嘗試報警，直至成功。

圖9 防盜報警程序流程圖

　　4 結(jié)論

　　多路無線防盜報警系統(tǒng)包含多路無線探頭，具有靈活錄制所需報警語音、設(shè)置多個報警電話號碼、撤防布防控制等功能以及液晶顯示界面，能甄別盜情區(qū)域并自動撥打預(yù)設(shè)電話報警。該系統(tǒng)已應(yīng)用于實際家居和工廠倉庫防盜，實際應(yīng)用表明，系統(tǒng)具有安裝方便、功能靈活實用、穩(wěn)定可靠等特點，達(dá)到了設(shè)計要求。