電纜防盜報警器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

1 引言

近幾年，隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，固定電話在我國廣大農(nóng)村日益普及，電信部門需要鋪設(shè)對數(shù)越來越多、距離越來越長的電纜，這些電纜大部分都是在荒郊野外以架空方式來敷設(shè)的，這樣就給某些不法分子偷盜電纜帶來了可乘之機(jī)。由此筆者想到了利用555定時器的定時功能來判斷斷纜的距離并制作出了經(jīng)濟(jì)、可靠、實(shí)用的電纜防盜報警器。本電纜防盜報警器只需經(jīng)過簡單的設(shè)置便可對外線電纜進(jìn)行監(jiān)控，只要電纜被盜割，本設(shè)備可立即發(fā)出聲光報警并能迅速測量出電纜斷點(diǎn)離中心配線架的距離，為電纜的自動保護(hù)提供了切實(shí)、有效的方法。

2 硬件設(shè)計實(shí)現(xiàn)

我們設(shè)計的電纜防盜報警器可以同時監(jiān)控16條電纜的通斷情況，硬件上分為2部分：控制面板和主板。控制面板主要實(shí)現(xiàn)輸入、輸出功能（從按鍵接收數(shù)據(jù)、通過七段數(shù)碼管顯示時間、斷纜號、距離等）；主板主要實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控電纜的接口、報警接口、對電纜進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測、測量斷纜長度等功能；控制面板和主板之間通過串口進(jìn)行通信，其硬件原理圖如圖1、圖2所示。

圖2主板硬件原理圖

在控制面板中單片機(jī)（MCU）選用的是ATMEL公司的AT89C52；外部存儲器為ATMEL的AT24C02，主要用于存儲報警聯(lián)系用的電話號碼、電纜的校驗(yàn)距離等數(shù)據(jù)；LED在正常狀態(tài)下顯示時間信息，在有斷纜的情況下顯示斷纜編號和斷纜距離；按鍵主要包括數(shù)字鍵、控制鍵等，為輸入電話號碼、校驗(yàn)時間、距離、進(jìn)行系統(tǒng)控制等功能提供人機(jī)接口。在該電纜防盜報警器中可以設(shè)置6組電話號碼，當(dāng)出現(xiàn)斷纜時，除報警器自帶的喇叭會用語音報警外，主機(jī)還輪流撥打這6組電話進(jìn)行報警，報警電話摘機(jī)后，接收報警的人可以通過電話上的按鍵確認(rèn)該報警。當(dāng)某路電纜的報警被確認(rèn)后，主機(jī)再循環(huán)檢測各條電纜通斷情況時會跳過該電纜。

在主板中單片機(jī)（MCU）選用的是ATMEL公司的AT89C52；數(shù)字語音芯片用的是API840、ISD1420，用于錄制、存儲報警用的語音信息。語音報警的部分內(nèi)容（如電纜所在的電信局名稱等）可以通過錄音鍵現(xiàn)場錄制到ISD1420中，0-9、10等數(shù)字的語音內(nèi)容（主要用于語音報警時可報出斷纜編號、斷纜距離等信息）已經(jīng)提存放在API840芯片內(nèi)，無須用戶現(xiàn)場錄制；雙音頻收發(fā)電路采用MT8880，主要用于報警時撥打報警電話及從對方接收控制信息。

3 系統(tǒng)工作原理

利用555測量斷纜距離的電路原理圖如圖3、圖4所示（圖中只畫出了一條電纜的情況）。

由于外線電纜被盜割時都是整條電纜全部被割斷，所以判斷電纜是否被盜割只需判斷電纜中的任一對雙絞線是否斷掉即可。在應(yīng)用時只需從被保護(hù)的電纜中拿出一對雙絞線接到圖3的外線1、2上，且這對雙絞線不能作為用戶線使用。平常工作時，這對雙絞線在用戶端的分線箱或交接箱上是連在一起的，且多選一通道開關(guān)MC14051的輸入端與各繼電器的常閉觸點(diǎn)連在一起，由單片機(jī)控制多選一通道開關(guān)循環(huán)檢測各外線輸入電平。由于外線的一端接地，所以在正常情況下外線到單片機(jī)上的電平應(yīng)該是低電平，若為高電平則說明該路電纜已被割斷（如圖4所示），這樣外線1和外線2之間就會形成一個對地電容C，實(shí)驗(yàn)表明被盜割電纜的地方距監(jiān)控中心距離與C成比關(guān)系。當(dāng)檢測到電纜被盜割后，通過單片機(jī)和M74HC595控制相應(yīng)的繼電器吸合，將外線接到繼電器的常開觸點(diǎn)上，這樣相當(dāng)于將555的DIS和THR端通過電容C1接地，從而組成了555的單穩(wěn)態(tài)電路。此時再通過單片機(jī)送一個低脈沖信號到555的 TRIG端，就會在555的Q端觸發(fā)出一個高電平脈沖信號，其持續(xù)時間為1.1*C*R1秒。通過單片機(jī)監(jiān)測此高電平的持續(xù)時間，再和保存在EEPROM 中此電纜的校驗(yàn)值對比，即可準(zhǔn)確地判斷出斷纜的距離（經(jīng)過實(shí)際使用，誤差在4%以內(nèi)）。

4 軟件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

電纜防盜報警器的軟件使用匯編語言編寫，配合硬件完成各種功能。

控制面板程序主要由主程序、串行中斷處理程序、定時器中斷處理程序組成。

主板程序主要由主程序、串行中斷處理程序、MT8880中斷處理程序等組成。

5 結(jié)束語

利用單片機(jī)和555集成電路設(shè)計的電纜防盜報警器的最大特點(diǎn)就是可靠性高、精度高、造價低、安裝調(diào)試簡單。通過此方法，筆者開發(fā)出了能同時監(jiān)測16條電纜的防盜報警器，在實(shí)際應(yīng)用中效果良好，得到了電信運(yùn)營商的一致好評，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1]何立民，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，1999

[2]（美）Ken C.pohlmann著,蘇菲譯,數(shù)字音頻原理與應(yīng)用(第四版),電子工業(yè)出版社,2002