智能化電話報警器的研制

　　摘要：介紹一種以單片機作為控制核心的電話報警器。利用電話網(wǎng)傳輸數(shù)字和語音信息，設(shè)計新穎，功能齊全，可靠性高，操作方便。這種報警器是機要部門、倉庫及居家環(huán)境實現(xiàn)安全防范的現(xiàn)場化設(shè)施。

    關(guān)鍵詞：雙音多頻 電話報警器 精簡指令 DTMF

引言

　　改革開放以來，在城市大發(fā)展的過程中，大量外地人口涌入城市，給社會治安帶來很大壓力。工廠、機關(guān)和居家失盜、失火、搶劫事件時有發(fā)生；個別地方尤為嚴(yán)重，損失驚人。由此引起公安部門的高度重視和社會各屆人士的普遍關(guān)注。有些部門和居民小區(qū)開始派人白天守衛(wèi)、夜間巡邏，并紛紛購置防護鐵門、鐵欄桿等被動防范措施，將主人裝在鐵籠子中以求安全。一旦發(fā)生警性（如火警或煤氣泄漏），才發(fā)現(xiàn)鐵籠子將消防人員在事故現(xiàn)場之外，難以即時救助，實為弊端。從整頓市容角度來看，亦為雅觀。為此，政府部門提倡采用高科技手段實現(xiàn)技術(shù)防范措施。在社會治安的現(xiàn)實需求和政府部門的推動下，市場上國產(chǎn)和進口的防盜報警應(yīng)運而生。為此，我們分析、對比了國內(nèi)外的十種防盜報警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能；結(jié)合國內(nèi)使用條件，研制適合國情的智能化電話報警器。經(jīng)過不懈努力，已經(jīng)取得成功。

一、總體設(shè)計方案和技術(shù)要求

　　過去不少單位已經(jīng)安裝了防盜報警裝置，為何仍然失盜？為何至今仍然有人不習(xí)慣于使用防盜報警裝置？這里涉及到機器的功能、可靠性以及機器在使用過程中是否簡單方便、便于編程等一系列的問題。我們經(jīng)過長期調(diào)查研究，從技術(shù)上認(rèn)真分析，認(rèn)為需滿足下列技術(shù)要求，方能實現(xiàn)功能完善、操作方便這兩個主要目標(biāo)：

　　（1）報警器靈敏度要高，又要求防止誤報，就必須有微電腦監(jiān)控。它能對來自傳感器的事故信息進行分析，排除因小動物入侵而產(chǎn)生的誤報信號及其他環(huán)境干擾信號。

　?。?）事故地點（報警站）與被呼叫對象（接收站）之間的空間距離應(yīng)不受限制。

　?。?）語音和數(shù)字信息都可在同一條信道上傳輸。采用哪種傳輸方式（數(shù)字或語音），可由用戶自行決定。

　?。?）由于用戶環(huán)境不同，配合使用的傳感器類型及數(shù)量亦不相同。對于如此多樣化的用戶環(huán)境，機器的設(shè)置項目就要多一些（特別是進口產(chǎn)品），造成用戶操作不便。為此我們事先編好適應(yīng)多樣化用戶環(huán)境的精簡指令并按順序編號，使得用戶只需用電話機按鍵撥號，鍵入事先編好的精簡指令序號及適當(dāng)?shù)膮?shù)即可實現(xiàn)各種程序化操作，適應(yīng)不同環(huán)境的要求。用戶編程精簡指令就像使用計算機一樣簡單方便，容易接受。

　?。?）用EEPROM固化程序，程序中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如用戶報警電話的號碼）可以臨時在電話機鍵盤上修改又不因掉電而丟失。

　?。?）如因故死機，應(yīng)能自動恢復(fù)正常運行。

二、技術(shù)措施

　　上述要求是一項艱巨的任務(wù)但也是必須要達(dá)到的目標(biāo)。為此我們經(jīng)過長期努力，采用以下技術(shù)措施，實現(xiàn)了上述目標(biāo)：

　?。?）采用公用電話線作為信息傳輸媒體，不用無線電方式。這樣，機器受干擾少，誤報率低，使用范圍更加寬廣。凡是有公共電話的地方，報警信息都可以到達(dá)，距離不受限制。充分利用公共電話線路普及性的優(yōu)勢，成本大大降低。同時簡化了設(shè)計，提高了可靠性。

　?。?）傳送報警信息用語音方式或數(shù)字信息方式，可由用戶選擇。語音簡短明確，可在電話機上收聽，使用方便。在有條件安裝計算機的地方（如110報警中心及單位保衛(wèi)部門），還可傳送數(shù)字信號，便于計算機與報警器之間實現(xiàn)數(shù)字通信。

　?。?）報警器設(shè)有撥號修改用戶密碼的電路，可以在很遠(yuǎn)的地方通過電話線路修改自己家中的電話報警器的密碼，遠(yuǎn)程控制報警器的設(shè)防或撤防操作。

　?。?）安裝看門狗電路，因故死機后能自動恢復(fù)正常運行。

　　（5）電話設(shè)計、元器件篩選及接插件安裝過程符合國家《防盜報警控制器通用技術(shù)條件》（GB12663-90）。

　?。?）在EEPROM中寫入9條精簡指令，斷電后可以永久保存。同時用戶可自行設(shè)置密碼，他人無法使用，保密性好。

　?。?）9條精簡指令如下：

　?、儆脩粼O(shè)定或修改密碼；

　?、谟脩粼O(shè)定第一個被呼叫的電話號碼（最多16位數(shù)字）；

　?、塾脩粼O(shè)定第二個被呼叫的電話號碼（最多16位數(shù)字）；

　?、苡脩粼O(shè)定第三個被呼叫的電話號碼（最多16位數(shù)字）；

　?、萦脩粼O(shè)定第四個被呼叫的電話號碼（最多16位數(shù)字）；

　　⑥用戶設(shè)定8個防區(qū)（對應(yīng)8個傳感器）的設(shè)防或撤防狀態(tài)；

　?、哂脩粼O(shè)定8個防區(qū)是有聲報警，或是無聲報警（有聲報警是拉響現(xiàn)場喇叭，驅(qū)走入侵者；無聲報警是現(xiàn)場無聲，聲音由電話線路單線傳送到被呼叫電話機上，外人聽不到）；

　　⑧用戶自行錄入8段（分別對應(yīng)于8個傳感器）語音，作為預(yù)定的報警語音；

　?、嵊脩敉ㄟ^電話機撥號操作，可以對報警器設(shè)防或撤防。

　　以上9條預(yù)先編好的程序，按順序編號。用戶只需通過電話撥號盤撥號，即可選擇各種操作。這些操作跟操作計算器一樣方便。

三、總體設(shè)計電路框圖

　　我們設(shè)計完成的智能電話報警器，做到了上述技術(shù)要求。其總體設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

四、主要電路分析

1.傳感器與信號輸入接口

　　要求居家安全，應(yīng)確保被監(jiān)視的區(qū)域（陽臺、門窗、過道、金庫等）置于傳感器的敏感區(qū)域內(nèi)。

　　現(xiàn)有的傳感器產(chǎn)品很多，如紅外熱釋電探頭、微波多普勒效應(yīng)探頭、微波-紅外復(fù)用探頭，用于檢測盜賊侵入很靈敏。離子煙感器和半導(dǎo)體氣敏傳感器用于監(jiān)視火警及煤氣泄漏。傳感器產(chǎn)品大多用繼電器作信號輸出端。正常時繼電器觸頭開路，報警時觸頭閉合。傳感器與信號輸入接口電路如圖2所示。

　　正常時晶體管集電極輸出低電平；報警時輸出高電平。8個晶體管分別將來自8路傳感器的信號傳送到74F373的8個輸入端，供CPU讀取。若8個傳感器未滿額，空閑的晶體管仍然會輸出低電平，不會報警IN0～IN7分別對應(yīng)來自8個傳感器的電平信號。

2.語音控制與錄放電路

　　語音控制與錄放電路如圖3所示。采用ISD2575芯片作數(shù)字錄音器件。錄放音時間可達(dá)75s?？蛇B續(xù)錄放亦可通過地址線（A0～A9）選擇分段錄放。圖3中將地址線A0～A4接地，僅用A5～A9可選32段或少于32段。我們只選8段。若將74ALS374的1腳（OE）通過K1接地（ON），則ISD2575芯片處于聯(lián)機狀態(tài)，語音芯片及錄放電路受CPU控制；若將74ALS374的1腳浮空（開關(guān)K1的5腳OFF），則Q0～A7為高阻態(tài)，語音芯片處于脫機狀態(tài)并受K1和K2控制，可用手撥開關(guān)實現(xiàn)錄放操作。

　　語音芯片ISD2575的片選輸入端CE（23腳）為低脈沖時啟動放音周期。放音不隨CE電平的返高而結(jié)束。CE信號的下降沿啟動錄音周期。PD腳（24腳）為高時進入低功耗狀態(tài)（非錄放狀態(tài)）。P/R（27腳）輸入端為高電平時選定放音周期，低電平為錄音周期。

　　用戶可事先選定脫機狀態(tài)，手動開關(guān)K1和K2錄入各段在報警時需要播放的固定語音段。報警器值班時語音芯片應(yīng)處于聯(lián)機狀態(tài)。報警時程序能根據(jù)正在報警的傳感器的編號（0～7）自動判斷8種警性并按警情編號去選擇應(yīng)該播放的哪一段。圖3中MIC為駐極體微音器。喇叭可監(jiān)聽到從電話網(wǎng)上收發(fā)的雙音多頻信號或語音信號。用MC34119作語音功放芯片，可調(diào)整放音輸出的幅度。

3.雙音多頻發(fā)送/接收電路

　　雙音多頻發(fā)送/接收電路如圖4所示。

　　5087是配合電話機鍵盤使用的雙音多頻（DTMF）發(fā)送芯片。其輸入引腳C1～C4（列）和R1～R4（行）對應(yīng)電話機鍵盤（4行