基于單片機(jī)的電話遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的電話遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本文介紹了一種利用公用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程預(yù)警的系統(tǒng)。它是由AT89C52單片機(jī)、DTMF收發(fā)器MT8880、APR9600芯片來發(fā)送語音信號的一種報(bào)警裝置。此電話遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)可以通過電話線發(fā)送語音報(bào)警信號。關(guān)鍵詞：AT89C52；MT8880；電話線；報(bào)警系統(tǒng)1引言 隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對家庭財(cái)產(chǎn)的安全防范要求越來越強(qiáng)烈。傳統(tǒng)的電視監(jiān)控以及小區(qū)周邊防盜系統(tǒng)將難以滿足大面積分散式的多用戶安全防范。利用目前網(wǎng)絡(luò)覆蓋家庭用戶最多的電信市話網(wǎng)(PSTN)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動報(bào)警的智能聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過多年的發(fā)展，小區(qū)家居智能化系統(tǒng)越來越成熟，功能越來越完善【1】

2、。安防報(bào)警系統(tǒng)已成為智能小區(qū)家居智能化系統(tǒng)的重要組成部分。本文主要致力于設(shè)計(jì)一個穩(wěn)定、可靠易操作的安防報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝在用戶家中。當(dāng)用戶不在家時，如果家中發(fā)生了諸如盜竊、火災(zāi)，煤氣泄漏等險(xiǎn)情時，系統(tǒng)將通過電話線向用戶手機(jī)或110報(bào)警臺發(fā)送語音報(bào)警信號。此系統(tǒng)具有可靠性高、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本套電話機(jī)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)主要是能對發(fā)生的火情、盜竊、煤氣泄漏等險(xiǎn)情起到報(bào)警和自救的作用。 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，安裝在現(xiàn)場的傳感器檢測到燃燒產(chǎn)生的煙霧后，立刻會將有關(guān)信息發(fā)送給控制器(單片機(jī))。控制器在收到信息后立即通過電話網(wǎng)撥打用戶的手機(jī)或者其它用戶指定的電話上，并報(bào)告發(fā)生的險(xiǎn)情。同時還切斷用戶家

3、中的電源，防止事故進(jìn)一步的產(chǎn)生。 當(dāng)用戶家中的廚房或洗澡間發(fā)生煤氣泄漏時，現(xiàn)場的傳感器檢測到險(xiǎn)情后將會向系統(tǒng)控制器發(fā)送一個對應(yīng)的報(bào)警信號。在接收到報(bào)警信號后系統(tǒng)將馬上撥通用戶的手機(jī)電話或者其它用戶指定的電話上，向其播報(bào)險(xiǎn)情信息。同時還會自動打開屋內(nèi)排氣扇等，以阻止現(xiàn)場局部煤氣濃度的繼續(xù)提高。 當(dāng)有盜賊破門而入時，系統(tǒng)門磁開關(guān)將被非法打開，這時控制器將收到一個從門磁開關(guān)發(fā)送來的一個報(bào)警信號，這時如果屋內(nèi)的紅外探測裝置同時也探測到有人在屋內(nèi)活動的話也會向控制器發(fā)送另一個報(bào)警信號。經(jīng)過系統(tǒng)控制器分析后將打開安裝在門口的電鈴，鈴聲將起到恐嚇竊賊的作用，同時也將撥通用戶的手機(jī)或者其它用戶指定的電話，通過

4、預(yù)存的語音內(nèi)容進(jìn)行報(bào)警。用戶不用在現(xiàn)場就可以知道家中正在發(fā)生盜竊，從而可以采取相應(yīng)的措施。 如果盜賊將暴露在屋外的電話線剪斷后，系統(tǒng)將檢測到電話線路的電壓的變化而向控制器發(fā)送一個脈沖信號。單片機(jī)檢測到信號后會自動打開門口的警鈴開關(guān)，鈴聲能對不法分子起到威懾作用，使其停止作案。則居民用戶的財(cái)產(chǎn)將得到保護(hù)。 本系統(tǒng)應(yīng)用于單用戶作為智能家庭系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其工作過程如下：當(dāng)主人都出門以后，打開系統(tǒng)啟動開關(guān)。系統(tǒng)開始探測多路警情，采用門磁開關(guān)監(jiān)測家門的是否被非法打開，紅外線探測器監(jiān)測是否有人非法闖入，當(dāng)有人非法從門或窗闖入時，門磁開關(guān)和紅外線探測器將被觸發(fā)，它們的狀態(tài)被檢測并由單片機(jī)采集經(jīng)判

5、斷后，撥通主人的手機(jī)或者小區(qū)保安部門電話，然后有語音芯片報(bào)告警情。語音警情提示內(nèi)容由程序預(yù)先設(shè)置。而當(dāng)主人在家時，取消電話報(bào)警模塊功能，并關(guān)閉紅外線探測器和門磁開關(guān)，當(dāng)夜晚主人都睡覺以后可以再打開門磁開關(guān)和紅外線探測器達(dá)到防盜的功能?？紤]到系統(tǒng)主要是通過電話線進(jìn)行家庭報(bào)警信號的傳送，故有必要對電話線進(jìn)行防護(hù)，以防不法分子在行竊時先將電話線剪斷，而使得本報(bào)警系統(tǒng)失去作用。故在電話線靠近電話的終端加一個檢測電路。當(dāng)電話線被剪斷時，它將觸發(fā)安裝在門外的報(bào)警電鈴。能對不法分子起到威懾作用，使其停止作案，則居民用戶的財(cái)產(chǎn)將得到保護(hù)。 3系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 3.1模擬摘機(jī)電路設(shè)計(jì) 圖2所示為系統(tǒng)的模擬摘機(jī)單元電

6、路，其中CON2為電話線插頭，電橋電路將交流變成直流，因?yàn)橛姓疋彆r，交換機(jī)將傳來時通時斷的交流電壓，交流電壓經(jīng)過由四個IN4004組成的整流橋變成直流電壓。用4N25光耦作為檢測報(bào)警信號的開關(guān)部分，當(dāng)有報(bào)警脈沖信號從4N25的p+輸入時，電路的A，B段導(dǎo)通。則三級管發(fā)射極與基極導(dǎo)通，然后三極管的基極和集電極導(dǎo)通。右邊的隔直電容起到隔離直流電流的作用。圖中所注IN端與MT8880相連，接受或發(fā)送各種交流信號【2】。 圖2 模擬摘機(jī)電路圖 3.2DTMF電路設(shè)計(jì) 利用了MT8880實(shí)現(xiàn)雙音多頻（DTMF）電路收發(fā)和信號音的判別。MT8880電路的內(nèi)部有5個寄存器：數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器TDR、數(shù)據(jù)接收寄存

7、器RDR、控制寄存器CRA及CRB、狀態(tài)寄存器SR。 當(dāng)需要接收DTMF信號時，首先往控制寄存器CRA和CRB寫入相應(yīng)的控制字，把芯片設(shè)置為DTMF模式，通過讀取狀態(tài)寄存器中的D2位，可以判斷是否收到一個有效的DTMF信號并已譯碼。若已收到則讀取內(nèi)部“接收數(shù)據(jù)寄存器”的內(nèi)容(從芯片的D0一D3腳讀出)。當(dāng)需要發(fā)送DTMF信號時，同樣應(yīng)先往控制寄存器CRA和CRB寫入相應(yīng)的控制字，把芯片設(shè)置為DTMF模式，通過讀取狀態(tài)寄存器中的D1位，可以判斷是否發(fā)送完一個 DTMF信號。若已發(fā)送完，則把下一個要發(fā)送的數(shù)字由D0D3寫入到內(nèi)部“發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器”。如果芯片同時又被設(shè)置為中斷模式，則通過檢測IRQ端

8、狀態(tài)，也能判斷一個DTMF信號收到或發(fā)送完畢與否。 本報(bào)警系統(tǒng)用AT89C51P1口和MT8880相連，模擬產(chǎn)生芯片MT8880的各個接口信號，完成DTMF信號的收發(fā)以及對通信線路中各種信號音的識別等功能。對應(yīng)情況如下：P2.0D0, P2.1D1,P2.2D2, P2.3D3, P2.4CP, P2.5RS0, P2.6R/W, P2.7CS。當(dāng)芯片MT8880的內(nèi)部寄存器(CRA,CRB,SR,TDR和RDR)被訪問時,CP腳應(yīng)出現(xiàn)一次帶上升沿的高電平，其周期應(yīng)為1us-1000us,這是關(guān)鍵信號，其它信號均以此信號作為依據(jù)。而單片機(jī)無此信號，因此我們要用I/O口模擬產(chǎn)生。MT8880外圍

9、電路如圖3所示。 圖3MT8880外圍電路圖 3.3語音電路設(shè)計(jì) 語音電路起到警示的作用，當(dāng)發(fā)生警情時可以將語音送到電話線上，通知主人或者門衛(wèi)。根據(jù)此要求，本設(shè)計(jì)選用了APR9600語音錄放芯片，如圖4所示。APR9600的電性能參數(shù)：電源電壓4. 5 6. 5V，靜態(tài)電流1uA，工作電流25mA，驅(qū)動功率12.2mW(外接喇叭16 歐)。其外接振蕩電阻采樣率，語音頻帶，錄放時間有關(guān)，該電阻可以根據(jù)需要的時間和音質(zhì)效果無級調(diào)節(jié)。放音時, 芯片內(nèi)讀邏輯電路從FLASHRAM 中取出信號, 經(jīng)過低通濾波器送到功率放大器中,然后直接推動外部的喇叭放音。廠家要求外接喇叭為16 ,實(shí)際用816 均可,

10、一般音量下輸出功率為12. 2mW( 16) 。 圖4APR9600的管腳排列圖 3.4 單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì) 整個報(bào)警系統(tǒng)有多路信號輸入輸出，用到的I/O口比較多，所以選用AT89C51。如圖5所示。 管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，

11、P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時

12、，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如所示： P3.0 RXD(串行輸入口) P3.1 TXD(串行輸出口) P3.2 /INT0(外部中斷0) P3.3 /INT1(外部中斷1) P3.4 T0(記時器0外部輸入) P3.5 T1(記時器1外部輸入) P3.6 /WR(

13、外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC

14、指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入【3】。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 圖5 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 4結(jié)語 本文的設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的電話機(jī)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)，主要是真對發(fā)生的火情、盜竊