淺談固話自動語音報警系統(tǒng)的設(shè)計

【摘 要】本文主要討論一種基于單片機的遠程自動語音報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)在外人非法入侵或者發(fā)生自然災(zāi)害（如火災(zāi)，水災(zāi)，煤氣中毒）時，可以通過固定電話撥出預(yù)設(shè)的電話號碼，語音播放警報信息，從而避免事態(tài)進一步擴大。該系統(tǒng)可直接植入現(xiàn)有的電話線路網(wǎng)絡(luò)，無需重新安裝，可擴展各種功能。該系統(tǒng)性能可靠、成本低、功能強大，可以廣泛地應(yīng)用于城市社區(qū)，有應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】單片機；DTMF；鈴流檢測；語音報警

對于大多數(shù)城市雙職工家庭來講，白天在單位上班時家中沒人照看，如果此時家中不幸發(fā)生了入室盜竊或者是火災(zāi)、煤氣泄漏等非人為災(zāi)害時，就可能造成較大的損失。如何能在第一時間得到通知，及時報警或者迅速趕回家中處理成為大多數(shù)人的迫切要求。隨著電話、移動手機網(wǎng)絡(luò)的普及，這一要求已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)了。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計

整個報警系統(tǒng)如圖1所示。由該系統(tǒng)框圖可以知道，該系統(tǒng)由五部分組成：AT89S52單片機，模擬摘、掛機電路，雙音多頻信號編、解碼芯片MT8880，語音芯片ISD2590，探測器系統(tǒng)，其中單片機是整個系統(tǒng)的控制核心。當(dāng)用戶離開家居時，接通系統(tǒng)電源完成整個系統(tǒng)的監(jiān)控功能，主控單片機不斷循環(huán)檢測探測器是否有異常信號輸入。探測器由探測元件和相應(yīng)的電路組成，當(dāng)檢測到有警情時，發(fā)出一個中斷信號給單片機。單片機根據(jù)輸入端口識別出是哪一種警情，啟動模擬摘機電路，并置MT8880為呼叫處理模式，檢測電路信號音是否有接通交換局的撥號音。當(dāng)檢測到為撥號音時，單片機將預(yù)存的電話號碼送入MT8880，置MT8880為雙音頻模式。MT8880將電話號碼轉(zhuǎn)化為雙音多頻信號送到固定電話線路上，從而完成撥號的過程。當(dāng)MT8880電話號碼全部撥完后，AT89S52置MT8880為呼叫處理模式，檢測電話線路信號音的類型。如果遇到忙音則立即啟動下一個號碼的撥號程序；如果是回鈴音時則等待對方摘機的信號，摘機后啟動語音播放的子程序，播放出事先錄制的報警語音。如果撥通電話但對方一直無人摘機，則在等待一段時間（一般為60秒）后啟動下一個號碼的撥號程序。整個撥號過程中如果電話都接不通，則循環(huán)撥打預(yù)存的電話號碼直至有人接聽。播放完語音后單片機啟動模擬掛機電路，掛斷電話并消除警情中斷信號。單片機啟動計時器計時10分鐘后再重新檢測警情接口是否仍有報警信號，然后啟動相應(yīng)的程序。從而完成整個系統(tǒng)的電話報警功能。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件包括：探測器功能模塊，單片機系統(tǒng)AT89S52，雙音多頻信號收發(fā)器MT8880，模擬摘機、掛機電路及語音提示電路五部分。（1）探測器功能模塊、探測器也叫傳感器，每個傳感器分別通過一條信號線與單片機I/ O 口相連。在本系統(tǒng)中，探測器并未使用專門的傳感器芯片，一方面是系統(tǒng)對探測信號的輸入要求不高，另一方面用簡單的電路實現(xiàn)，可節(jié)約成本。如圖2所示，為門磁探測器（a）、熱敏探測器 （b）、紅外探測器（c）。當(dāng)正常狀態(tài)時，輸出端保持低電平，當(dāng)發(fā)生異常時，各電路導(dǎo)通，使得輸出端輸出4.6V的電壓，驅(qū)動單片機報警工作。

（2）單片機系統(tǒng)AT89S52。如圖3所示，其中p1.0～p1.3與MT8880的D0～D3連接，用于數(shù)據(jù)的傳送；p1.4～p1.6、p3.4與MT8880的控制端連接，用與MT8880工作模式的控制；p3.6、p3.7和ISD2590的PD、CE引腳連接，用于2590放音的控制端口；P0端口連接探測器輸出端口，用于報警信號的檢測。

（3）雙音多頻信號收發(fā)器MT8880。MT8880是是一種具有

Intel 微處理器接口功能的雙音多頻（DTMF）發(fā)送和接收器件。采用CMOS工藝制造，功耗低，可靠性高。MT8880內(nèi)部電路由收發(fā)電路、振蕩器和電源偏置電路組成。收碼電路包括信號放大、撥號音抑制濾波、輸入信號的高低頻帶通濾波、譯碼及鎖存等功能；發(fā)碼電路包括數(shù)據(jù)鎖存、行列計數(shù)、D／A轉(zhuǎn)換和混頻等功能。（4）撥號模式。將MT8880置DTMF模式，數(shù)據(jù)輸入腳D0～D3連接單片機，輸入預(yù)設(shè)電話號碼，通過內(nèi)部可編程行列分頻器、D/A變換器，合成DTMF信號，通過TONE引腳耦合到電話線路上，完成撥號功能。電話線路信號狀態(tài)有三種：摘機態(tài)、忙音態(tài)、回鈴音態(tài)。三種狀態(tài)電路均為頻率為450±25Hz 的交流信號。撥號音為是連續(xù)的信號音；回鈴音是5s斷續(xù)的信號音，即1s 通，4s斷；忙音是0.7s 斷續(xù)的信號音，即0.35s通，0.35s 斷。要實現(xiàn)以上功能，首先將MT8880設(shè)置為呼叫處理（call）模式，通過IN引腳電路從呼叫信號音中檢測電話呼叫過程的各種信號音，只要信號頻率落在320～510 有效檢測頻率范圍內(nèi)，片內(nèi)呼叫處理濾波器便可濾出，經(jīng)過限幅得到的方波由IRO/CP端輸出，通過與單片機接口，調(diào)用信號音判斷子程序，完成對于信號音的分析和確定呼叫的性質(zhì)。若無信號輸出，則保持低電平。（5）模擬摘機、掛機電路。根據(jù)通信協(xié)議規(guī)定：程控電話交換機對電話摘機的響應(yīng)是電話線回路直流電流突然增大為30mA左右。所以，使得電信局交換機檢測到回路電流變大則可以實現(xiàn)摘機狀態(tài)；當(dāng)回路沒有直流電流則實現(xiàn)掛機狀態(tài)。如圖4所示，欲實現(xiàn)模擬摘機狀態(tài)時，單片機控制引腳（P3.1）輸入一個高電平到三極管的基極，三極管會導(dǎo)通，從而使繼電器的常開端閉合，接上電話線，實現(xiàn)模擬摘機的效果；當(dāng)欲掛斷電話時，單片機控制引腳（P3.1）返回低電平，三極管截止，繼電器釋放，從而實現(xiàn)了模擬掛機。

（6）語音提示電路。語音芯片選用ISD2500系列單片語音錄放集成電路ISD2590，它采用CMOS工藝，具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無須專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點。錄音時間為90 秒，能重復(fù)錄放達10萬次。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術(shù)，省去了A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。每個采樣值直接存儲在片內(nèi)單個E2PROM單元中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。

參 考 文 獻

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