家庭電話自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：隨著現(xiàn)代生活的不斷發(fā)展，入室盜竊案件時(shí)有發(fā)生，家庭報(bào)警裝置有很大的現(xiàn)實(shí)需求。本文利用單片機(jī)作為控制核心，采用模塊化設(shè)計(jì)，包括預(yù)警探測(cè)部分、DTMF撥號(hào)部分、FSK調(diào)制解調(diào)器、擴(kuò)展存儲(chǔ)器部分和總控部分。

關(guān)鍵詞：電話網(wǎng)絡(luò)；單片機(jī)技術(shù)；報(bào)警

中圖分類號(hào)：TP277

隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的不斷加快人們?cè)谧约杭抑械臅r(shí)間越來越少，這樣便給許多不法份子帶來了可乘之機(jī)。入室盜竊者常常鉆樓房建筑設(shè)計(jì)的空子，把防盜網(wǎng)、空調(diào)位、透氣窗、雨水管、天臺(tái)都當(dāng)成了輔助的作案工具，特別是夏季，很多家庭的門窗不會(huì)上鎖，入室盜竊案件更是進(jìn)入了高發(fā)期。雨水管、空調(diào)位、透氣窗，在這些“經(jīng)驗(yàn)豐富”的入室盜竊者眼中，很多樓房的建筑設(shè)計(jì)都有可能成為作案的輔助工具。根據(jù)各地報(bào)警服務(wù)臺(tái)的統(tǒng)計(jì)，每年入室盜竊案都高居各類案件之首。這種趁主人不在家或是主人晚上熟睡而進(jìn)行的入室盜竊活動(dòng)已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，為此人們想出了各種方法來確保自己的財(cái)產(chǎn)和生命不受到侵害。除了加強(qiáng)全社會(huì)安全防范意識(shí)和提高公安系統(tǒng)的案件偵破能力之外，個(gè)人家中安裝必要的防盜報(bào)警裝置也是很有必要的。目前市場(chǎng)上相應(yīng)的防盜裝置從簡(jiǎn)單的防盜門防盜窗到價(jià)格昂貴的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)種類繁多，但真正適于普通家庭安裝使用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便防盜報(bào)警裝置卻還為數(shù)較少，所以我們希望可以通過對(duì)現(xiàn)在各種防盜報(bào)警裝置的研究比較來設(shè)計(jì)制作一種性能可靠調(diào)試簡(jiǎn)單的基于電話網(wǎng)路的防盜報(bào)警裝置來解決上述問題。

1 報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

作為家用的基于電話網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，為了方便調(diào)試和便于功能擴(kuò)展，現(xiàn)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要分為預(yù)警探測(cè)部分、DTMF撥號(hào)部分、FSK調(diào)制解調(diào)器、擴(kuò)展存儲(chǔ)器部分和總控部分。下面將分別對(duì)其進(jìn)行介紹。

1.1 預(yù)警探測(cè)部分。預(yù)測(cè)探測(cè)部分由555定時(shí)器所接成的多諧振蕩器來調(diào)制紅外發(fā)射器來發(fā)出調(diào)制過的紅外光，將接受到的紅外光經(jīng)過放大直接接入單片機(jī)的P1端口中通過軟件編程來判斷是否發(fā)生情況如圖1所示。這樣雖然加大了軟件的編程量，但卻是用更少的元件完成了同樣的任務(wù)。為了便于編程接受調(diào)制光，我們將多諧振蕩器中的個(gè)元件取值如下從而產(chǎn)生頻率為1K的調(diào)制光。R1取1K，R2取2K電容C取476pf。

1.2 DTMF撥號(hào)部分。為了能產(chǎn)生DTMF雙音多頻進(jìn)行撥號(hào)這里采用HOLTEK公司生產(chǎn)的另一款型號(hào)為HT9200A的芯片作為這里撥號(hào)部分的主要元件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與封裝形式如圖2所示。HT9200A主要用于自動(dòng)撥號(hào)系統(tǒng)直接與控制系統(tǒng)相聯(lián)，所要發(fā)送的號(hào)碼直接由單片機(jī)通過串行通信方式由DATA端送入芯片內(nèi)部，在經(jīng)DTMF端傳入電話線。

1.3 FSK調(diào)制解調(diào)器。系統(tǒng)中采用日本OKI公司生產(chǎn)的型號(hào)為MSM7512B的FSK調(diào)制解調(diào)器，其工作電壓為單電源3V-5V，芯片封裝形式如圖3所示。系統(tǒng)中MSM7512B將單片機(jī)種的數(shù)字信號(hào)調(diào)制成FSK信號(hào)送入電話新當(dāng)中，并將電話線當(dāng)中的FSK信號(hào)解調(diào)通過串行方式送入單片機(jī)當(dāng)中以便單片機(jī)判斷狀態(tài)做出相應(yīng)控制，此外MSM7512B還可對(duì)HT9200A產(chǎn)生DTMF信號(hào)進(jìn)行放大衣以便在電話線上更好傳輸。16腳DIP封裝時(shí)各管腳定義如表2所示。Mod1與Mod2用來選擇工作方式，當(dāng)Mod2=0，Mod1=0時(shí)，M7512B工作于調(diào)制方式。XD輸入為“0”，“1”的數(shù)字調(diào)制信號(hào)，AO對(duì)應(yīng)輸出頻率為“2100Hz”，“1300Hz”的FM模擬信號(hào)。 是模擬信號(hào)輸出的使能控制端。

1.4 擴(kuò)展存儲(chǔ)器部分。由于新系統(tǒng)中減少了許多元件，一些功能便由單片機(jī)編程來完成，此外新系統(tǒng)中沒有錄音系統(tǒng)，報(bào)警聲音事先存入存儲(chǔ)器中，警情發(fā)生時(shí)直接將存儲(chǔ)的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過調(diào)制傳入電話線當(dāng)中，所有這一切單靠單片機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為此我們需要擴(kuò)展單片機(jī)的存儲(chǔ)器空間。單片機(jī)的存儲(chǔ)器擴(kuò)展有兩種方式，并行數(shù)據(jù)傳輸方式和串行數(shù)據(jù)傳輸方式。并行方式傳輸數(shù)據(jù)快但結(jié)構(gòu)復(fù)雜實(shí)現(xiàn)成本較高，串行傳輸方式中I2C總線形式只需要三根連線，并且其最高傳送速率100kbps以足夠我們使用，所以我們采用I2C總線形式的串行存儲(chǔ)器擴(kuò)展。所用芯片F(xiàn)M24Cl64為64Kb容量的EEPROM。其封裝形式如圖5所示。

1.5 總控部分。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路降低成本，新系統(tǒng)中的總控部分采用的單片機(jī)為AT89C2051，封裝圖如圖6所示。先對(duì)AT89C2051作簡(jiǎn)單概述：AT89C2051是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀Flash程序存儲(chǔ)器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失系統(tǒng)，內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C2051是功能強(qiáng)大的單片機(jī)，但它只有20個(gè)引腳，15個(gè)雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是一個(gè)完整的8位雙向I/O口，兩個(gè)外中斷口，兩個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)全雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。同時(shí)AT89C2051的時(shí)鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi)RAM將被凍結(jié)，時(shí)鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼續(xù)運(yùn)行。盡管采用AT89C2051降低了成本但是由于其I/O口有限為功能實(shí)現(xiàn)帶來許多不便，為解決這一問題我們?cè)谡麄€(gè)系統(tǒng)中采用了兩個(gè)繼電器來控制外圍器件，將單片機(jī)的使用時(shí)間分為三個(gè)階段即鍵盤時(shí)間，預(yù)警探測(cè)時(shí)間和電話報(bào)警時(shí)間，讓單片機(jī)在三個(gè)不同的階段計(jì)入不同的器件。其中鍵盤時(shí)間中鍵盤的接入如圖7所示。分別讓P1口的高4位和低4位腳交替發(fā)出高低電平，之后通過軟件編程來確認(rèn)那個(gè)鍵按下。

2 結(jié)論

對(duì)系統(tǒng)總結(jié)，包括所用芯片在內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)共用器件49個(gè)，所用器件較少，成本也必將隨之降低。此外系統(tǒng)中除了DTMF信號(hào)的產(chǎn)生和發(fā)送以外全部為數(shù)字信號(hào)，有利于擴(kuò)展應(yīng)用。本系統(tǒng)通過電話網(wǎng)絡(luò)來完善家用報(bào)警系統(tǒng)，并利用單片機(jī)作為控制核心，控制預(yù)警探測(cè)模塊、DTMF撥號(hào)模塊、FSK調(diào)制解調(diào)器模塊、擴(kuò)展存儲(chǔ)器模塊，具有一定的智能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控，自動(dòng)判斷警情，自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警的功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]莫恩.震動(dòng)報(bào)警器[J].無線電制作精匯，2005（2）：56-57.

[2]魏定章.普通電話自動(dòng)報(bào)警裝置[J].中國(guó)專利：941092097，1996-03-06.

[3]張新德.現(xiàn)代通信電器使用與維修技巧[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2004，20.

[4]夏繼強(qiáng).單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.

[5]李榮正.PIC單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.

[6]沈美明，溫冬嬋.IBM-PC匯編語言程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社.

[7]李春玲.紅外自動(dòng)水龍頭[J].無線電制作精匯，2005（2）：261-262.

作者簡(jiǎn)介：鄭震（1985-），男，河北邢臺(tái)人，安全防范系碩士研究生，研究方向：安全檢測(cè)及管理工程。

作者單位：中國(guó)人民公安大學(xué)，北京 102623