智能語音撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)

摘要：介紹了以AT89C5l單片機(jī)作為控制核心的自動(dòng)撥號(hào)、檢測(cè)和放音的智能語音撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)。重點(diǎn)論述了自動(dòng)撥號(hào)和語音部分的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和軟件設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)自動(dòng)撥號(hào)語音芯片信號(hào)音檢測(cè)

隨著人們生活水平的提高和安防意識(shí)的增強(qiáng)，急需開發(fā)面向大眾、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。鑒于住宅電話和移動(dòng)通信設(shè)備的普及，以及電話語音報(bào)警的快捷、有效及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，公共通信網(wǎng)成了報(bào)警系統(tǒng)的最佳傳輸媒介。本文介紹的報(bào)警系統(tǒng)就是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種智能語音撥號(hào)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)可廣泛用于各種對(duì)安防要求較高的場(chǎng)合，如智能樓宇、商場(chǎng)、銀行和工廠等。

電話自動(dòng)報(bào)警的主要功能為：用戶根據(jù)需要把自己的手機(jī)號(hào)碼、辦公室電話或報(bào)警監(jiān)控中心的電話預(yù)存入報(bào)警主機(jī)。報(bào)警主機(jī)不斷地對(duì)所監(jiān)控的設(shè)備(門禁、煙霧探測(cè)器、窗磁、攝像頭等)狀況進(jìn)行巡檢，當(dāng)有不安全情況(如火災(zāi)、非法入室、視頻丟失等)發(fā)生時(shí)，報(bào)警主機(jī)撥通預(yù)先存入的電話號(hào)碼，播放相應(yīng)的警情語音。若電話占線或者無人接聽，可撥下一個(gè)預(yù)存的電話號(hào)碼，如果所有預(yù)存的電話都占線或者無人接聽，則會(huì)自動(dòng)把所有的預(yù)存電話重?fù)芤槐?，保證了報(bào)警的有效性和可靠性。

1系統(tǒng)組成和工作原理

系統(tǒng)組成框圖如圖l所示。采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，外接E2PROM用于存儲(chǔ)電話號(hào)碼、設(shè)置參數(shù)(定時(shí)布/撤防、聯(lián)動(dòng)、視頻等)以及警情信息等。當(dāng)AT89C51單片機(jī)實(shí)時(shí)巡檢到新的警情信號(hào)(防區(qū)故障、視頻丟失、主電斷電或上位機(jī)死機(jī))時(shí)，報(bào)警主機(jī)就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行警情處理(聲光報(bào)警、啟動(dòng)相應(yīng)聯(lián)動(dòng)、記錄警情以及撥號(hào)報(bào)警等)。撥號(hào)報(bào)警的工作原理如下：系統(tǒng)自動(dòng)地控制摘／掛機(jī)電路模擬摘機(jī)，同時(shí)AT89C51單片機(jī)通過可編程并行接口8255將MT8880置為呼叫模式，檢測(cè)是否有撥號(hào)音。若有撥號(hào)音，則將MT8880設(shè)為突發(fā)方式，并按用戶預(yù)設(shè)的電話號(hào)碼自動(dòng)撥號(hào)。撥完電話號(hào)碼以后立即檢測(cè)對(duì)方是否摘機(jī)，一旦檢測(cè)到對(duì)方摘機(jī)，就啟動(dòng)語音提示電路發(fā)送與警情相一致的語音信息，完成自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警。

2硬件設(shè)計(jì)

2．1警情采集電路

信號(hào)采集電路由16路防區(qū)輸入信號(hào)采集電路和16路視頻丟失檢測(cè)采集電路組成。16路防區(qū)輸入信號(hào)采集電路如圖2所示。采集電路通過一片可編程并行接口芯片8255與AT89C51單片機(jī)的P0口接口，而16路防區(qū)輸入信號(hào)則通過光電隔離后與8255的PA口和PB口相接。PA口和PB口均設(shè)為輸入口，這16個(gè)輸入口分別對(duì)應(yīng)16路探測(cè)器的輸入。系統(tǒng)通過采集8255的PA、PB口的數(shù)據(jù)來判斷是否有警情產(chǎn)生。

16路視頻丟失檢測(cè)采集電路如圖3所示。該電路首先通過一片16路模擬開關(guān)芯片CD4067進(jìn)行視頻通路選擇，隨后經(jīng)過視頻信號(hào)檢測(cè)電路，最后再與AT89C5l單片機(jī)的P1．3口相接。系統(tǒng)首先將視頻通路號(hào)送給模擬開關(guān)CD4067．然后將采集的數(shù)據(jù)送給Pl.3口，來判斷視頻是否丟失。

2．2DTMF發(fā)送接收電路MT8880與AT89C51及語音電路的接口

MT8880是MITEL公司推出的專門用于處理DTNF信號(hào)的專用集成電路芯片，不僅具有接收和發(fā)送DTMF信號(hào)的自動(dòng)撥號(hào)功能，還可以檢測(cè)電話干線上撥號(hào)音、回鈴音和忙音等信號(hào)音。適合與單片機(jī)接口，外圍電路簡(jiǎn)單。

MT8880內(nèi)部有五個(gè)寄存器，分別為接收數(shù)據(jù)寄存器、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、收發(fā)控制寄存器CRA和CRB以及收發(fā)狀態(tài)寄存器。在本設(shè)計(jì)中，由于僅采用發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器、收發(fā)控制寄存器CRA和CRB發(fā)送DTMF信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)功能，因此在此僅介紹這三個(gè)寄存器。發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)決定要發(fā)送的雙音頻信號(hào)的頻率，因此只能向發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)。兩個(gè)收發(fā)控制寄存器占用同一個(gè)地址，因此根據(jù)CRA中的寄存器選擇位的值決定是否對(duì)CRB進(jìn)行操作。其接口電路如圖4所示。

ISDl420語音芯片采用直接模擬存儲(chǔ)技術(shù)，且錄放音質(zhì)極好，并有一定的混響效果；它的外圍元件簡(jiǎn)單，僅需簡(jiǎn)單的阻、容器件即可組成簡(jiǎn)單的錄、放音電路；無需后備電源，信息存儲(chǔ)時(shí)間長，不需要專用的編程器及語音開發(fā)器；具有較強(qiáng)的選址能力，可把存儲(chǔ)器分成160段來管理，形成最小的錄放時(shí)間為125ms。其接口電路圖如圖4所示。

語音分段方法：地址輸入端AO~A7由低位向高位排列，每位地址代表125ms的尋址，160個(gè)地址覆蓋20s的語音范圍(160×0.125s=20s)，錄音及放音功能均從設(shè)定的起始地址開始，錄音結(jié)束由停止操作決定．芯片內(nèi)部在該段的結(jié)束位置自動(dòng)插入結(jié)束標(biāo)志(EOM)；而放音時(shí)遇到EOM標(biāo)志即自動(dòng)停止放音。在本設(shè)計(jì)中，因需要四段報(bào)警提示語音，因此在設(shè)計(jì)時(shí)均將每段語音設(shè)為5s，其起始地址分別為00000000B、00101000B、01010000B、01111000B，由這四段起始地址可以看出A7、A2、Al和AO均為0，因此將其接地。

3軟件設(shè)計(jì)

3．1信號(hào)音的識(shí)別方法

系統(tǒng)在巡檢到警情信號(hào)后就模擬摘機(jī)。為了識(shí)別模擬摘機(jī)后電話系統(tǒng)是否處于可撥號(hào)的狀態(tài)、電話撥完號(hào)碼后電話是否接通以及對(duì)方是否摘機(jī)接聽電話等幾種狀態(tài)，系統(tǒng)必須進(jìn)行信號(hào)音的識(shí)別。為了識(shí)別信號(hào)音，必須知道各種信號(hào)音的特性。各種信號(hào)音特性如下：

撥號(hào)音：450±25Hz連續(xù)蜂音；

忙音：O．35s斷0．35s通的450±25Hz蜂音，音斷周期為O．7s；

回鈴音：4s斷l(xiāng)s通的450±25Hz蜂音，音斷周期為5s。

這些電話信號(hào)均是模擬信號(hào)，然而單片機(jī)是無法識(shí)別模擬信號(hào)的，故必須先將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，然后再根據(jù)脈沖信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行識(shí)別。這些電話音頻信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)可用下式計(jì)算：

N=tm/T

式中，N為每音段周期的脈沖個(gè)數(shù)；T為電話音頻信號(hào)的音頻周期，單位為s；tm為信號(hào)音斷周期的通時(shí)間，單位為s。