基于單片機(jī)的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
摘要: 介紹了一種以AT89S52單片機(jī)為控制核心, 通過DTMF公用電話網(wǎng)和CAN 總線傳遞的多節(jié)點(diǎn)家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本智能家居安防系統(tǒng)集防火、防盜、防燃?xì)鉃橐惑w, 可實(shí)現(xiàn)自動檢測與自動語音撥號報警。詳細(xì)介紹了DTMF收發(fā)電路、通話電路和CAN 總線傳輸?shù)入娐?。?shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 本系統(tǒng)功能實(shí)用, 信息傳遞實(shí)時可靠,適用于家居安防或其他場所的安防系統(tǒng)。
1 引言
現(xiàn)在的安防系統(tǒng)可借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、IC 卡技術(shù)、通信技術(shù)等來實(shí)現(xiàn),CAN總線應(yīng)用于安防系統(tǒng)對家居智能化發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。而把DTMF 技術(shù)應(yīng)用于安防系統(tǒng), 不需要專門的布線, 不占用無線電頻率資源, 沒有電磁污染。文中設(shè)計(jì)了一種基于CAN 總線和DTMF技術(shù)的以AT89S52單片機(jī)為核心的新型智能家居安防系統(tǒng), 使原來小區(qū)安防系統(tǒng)的實(shí)時性和可靠性有了一個新層次的提高。本系統(tǒng)可以對整個家居的安全環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控, 監(jiān)控的范圍包括室內(nèi)防盜、火災(zāi)報警、煤氣泄露等一系列不安全因素。一旦有上述事故發(fā)生, 該報警系統(tǒng)就會發(fā)出相應(yīng)的報警信息, 用語音播出警情類別, 向遠(yuǎn)方用戶和相關(guān)部門提供警情語音。
2 系統(tǒng)總體構(gòu)成
系統(tǒng)框圖如圖1所示。單片機(jī)控制DTMF收發(fā)電路、數(shù)字語音電路、摘掛機(jī)控制電路。探測器能夠快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測到住宅的異常狀況, 經(jīng)確認(rèn)后及時通知控制器, 再由單片機(jī)來控制電話接口電路, 實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī), 自動撥打預(yù)先設(shè)置的電話號碼進(jìn)行語音報警并通知管理中心。當(dāng)監(jiān)測到對方回應(yīng)后, 自動恢復(fù)警戒狀態(tài)。
圖1 家居安防系統(tǒng)框圖
3 硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主控部分采用AT89S52單片機(jī), 無需擴(kuò)展外部存儲器??撮T狗電路采用具有可編程的串行EEPROM - X25045。X25045依次存儲了標(biāo)志字段、話機(jī)號碼、警情代號、系統(tǒng)設(shè)置等數(shù)據(jù)信息。數(shù)字語音電路采用數(shù)字語音芯片ISD1420。系統(tǒng)中ISD1420僅作為基本錄放音電路, 所以所有的地址線全部置為0, 因此放音的起始地址是0。語音信號由駐極話筒拾取, 從M IC 和M IC REF兩端輸入芯片內(nèi)部的放大器放大, 經(jīng)過功放后的音頻信號從SP+ 被用來與通話電路相連, 以送出語音信號。
3. 1 振鈴檢測及模擬摘掛機(jī)單元
系統(tǒng)并于電話線兩端, 時刻處于監(jiān)控狀態(tài), 不會影響電話的正常工作。當(dāng)系統(tǒng)接收到振鈴信號時,會進(jìn)行振鈴檢測。振鈴信號經(jīng)三個反相器后接入AT89S52的P3. 4口。若5次振鈴后無人接聽, 則系統(tǒng)進(jìn)入自動摘機(jī)狀態(tài)。單片機(jī)P1. 2 引腳輸出高電平, 三極管V501導(dǎo)通則繼電器K1 動作, 將負(fù)載電阻接入電路實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)。此后電話線上就會出現(xiàn)大于10mA 的電流, 交換中心檢測到這一電流后就不再輸出振鈴信號而是轉(zhuǎn)為接通電話。如果振鈴信號沒有達(dá)到預(yù)設(shè)值就消失, 則單片機(jī)的計(jì)數(shù)值清零,控制器不動作。
3. 2 DTMF收發(fā)單元
DTMF收發(fā)電路采用DTMF 信號編/解碼芯片MT8880[ 5] 芯片, 單片機(jī)通過DTMF收發(fā)電路撥出電話號碼進(jìn)行電話報警, DTMF 收發(fā)電路如圖2所示。
圖2 DTMF收發(fā)電路
MT8880提供了與微處理器相連的接口, 以對其發(fā)送、接收和工作模式進(jìn)行控制。它的接收部分采用單端輸入, 由R27、R28和C16 組成, 其輸入電壓增益為1, 通過改變R28可調(diào)節(jié)輸入信號的增益。它的發(fā)送部分由R29、C17、C18和XTAL2構(gòu)成。它的控制部分由R30 和C19 構(gòu)成。IRQ /CP 與單片機(jī)P3. 5 腳相連。當(dāng)MT8880接收到有效的雙音多頻信號時, 單片機(jī)進(jìn)行中斷處理。MT8880 的IN - 端和通話電路TEA 1062 的QR 端相連, MT8880 的TONE端和TEA1062的DTMF端相連。
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