基于電話網(wǎng)絡(luò)的多路無(wú)線防盜報(bào)警系統(tǒng)

隨著人們生活與生產(chǎn)水平的不斷提高和財(cái)產(chǎn)安全意識(shí)的加強(qiáng)，人們對(duì)家居、倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所的防盜報(bào)警需求日益增加。傳統(tǒng)的報(bào)警器存在一定局限性，例如只能在本地發(fā)出報(bào)警聲，無(wú)法通知主人或小區(qū)保安以及甄別盜情區(qū)域，作用有限；探測(cè)器采用有線方式傳輸信號(hào)或供電，安裝不便。為此，文中采用無(wú)線射頻和電話網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種具有多路探測(cè)器、以無(wú)線方式連接、能甄別盜情區(qū)域、可自動(dòng)撥打預(yù)設(shè)電話報(bào)警且使用方便的防盜報(bào)警系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)主要軟硬件的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。

　　1 總體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)由多個(gè)探測(cè)器和主機(jī)構(gòu)成。如圖1所示。探測(cè)器由熱釋電紅外探測(cè)模塊和帶編碼無(wú)線發(fā)射模塊組成。探測(cè)器通過(guò)熱釋電紅外探測(cè)模塊探測(cè)入侵者，在探測(cè)到入侵者后通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送位置編碼給主機(jī)。主機(jī)包括單片機(jī)控制器、無(wú)線接收模塊、語(yǔ)音模塊、電話模塊、LCD顯示屏和按鍵，可安裝于固定位置。主機(jī)通過(guò)無(wú)線接收模塊接收探測(cè)器發(fā)出的位置編碼信號(hào)以甄別盜情區(qū)域。在收到盜情后，主機(jī)通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)撥打預(yù)設(shè)電話，電話接通后播放預(yù)先錄制的報(bào)警語(yǔ)音信息如住戶地址、盜情區(qū)域等，完成報(bào)警。用戶通過(guò)主機(jī)的人機(jī)接口，可預(yù)設(shè)報(bào)警電話號(hào)碼和錄制報(bào)警語(yǔ)音，并可進(jìn)行撤防和布防控制。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 探測(cè)器及無(wú)線接收模塊

　　探測(cè)器及無(wú)線接收模塊電路如圖2所示。熱釋電紅外線傳感器D203S吸收入侵者人體發(fā)出的紅外線并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由2腳輸出到紅外傳感信號(hào)處理器BISS0001.BISS0001內(nèi)部包含2級(jí)運(yùn)放、雙向鑒幅器、延遲時(shí)間定時(shí)器和狀態(tài)控制器。紅外傳感信號(hào)首先經(jīng)2級(jí)運(yùn)放放大，再經(jīng)雙向鑒幅器鑒幅產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，觸發(fā)延遲時(shí)間定時(shí)器工作，狀態(tài)控制器使輸出Vo（2腳）在延遲時(shí)間內(nèi)輸出高電平。當(dāng)Vo為高電平時(shí)Q1導(dǎo)通，繼電器模塊ATQ209的1腳和10腳間有電流通過(guò)，使7腳和8腳吸合導(dǎo)通，7腳獲得9 V電池電壓并供給無(wú)線發(fā)射模塊的供電端5腳，使其上電工作。無(wú)線發(fā)射模塊的1-4腳為數(shù)據(jù)輸入端，輸入數(shù)據(jù)通過(guò)跳線JP1-JP4配置，作為探測(cè)器的位鼴編碼。無(wú)線發(fā)射模塊內(nèi)部包含編碼調(diào)制芯片PT2262和315 MHz高頻發(fā)射電路，當(dāng)其上電工作后將位置編碼調(diào)制成高頻信號(hào)后發(fā)射。無(wú)線接收模塊內(nèi)部包含超外差接收電路和解碼芯片PT2272,可接收無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)射的高頻信號(hào)并解調(diào)出位置編碼，從4-7腳輸出。

圖2 探測(cè)器及無(wú)線接收模塊電路

　　2.2 中央控制器89C51

　　系統(tǒng)選用89C51單片機(jī)作為主機(jī)中央控制器，電路如圖3所示。P0口連接數(shù)據(jù)總線，用于單片機(jī)與LCD、電話模塊、鍵盤之間傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸分時(shí)進(jìn)行。P1.0-P1.3連接鍵盤（圖4），產(chǎn)生鍵盤掃描信號(hào)。P1.4-P1.7連接無(wú)線接收模塊（圖2）數(shù)據(jù)端，用于讀取探測(cè)器位置編碼。P2.0-P2.2連接LCD（圖4）的讀寫控制引腳，P2.3-P2.6連接電話模塊中DTMF收發(fā)芯片MT8880（圖6）的讀寫控制引腳。P2.7連接電話接口模塊PH8810（圖7），實(shí)現(xiàn)摘掛機(jī)控制。P3.4連接MT8880的IRQ/CP引腳，用于檢測(cè)電話呼叫過(guò)程中的信號(hào)音。P3.5-P3.7連接語(yǔ)音芯片ISD4002（圖5）的串行接口，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)語(yǔ)音芯片的操作。

圖3 中央控制器電路

2.3 LCD與按鍵模塊

　　LCD接口與按鍵電路如圖4所示。系統(tǒng)采用SMC1602A標(biāo)準(zhǔn)字符型液晶顯示模塊，可顯示2行16個(gè)字符。按鍵采用4x4矩陣形式，單片機(jī)從KEY-DB0至KEY-DB4輸入按鍵掃描信號(hào)，并從DB4-DB7讀取按鍵掃描值。在不進(jìn)行按鍵掃描時(shí)，KEY-DB0至KEY-DB4可被P1.0-P1.3內(nèi)部的上拉電阻拉至高電平，此時(shí)即使有鍵按下，也不影響總線DB4-DB7上的數(shù)據(jù)。

圖4 LCD接口與按鍵電路

　　2.4 語(yǔ)音模塊

　　語(yǔ)音模塊電路如圖5所示。選用ISD4002語(yǔ)音芯片實(shí)現(xiàn)報(bào)警語(yǔ)音的錄放，該芯片具有微控制器串行接口，可錄放多段語(yǔ)音，語(yǔ)音信息可掉電保存于芯片內(nèi)部的FLASH中。圖中ISD-SS、ISD-SCLK、ISD-MOSI為與單片機(jī)連接的串行接口信號(hào)，單片機(jī)通過(guò)串行接口發(fā)送指令控制語(yǔ)音芯片工作。語(yǔ)音芯片工作于錄音模式時(shí)，通過(guò)話筒采集語(yǔ)音并由內(nèi)部電路完成錄制和存儲(chǔ)。語(yǔ)音芯片工作于放音模式時(shí)，語(yǔ)音從AUDOUT（13腳）輸出，通過(guò)LM386M放大后再輸出至揚(yáng)聲器和電話接口模塊PH8810（通過(guò)信號(hào)AUDIO）。揚(yáng)聲器用于試聽錄制的語(yǔ)音，PH8810可將語(yǔ)音輸出到電話網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警。

圖5 語(yǔ)音電路

　　2.5 電話模塊

　　電話模塊包括DTMF收發(fā)電路和電話接口電路，如圖6、圖7所示。MT8880為DTMF收發(fā)芯片，用于產(chǎn)生雙音頻信號(hào)和電話信號(hào)音的檢測(cè)。MT 8880具有單片機(jī)接口，其工作受單片機(jī)控制，圖6中14-17腳為數(shù)據(jù)引腳，9-12腳為讀寫控制引腳。MT8880工作于雙音頻模式時(shí)，接收單片機(jī)傳輸來(lái)的電話號(hào)碼并產(chǎn)生該號(hào)碼的雙音頻信號(hào)，從DTMFOUT輸出給電話接口模塊PH8810,實(shí)現(xiàn)撥號(hào)。MT8880工作于呼叫處理模式時(shí)，將從DTMFIN輸入的電話信號(hào)音整形成方波后從IRQ/CP（13腳）輸出給單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)該方波計(jì)數(shù)以判斷撥號(hào)音、回鈴音、忙音，實(shí)現(xiàn)電話信號(hào)音的檢測(cè)。

圖6 DTMF收發(fā)電路

電話接口電路采用電話接口模塊PH8810實(shí)現(xiàn)。圖7中引腳2、3用于連接電話線，引腳4連接單片機(jī)，用于摘掛機(jī)控制。所撥號(hào)碼的雙音頻信號(hào)和報(bào)警語(yǔ)音信號(hào)從29、28引腳輸入到PH8810,PH8810將信號(hào)自動(dòng)增益放大后輸出至電話線。電話線上的信號(hào)音經(jīng)PH8810提取后從引腳10輸出給MT8880.

圖7 電話接口電路

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　3.1 主程序流程

　　單片機(jī)主程序流程如圖8所示。主程序首先使LCD顯示報(bào)警語(yǔ)音錄放、電話號(hào)碼設(shè)置、布防撤防控制3項(xiàng)主菜單選項(xiàng)，然后進(jìn)行按鍵掃描。若有選擇鍵按下，則根據(jù)選擇執(zhí)行相應(yīng)的功能代碼，執(zhí)行結(jié)束后重新顯示主菜單。若無(wú)選擇鍵按下，則判斷是否布防，已布防則執(zhí)行防盜報(bào)警程序。

圖8 主程序流程圖

　　3.2 防盜報(bào)警程序流程

　　防盜報(bào)警程序流程如圖9所示。程序首先向無(wú)線接收模塊查詢探測(cè)器位置編碼數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)為零表示沒(méi)有發(fā)生盜情，否則表示某個(gè)探測(cè)器探測(cè)到盜情。如有盜情，記錄盜情位置編碼、設(shè)置盜情發(fā)生標(biāo)志，然后控制PH8810執(zhí)行摘機(jī)操作。摘機(jī)后設(shè)置MT8880為呼叫處理模式以檢測(cè)撥號(hào)音，如果1s內(nèi)檢測(cè)到450Hz連續(xù)方波信號(hào)，判斷為有撥號(hào)音。如有撥號(hào)音，設(shè)置MT8880為雙音頻模式，向其發(fā)送電話號(hào)碼進(jìn)行撥號(hào)。撥號(hào)完成后，重新設(shè)置MT8880為呼叫處理模式以檢測(cè)回鈴音，如果檢測(cè)到4 s無(wú)、1 s有的450 Hz方波信號(hào)，表示有回鈴音。在檢測(cè)到回鈴音后，如果檢測(cè)不到任何信號(hào)音，表示對(duì)方摘機(jī)成功，控制語(yǔ)音芯片播放報(bào)警語(yǔ)音，播放結(jié)束后清除盜情標(biāo)志，避免重復(fù)報(bào)警。如果沒(méi)有撥號(hào)音或?qū)Ψ秸獧C(jī)不成功，則控制PH8810執(zhí)行掛機(jī)操作，因?yàn)闆](méi)有清除盜情標(biāo)志，程序下一次執(zhí)行時(shí)仍會(huì)嘗試報(bào)警，直至成功。

圖9 防盜報(bào)警程序流程圖

　　4 結(jié)論

　　多路無(wú)線防盜報(bào)警系統(tǒng)包含多路無(wú)線探頭，具有靈活錄制所需報(bào)警語(yǔ)音、設(shè)置多個(gè)報(bào)警電話號(hào)碼、撤防布防控制等功能以及液晶顯示界面，能甄別盜情區(qū)域并自動(dòng)撥打預(yù)設(shè)電話報(bào)警。該系統(tǒng)已應(yīng)用于實(shí)際家居和工廠倉(cāng)庫(kù)防盜，實(shí)際應(yīng)用表明，系統(tǒng)具有安裝方便、功能靈活實(shí)用、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。