電纜防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引言

近幾年，隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，固定電話在我國(guó)廣大農(nóng)村日益普及，電信部門需要鋪設(shè)對(duì)數(shù)越來越多、距離越來越長(zhǎng)的電纜，這些電纜大部分都是在荒郊野外以架空方式來敷設(shè)的，這樣就給某些不法分子偷盜電纜帶來了可乘之機(jī)。由此筆者想到了利用555定時(shí)器的定時(shí)功能來判斷斷纜的距離并制作出了經(jīng)濟(jì)、可靠、實(shí)用的電纜防盜報(bào)警器。本電纜防盜報(bào)警器只需經(jīng)過簡(jiǎn)單的設(shè)置便可對(duì)外線電纜進(jìn)行監(jiān)控，只要電纜被盜割，本設(shè)備可立即發(fā)出聲光報(bào)警并能迅速測(cè)量出電纜斷點(diǎn)離中心配線架的距離，為電纜的自動(dòng)保護(hù)提供了切實(shí)、有效的方法。

2 硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

我們?cè)O(shè)計(jì)的電纜防盜報(bào)警器可以同時(shí)監(jiān)控16條電纜的通斷情況，硬件上分為2部分：控制面板和主板。控制面板主要實(shí)現(xiàn)輸入、輸出功能（從按鍵接收數(shù)據(jù)、通過七段數(shù)碼管顯示時(shí)間、斷纜號(hào)、距離等）；主板主要實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控電纜的接口、報(bào)警接口、對(duì)電纜進(jìn)行循環(huán)監(jiān)測(cè)、測(cè)量斷纜長(zhǎng)度等功能；控制面板和主板之間通過串口進(jìn)行通信，其硬件原理圖如圖1、圖2所示。

圖2主板硬件原理圖

在控制面板中單片機(jī)（MCU）選用的是ATMEL公司的AT89C52；外部存儲(chǔ)器為ATMEL的AT24C02，主要用于存儲(chǔ)報(bào)警聯(lián)系用的電話號(hào)碼、電纜的校驗(yàn)距離等數(shù)據(jù)；LED在正常狀態(tài)下顯示時(shí)間信息，在有斷纜的情況下顯示斷纜編號(hào)和斷纜距離；按鍵主要包括數(shù)字鍵、控制鍵等，為輸入電話號(hào)碼、校驗(yàn)時(shí)間、距離、進(jìn)行系統(tǒng)控制等功能提供人機(jī)接口。在該電纜防盜報(bào)警器中可以設(shè)置6組電話號(hào)碼，當(dāng)出現(xiàn)斷纜時(shí)，除報(bào)警器自帶的喇叭會(huì)用語(yǔ)音報(bào)警外，主機(jī)還輪流撥打這6組電話進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警電話摘機(jī)后，接收?qǐng)?bào)警的人可以通過電話上的按鍵確認(rèn)該報(bào)警。當(dāng)某路電纜的報(bào)警被確認(rèn)后，主機(jī)再循環(huán)檢測(cè)各條電纜通斷情況時(shí)會(huì)跳過該電纜。

在主板中單片機(jī)（MCU）選用的是ATMEL公司的AT89C52；數(shù)字語(yǔ)音芯片用的是API840、ISD1420，用于錄制、存儲(chǔ)報(bào)警用的語(yǔ)音信息。語(yǔ)音報(bào)警的部分內(nèi)容（如電纜所在的電信局名稱等）可以通過錄音鍵現(xiàn)場(chǎng)錄制到ISD1420中，0-9、10等數(shù)字的語(yǔ)音內(nèi)容（主要用于語(yǔ)音報(bào)警時(shí)可報(bào)出斷纜編號(hào)、斷纜距離等信息）已經(jīng)提存放在API840芯片內(nèi)，無須用戶現(xiàn)場(chǎng)錄制；雙音頻收發(fā)電路采用MT8880，主要用于報(bào)警時(shí)撥打報(bào)警電話及從對(duì)方接收控制信息。

3 系統(tǒng)工作原理

利用555測(cè)量斷纜距離的電路原理圖如圖3、圖4所示（圖中只畫出了一條電纜的情況）。

由于外線電纜被盜割時(shí)都是整條電纜全部被割斷，所以判斷電纜是否被盜割只需判斷電纜中的任一對(duì)雙絞線是否斷掉即可。在應(yīng)用時(shí)只需從被保護(hù)的電纜中拿出一對(duì)雙絞線接到圖3的外線1、2上，且這對(duì)雙絞線不能作為用戶線使用。平常工作時(shí)，這對(duì)雙絞線在用戶端的分線箱或交接箱上是連在一起的，且多選一通道開關(guān)MC14051的輸入端與各繼電器的常閉觸點(diǎn)連在一起，由單片機(jī)控制多選一通道開關(guān)循環(huán)檢測(cè)各外線輸入電平。由于外線的一端接地，所以在正常情況下外線到單片機(jī)上的電平應(yīng)該是低電平，若為高電平則說明該路電纜已被割斷（如圖4所示），這樣外線1和外線2之間就會(huì)形成一個(gè)對(duì)地電容C，實(shí)驗(yàn)表明被盜割電纜的地方距監(jiān)控中心距離與C成比關(guān)系。當(dāng)檢測(cè)到電纜被盜割后，通過單片機(jī)和M74HC595控制相應(yīng)的繼電器吸合，將外線接到繼電器的常開觸點(diǎn)上，這樣相當(dāng)于將555的DIS和THR端通過電容C1接地，從而組成了555的單穩(wěn)態(tài)電路。此時(shí)再通過單片機(jī)送一個(gè)低脈沖信號(hào)到555的 TRIG端，就會(huì)在555的Q端觸發(fā)出一個(gè)高電平脈沖信號(hào)，其持續(xù)時(shí)間為1.1*C*R1秒。通過單片機(jī)監(jiān)測(cè)此高電平的持續(xù)時(shí)間，再和保存在EEPROM 中此電纜的校驗(yàn)值對(duì)比，即可準(zhǔn)確地判斷出斷纜的距離（經(jīng)過實(shí)際使用，誤差在4%以內(nèi)）。

4 軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

電纜防盜報(bào)警器的軟件使用匯編語(yǔ)言編寫，配合硬件完成各種功能。

控制面板程序主要由主程序、串行中斷處理程序、定時(shí)器中斷處理程序組成。

主板程序主要由主程序、串行中斷處理程序、MT8880中斷處理程序等組成。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用單片機(jī)和555集成電路設(shè)計(jì)的電纜防盜報(bào)警器的最大特點(diǎn)就是可靠性高、精度高、造價(jià)低、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單。通過此方法，筆者開發(fā)出了能同時(shí)監(jiān)測(cè)16條電纜的防盜報(bào)警器，在實(shí)際應(yīng)用中效果良好，得到了電信運(yùn)營(yíng)商的一致好評(píng)，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1]何立民，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，1999

[2]（美）Ken C.pohlmann著,蘇菲譯,數(shù)字音頻原理與應(yīng)用(第四版),電子工業(yè)出版社,2002