電話報警系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：采用單片機(jī)技術(shù)開發(fā)的電話報警系統(tǒng)，當(dāng)有外人侵入或發(fā)生火災(zāi)時，能及時地報警，避免事態(tài)進(jìn)一步擴(kuò)大。本文主要介紹設(shè)計的主要思路，包括系統(tǒng)硬件框圖結(jié)構(gòu)、部分主要器件和單元電路、軟件編程思想及設(shè)計中應(yīng)考慮和解決的幾個主要問題。

關(guān)鍵詞：自動撥號 電話報警 微控制器 PT2262 PT2272

隨著社會的發(fā)展，人們的活動、居住區(qū)域越來越大，安全問題越顯重要，加上電話、手機(jī)得到普及，簡捷、經(jīng)濟(jì)型報警器成為家庭所需。目前，市售有多種撥號報警器，但大多數(shù)屬于特殊功能的電話機(jī)，成本報高，作為普通市民丟棄原先購置的電話機(jī)再安裝報警電話機(jī)實(shí)在是浪費(fèi)。本系統(tǒng)研究的是，在無須改動原電話機(jī)的前提下，在電話線上并接本裝置，并采用無線紅外探頭實(shí)時監(jiān)測，達(dá)到各項(xiàng)功能上，并且在用戶使用界面、安全性、多路無線探頭設(shè)計方面有較大改進(jìn)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

為達(dá)到良好的實(shí)際使用效果，系統(tǒng)須具有的功能如下：（1）三重設(shè)置功能?？梢酝瑫r設(shè)置電話、傳呼、手機(jī)號碼，一旦報警，延時、判斷、確認(rèn)5s后，自動撥號通知值班人員，并在現(xiàn)場發(fā)出警報。（2）延時啟動功能。首次啟動報警器，報警器將于20s后自動進(jìn)入警戒狀態(tài)，以便主人可以從容處理，避免引起誤報。（3）人機(jī)交互界面。采用32位字符型液晶顯示模塊，顯示直觀、清楚，并采用4×4鍵盤手動輸入。（4）保密功能。電話號碼、密碼的修改必須經(jīng)密碼判斷確認(rèn)無誤后才能進(jìn)行，系統(tǒng)關(guān)機(jī)亦須輸入密碼。（5）數(shù)據(jù)永久保存功能。意外或人為斷電，系統(tǒng)里面設(shè)置的所有號碼數(shù)據(jù)不會丟失。（6）簡潔安裝功能。與日常通話功能互不干涉，可安裝在任意位置，不需改動電話機(jī)。（7）四路無線紅外探頭。編碼探頭可以任意安裝在15m防區(qū)內(nèi)。設(shè)計中，采用89C51[1]，P1口作為用戶鍵盤輸入。輸入內(nèi)容包括密碼輸入、電話號碼輸入和關(guān)機(jī)控制等。P0口作為字符液晶顯示的數(shù)據(jù)口，P3口作為串行EEPROM 25045的控制口和數(shù)據(jù)傳輸口。P0的鎖存器口作為模擬電話號碼撥號數(shù)據(jù)口，通過十六選一數(shù)據(jù)選擇器4067控制繼電器矩陣模擬撥號。電話撥號采用價格便宜、低功耗的專用撥號芯片91219E[2]。89C51中的P3口用于四路無線紅外探頭信號的輸入[3]，訊響器作為現(xiàn)場訊響報警。

圖1是系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖。

圖2是系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖。

2 主要器件和部分單元電路

2.1 雙音頻/脈沖撥號器91210E

91210E為雙音頻/脈沖撥號器，由臺灣聯(lián)華電子公司制造，18只引腳，采用CMOS工藝。功耗很低且具有較高的噪聲容限，采用3.58MHz晶振，具有很高的精確度和穩(wěn)定性，工作電壓2～5.5V，最大功耗500mW，32位號碼重?fù)艽鎯ζ鳎?30ms閃爍時間，可以選擇通斷比和工作方式。輸入為C1、C2、C3、C4、R1、R2、R3、R4鍵盤輸入，輸出為音調(diào)正弦數(shù)字合成，邏輯框圖如圖3所示。

91210E各引腳功能如表1所列。

表1

2.2 編碼、解碼芯片PT2262/PT2272

PT2262/PT2272是PTC公司生產(chǎn)的CMOS遙控三態(tài)編解碼集成電路，廣泛應(yīng)用在各種遙控電路上，典型產(chǎn)品有機(jī)車防盜器、遙控收發(fā)組件。PT2262是發(fā)射，PT2272是接收。二者必須配對使用，且振蕩電阻必須符合要求。PT2262的TE端是發(fā)射允許端，接低電平時，17腳DOUT端輸出一串編碼。該串編碼經(jīng)過傳播從PT2272的14腳輸入。如果地址端密碼一致，VT解碼有效端輸出高電平，數(shù)據(jù)端就會輸出與PT2262發(fā)射端一致的電平信號，從而實(shí)現(xiàn)遙控功能。

對于編碼PT2262，A0～A5共6根線，為地址線；而A6～A11共6根線，可作地址線又可作數(shù)據(jù)線。若解碼器A6～A11作地址線使用，則A0～A11共12根地址線，每線都可以設(shè)置成“1”、“0”、“開路”三種狀態(tài)之一，因此，共有編碼數(shù)為3 12=531 441種。但若解碼器的A6～A11作數(shù)據(jù)線。那么，這時的PT2262的A6～A11可設(shè)置為“1”、“0”兩種狀態(tài)，而地址線只剩下A0～A5共6根，編碼數(shù)為729種。

PT2262、PT2272引腳如圖5所示。

2.3 無線收發(fā)模塊

考慮到編碼和譯碼地址的設(shè)置，無線收、發(fā)模塊典型的內(nèi)部電路圖如圖6所示。

2.4 熱釋電紅外電路

人體是一特定波長紅外線的發(fā)射體，檢測到這種紅外線的變化并予以放大處理，以推動適當(dāng)?shù)呢?fù)載，是熱釋電人體紅外傳感器及專用集成電路的功能。這種人體檢測技術(shù)較之以往的超聲微波方式更為靈敏與準(zhǔn)確，在國外已廣泛應(yīng)用于燈具控制、保安報警、自動門、自動風(fēng)扇、門鈴等等的新產(chǎn)品之中。由于熱電紅外傳感頭PIR輸出的信號幅度小（mV級）、頻率低（約0.1～8Hz），因此，對隨后的放大處理電路要求較高：既要達(dá)到很高的靈敏度，能有幾m～十幾m的作用距離，又要能準(zhǔn)確緊別生特體和非生物體的運(yùn)動，使誤報率達(dá)到最低，還要能做到體積小、耗電微、外圍元件小。我們采用BIS0001作為紅外信號的處理芯片，這個芯片內(nèi)含有兩級運(yùn)算放大器、級級電壓比較器、狀態(tài)控制器、延時定時器、輸出封鎖定時器及參考電源等，與熱釋電傳感器連接只需少量的外圍元件即可構(gòu)成自動報警器。

圖7為熱釋電紅外電路。

當(dāng)人進(jìn)入警戒區(qū)域時，熱釋電紅外傳感器PIR接收到頻率為0.1～8Hz的人體紅外信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過由電阻R2、電容C3及C5組成的低通濾波電路，濾除高頻干擾噪聲，送至IC1BIS0001的14腳。經(jīng)內(nèi)部二級放大和雙向幅度鑒別后，通過邏輯控制延時電路在IC1 BIS0001的2腳輸出高電平，并經(jīng)電阻R送至三極管9013。9013接射極跟隨電路，E極通過1個2kΩ的電阻限流接1個發(fā)光二極管指示，E極又輸出1個信號作為編碼芯片的輸入端。

3 系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮和解決的幾個主要問題

（1）報警信號的準(zhǔn)確性熱釋紅外傳感頭及信號處理專用芯片。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)紅外線控頭容易受干擾引起誤報警，除在硬件上增加高頻濾波電容外，還在軟件中增加判斷和鑒別報警信號子程序，提高了系統(tǒng)的可靠性。在開發(fā)中采用PT2262/2272作為編、解碼芯片，采用無線收發(fā)模塊傳輸信號，提高了監(jiān)控組數(shù)，減少了連線麻煩。

（2）自動撥號的實(shí)現(xiàn)

自動撥號電路采用十六選一數(shù)據(jù)選擇器，使用繼電器矩陣單元電路代替手機(jī)撥號。我們在實(shí)驗(yàn)時先考慮用模擬開關(guān)實(shí)現(xiàn)撥號，這樣可以使線路功耗小、板子體積??；但實(shí)驗(yàn)證明，由于模擬開關(guān)存在較大的接觸電阻，無法正確可靠撥號。如果采用低接觸電阻的音頻開關(guān)矩陣，則成本太高。

（3）數(shù)據(jù)的存儲和程序的監(jiān)測

為了在斷電情況下能保存電話號碼和密碼等數(shù)據(jù)，我們采用串行EEPROM 25045，帶512個字節(jié)，并且?guī)А翱撮T狗”功能。如果程序跑飛無法在設(shè)定時間內(nèi)使“看門狗”復(fù)位，能及時使PC指針復(fù)位，提高了系統(tǒng)的可靠性。

（4）鍵盤的設(shè)計及保密

鍵盤編程是根據(jù)線反轉(zhuǎn)的思路。為了提高系統(tǒng)的安全保密性，在設(shè)置鍵功能時考慮了密碼鍵，并且為了系統(tǒng)正常工作，設(shè)置了關(guān)機(jī)鍵。只有在輸入正確密碼后才能被關(guān)機(jī)。

（5）系統(tǒng)干擾

系統(tǒng)干擾主要來自兩個方面，無線傳感器干擾和電話線干擾。無線傳感器干擾主要來自接收部分的電路，我們一方面選用獨(dú)立的+5V電壓作為傳感器電路的電源，另一方面在四路信號輸入口使用了光隔離，解決了問題。電話線干擾主要來自多只電話機(jī)在同一線路上的耦合及頻繁操作，亦采用了光隔離，成功地解決了這個問題。