1．簡介

　　隨著人們生活水平的不斷提高，家庭安全正在逐漸引起重視。在家庭住宅處安裝防盜及險情報警系統(tǒng)，使主人能及時掌握住宅發(fā)生的警情，正是人們所期盼的。智能電話報警系統(tǒng)就是適應(yīng)這種需求而研制的。智能電話報警系統(tǒng)是以單片機(jī)AT89C51為核心，結(jié)合DTMF(雙音多頻)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，語音芯片ISD1420，AT24C01 存儲芯片，熱釋電紅外線傳感器等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)、盜竊等的監(jiān)測，利用公共通訊網(wǎng)為傳輸媒介進(jìn)行自動撥號報警和實(shí)現(xiàn)播放事先錄好的語音信號。它具有可靠性高、成本低、易普及等優(yōu)點(diǎn)。

　　2．系統(tǒng)組成及基本原理

　　自動報警系統(tǒng)具有以下單元功能模塊: 前端探測器、自動摘掛機(jī)、雙音頻信號解碼、語音錄放、主控制器。為了使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能、體積以及成本達(dá)到最優(yōu)化的組合，必須對各種功能進(jìn)行軟、硬件劃分。探測器、自動摘掛機(jī)、電話接口、DTMF 撥號以及錄放音等用硬件電路實(shí)現(xiàn)；而振鈴音計數(shù)、忙音計數(shù)、輸入信息的分析處理等由軟件編程完成。由單片機(jī)構(gòu)成主控部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2. 1 所示。 

　　機(jī)器完成對人體熱釋電紅外信號的監(jiān)測。它將完成數(shù)據(jù)采集、A\D 轉(zhuǎn)換、比較判斷等。當(dāng)實(shí)際參數(shù)達(dá)到用戶設(shè)定的報警值時，輸出報警開關(guān)信號給自動報警器主機(jī)。自動報警的核心器件是單片機(jī)，它是整個系統(tǒng)的“心臟”，由它來接收報警信號并控制、協(xié)調(diào)各功能模塊的正常工作，本系統(tǒng)采用的是AT89c51 單片機(jī)。鍵盤用于用戶預(yù)存電話號碼的輸入等，EEPROM 中存儲系統(tǒng)的一些原始參數(shù)、重要數(shù)據(jù)。撥號電路主要采用MITEL 公司的編/譯碼集成芯片MT8888 來完成電話號碼的發(fā)送，并配合單片機(jī)完成電話線上各種信號音的監(jiān)測等工作。

　　語音電路采用美國ISD 公司的高保真錄放一體化語音芯片ISD1420 來完成報警時進(jìn)行語音提示的預(yù)存工作，根據(jù)警情進(jìn)行相應(yīng)的提示語音錄放。報警探測器安裝在用戶家里需要防范的部位。在通常情況下，監(jiān)控器是處于休眠狀態(tài)。當(dāng)用戶出門時，用戶可以通過鍵盤啟動監(jiān)控器，監(jiān)控器啟動探頭，此時監(jiān)控器處于真正的布防狀態(tài)。只要有人在探頭檢測范圍內(nèi)經(jīng)過，報警探測器立即向自動報警主機(jī)發(fā)出報警（中斷）信號。接到警情事件后，自動報警主機(jī)立即進(jìn)行確認(rèn)(多次巡檢中斷信號)，確認(rèn)無誤后，從EEPROM 中讀出相應(yīng)的報警電話號碼，通過雙音多頻撥號芯片自動撥打用戶預(yù)先設(shè)置好的報警電話號碼(如手機(jī)號碼，辦公室號碼)進(jìn)行遠(yuǎn)程撥號報警。待對方摘機(jī)后，啟動語音電路，將預(yù)先錄制好的語音信息通過電話線傳給對方。

　　3．系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計

　　系統(tǒng)由熱釋電紅外線探測器、報警主機(jī)、撥號電路、語音電路、電話接口電路、按鍵接 口電路等組成。

　　3.1 熱釋電紅外線探測器

　　熱釋電紅外傳感器接收移動人體輻射出的紅外線，將其轉(zhuǎn)化為與人體運(yùn)動速度、距離、方向等有關(guān)的低頻電信號。選擇熱釋電紅外傳感信號處理器BIS0001 可檢測盜情信號。

　　3.2 報警主機(jī)

　　報警器的主機(jī)由一片 AT89c51 單片機(jī)和一片IO 擴(kuò)展芯片8255A 組成。PO 口為數(shù)據(jù)總線，分別和8255A 的數(shù)據(jù)總線、MT8888 的數(shù)據(jù)線連接。P1.4 連接撥號語音電路，用于DTMF 音頻信號和語音信號的切換；P1.6 接ISD1420 語音芯片的放音腳PLAYL/，低電平有效；Pl.7 用于模擬摘掛機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和用戶話機(jī)的工作切換；P2.0 與MT8888的RSO 相連，控制MT8888 內(nèi)部寄存器的選擇；P2.1, P2.2 接8255A 的A0, A1 地址線；P2.5連接系統(tǒng)的現(xiàn)場報警警鈴；P2.6 連接8255A 芯片的選通端CS，用于控制8255A 的選通；P2.7與MT8888 的CS 相連，控制MT8888 的選通。TI 口連接MT8888 的IRQ/CP 端，用于計數(shù)監(jiān)測電話音方波信號的個數(shù)，INTO 口經(jīng)非門與紅外探測器輸出端相連，用于接收報警信號，引發(fā)中斷；WR、RD 分別與MT8888、8255A 的WR 和RD 相連，控制MT8888 及8255A 的讀。

　　3.3 撥號電路

　　MT8888 是一種具有Intel 微處理器接口的功能較強(qiáng)的雙音多頻(DTMF)發(fā)送和接收器件?？捎糜趯ず粝到y(tǒng)、交換機(jī)系統(tǒng)和移動通信、轉(zhuǎn)帳卡系統(tǒng)、互接撥號器、數(shù)字通信和計算機(jī)等領(lǐng)域。其主要功能有：(1)完整的DTMF 發(fā)送和接收功能；(2)高速Intel 微處理器接口；(3)可工作于自動音頻突發(fā)模式；(4)可調(diào)整保護(hù)時間；(5)呼叫音檢測到-30dBm。在電話自動報警系統(tǒng)中，MT8888 與微處理器AT89c51 的接口電路見圖3.1。它的接收部分采用單端輸入，由R1, R2 和C1 組成，其輸入電壓增益為R2/R1=1,通過改變R2 可調(diào)節(jié)輸入信號的增益；它的發(fā)送部分由C5, R3,C2 和X1 構(gòu)成；它的控制部分由R4, C3 構(gòu)成。DTMF IN和DTMF OUT 與電話接口電路相連。/wR,/RD 引腳分別與單片機(jī)的同名引腳相連，以對該芯片的讀寫進(jìn)行控制。RSO 引腳完成對該芯片內(nèi)部寄存器的選擇，與P2.0 相連。 

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　　3.4 語音電路

　　系統(tǒng)選擇了美國 ISD 公司的ISD1420 語音芯片。ISD1420 為優(yōu)質(zhì)單片語音錄放電路，由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。語音電路應(yīng)完成預(yù)錄信息及存儲。同時，在電話接通后，可以將語音播放。

　　3.5 電話接口電路

　　自動報警系統(tǒng)電話接口電路原理圖如圖 3.2 所示。為了確保撥號電路的DTMF 信號正常發(fā)送和語音電路語音信號的正常播出，接口電路中須增加極性保護(hù)電路，它由二極管橋路構(gòu)成。根據(jù)郵電部關(guān)于電話入網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，摘機(jī)狀態(tài)下的直流電阻應(yīng)該小于等于300R，因此，在極性保護(hù)電路后直接接一個200R 的大功率電阻，以模擬摘機(jī)掛機(jī)操作。語音電路的接通由繼電器J2 吸合配合實(shí)現(xiàn)。為了降低系統(tǒng)功耗，繼電器選擇了高靈敏型，工作電壓為+5V。為提高音頻信號的抗干擾性，撥號電路、語音電路可通過1:1 隔離變壓器與電話接口電路相連。 

　　3.6 按鍵接口電路的設(shè)計

　　鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵部件，它能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人機(jī)對話不可缺少的輸入方式之一。鍵盤利用機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用實(shí)現(xiàn)信息輸入。一個鍵實(shí)際上就是一個開關(guān)，系統(tǒng)用兩根1/0 線的組合判斷一個按鍵的開關(guān)狀態(tài)。本報警器一共設(shè)了12 個鍵，其中包括10 個數(shù)字鍵及#和*2 個鍵。在此我們采用3X4 鍵盤，需要7 根1/0 線。因?yàn)?9c51 自身的輸入/輸出端口有限，所以系統(tǒng)擴(kuò)展了輸入/輸出口8255A。在該電路中，3X4 鍵盤與8255A 的PC 口相連，8255A 的C 口低四位PCO-PC3 作為行掃描輸出，C 口高四位PC4-PC6 作為列輸入，均為低電平有效。 

　　4．軟件設(shè)計

　　自動報警器軟件部分采用模塊化設(shè)計，分為主控模塊、報警處理模塊、中斷處理模塊、撥號模塊、語音模塊、鍵盤輸入模塊等。編程采用MCS-51 匯編語言。

　　4.1 主程序設(shè)計

　　單片機(jī)接上電源后，首先延時100ms,讓單片機(jī)的各個管腳有充分的時間復(fù)位。在初始化中，將外部中斷0 打開，將各個標(biāo)志位復(fù)位。然后，一直掃描鍵盤是否按下，如有按下則運(yùn)行相應(yīng)的鍵處理子程序，處理完后再掃描鍵盤。同時，等待險情引起的中斷產(chǎn)生。一旦險情發(fā)生，將轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序。

　　4.2 中斷處理子程序設(shè)計

　　單片機(jī)的INTO 腳和防盜紅外傳感器相連。中斷處理子程序首先確認(rèn)是否外界對紅外探測器的干擾。是外界干擾，則返回；不是外界干擾，則運(yùn)行報警處理子程序。

　　4.3 報警處理子程序設(shè)計

　　報警處理子程序控制整個系統(tǒng)完成摘機(jī)，信號音判斷，撥號，發(fā)出語音求救信號，最后掛機(jī)。首先，調(diào)用摘機(jī)子程序模擬摘機(jī)，延時使系統(tǒng)穩(wěn)定，再調(diào)用檢測和判斷子程序判別是否有撥號音。若沒有，則調(diào)用掛機(jī)子程序，延時后重新調(diào)用摘機(jī)子程序；若檢測到撥號音，則接下來調(diào)用撥號子程序。在撥號子程序里，撥打戶主電話。撥號完畢后，重新調(diào)用檢測和判斷子程序，判別此時是忙音還是回鈴音。若是忙音，則調(diào)用掛機(jī)子程序，延時后重新調(diào)用摘機(jī)子程序；若是回鈴音，則重新調(diào)用檢測和判斷子程序，判別此時對方是否摘機(jī)。如果48s時間到，仍是回鈴音，則調(diào)用掛機(jī)子程序，延時后，再重新調(diào)用摘機(jī)子程序；若不是回鈴音，則調(diào)用語音程序，將事先錄制好的報警語音回放出來，最后調(diào)用掛機(jī)子程序。接著撥打存儲的下一個電話號碼，直到把存儲的電話撥打完。此過程重復(fù)3 次后，則返回調(diào)用程序。

　　4 .4 信號檢測與判斷模塊程序設(shè)計

　　為了檢測信號音，應(yīng)將MT8880 設(shè)置為呼叫處理模式，即CP 模式。該模式下MT8880可檢測各種信號音，如撥號音、忙音、回鈴音。只要位于中心頻率450Hz，帶寬250Hz 左右的信號音就可以經(jīng)濾波器選擇、高增益比較器限幅、從施密特觸發(fā)器得到代表信號音的方波信號，并從IRQ/CP 端輸出，微處理器可通過IRQ/CP 端分析呼叫過程。根據(jù)程控交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)，撥號音為450Hz 的連續(xù)正弦波，正負(fù)誤差25Hz；忙音為450Hz 的正弦波，0.35s 通，0.35s 斷；回鈴音為450Hz 的正弦波，1s 通，4s 斷。因此，依據(jù)MT8880 的CP 檢測模式，可對IRQ/CP 腳輸出的方波計數(shù)5s，根據(jù)結(jié)果判斷是哪種信號音。

　　4.5 語音模塊程序設(shè)計

　　ISD1512 為美國ISD 公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語音錄放電路，借助直接模擬存儲技術(shù)（美國ISD 公司的專利）實(shí)現(xiàn)錄音內(nèi)容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，并能完成其原本語

5音的再現(xiàn)。單片機(jī)P2.3 控制放音，P2.3 由高電平變?yōu)榈碗娖?，觸動ISD1512 的放音腳，放音

開始，延時5 秒后，單片機(jī)P2.3 腳由低電平變?yōu)楦唠娖?，放音結(jié)束，然后進(jìn)入下一次放音狀態(tài)，直至三次放音結(jié)束，清除警情標(biāo)志位后，程序返回.

　　4.6 撥號模塊程序設(shè)計

　　首先初試化MT8880，置MT8880 為BURST 模式；然后一位一位地?fù)芴?，直到撥完?

　　4.7 鍵盤模塊程序設(shè)計

　　鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵部件，它能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人機(jī)對話不可缺少的輸入方式之一。本報警器一共設(shè)了12 個鍵，其中包括10 個數(shù)字鍵和兩個功能鍵。其中，*鍵是布防和撤防命令（即取反EX0），#鍵是更改AT24C01 中存儲的電話號碼。鍵盤模塊程序主要完成按鍵的確認(rèn)與處理。