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)就是適應這種需求而研制的。智能電話報警系統(tǒng)是以單片機AT89C51為核心，結合DTMF(雙音多頻)數據傳輸技術，語音芯片ISD1420，AT24C01 存儲芯片，熱釋電紅外線傳感器等技術來實現火災、盜竊等的監(jiān)測，利用公共通訊網為傳輸媒介進行自動撥號報警和實現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。

　　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、雙音頻信號解碼、語音錄放、主控制器。為了使系統(tǒng)的結構、性能、體積以及成本達到最優(yōu)化的組合，必須對各種功能進行軟、硬件劃分。探測器、自動摘掛機、電話接口、DTMF 撥號以及錄放音等用硬件電路實現；而振鈴音計數、忙音計數、輸入信息的分析處理等由軟件編程完成。由單片機構成主控部分。系統(tǒng)結構框圖如圖2. 1 所示。 

　　機器完成對人體熱釋電紅外信號的監(jiān)測。它將完成數據采集、A\D 轉換、比較判斷等。當實際參數達到用戶設定的報警值時，輸出報警開關信號給自動報警器主機。自動報警的核心器件是單片機，它是整個系統(tǒng)的“心臟”，由它來接收報警信號并控制、協(xié)調各功能模塊的正常工作，本系統(tǒng)采用的是AT89c51 單片機。鍵盤用于用戶預存電話號碼的輸入等，EEPROM 中存儲系統(tǒng)的一些原始參數、重要數據。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 來完成報警時進行語音提示的預存工作，根據警情進行相應的提示語音錄放。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經過，報警探測器立即向自動報警主機發(fā)出報警（中斷）信號。接到警情事件后，自動報警主機立即進行確認(多次巡檢中斷信號)，確認無誤后，從EEPROM 中讀出相應的報警電話號碼，通過雙音多頻撥號芯片自動撥打用戶預先設置好的報警電話號碼(如手機號碼，辦公室號碼)進行遠程撥號報警。待對方摘機后，啟動語音電路，將預先錄制好的語音信息通過電話線傳給對方。

　　3．系統(tǒng)硬件電路的設計

　　系統(tǒng)由熱釋電紅外線探測器、報警主機、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，將其轉化為與人體運動速度、距離、方向等有關的低頻電信號。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

　　報警器的主機由一片 AT89c51 單片機和一片IO 擴展芯片8255A 組成。PO 口為數據總線，分別和8255A 的數據總線、MT8888 的數據線連接。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 用于模擬摘掛機控制，實現系統(tǒng)和用戶話機的工作切換；P2.0 與MT8888的RSO 相連，控制MT8888 內部寄存器的選擇；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，用于計數監(jiān)測電話音方波信號的個數，INTO 口經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)、交換機系統(tǒng)和移動通信、轉帳卡系統(tǒng)、互接撥號器、數字通信和計算機等領域。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)可調整保護時間；(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 可調節(jié)輸入信號的增益；它的發(fā)送部分由C5, R3,C2 和X1 構成；它的控制部分由R4, C3 構成。DTMF IN和DTMF OUT 與電話接口電路相連。/wR,/RD 引腳分別與單片機的同名引腳相連，以對該芯片的讀寫進行控制。RSO 引腳完成對該芯片內部寄存器的選擇，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。語音電路應完成預錄信息及存儲。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電路，它由二極管橋路構成。根據郵電部關于電話入網的標準，摘機狀態(tài)下的直流電阻應該小于等于300R，因此，在極性保護電路后直接接一個200R 的大功率電阻，以模擬摘機掛機操作。語音電路的接通由繼電器J2 吸合配合實現。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 按鍵接口電路的設計

　　鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中是一個關鍵部件，它能實現向單片機輸入數據、傳送命令等功能，是人機對話不可缺少的輸入方式之一。鍵盤利用機械觸點的合、斷作用實現信息輸入。一個鍵實際上就是一個開關，系統(tǒng)用兩根1/0 線的組合判斷一個按鍵的開關狀態(tài)。本報警器一共設了12 個鍵，其中包括10 個數字鍵及#和*2 個鍵。在此我們采用3X4 鍵盤，需要7 根1/0 線。因為89c51 自身的輸入/輸出端口有限，所以系統(tǒng)擴展了輸入/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．軟件設計

　　自動報警器軟件部分采用模塊化設計，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 主程序設計

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

　　4.2 中斷處理子程序設計

　　單片機的INTO 腳和防盜紅外傳感器相連。中斷處理子程序首先確認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，則運行報警處理子程序。

　　4.3 報警處理子程序設計

　　報警處理子程序控制整個系統(tǒng)完成摘機，信號音判斷，撥號，發(fā)出語音求救信號，最后掛機。首先，調用摘機子程序模擬摘機，延時使系統(tǒng)穩(wěn)定，再調用檢測和判斷子程序判別是否有撥號音。若沒有，則調用掛機子程序，延時后重新調用摘機子程序；若檢測到撥號音，則接下來調用撥號子程序。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，則調用掛機子程序，延時后重新調用摘機子程序；若是回鈴音，則重新調用檢測和判斷子程序，判別此時對方是否摘機。如果48s時間到，仍是回鈴音，則調用掛機子程序，延時后，再重新調用摘機子程序；若不是回鈴音，則調用語音程序，將事先錄制好的報警語音回放出來，最后調用掛機子程序。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3 次后，則返回調用程序。

　　4 .4 信號檢測與判斷模塊程序設計

　　為了檢測信號音，應將MT8880 設置為呼叫處理模式，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。根據程控交換機的標準，撥號音為450Hz 的連續(xù)正弦波，正負誤差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MT8880 的CP 檢測模式，可對IRQ/CP 腳輸出的方波計數5s，根據結果判斷是哪種信號音。

　　4.5 語音模塊程序設計

　　ISD1512 為美國ISD 公司出品的優(yōu)質單片語音錄放電路，借助直接模擬存儲技術（美國ISD 公司的專利）實現錄音內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。單片機P2.3 控制放音，P2.3 由高電平變?yōu)榈碗娖剑|動ISD1512 的放音腳，放音

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

　　4.6 撥號模塊程序設計

　　首先初試化MT8880，置MT8880 為BURST 模式；然后一位一位地撥號，直到撥完。

　　4.7 鍵盤模塊程序設計

　　鍵盤在單片機應用系統(tǒng)中是一個關鍵部件，它能實現向單片機輸入數據、傳送命令等功能，是人機對話不可缺少的輸入方式之一。本報警器一共設了12 個鍵，其中包括10 個數字鍵和兩個功能鍵。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與處理。