一種基于電話網(wǎng)絡的家居智能報警系統(tǒng)

1 引言
    近年來，隨著國內(nèi)房地產(chǎn)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展及居民對居住環(huán)境要求的不斷提高，人們對自身的生命財產(chǎn)安全意識也在不斷加強。小區(qū)報警系統(tǒng)是在此基礎上迅速發(fā)展起來的。通過微處理器控制技術(shù)將雙音多頻電路與語音電路相結(jié)合，利用電話網(wǎng)絡技術(shù)和相關(guān)的傳感器，開發(fā)一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能報警系統(tǒng)。報警信號通過電話線同時傳送到社區(qū)監(jiān)控中心和住戶。在家居內(nèi)采用短距離無線數(shù)據(jù)傳輸方式，不需重新布線，特別適用于已裝修的用戶及布線不方便的場合。
    當住所被不法分子侵入或有火災等意外事故發(fā)生時，報警傳感器會發(fā)出特定頻率的高頻信號通知主控制器。主控制器接收到信號后，利用雙音多頻收發(fā)電路撥通預先存儲在存儲器中的電話號碼與主人聯(lián)系，同時啟動語音電路，將警情及時報告給主人。如果是盜賊進入住所，則主控制器還會發(fā)出警笛信號以震懾盜賊。用戶還可通過自己的手機或電話遠程控制主控制器以便設防或撤防。主控制器還同時會將警情報告給小區(qū)管理中心，從而使用戶的損失降到最低。

2 系統(tǒng)總體設計
    智能報警系統(tǒng)由傳感器終端、計算機控制中心、小區(qū)管理中心的接警主機及相關(guān)軟件組成。如圖1所示，主機電路由射頻接收模塊接收傳感器發(fā)來的報警信號，通過解碼電路解碼后得到報警傳感器預先設定的地址碼和數(shù)據(jù)碼類型。主機和傳感器兩者設定的地址碼相同時才能被主機接收。解碼輸出的數(shù)字代表傳感器類型(門磁或紅外等傳感器)。解碼輸出信號進入主控制器的中斷輸入端，觸發(fā)中斷處理程序。該程序通過雙音多頻收發(fā)電路，撥打用戶預先設好的電話號碼(如手機號碼，辦公室號碼進行遠程撥號報警，如果電話占線或無人接聽還可撥打下個電話號碼：同時啟動語音電路，將預先錄制好的語音信號通過電話線傳給主人，實現(xiàn)語音報警功能。并且主控制器還會輸出警笛觸發(fā)信號，經(jīng)放大后推動警笛或喇叭，以達到驅(qū)趕和震懾盜賊的目的。通過編解碼電路和射頻發(fā)射接收模塊控制無線連接傳感器終端。采用LCD顯示模塊，實現(xiàn)信息顯示功能；顯示報警時間與報警類型，還可顯示撥打的電話號碼。鍵盤可實現(xiàn)語音錄入和信息查看功能。利用串行通信接口實現(xiàn)與物業(yè)管理中心的主機通信，實現(xiàn)小區(qū)聯(lián)網(wǎng)控制。

3 系統(tǒng)硬件電路設計
3．1 傳感器模塊
3．1．1 門磁傳感器
    無線門磁傳感器用來監(jiān)控門的開關(guān)狀態(tài)，當門不管何種原因被打開后。無線門磁傳感器立即發(fā)射特定的無線電波，遠距離向主機報警。無線門磁的無線報警信號在開闊地能傳輸200 m，在一般住宅中能傳輸20 m，這和周同的環(huán)境密切相關(guān)。無線門磁傳感器一般安裝在門內(nèi)側(cè)的上方，當門被打開后，立即發(fā)射包含地址碼和數(shù)據(jù)碼的315 MHz的高頻無線電信號，接收板就是通過識別此信號的地址碼來判斷是否是同一個處理器控制的報警系統(tǒng)，確定是哪一個無線門磁報警。無線門磁傳感器的地址碼必須和報警器主機的地址碼完全一致。
3．1．2 熱釋電紅外傳感器
    通常窗口人流量較小，而小偷經(jīng)常通過窗口入室盜竊，所以采用紅外熱探測比較合適。這里采用被動紅外熱釋電探測器。人體有恒定的體溫，一般在37℃時會發(fā)出特定波長為1 0∏μm左右的紅外線。被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的1 0μm左右的紅外線而工作。與其他傳感器相同，電紅外傳感器也是通過編碼器發(fā)出315 MHz的高頻無線電信號，只有其地址碼設置與其他傳感器不同即可通過單片機識別報警傳感器的類型。
3．1．3 無線火災煙霧傳感器
    無線火災煙霧傳感器采用一個光電式煙霧探測器件檢測煙霧信號。將檢測到煙霧值與預先設置的閾值比較，超過所設閾值后將通過編碼器產(chǎn)生315 MHz的高頻信號，其識別原理與上述傳感器相同。其報警原理框圖如圖2所示。

3．2 編/解碼電路
    采用PT2262/2272完成編解碼功能。編碼器PT2262發(fā)出的編碼信號由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成，解碼器PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后輸出高電平，同時相應的數(shù)據(jù)引腳輸出高電平。當發(fā)射機有按鍵按下時，PT2262工作，315 MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號。
3．3 DTMF收發(fā)電路
    要實現(xiàn)電話遠程報警，最重要的是DTMF收發(fā)電路。它將實現(xiàn)自動撥號、忙音識別、鈴聲識別、遠程按鍵數(shù)字信號識別等功能。選用MT8888雙音多頻(DTMF)收發(fā)器，與單片機及音頻放大電路組合，實現(xiàn)各種信號音的組合、檢測及DTMF信號的產(chǎn)生，并將DTMF信號輸送到電話線，如圖3所示。

    當需要撥打電話時，需發(fā)送的DTMF編碼信號通過MT8888的數(shù)據(jù)總線傳到數(shù)據(jù)總線緩沖器，并且輸入數(shù)據(jù)經(jīng)發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器(TDR)控制可編程行、列計數(shù)器、D／A轉(zhuǎn)換器，合成需要發(fā)送的DTMF信號。而電話機傳來的DTMF信號經(jīng)撥號音抑制、分離帶通濾波器、監(jiān)頻與確認，譯成相應的4比特碼．譯碼的DTMF信號經(jīng)接收數(shù)據(jù)寄存器(RDR)輸送至數(shù)據(jù)總線。
    (1)電話信號音格式 忙音：450 Hz，350 ms有，350 ms無；忙號音：450 Hz，持續(xù)；回鈴音：450 Hz，1 s有，4 s無。
    (2)信號音的判斷方法將MT8888的IRQ／CP引腳接AT89S52的T0引腳，電話呼叫過程中的各種信號音經(jīng)MT8888濾波限幅后得到方波，由MT8888的IRQ引腳輸出到AT89S52的T0引腳。對T0引腳信號記數(shù)5 s。該計數(shù)值則位于2 175～2 357范同內(nèi)，為撥號音；計數(shù)值位于1 041～1 212范圍內(nèi)，為忙音；計數(shù)值位于425～475范圍內(nèi)，為回鈴音。在實際編程中，考慮到計數(shù)的誤差，可將范圍適當放寬，但不重疊。
    (3)電話摘掛機電路、振鈴檢測電路 為實現(xiàn)系統(tǒng)與電話網(wǎng)絡的連接和斷開：當系統(tǒng)需要外界遠程通信時，電路能實現(xiàn)系統(tǒng)與電話網(wǎng)絡的接通；當外界有電話進入時，系統(tǒng)能接通電話接收遠程控制信號。自動摘機是遠程報警和接收電話的前提。程控電話交換機判斷電話線路是否摘機的根據(jù)是回路電流突然增大約到30 mA，則認為電話已經(jīng)摘機，該電路就是據(jù)此而設計的(控制器和家里電話并接在一條電話線上、并且電路報警和打電話共用一條線)。振鈴檢測電路是為了實現(xiàn)系統(tǒng)與普通的電話通信互不干擾而設計。當有電話打入時，系統(tǒng)判斷振鈴的次數(shù)，達到預定的次數(shù)而電話仍沒有摘機則系統(tǒng)將自動摘機轉(zhuǎn)入遠程控制程序，如圖4所示。

    (4)自動報警 當接收到電傳感器等發(fā)來的無線報警信號后，處理器立即發(fā)出報警信號，通過電話線傳到遠程用戶。報警方式：用戶通過界面設置10個報警電話，當接到警情后，從第1個電話開始撥號，一直撥到第10個，來回撥3遍。如果任意一個電話回送了“#”鍵確認信號，即意味著報警已收到，不再繼續(xù)撥號。每個號碼需撥號時間100 ms．號碼之間留500ms間隔。撥號時，先檢測存儲的電話號碼。若為空，即未設此電話，跳過不撥，繼續(xù)撥下一個電話號碼。這樣，用戶可隨意設置數(shù)個報警電話號碼。便于存儲，規(guī)定號碼長度最多不超過14位。
3．4 語音電路模塊
    為了實現(xiàn)語音通信，采用ISDl420語音器件完成語音提示和報警功能。ISD1420為單片語音處理集成電路．片內(nèi)由時鐘振蕩器、128 KB E2PROM(電可編程可擦除只讀存儲器)、微音放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、差動功率放大器等組成，具有高品質(zhì)語音錄放系統(tǒng)所需的全部基本功能電路。該電路與同類語音電路相比具有諸多優(yōu)點。

4 系統(tǒng)軟件設計
    按照系統(tǒng)要完成的功能，將系統(tǒng)的軟件劃分為初始化、異常檢測與判斷、電話報警等功能模塊。其中關(guān)鍵的主程序和電話報警模塊的程序流程分別如圖5和圖6所示。

5 結(jié)語
    介紹了基于單片機和電話網(wǎng)絡的家居智能報警系統(tǒng)的原理和設計。按照給出的軟、硬件設計樣機，實現(xiàn)諸多功能，并且預留一些有用接口，便于系統(tǒng)升級。該系統(tǒng)設計實現(xiàn)了家居生活的安全，方便。如果進一步與智能家電整合，會有廣闊的應用前景。