基于單片機(jī)的電話報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　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：
　?。?）三重設(shè)置功能?？梢酝瑫r(shí)設(shè)置電話、傳呼、手機(jī)號(hào)碼，一旦報(bào)警，延時(shí)、判斷、確認(rèn)5s后，自動(dòng)撥號(hào)通知值班人員，并在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出警報(bào)。

　?。?）延時(shí)啟動(dòng)功能。首次啟動(dòng)報(bào)警器，報(bào)警器將于20s后自動(dòng)進(jìn)入警戒狀態(tài)，以便主人可以從容處理，避免引起誤報(bào)。

　?。?）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(pán)手動(dòng)輸入。

　?。?）保密功能。電話號(hào)碼、密碼的修改必須經(jīng)密碼判斷確認(rèn)無(wú)誤后才能進(jìn)行，系統(tǒng)關(guān)機(jī)亦須輸入密碼。

　?。?）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(hào)碼數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

　?。?）簡(jiǎn)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(dòng)電話機(jī)。

　?。?）四路無(wú)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(jì)中，采用89C51[1]，P1口作為用戶鍵盤(pán)輸入。輸入內(nèi)容包括密碼輸入、電話號(hào)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(hào)碼撥號(hào)數(shù)據(jù)口，通過(guò)十六選一數(shù)據(jù)選擇器4067控制繼電器矩陣模擬撥號(hào)。電話撥號(hào)采用價(jià)格便宜、低功耗的專(zhuān)用撥號(hào)芯片91219E[2]。89C51中的P3口用于四路無(wú)線紅外探頭信號(hào)的輸入[3]，訊響器作為現(xiàn)場(chǎng)訊響報(bào)警。

2 主要器件和部分單元電路
2.1 雙音頻/脈沖撥號(hào)器91210E

　　91210E為雙音頻/脈沖撥號(hào)器，由臺(tái)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(hào)碼重?fù)艽鎯?chǔ)器，630ms閃爍時(shí)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(pán)輸入，輸出為音調(diào)正弦數(shù)字合成。

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(chē)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(duì)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(shí)，17腳DOUT端輸出一串編碼。該串編碼經(jīng)過(guò)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(huì)輸出與PT2262發(fā)射端一致的電平信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)遙控功能。
對(duì)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(kāi)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(shí)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。

2.3 無(wú)線收發(fā)模塊

2.4 熱釋電紅外電路

　　人體是一特定波長(zhǎng)紅外線的發(fā)射體，檢測(cè)到這種紅外線的變化并予以放大處理，以推動(dòng)適當(dāng)?shù)呢?fù)載，是熱釋電人體紅外傳感器及專(zhuān)用集成電路的功能。這種人體檢測(cè)技術(shù)較之以往的超聲微波方式更為靈敏與準(zhǔn)確，在國(guó)外已廣泛應(yīng)用于燈具控制、保安報(bào)警、自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)風(fēng)扇、門(mén)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(hào)幅度?。╩V級(jí)）、頻率低（約0.1～8Hz），因此，對(duì)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(dòng)，使誤報(bào)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(hào)的處理芯片，這個(gè)芯片內(nèi)含有兩級(jí)運(yùn)算放大器、級(jí)級(jí)電壓比較器、狀態(tài)控制器、延時(shí)定時(shí)器、輸出封鎖定時(shí)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(dòng)報(bào)警器。

　　當(dāng)人進(jìn)入警戒區(qū)域時(shí)，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(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(jí)放大和雙向幅度鑒別后，通過(guò)邏輯控制延時(shí)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(guò)1個(gè)2kΩ的電阻限流接1個(gè)發(fā)光二極管指示，E極又輸出1個(gè)信號(hào)作為編碼芯片的輸入端。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮和解決的幾個(gè)主要問(wèn)題

　?。?）報(bào)警信號(hào)的準(zhǔn)確性熱釋紅外傳感頭及信號(hào)處理專(zhuān)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(bào)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(bào)警信號(hào)子程序，提高了系統(tǒng)的可靠性。在開(kāi)發(fā)中采用PT2262/2272作為編、解碼芯片，采用無(wú)線收發(fā)模塊傳輸信號(hào)，提高了監(jiān)控組數(shù)，減少了連線麻煩。

（2）自動(dòng)撥號(hào)的實(shí)現(xiàn)

　　自動(dòng)撥號(hào)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(hào)。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)先考慮用模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)撥號(hào)，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(kāi)關(guān)存在較大的接觸電阻，無(wú)法正確可靠撥號(hào)。如果采用低接觸電阻的音頻開(kāi)關(guān)矩陣，則成本太高。

（3）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和程序的監(jiān)測(cè)

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

（4）鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)及保密

　　鍵盤(pán)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(shí)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(lái)自?xún)蓚€(gè)方面，無(wú)線傳感器干擾和電話線干擾。無(wú)線傳感器干擾主要來(lái)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(hào)輸入口使用了光隔離，解決了問(wèn)題。電話線干擾主要來(lái)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(gè)問(wèn)題。