單片機(jī)的智能家庭防盜系統(tǒng)

　　1 引言

　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 人民生活水平的提高, 人們對家庭住房的防盜、防劫、防火設(shè)備的重視程度也在不斷提高, 所以現(xiàn)代社會有更多的人需要對偷盜、搶劫、火災(zāi)、煤氣泄漏等事故進(jìn)行監(jiān)測和報警。為了有效的保證居民的生命財產(chǎn)安全, 我們設(shè)計了一款智能家庭防盜報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)是利用無處不在的電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控,將AT89S51 單片機(jī)、ISD4000 集成語音芯片、HT1602 液晶顯示驅(qū)動芯片及集成電路組成的雙音多頻撥號電路等有機(jī)地結(jié)合在一起, 構(gòu)成一種功能先進(jìn)、實用、成本低廉的家庭智能防盜報警器。

　　2 電路組成框圖和基本工作原理

　　2.1 電路組成框圖

　　智能家庭防盜報警系統(tǒng)是由無線發(fā)送/ 接受模塊、報警模塊、鍵盤模塊、液晶顯示模塊、語音模塊、DTMF解/ 編碼模塊等構(gòu)成, 系統(tǒng)硬件總體框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件總體框圖

　　2.2 電路基本工作原理介紹

　　當(dāng)家中發(fā)生警情時, 此時家中設(shè)定的無線模塊或者其他傳感器模塊會發(fā)出異常信號給單片機(jī), 單片機(jī)接受到信號后立即發(fā)出現(xiàn)場聲光報警信號來威懾侵入者, 同時將單片機(jī)自動撥打預(yù)先存儲在24C02 中的電話號碼給主人或者小區(qū)物業(yè)報警, 以便及時采取防盜措施避免財產(chǎn)損失。

　　當(dāng)主人在異地想*家中的情況或者遙控家中的電器的開關(guān)時, 只需要撥打家中的固定電話號碼, 因為該報警系統(tǒng)的電話接口是并聯(lián)在電話機(jī)上的, 若鈴聲響五次后無人接通(具體次數(shù)可由軟件設(shè)定),則該報警系統(tǒng)就自動模擬摘機(jī), 在主人輸入預(yù)定的密碼后, 就可以*家中的動靜以及控制家中電器的關(guān)、斷。

　　當(dāng)主人在家無須設(shè)防時, 該報警系統(tǒng)還可以顯示時鐘、溫度等等, 還可以設(shè)定起床鬧鈴等多重功能, 這些都可以結(jié)合軟件和相關(guān)芯片來實現(xiàn)。

　　3 系統(tǒng)部分電路功能介紹

　　3.1 MCU模塊

　　MCU 器件采用ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89S51 芯片,如圖2 所示。AT89S51 是一個低功耗,高性能CMOS 8 位單片機(jī),片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000 次的Flash 只讀程序存儲器,具有高密度、非易失性存儲技術(shù)的特點, 芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash 存儲單元。

圖2 MCU 模塊電路圖

　　3.2 無線模塊

　　無線模塊主要是是處理紅外、無線信號。包括門窗磁報警模塊、火災(zāi)探測模塊、有害氣體探測模塊等傳感器模塊。

　　在這里主要講解門窗磁報警模塊, 門窗磁探測器選用無線門磁,由一塊永磁體和門磁主體(內(nèi)部有一個常開型的干簧管)兩部分組成,其無線接受模塊的傳感器應(yīng)用電路圖如3 所示。

圖3 無線門磁接受模塊傳感器電路圖

　　H1 是一個干簧管,當(dāng)門閉合時,H1 吸合,C1 兩端點位相同,Q1 截止,Q2 也截止;當(dāng)門打開時,干簧管觸點打開,有一個電流流過Q1 的發(fā)射極、R32(和H12 并聯(lián))、C1、R31、地,使得Q2 飽和導(dǎo)通,輸出低電平0 給單片機(jī), 發(fā)出報警信號。

　　3.3 報警模塊

　　P3.2(INT0)連接防盜探測器,用來檢測盜情,如果盜情發(fā)生,觸發(fā)外部中斷0,MCU 接到報警信號以后, 開始啟動LED 等閃爍報警,同時啟動100dB 的聲音報警,來震懾入室的小偷, 同時把信號送給電話模塊, 告訴主人或者報警中心有小偷入室。

　　3.4 液晶顯示模塊

　　液晶顯示模塊采用LCD1602 來實現(xiàn),主要功能是用來顯示時間、日期、家里的溫度、以及報警的時候顯示報警的類型等功能。

圖4 液晶顯示電路圖

　　3.5 語音模塊

　　語音模塊的采用ISD4000 芯片,其連接電路圖見圖5 所示。

圖5 語音芯片連接電路圖

　　3.6 DTMF編碼/解碼模塊

　　報警器電路與用戶電話機(jī)共用一條電話線。選用HT9200B 做DTMF 編碼器,HT9170 做DTMF 解碼器,其應(yīng)用電路圖見圖6 和圖7 。

圖6 HT9200B 電路圖

圖7 HT9170B 電路圖

　　給HT9200B 提供確定的4 位二進(jìn)制數(shù)(比如電話號碼),從D0--D3 輸入,就可從13 腳輸出相應(yīng)的DTMF 信號, 并將DTMF 信號送到電話線上, 實現(xiàn)自動撥號功能;HT9170 的功能主要是將輸入的DTMF 信號變換為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù),解碼遠(yuǎn)程電話按鍵信號,傳送到單片機(jī),實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

　　DTMF(Dual Tone Multi Frequency),即雙音多頻信令, 基本上在全世界范圍內(nèi)使用在按鍵式電話機(jī)上,一個D T M F 信號由兩個頻率的音頻信號疊加構(gòu)成。其中D T M F 信號與電話按鍵關(guān)系見圖8 所示。

圖8 DTMF 信號與電話按鍵關(guān)系圖

　　3.7 電話接口模塊

　　電話接口模塊包括振鈴檢測電路、摘機(jī)控制電路以及回鈴檢測電路。

　　振鈴檢測是指當(dāng)振鈴一定次數(shù)(比如5 次,可由軟件設(shè)定)后,若無人接聽,則由主人輸入密碼,密碼輸入正確后,則由單片機(jī)自動模擬摘機(jī),以查看家里的情況,若密碼連續(xù)3 次輸入不正確則強(qiáng)行掛機(jī)。

　圖9 振鈴檢測電路圖

　　振鈴檢測電路電路圖見圖9 所示,25Hz 的交流振鈴信號經(jīng)過整流以后,再經(jīng)過穩(wěn)壓,送入光電耦合器,再輸出方波信號給單片機(jī)的外部中斷0,用軟件判別振鈴信號。

　　模擬摘機(jī)檢測電路電路圖見圖10 所示。該電路利用三極管來模擬電話摘機(jī)。當(dāng)Q 4 基級為低電平時, Q 3的集電極和發(fā)射機(jī)斷開,為掛機(jī)狀態(tài);電平時當(dāng)Q4 基級為高電平時,Q3 的集電極和發(fā)射機(jī)飽和導(dǎo)通, 為摘機(jī)狀態(tài), 于是電話信號送入。

圖10 模擬摘機(jī)檢測電路圖

　　而回鈴音、忙音、線路錯誤音等電話進(jìn)程音是載波為450Hz 的信號,各種信號不同的只是調(diào)制的周期、占空比不同,所以對這些信號的檢測是檢測450Hz 的信號的周期和占空比。該電路利用鎖相環(huán)LM567 構(gòu)成檢測電路(LM567 的中心頻率調(diào)為450Hz),當(dāng)輸入信號為450Hz 時候,LM567 輸出低電平, 送入單片機(jī)利用軟件區(qū)別各種信號, 其檢測電路見圖11 所示。

圖11 回鈴音檢測電路圖

　　4 程序流程圖介紹

　　本課題總體流程圖如圖1 2 所示。

圖12 總程序流程圖

　　在這里著重說說主循環(huán)模塊的流程圖,見圖13 所示。

圖13 主循環(huán)流程圖

　　5 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)采用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信, 無須重新布線、方便、無電磁污染、環(huán)保、成本低;該系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試,運行穩(wěn)定可靠, 具有很好的實用價值。