基于ARM9的语音报警系统设计.doc

基于ARM9的语音报警系统设计摘要：研究设计了一套基于arm9的嵌入式无线家居控制系统，本系统以高性能arm9微处理器为核心，并结合gprs通信网络、传感技术构成无线家居语音火警控制系统，对家居进行本地和远程两种方式的火警无线监控。关键词：语音报警；arm；gprs；嵌入式系统一、引言智能家居技术背景的前提下，目前市场上针对普通家庭的智能防火产品很多，但基于远程报警系统的智能家居产品价格不菲。本次设计智能家居火灾语音报警系统实用性非常强，设计成本低，非常适合普通家庭使用。主要利用传感器技术、arm9控制和gprs无线通信技术，实现系统远程报警功能。智能语音报警系统主要包括系统中控模块、火灾探测模块、gprs无线通信模块、语音报警四大个主要模块组成，本文将详细说明各个模块功能及设计现。二、系统硬件组成本系统以三星公司的s3c2410x作为主控制器，与传感器信号采集模块、gprs无线通信模块、语音报警四大模块协同工作，主要负责数据采集（室内的温度及烟雾浓度）、图像的存储、异常的判断及处理。根据家居安防监控系统的功能需求，结合整个系统的成本及控制要求，其硬件结构如图1所示：（一）arm9微处理器s3c2410a是一款基于arm920t内核的16/32位risc嵌入式微处理器，由arm9tdmi、存储管理单元（mmu）和高速缓存三部分组成。其中，mmu可以管理虚拟内存，高速缓存由独立的16kb地址高速cache和16kb数据高速cache组成。并为手持设备和一般类型应用提供了一套完整的通用系统外设，即无需配置额外的组件，从而减少整体系统成本。如：s3c2410a集成了如lcd控制器（支持stn和tft带有触摸屏的液晶显示屏）、3个通道的uart（universal asynchronous receiver and transmitter）等大量的内部电路和外围接口，每个端口都可以工作在interrupt（中断模式）或dma（直接内存访问）模式。它们支持的最高波特率为115.2kbps.（二）传感器信号采集在本系统中，信息采集是由温度传感器、烟雾传感器和摄像头共同完成的。如：当火灾发生时，烟雾传感器负责检测烟雾浓度是否到达到预定报警浓度，若达到，则触发报警；温度传感器则负责检测周围环境温度是否超过了预设的温度，如超过，则触发报警。当同时触发上述两种报警信号时，发出最高报警信号。本系统采用双重报警机构，降低了系统的误报率，提高了系统的可靠性。摄像头负责图像信息的采集。通过摄像头采集监控区域的有效图像信息并存储在sd卡中，以便于以后分析。温度传感器：选用美国dallas公司生产的ds18b20智能数字温度传感器。它将地址线、数据线和控制线合为1根信号线，允许在这根信号线挂接多个1-wire总线器件。采用1-wire总线技术可节省i/o资源且结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等。烟雾传感器：选用民用的离子式传感器nis-02c。该传感器通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，性能远优于气敏电阻类烟雾探测器。摄像头：选用北京中星微电子有限公司的一款usb摄像头，该摄像头集成了cmos图像传感器，具有图像信号处理、图像压缩及数据传输等图像处理功能。（三）gprs无线通讯模块1.模块介绍。gprs （general packet radio service） 无线分组业务：当家居环境发生险情时，根据用户的需求，该通讯模块以文字信息或图片信息的方式告知用户。gprs modem：选用siemens tc35无线收发模块。tc35支持数据、语音、sms短消息。tc35i是一款双频900/1800mhz高度集成的gsm模块。通过与嵌入式平台上外围扩展的串口相连，即可实现嵌入式平台与用户手机之间的通讯。从而实现家电设备的控制信号和自动报警信号的传输，完成系统的通信。无线gprs通信流程包括：串口的初始化、gprs modem的配置、短信发送和接收。当系统检测到家庭安防发出的报警信号时，通过gprs modem，系统能够及时把报警信息发送给指定的用户。无线modem与arm采用串行异步通信接口，其中rs-232c的电平逻辑应转换成ttl电平后，才能与s3c2410x 的串口相接。用户只需通过串口收发at指令来控制modem的收发短信工作。发送短信：采用gprs模块统一串口发送at指令。文本（text）模式和协议数据单元（protocol data unit，缩写pdu）模式是常用的两种模式。文本（text）模式的优点：收发短信代码简单，实现起来十分容易。缺点：不能收发中文短信。而协议数据单元（pdu）模式则支持中英文短信的手法。因此，本文采用了pdu模式。pdu模式收发短信支持7-bit、8-bit和ucs2三种编码方式。其中，7-bit编码用于发送普通的ascii字符，8-bit编码通常用于发送数据消息，ucs2编码用于发送unicode字符。2.功能实现。将手机卡插入gprs模块，使gprs模块的串口和pc机相连。由于系统在配置串口和gprs modem之后，才可以使用串口3与gprs modem进行通信。因此配置串口，波特率为115200，数据位为8位，1位停止位，无奇偶校验。打开串口设备并向gsm模块发送测试指令，检查模块是否准备就绪；根据需求向gsm模块发送at指令，控制gsm模块发送短信或者拨打指定电话；三，拨点电话的同时，播放指定的音频文件。用arm控制无线modem，关键在于at（attention的）命令。命令结束标志是一个单字符，通常为回车符。at指令集包含的指令众多，下面对本系统中用到的部分at指令进行介绍。（1）连接测试。modem连接好后，用at命令，检查硬件连接是否成功。发送at给模块，若模块返回at ok，说明与模块通信成功，可以正常接收at指令。（2）打电话。通过指令atd拨打电话，发送atd*（*号部分代表电话号码）。听到对方电话响声，则接通。通过指令ath挂断电话，发送ath。（3）发短信测试。at+cmgf= n选择短消息支持格，设置短消息中心号码。at+cmgs=“133#”（目的手机的号码），将要发送的信息复制到pmsg缓冲区中，该缓冲区中的内容将通过串口发送出去。发送则表示发送短信结束。at+cmgr=n读取短消息，n是短消息在当前存储区的索引号。at+cmgd=n 删除保存的短消息，n是短消息在当前存储区的索引号。综上所述的at命令，如果执行成功，modem返回的信息中会包含”ok”，否则会包含“error”。通过检查返回值，可以判断at命令执行是否成功。（四）语音报警语音报警模块：采用广州致远公司的语音录放芯片zy1420a，该芯片性能稳定可靠、使用方便，可减小实际的体积。同时，致远公司提供了专门的基于windows平台的语音编程器软硬件，可对zy1420a进行分段录放音操作（本文用语音编程器录制好报警信息，语音电路在现场使用时只受控放音。现场不使用录音功能，可以保证报警信息的质量。）。语音编程器要录制的文件必须为*.wav类型的声音文件，可以通过windows提供的录音机软件得到这种类型的声音文件。作用：当检测到家居环境发生火灾时，该模块自动进行语音报警，告知居室主人。三、软件设计整个智能家居控制系统以arm9微处理器为核心，支持c语言和汇编语言，本系统主要采用模块化编程，分为中控模块、传感器信号采集模块、gprs无线通信模块、语音报警模块等模块。主程