家用自动报警系统的设计与实现

家用自动报警系统的设计与实现

1我国系统集成技术的必要性随着信息产业的发展和人们生活水平的提高，电话已进入普通人的家庭。在公用电话网的基础上研制一种新型的家用自动报警系统,这对于保障居民的生命财产安全,提高公安、消防、医疗、保安等部门的快速反应能力,有着十分重要的意义。为此,我们以单片机AT89C52为核心,结合双音多频(DTMF)远程数据传输技术,设计成功了多功能家用自动电话报警系统。2领域上的优点如图1所示,家用自动电话报警系统的报警过程如下:1)由门窗开关、玻璃破碎、火焰、温度、烟雾、煤气等传感器阵列或人工从键盘报警;2)自动电话报警器根据警情向报警服务器或报警电话、手机、BP机等自动拨号;3)等待对方接通后,再发送DTMF报警代码(包括警情类别、本机号码等信息);4)接着予以语音提示;5)若收到对方回送的DTMF控制命令,则去控制自动喷洒、门禁系统、声光报警、电源开关等设备做出相应的动作。与其它一些自动报警系统相比,该系统具有以下突出的特点和优点:(1)基于公用电话网通信信道为公用电话网,不需要专门对报警通信系统进行设计、施工,大大降低了系统成本,易于普及推广;并且采取了一些技术措施,能够确保通信的可靠性。①与基于电力线载波通信的报警系统相比,本系统无需添加电力线载波通信设备;另外,电力线载波通信报警系统通常只能在一个小区内使用,还有可能因为多用户复用、多业务(如自动查电表)复用导致报警失败。②与基于无线通信的报警系统相比,本系统同样具有低成本、无射频干扰、高可靠性的优点。(2)双向的DTMF数据通信与单片机控制技术相结合在家用自动报警系统中,报警信息的数据流量是比较小的,采用抗干扰性强的双音多频信号(DTMF)作为信息传输的方式是合适的。本系统不仅能够发送DTMF信号,而且可接收警情指挥中心(或个人)在远程通过计算机或电话、手机发出的DTMF控制命令,再由单片机的I/O口去控制自动喷洒、门禁系统、声光报警、电源开关等有关设备做出相应的动作。(3)高可靠性可靠性是自动报警系统的一项重要指标。本系统采取了以下技术措施:①前后向通道均为光电耦合,抗干扰性强;②采用硬件看门狗芯片X25045,防止系统死机,其内部有512字节的EEPROM,可存入有关数据,掉电时也不会丢失;③具有电话线断路检测功能,外线断路时会自动报警;④系统软件采取了抗干扰、遇忙重拨、数据重发等机制;⑤设有后备电源,突然停电也能正常工作。3语音接口电路用AT89C52作为CPU,其内部有256byte的RAM及8Kbyte的EEPROM,可以满足本系统的需要。单片机控制技术的使用,对于系统功能的多样化、智能化起着关键性的作用。系统的硬件框图如图2。本系统选择MT8888作为通信器件主要是基于以下考虑:①MT8888具有DTMF收发功能,能够自动拨号、发送报警代码、接收控制命令;②MT8888可以检测电话信号音(拨号音、忙音、回铃音等),无需添加信号检测电路;③与MCS51接口兼容,支持中断方式,读写其内部寄存器(发送、接收、状态寄存器及控制寄存器CRA、CRB)非常方便。MT8888及其外围接口电路请参见图3,其中D0～D3分别与AT89C52的P0.0～P0.3相连,RD、WR分别与AT89C52的RD、WR相连,IRQ/CP接至INT0,CS、RS0则接至地址线P2.1、P2.0。话音接口电路包括极性变换电路、开关电路、过压保护电路等。断路检测用于检测外线是否断路,若断路则启动报警。设置继电器是为了在电话机未挂好时也可切断话机线路,确保报警信息能够发出;在不需要报警时又可以切断本系统的话音回路,从而使本系统的接入不会影响电话A、B线上的阻抗及正常进行的通话过程。语音电路采用ISD2560集成语音芯片,该芯片录放时间为60秒,可以组合分段,每段录入不同的语音,根据多种需要随机播放。自动拨号成功后,DTMF编码报警的同时会出现语音提示,大大增强了系统的友好性和易用性。输入传感器和输出控制阵列可根据用户的需求加以选择,一般地,传感器阵列应包括门窗开关、玻璃破碎、温度、烟雾、火焰、煤气等,输出控制阵列应包括自动喷洒、门禁系统、声光报警、电源开关等。由于对AT89C52进行了I/O扩展,输入、输出均预留了8个I/O口,因此,可以满足上述需要。另外,对输入/输出采取光电隔离措施,提高了系统的可靠性。系统还利用AT89C52的串行口,通过ICL232芯片的逻辑电平转换后,再与PC机的串行口相连,具备了与PC机进行串行通信的功能,便于系统功能扩展及智能化。也可与邻居家的本自动报警系统相连,即使在电话线被恶意割断时,也能通过邻居的电话线路将报警信息发出。为了进一步提高系统的可靠性,采用了看门狗芯片X25045,它能在系统崩溃时自动提供复位脉冲,使系统恢复工作。另一方面,它内部含有512byte的EEPROM,可以将话机号码、报警号码、识别号、系统设置(输入/输出信号的脉宽、触发方式等参数)等数据存入其中,即使断电也不会丢失。另外,本系统提供了后备电源,以备停电之需(包括火灾时切断了电源)。4软件设计4.1高级语言混合编程软件设计采用MCS-51汇编语言和PL/M-51高级语言混合编程。由前者编写了一些子过程(如读写X25045等);而后者具有结构化、开发效率高、易于维护等优点,由它完成了主要的控制流程。4.2at29c52工作模式AT89C52的定时计数器T0设为模式1,10ms定时;定时计数器T1为模式2,作为串行波特率发生器;串行口工作在模式1;允许T0定时器中断、串行口中断及外部中断INT0。由于采用了PL/M-51高级语言,AT89C52内部RAM中寄存器区、数据段、堆栈段的分配不用人工干预,且不会出现变量冲突等错误。看门狗芯片X25045中含有512字节的EEPROM,依次存储了标志字段、用户密码、话机号码、报警号码、警情代号、系统设置等数据信息。4.3系统程序的控制系统软件的主流程如图4。程序先对硬件看门狗X25045、双音多频收发芯片MT8888、语音集成芯片ISD2560等器件进行初始化,接着依次判断键盘、报警传感器、串行口的状态,若有键盘、报警、串行口等事件发生,则分别调用相应的子程序作出处理。4.4dtmf信号转换下面以DTMF接收/发送子程序为例,说明PL/M-51语言在本系统中的应用。/*定义MT8888发送、接收、控制、状态寄存器地址*/DeclareTransmitRegbyteat(0FCFFH)auxiliary;DeclareReceiveRegbyteat(0FCFFH)auxiliary;DeclareControlRegbyteat(0FDFFH)auxiliary;DeclareStatusRegbyteat(0FDFFH)auxiliary;/*发送DTMF,入口参数Data为DTMF信号代码值,字节型,有效范围00H～0fH*/TransmitDTMF:Procedure(Data);Declare(Data)byte;/*写MT8888控制寄存器,允许发送DTMF*/ControlReg=00001001;ControlReg=00000001;/*写MT8888发送寄存器,发送DTMF*/TransmitReg=Dataand0fh;/*DTMF信号持续50ms*/CallTime(500);/*停止发送,延时50ms*/ControlReg=00001000;CallTime(500);EndTransmitDTMF;/*接收DTMF,若收到DTMF,则返回DTMF代码值,否则返回0ffH*/ReceiveDTMF:ProcedureByte;Declare(Data)byte;/*写MT8888控制寄存器,接收DTMF*/ControlReg=00001000;ControlReg=00000001;/*读MT8888状态寄存器,若DTMFReceived标志位已置位,则从接收寄存器读出DTMF代码并返回该值,否则返回0ffH*/Data=StatusReg;if(Dataand04h)<>0thenData=ReceiveReg;elsereturn(0ffh);return(Dataand0fh);EndReceiveDTMF;5警情处理计划(1)人工流量记录由电话、手机、BP机等通信工具接收警情,人工可结合语音提示加以处理。(2)警情回送信号由PC机上的MODEM接收自动电话报警系统发出的DTMF信号,再判断警情发生的时间、地点等信息,根据需要可以回送有关的控制命令(以D