电话报警系统的设计

2006-05-07 15:49:45来源: 互联网

随着社会的发展,人们的活动、居住区域越来越大,安全问题越显重要,加上电话、手机得到普及,简捷、经济型报警器成为家庭所需。目前,市售有多种拨号报警器,但大多数属于特殊功能的电话机,成本报高,作为普通市民丢弃原先购置的电话机再安装报警电话机实在是浪费。本系统研究的是,在无须改动原电话机的前提下,在电话线上并接本装置,并采用无线红外探头实时监测,达到各项功能上,并且在用户使用界面、安全性、多路无线探头设计方面有较大改进。

1 系统设计

为达到良好的实际使用效果,系统须具有的功能如下:(1)三重设置功能。可以同时设置电话、传呼、手机号码,一旦报警,延时、判断、确认5s后,自动拨号通知值班人员,并在现场发出警报。(2)延时启动功能。首次启动报警器,报警器将于20s后自动进入警戒状态,以便主人可以从容处理,避免引起误报。(3)人机交互界面。采用32位字符型液晶显示模块,显示直观、清楚,并采用4×4键盘手动输入。(4)保密功能。电话号码、密码的修改必须经密码判断确认无误后才能进行,系统关机亦须输入密码。(5)数据永久保存功能。意外或人为断电,系统里面设置的所有号码数据不会丢失。(6)简洁安装功能。与日常通话功能互不干涉,可安装在任意位置,不需改动电话机。(7)四路无线红外探头。编码探头可以任意安装在15m防区内。设计中,采用89C51[1],P1口作为用户键盘输入。输入内容包括密码输入、电话号码输入和关机控制等。P0口作为字符液晶显示的数据口,P3口作为串行EEPROM 25045的控制口和数据传输口。P0的锁存器口作为模拟电话号码拨号数据口,通过十六选一数据选择器4067控制继电器矩阵模拟拨号。电话拨号采用价格便宜、低功耗的专用拨号芯片91219E[2]。89C51中的P3口用于四路无线红外探头信号的输入[3],讯响器作为现场讯响报警。

图1是系统硬件设计框图。

图2是系统软件设计流程图。

2 主要器件和部分单元电路

2.1 双音频/脉冲拨号器91210E

91210E为双音频/脉冲拨号器,由台湾联华电子公司制造,18只引脚,采用CMOS工艺。功耗很低且具有较高的噪声容限,采用3.58MHz晶振,具有很高的精确度和稳定性,工作电压2~5.5V,最大功耗500mW,32位号码重拨存储器,630ms闪烁时间,可以选择通断比和工作方式。输入为C1、C2、C3、C4、R1、R2、R3、R4键盘输入,输出为音调正弦数字合成,逻辑框图如图3所示。

91210E各引脚功能如表1所列。

表1 

引  脚 名  称 功          能
1~4 R1~R4 R1~R4为行线,C1~C4为列线。行线、列线作为键盘的输入端,分别与键盘矩阵的行、列对应相连
15~18 C1~C4
5 HK 当该端为VDD时,芯片不工作;当该端为VSS(接地)时,芯片工作
6 M/B通断比选择 用于脉冲拨号,作遥控信号发生器时不使用
7 MS工作方式选择 该端接VDD时,工作于脉冲拨号方式;接VSS时,工作于双音频发生器
8、9 晶振工作端 接3.58MHz的晶体
10 VDD 电源正端
11 VSS 电源负端,接地
12 TONE 双音频信号输出端
13 XMUTE 当TONE端输出双音频信号时,该端拉向地电位;无双音频信号产生时,该端为高阻状态
14 DP 拨号脉冲输出端,只用于电话拨号

2.2 编码、解码芯片PT2262/PT2272

PT2262/PT2272是PTC公司生产的CMOS遥控三态编解码集成电路,广泛应用在各种遥控电路上,典型产品有机车防盗器、遥控收发组件。PT2262是发射,PT2272是接收。二者必须配对使用,且振荡电阻必须符合要求。PT2262的TE端是发射允许端,接低电平时,17脚DOUT端输出一串编码。该串编码经过传播从PT2272的14脚输入。如果地址端密码一致,VT解码有效端输出高电平,数据端就会输出与PT2262发射端一致的电平信号,从而实现遥控功能。

对于编码PT2262,A0~A5共6根线,为地址线;而A6~A11共6根线,可作地址线又可作数据线。若解码器A6~A11作地址线使用,则A0~A11共12根地址线,每线都可以设置成“1”、“0”、“开路”三种状态之一,因此,共有编码数为3 12=531 441种。但若解码器的A6~A11作数据线。那么,这时的PT2262的A6~A11可设置为“1”、“0”两种状态,而地址线只剩下A0~A5共6根,编码数为729种。

    PT2262、PT2272引脚如图5所示。

2.3 无线收发模块

考虑到编码和译码地址的设置,无线收、发模块典型的内部电路图如图6所示。

2.4 热释电红外电路

人体是一特定波长红外线的发射体,检测到这种红外线的变化并予以放大处理,以推动适当的负载,是热释电人体红外传感器及专用集成电路的功能。这种人体检测技术较之以往的超声微波方式更为灵敏与准确,在国外已广泛应用于灯具控制、保安报警、自动门、自动风扇、门铃等等的新产品之中。由于热电红外传感头PIR输出的信号幅度小(mV级)、频率低(约0.1~8Hz),因此,对随后的放大处理电路要求较高:既要达到很高的灵敏度,能有几m~十几m的作用距离,又要能准确紧别生特体和非生物体的运动,使误报率达到最低,还要能做到体积小、耗电微、外围元件小。我们采用BIS0001作为红外信号的处理芯片,这个芯片内含有两级运算放大器、级级电压比较器、状态控制器、延时定时器、输出封锁定时器及参考电源等,与热释电传感器连接只需少量的外围元件即可构成自动报警器。

    图7为热释电红外电路。

当人进入警戒区域时,热释电红外传感器PIR接收到频率为0.1~8Hz的人体红外信号,并将其转换为电信号,经过由电阻R2、电容C3及C5组成的低通滤波电路,滤除高频干扰噪声,送至IC1BIS0001的14脚。经内部二级放大和双向幅度鉴别后,通过逻辑控制延时电路在IC1 BIS0001的2脚输出高电平,并经电阻R送至三极管9013。9013接射极跟随电路,E极通过1个2kΩ的电阻限流接1个发光二极管指示,E极又输出1个信号作为编码芯片的输入端。

3 系统设计时应考虑和解决的几个主要问题

(1)报警信号的准确性热释红外传感头及信号处理专用芯片。在实验中发现红外线控头容易受干扰引起误报警,除在硬件上增加高频滤波电容外,还在软件中增加判断和鉴别报警信号子程序,提高了系统的可靠性。在开发中采用PT2262/2272作为编、解码芯片,采用无线收发模块传输信号,提高了监控组数,减少了连线麻烦。

(2)自动拨号的实现

自动拨号电路采用十六选一数据选择器,使用继电器矩阵单元电路代替手机拨号。我们在实验时先考虑用模拟开关实现拨号,这样可以使线路功耗小、板子体积小;但实验证明,由于模拟开关存在较大的接触电阻,无法正确可靠拨号。如果采用低接触电阻的音频开关矩阵,则成本太高。

    (3)数据的存储和程序的监测

为了在断电情况下能保存电话号码和密码等数据,我们采用串行EEPROM 25045,带512个字节,并且带“看门狗”功能。如果程序跑飞无法在设定时间内使“看门狗”复位,能及时使PC指针复位,提高了系统的可靠性。

(4)键盘的设计及保密

键盘编程是根据线反转的思路。为了提高系统的安全保密性,在设置键功能时考虑了密码键,并且为了系统正常工作,设置了关机键。只有在输入正确密码后才能被关机。

    (5)系统干扰

系统干扰主要来自两个方面,无线传感器干扰和电话线干扰。无线传感器干扰主要来自接收部分的电路,我们一方面选用独立的+5V电压作为传感器电路的电源,另一方面在四路信号输入口使用了光隔离,解决了问题。电话线干扰主要来自多只电话机在同一线路上的耦合及频繁操作,亦采用了光隔离,成功地解决了这个问题。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/measure/200605/1977.html
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