智能报警系统的设计

2011-06-07 08:32:08来源: 互联网
   本智能报警系统充分利用现有电话网络进行设计,利用电话键盘操作电路、振铃识别电路、异地留言电路、自动识别主被叫摘挂机电路、双音频拨号(自振铃)电路等,解决报警不及时、漏报、误报等问题,并能提高电话接通率。主要用于家庭、店铺、办公室、具有贵重物品场所的防盗报警。


1 总体设计方案
1.1 技术要求
    经过调查研究,从技术上认真分析,认为需满足下列六条技术要求,方能实现功能完善、操作方便这两个主要目标。
    (1)报警器灵敏度要高,又要求防止误报;
    (2)事故地点(报警站)与被呼叫对象(接收站)之间的空间距离应不受限制;
    (3)语音和数字信息在同一条信道上传输;
    (4)由于用户环境不同,配合使用的传感器类型及数量亦不相同;
    (5)用E2PRoM固化程序;
    (6)如因故死机,应能正常恢复运行。根据上述要求,构成如图1所示的系统框图

1.2 系统主要功能
    (1)当室内有警情发生时(如有人非法进入室内、煤气泄漏、火灾等),智能电话报警系统能及时地通过各种传感器获知警情,对警情的种类进行判断,并立即自动顺序拨打预设的2个电话号码。在拨号后,首先判断对方是否摘机,如是,则根据不同的警情播放相应的录制好的语音报警内容;否则,挂机后拨下一组预置电话,直至2个电话全部接通。
    (2)本报警器内置电话拨号系统,能向用户指定的2个电话机发送发生事故的地点、用户姓名、电话号码等信息的语音或数字报警信息,使警情得到及时处理。2个电话机类型包括手机、传呼机、家用电话机。通过电话机的拨号盘就可输入2条精简指令及用户信息,就像操作计算器一样简单。由于采用数字录音技术,用户可自行录入语音,反复录放,分2段存储、播放。设有外出布防、留守撤防两种状态,适用于家中有人、无人两种情况。
    (3)断电后,本报警器的备用电池立即自动启用。
    (4)当电话被盗打时,能及时报警。

2 技术措施
    (1)采用公用电话线作为信息传输媒体,不用无线方式。
    (2)传送报警信息用语音方式或数字信息方式,可在电话机上收听,使用方便。
    (3)报警器设有修改用户密码的电路,可以在很远的地方通过电话线路修改自己家中的电话报警器的密码.远程控制报警器的设防或撤防操作。
    (4)安装看门狗电路,因故死机后能恢复正常运行。
    (5)在E2PROM中写入2条精简指令,断电后可以永久保存。


3 智能电话报警器硬件设计
    智能电话报警器硬件部分由拨号电路、自动摘挂机电路、信号音检测电路、语音录放电路、报警电路和看门狗电路等部分组成的。
3.1 主要电路设计
3.1.1 拨号电路
    拨号电路采用HT9170和HT9200A分别作为双音多频(DTMF)信号接收器和发生器。自动拨号芯片采用串行式DTMF拨号芯片HT9200A,接收CPU送入的电话号码并向电话线送出双音多频信号,以使主叫和被叫用户之间建立联接。HT9200A的每一种输出频率由5位(D4~D0)不同的位码组合决定。当片选信号CE为低电平时,CPU通过P0.5口向HT9200A的数据输入端DATA串行输入5位编码,在CLK的下降沿将数据锁存,并从输出端DTMF通过模拟开关向电话线输送DTMF音调的拨号信号。
3.1.2 信号发生器HT9200A
    HT9200A是一种串行式DTMF信号发生器,具有良好的温度适应性,其工作温度范围为-20~+70℃,采用8引脚DIP或SOP封装
3.1.3 信号接收器HT9170
    HT9170集成了数字解码器和带滤波器功能的双音频DTMF接收器,可工作在掉电模式和抑制模式下。HT9170采用数字化计算方法识别,将16倍的DTMF音频解码后转化为4位代码输出。高精度的转换电容滤波器将音频DTMF信号分离为低频信号和高频信号,自带拨号音频阻波电路可省去前置滤波器所需的阻波电路。
3.1.4 自动摘挂机电路
    自动摘挂机电路如图2所示。由三极管反相放大电路和继电器组成。系统检测信号电平为0~3.5 V,当系统检测到报警信号时,主控系统使PICK变为高电平,三极管导通,继电器吸合,K1接通,系统自动摘机。当用户执行完命令操作之后(如向外报警过程完成后),主控系统给PICK一个低电平,三极管截止,继电器释放,开关K1断开,自动挂机。

3.1.5 信号音检测电路
    电话系统拨号音,回铃音和忙音的音源频率平均为450 Hz(±25 Hz),只是断续比不同,且在时间上有明显差异(拨号音为450±25 Hz连续信号,忙音为0.35 s通,0.35 s断,回铃音为1 s通,4 s断)。故信号音为模拟信号。信号音检测电路需完成模拟量到数字量的转换。信号检测电路见图3。采用光电耦合器检测信号,电阻R1,R2用于分压,R3,D用于分流,各元件的参数如图中标注。信号经光耦后输出负脉冲信号,输出采用带施密特触发的反相器74LS19进行信号处理,转变成数字信号,供主控系统计数。

    计数时间为5 s,拨号音的计数下限为(450-25)×5=2 125,计数上限为(450+25)×5=2 375,即计数范围为2 125~2 375。同理,忙音的计数范围为1 041~1 212,回铃音的计数范围为425~475,无信号音的计数值应为0。故系统采用不同信号音相邻计数界限的中间值来区分不同的信号音。
3.2 语音录放电路
    系统的语音录放电路选用单片机语音录放电路系列集成电路ISD1420,ISD1420为美国ISD公司推出的产品,单片录放时间为8~20 s,音质好。ISD1420采用CMOS技术,内含振荡器、话筒前置放大、自动增益控制、防混淆滤波器、平滑滤波器、扬声器驱动及E2PROM阵列。最小的录放系统仅需麦克风、喇叭、两个按钮、电源及少量电阻电容。在录放操作结束后,器件自动进入低功耗节电模式,功耗仅0.5μW。
    电路的放音过程是由单片机AT89C51的P1~P7口给ISD1420的PLAYL口一个高电平,触发电路放音;给一个低电平,停止放音。

3.3 报警信号探测电路
    报警信号探测电路如图4所示。本系统选用AMN型热释电红外传感器进行探测。用性能较好的OP-07放大信号,用单电源供电,放大倍数设为10(Au=R2/R1=10),当有人进入其探测范围时,传感器的2号管脚输出正向电平,经放大后产生报警启动信号送主控制电路。

4 智能电话报警器的软件设计
    软件部分主要通过汇编语言编程,控制单片机AT89C51的P0,P1,P2,P3口的高低电位从而达到报警目的。首先单片机初始化,单片机AT89C51的P3.2口开始检测报警信号,当P3.2口检测到一个高电平时,表示有报警信号输入,这时P0.0口给出一个高电平信号,使系统的自动摘挂机电路自动摘机,同时拨号电路也处在了拨号状态。如果单片机的T0口记数结果是允许拨号,则P2输出一组电平信号使拨号电路自动拨110报警,否则挂机。当拨号成功后,单片机的P1.7口给一个高电平信号,触发放音电路自动播放预先储存在ISD1420中的报警内容。报警结束后,单片机的P0.0口给一个低电平信号,系统自动挂机,完成整个报警过程。软件流程如图5所示。

5 结 语
    经过安装与调试,本电话自动报警器实现了以下功能:
    (1)本系统与电话机并联,只在报警期间占用电话线路,报警结束后系统与电话线路脱离,不影响电话机的正常使用,利用公共通信网作传输媒体,只要安装了电话的用户,即可安装此报警器。
    (2)本报警器具有自动、快速、准确的特点,当警情发生时,能够自动拨打110,对方摘机后自动播放已录制好的语音报警内容。若遇到对方占线,能自动摘挂机,并能按照拨号、检测、放音的顺序自动循环。
    (3)传统报警系统大都存在同时报警争信道问题。而本报警器由于利用公共通信网,此问题得到圆满解决,不会造成混乱,保证报警可靠。
    (4)成本低,可以广泛地应用于仓库、商店、家庭的安全防范。

关键字:智能  设计

编辑:eeleader 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0607/article_6330.html
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