一种基于电话网络的多路无线防盗报警系统

2012-07-13王李江阮谢永潘张鑫

电子设计工程 2012年5期

王李江，王海，阮谢永，潘张鑫

（绍兴文理学院浙江绍兴 312000）

随着人们生活与生产水平的不断提高和财产安全意识的加强，人们对家居、仓库等场所的防盗报警需求日益增加[1-2]。传统的报警器存在一定局限性，例如只能在本地发出报警声，无法通知主人或小区保安以及甄别盗情区域，作用有限；探测器采用有线方式传输信号或供电，安装不便。为此，文中采用无线射频和电话网络通信技术，实现了一种具有多路探测器、以无线方式连接、能甄别盗情区域、可自动拨打预设电话报警且使用方便的防盗报警系统，给出了系统主要软硬件的详细设计方案[3-6]。

1 总体设计

系统由多个探测器和主机构成，如图1所示。探测器由热释电红外探测模块和带编码无线发射模块组成。探测器通过热释电红外探测模块探测入侵者，在探测到入侵者后通过无线模块发送位置编码给主机。主机包括单片机控制器、无线接收模块、语音模块、电话模块、LCD显示屏和按键，可安装于固定位置。主机通过无线接收模块接收探测器发出的位置编码信号以甄别盗情区域。在收到盗情后，主机通过电话网络拨打预设电话，电话接通后播放预先录制的报警语音信息如住户地址、盗情区域等，完成报警。用户通过主机的人机接口，可预设报警电话号码和录制报警语音，并可进行撤防和布防控制。

图1 系统总体结构图Fig.1 Structure diagram of the system

2 系统硬件设计

2.1 探测器及无线接收模块

探测器及无线接收模块电路如图2所示。热释电红外线传感器D203S吸收入侵者人体发出的红外线并转换成电信号，由2脚输出到红外传感信号处理器BISS0001。BISS0001内部包含2级运放、双向鉴幅器、延迟时间定时器和状态控制器。红外传感信号首先经2级运放放大，再经双向鉴幅器鉴幅产生触发脉冲，触发延迟时间定时器工作，状态控制器使输出Vo（2脚）在延迟时间内输出高电平。当Vo为高电平时Q1导通，继电器模块ATQ209的1脚和10脚间有电流通过，使7脚和8脚吸合导通，7脚获得9 V电池电压并供给无线发射模块的供电端5脚，使其上电工作。无线发射模块的1-4脚为数据输入端，输入数据通过跳线JP1-JP4配置，作为探测器的位置编码。无线发射模块内部包含编码调制芯片PT2262和315 MHz高频发射电路，当其上电工作后将位置编码调制成高频信号后发射。无线接收模块内部包含超外差接收电路和解码芯片PT2272，可接收无线发射模块发射的高频信号并解调出位置编码，从4-7脚输出。

图2 探测器及无线接收模块电路Fig.2 Circuits of the detector and wireless receiver module

2.2 中央控制器89C51

系统选用89C51单片机作为主机中央控制器，电路如图3所示。P0口连接数据总线，用于单片机与LCD、电话模块、键盘之间传输数据，数据传输分时进行。P1.0-P1.3连接键盘（图4），产生键盘扫描信号。P1.4-P1.7连接无线接收模块（图2）数据端，用于读取探测器位置编码。P2.0-P2.2连接LCD（图4）的读写控制引脚，P2.3-P2.6连接电话模块中DTMF收发芯片MT8880（图6）的读写控制引脚。P2.7连接电话接口模块PH8810（图7），实现摘挂机控制。P3.4连接MT8880的IRQ/CP引脚，用于检测电话呼叫过程中的信号音。P3.5-P3.7连接语音芯片ISD4002（图5）的串行接口，实现单片机对语音芯片的操作。

图3 中央控制器电路Fig.3 Central controller circuit

2.3 LCD与按键模块

LCD接口与按键电路如图4所示。系统采用SMC1602A标准字符型液晶显示模块，可显示2行16个字符。按键采用4×4矩阵形式，单片机从KEY-DB0至KEY-DB4输入按键扫描信号，并从DB4-DB7读取按键扫描值。在不进行按键扫描时，KEY-DB0至KEY-DB4可被P1.0-P1.3内部的上拉电阻拉至高电平，此时即使有键按下，也不影响总线DB4-DB7上的数据。

2.4 语音模块

语音模块电路如图5所示。选用ISD4002语音芯片实现报警语音的录放，该芯片具有微控制器串行接口，可录放多段语音，语音信息可掉电保存于芯片内部的FLASH中。图中ISD-SS、ISD-SCLK、ISD-MOSI为与单片机连接的串行接口信号，单片机通过串行接口发送指令控制语音芯片工作。语音芯片工作于录音模式时，通过话筒采集语音并由内部电路完成录制和存储。语音芯片工作于放音模式时，语音从AUDOUT（13脚）输出，通过LM386M放大后再输出至扬声器和电话接口模块PH8810（通过信号AUDIO）。扬声器用于试听录制的语音，PH8810可将语音输出到电话网络实现语音报警。

2.5 电话模块

电话模块包括DTMF收发电路和电话接口电路，如图6、图7所示。MT8880为DTMF收发芯片，用于产生双音频信号和电话信号音的检测。MT8880具有单片机接口，其工作受单片机控制，图6中14-17脚为数据引脚，9-12脚为读写控制引脚。MT8880工作于双音频模式时，接收单片机传输来的电话号码并产生该号码的双音频信号，从DTMFOUT输出给电话接口模块PH8810，实现拨号。MT8880工作于呼叫处理模式时，将从DTMFIN输入的电话信号音整形成方波后从IRQ/CP（13脚）输出给单片机。单片机对该方波计数以判断拨号音、回铃音、忙音，实现电话信号音的检测。

电话接口电路采用电话接口模块PH8810实现。图7中引脚2、3用于连接电话线，引脚4连接单片机，用于摘挂机控制。所拨号码的双音频信号和报警语音信号从29、28引脚输入到PH8810，PH8810将信号自动增益放大后输出至电话线。电话线上的信号音经PH8810提取后从引脚10输出给MT8880。

图4 LCD接口和按键电路Fig.4 LCD interface and key circuit

图5 语音电路Fig.5 Voice circuit

图6 DTMF收发电路Fig.6 DTMF transceiver circuit

3 系统软件设计

3.1 主程序流程

单片机主程序流程如图8所示。主程序首先使LCD显示报警语音录放、电话号码设置、布防撤防控制3项主菜单选项，然后进行按键扫描。若有选择键按下，则根据选择执行相应的功能代码，执行结束后重新显示主菜单。若无选择键按下，则判断是否布防，已布防则执行防盗报警程序。

图7 电话接口电路Fig.7 Telephone interface circuit

图8 主程序流程图Fig.8 Flow chart of the main program

3.2 防盗报警程序流程

防盗报警程序流程如图9所示。程序首先向无线接收模块查询探测器位置编码数据，数据为零表示没有发生盗情，否则表示某个探测器探测到盗情。如有盗情，记录盗情位置编码、设置盗情发生标志，然后控制PH8810执行摘机操作。摘机后设置MT8880为呼叫处理模式以检测拨号音，如果1 s内检测到450 Hz连续方波信号，判断为有拨号音。如有拨号音，设置MT8880为双音频模式，向其发送电话号码进行拨号。拨号完成后，重新设置MT8880为呼叫处理模式以检测回铃音，如果检测到4 s无、1 s有的450 Hz方波信号，表示有回铃音。在检测到回铃音后，如果检测不到任何信号音，表示对方摘机成功，控制语音芯片播放报警语音，播放结束后清除盗情标志，避免重复报警。如果没有拨号音或对方摘机不成功，则控制PH8810执行挂机操作，因为没有清除盗情标志，程序下一次执行时仍会尝试报警，直至成功。