現(xiàn)代樓宇電話自動(dòng)報(bào)警裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：本文從預(yù)警探測(cè)模塊、自動(dòng)撥號(hào)模塊、錄放音模塊、監(jiān)聽(tīng)模塊、電話信號(hào)判斷模塊和總控模塊分別對(duì)電話網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行介紹，并且從降低系統(tǒng)的制作成本、提高性能可靠性、簡(jiǎn)單使用等方面出發(fā)，指出數(shù)字化已成為各種通信方式和家用防盜電器的發(fā)展方向，所以新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量降低成本并且希望可以做到純數(shù)字化的工作方式。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代樓宇；電話報(bào)警；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP277；TP368.1

作為家用的基于電話網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，為了方便調(diào)試和便于功能擴(kuò)展，現(xiàn)采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)模塊：預(yù)警探測(cè)模塊、自動(dòng)撥號(hào)模塊、錄放音模塊、監(jiān)聽(tīng)模塊、電話信號(hào)判斷模塊和總控模塊。

1 預(yù)警探測(cè)模塊

報(bào)警探測(cè)器是用來(lái)探測(cè)入侵者的入侵行為。需要防范入侵的地方可能會(huì)很多，可以是某些特定的點(diǎn)、線、面，甚至是整個(gè)空間。探測(cè)器由傳感器和信號(hào)處理器組成。入侵探測(cè)器中傳感器實(shí)現(xiàn)探測(cè)的方式也是多種多樣的。例如：微波探測(cè)器、玻璃破碎探測(cè)器、熱釋電紅外傳感器等。由于考慮到家庭使用，綜合成本和報(bào)警效果等的因素，建議采用光觸發(fā)報(bào)警方式。目前，監(jiān)控領(lǐng)域中使用的紅外燈主要為半導(dǎo)體固體發(fā)光（紅外發(fā)光二極管）紅外燈，紅外輻射功率與正向工作電流成正比，在接近正向電流的最大額定值時(shí)，器件的溫度因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過(guò)小，將影響輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過(guò)大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。為增加紅外光的有效范圍，建議采用以定時(shí)器為核心的施密特觸發(fā)器來(lái)調(diào)制紅外二極管來(lái)發(fā)射紅外光，再采用以CX20106芯片為核心的紅外光接收器作為接收端，當(dāng)紅外光被阻擋后，接收端收到的紅外光頻率發(fā)生變化，接收電路就將向總控模塊以中斷方式發(fā)出信號(hào)。調(diào)解芯片的電阻值可以改變其所接受的光的頻率。

2 自動(dòng)撥號(hào)模塊

我國(guó)的電話網(wǎng)絡(luò)采用的是DTMF（Dual Tone Multi-Frequency）：雙音多頻信號(hào)來(lái)完成撥號(hào)。所以應(yīng)采用具有重?fù)芄δ艿碾p音多頻撥號(hào)模塊，這樣不但可以完成我們的撥號(hào)任務(wù)，也同時(shí)可以簡(jiǎn)化相應(yīng)的電路?，F(xiàn)決定采用HOLTEK公司生產(chǎn)的型號(hào)為HT9302G的雙音多頻撥號(hào)芯片作為電路的核心。芯片HT9302G的工作電壓2.0V-5.5V。HT9302G的 - 和 - 所接為標(biāo)準(zhǔn)4*4鍵盤(pán)。HT9302G可以產(chǎn)生脈沖撥號(hào)信號(hào)和雙音多頻信號(hào)進(jìn)行撥號(hào)，我們的設(shè)計(jì)中只采用雙音多頻信號(hào)進(jìn)行撥號(hào)，所以其mode引腳直接接地來(lái)選擇雙音多頻信號(hào)撥號(hào)。

3 錄放音模塊

錄放音模塊的作用是在撥號(hào)模塊接通電話后將事先錄制的報(bào)警語(yǔ)音傳到電話線路當(dāng)中去，提示主人現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的情況?，F(xiàn)選定美國(guó)ISD公司生產(chǎn)的型號(hào)為ISD2560的錄放音芯片，錄音時(shí)間為60秒。它的最大特點(diǎn)在于片內(nèi)E2PROM容量為480K，所以錄放時(shí)間長(zhǎng)；有10個(gè)地址輸入端，尋址能力可達(dá)1024位；最多能分600段，只要在分段錄/放音操作前（不少于300納秒），給地址A0-A9賦值，錄音及放音功能均從設(shè)定的起始地址開(kāi)始，錄音結(jié)束由停止鍵操作決定，芯片內(nèi)部自動(dòng)在該段的結(jié)束位置插入結(jié)束標(biāo)志（EOM）；而放音時(shí)芯片遇到EOM標(biāo)志即自動(dòng)停止放音。

4 監(jiān)聽(tīng)與電話信號(hào)判斷模塊

我們決定采用飛利浦公司生產(chǎn)的型號(hào)為T(mén)EA1062A的芯片作為監(jiān)聽(tīng)模塊的核心。利用靈敏度較高的柱極性電容話筒采集現(xiàn)場(chǎng)聲音送入芯片TEA1062A處理再送入電話網(wǎng)絡(luò)。

電話線上的信號(hào)在不同情況下分為不同的頻率，忙音信號(hào)頻率為450Hz（或440Hz）。為檢測(cè)電話是否處于占線狀態(tài)或者是否接通，必須對(duì)電話線上的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。這里采CLARE公司生產(chǎn)的型號(hào)為M-984-02的芯片作為該電路核心。當(dāng)輸入信號(hào)在450Hz時(shí)M-984-02的D400引腳將給出相應(yīng)的信號(hào)，而當(dāng)電話機(jī)接通ENV引腳也會(huì)給出信號(hào)。將ENV引腳、D400引腳與單片機(jī)相連當(dāng)與忙音信號(hào)時(shí)單片機(jī)將控制重新?lián)芴?hào)，當(dāng)電話接通會(huì)播放錄音。

5 總控模塊

使用經(jīng)典的51系列單片機(jī)作為這款報(bào)警裝置的控制中心。其中80C51是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中最基本的產(chǎn)品。它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)及CHMOS的低功耗特征，它繼承和擴(kuò)展了MCS-48單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。

此外，80C51還可工作于低功耗模式，可通過(guò)兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能。80C51有PDIP（40pin）和PLCC（44pin）兩種封裝形式。在我們所設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)中P0端口用來(lái)控制錄放音芯片ISD2560，P1端口接監(jiān)控模塊用來(lái)監(jiān)視監(jiān)控模塊是否有信號(hào)發(fā)出，P2端口用作外圍信號(hào)的監(jiān)控。當(dāng)探測(cè)模塊遇到情況時(shí)，將向單片機(jī)以中斷方式發(fā)出信號(hào)，單片機(jī)判斷是P0的哪一路發(fā)出信號(hào)并選擇ISD2560的相應(yīng)的地址播放相應(yīng)錄音。之后單片機(jī)控制接通外線完成模擬摘機(jī)，控制撥號(hào)模塊完成撥號(hào)，如果電話線中是忙音信號(hào)，則等待一段時(shí)間后重新?lián)芴?hào)。在電話線接通后將錄音模塊和監(jiān)聽(tīng)模塊分先后接入電話外線，最后在判斷對(duì)方掛機(jī)后掛斷電話。

6 結(jié)束語(yǔ)

電話自動(dòng)報(bào)警裝置雖然實(shí)現(xiàn)了我們所期望的部分功能，可以通過(guò)電話網(wǎng)路及時(shí)將警情傳出，但也存在著一些不足。第一，整個(gè)系統(tǒng)依附于普通電話機(jī)，需要改裝電話，所以很不利于普通家庭的方便使用；第二，主要采用分離器件的設(shè)計(jì)造成系統(tǒng)穩(wěn)定性差，調(diào)試復(fù)雜；第三，各種傳感器易受環(huán)境的影響，容易產(chǎn)生誤判發(fā)出錯(cuò)誤信號(hào)，所以可靠性受到限制。此外，數(shù)字化已成為各種通信方式和家用電器的發(fā)展方向，所以新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量降低成本并且希望可以做到純數(shù)字化的工作方式。

數(shù)字交換系統(tǒng)可以直接處理，傳送和交換數(shù)字信息，與模擬交換系統(tǒng)相比，抗干擾性強(qiáng)，易于時(shí)分多路復(fù)用，便于加密，適于信號(hào)處理和控制，便于引入遠(yuǎn)端集線器，易于集成容量大阻塞低的數(shù)字交換網(wǎng)絡(luò)，并有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)字交換與數(shù)字傳輸?shù)闹苯勇?lián)接，構(gòu)成綜合數(shù)字網(wǎng)（IDN），為向ISDN過(guò)渡奠定基礎(chǔ)。頻移鍵控（FSK）：是為了能在傳統(tǒng)電話線路的基礎(chǔ)上傳送數(shù)字信號(hào)而用特殊的音頻范圍來(lái)區(qū)別發(fā)送和接收的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。如調(diào)頻ModemBell-103型發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的二進(jìn)制邏輯被指定的專用頻率是：發(fā)送，信號(hào)邏輯0、頻率1070Hz，信號(hào)邏輯1、頻率1270Hz；接收，信號(hào)邏輯0、頻率2025Hz，信號(hào)邏輯1、頻率2225Hz，這樣便達(dá)到了在電話線上傳送數(shù)字信號(hào)的目的。在新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中我們也將其分為幾個(gè)部分從而便于管理，氣主要分為預(yù)警探測(cè)部分、DTMF撥號(hào)部分、FSK調(diào)制解調(diào)器、擴(kuò)展存儲(chǔ)器部分和總控部分。新系統(tǒng)共包括所用芯片在內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)共用器件49個(gè)，較原系統(tǒng)已大大減少，成本也必將隨之降低。此外新系統(tǒng)中除了DTMF信號(hào)的產(chǎn)生和發(fā)送以外全部為數(shù)字信號(hào)，也已基本達(dá)到家庭使用的要求。

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作者簡(jiǎn)介：穆侃（1983-），男，石家莊人，工程師，?？疲芯糠较颍弘姎庾詣?dòng)化；孟慶廣（1973-），男，石家莊人，工程師，本科，研究方向：電氣自動(dòng)化。

作者單位：河北省安裝工程公司，石家莊 050000