基于單片機的遠程自動報警系統(tǒng)的設計
2016/12/11 16:20:28??????點擊：
1.電路設計方案
整個系統(tǒng)分成無線發(fā)射和接收、單片機控制中心、DTMF收發(fā)電路、語音電路等5大模塊。
1)無線收發(fā)裝置
對于類似火災這類意外，報警系統(tǒng)與現(xiàn)場需要有一定的安全距離。所以，當現(xiàn)場的傳感器監(jiān)測到有意外情況發(fā)生時，采用無線收發(fā)裝置來給整個控制系統(tǒng)提供發(fā)生意外的種類、地點等具體信息。該模塊可分為發(fā)射和接收兩部分電路。
發(fā)射部分主要由編址電路、編碼電路、無線電發(fā)射電路組成。電路通過CD40147、PT2262、MAX2608這3個集成芯片實現(xiàn)。首先，CD40147將不同的探測器編為不同的二進制代碼，使單片機可以通過程序來判斷報警的種類與地點;然后，通過PT2262編碼，將不能直接調(diào)頻發(fā)射的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為中頻，再通過調(diào)頻發(fā)射芯片將報警信號發(fā)送出去。
接收部分由接收和解碼兩部分組成。接收部分的功能主要由調(diào)頻接收芯片MAXl470來完成接收功能，該芯片只需要較少的元件，使用較為方便。解碼部分由PT2272完成功能，解碼出來的數(shù)據(jù)送到單片機中。
2)單片機控制中心
本系統(tǒng)采用單片機AT89C51作為系統(tǒng)的控制中心。AT89C51是一種低功耗、高性能的8位單片機，片內(nèi)有一個4 kB Flash PEROM(可編程可擦除的讀存儲器)。單片機接收到由FM接收機發(fā)送來的信號，通過固化在內(nèi)部ROM中的應用軟件來判斷是什么地方發(fā)生了情況，然后轉(zhuǎn)到相應的中斷處理過程。系統(tǒng)中，89C51要控制語音芯片的開啟、結束以及地址信息，實現(xiàn)芯片中存放的語音可以有選擇地送到電話線上。它還要控制撥號芯片產(chǎn)生正確的DTMF信號，完成對遠處電話機的呼叫。另外，還要能有效地判斷當前線路的狀態(tài)，如果遇到線路忙等情況時可以有相應的等待機制。在長時間不通的情況下可以更換不同的號碼多次嘗試，直到有人獲得報警信息為止。如果是火警、匪警，在此呼叫期問，本地的警笛可以發(fā)出連續(xù)、刺耳的聲音，起到提示或者威懾的作用。
3)DTMF收發(fā)電路
DTMF收發(fā)電路是實現(xiàn)電話線遠程通信的關鍵部分。它需實現(xiàn)自動撥號、忙音識別、鈴聲識別、遠程按鍵數(shù)字信號識別等功能。
系統(tǒng)選用INTEL微處理器接口功能較強的DTMF發(fā)送和接收器件MT8888。
MT8888與單片機及音頻放大電路組合，實現(xiàn)各種信號音的檢測及DTMF信號的產(chǎn)生，并將DTMF信號送到電話線上，實現(xiàn)報警和打電話共用一條線。MT8888的DO～D3分別與AT89C51的P0.0～P0.3相連，RD、WR分別與AT89C51的RD、WR相連，IRQ/CP接至INT0，CS、RS0接至地址線P2.1、P2.0。
MT8888共有6種工作模式：DTMF模式、CALL(呼叫處理)模式、BURST(突發(fā))模式、TEST(測試)模式以及中斷模式。DTMF模式可以發(fā)送和接收DTMF信號，完成撥號的功能;CALL模式可以檢測交換機反饋回來的各種信號音，該電路由單片機通過RS0、WR、RD、D0～D3等引腳進行控制;在中斷模式，當接收或發(fā)送了有效的音頻信號后，IRQ/CP引腳輸出低電平，產(chǎn)生中斷信號供給CPU，在延遲控制電壓的跳變緣將數(shù)據(jù)鎖存至輸出端;在CALL模式，只能接收250 Hz～550 Hz的信號音，在拒收或無輸入時，IRQ/CP引腳輸出低電平。
電話線開關接口電路必須滿足電話入網(wǎng)的條件，為此采用了電話線匹配變壓器與電話線交流耦合，這樣可以大大地減少電話線上的支流成分對后面電路產(chǎn)生的影響。同時，為了能夠達到模擬摘機掛機的功能，在變壓器與電話線之間接入了電磁繼電器作為控制開關。
4)語音電路
為了便于通信，系統(tǒng)在呼叫用戶成功時需啟動播放事先錄制好的報警話音電路，也就是說，整個電路還需采用語音芯片來實現(xiàn)語音提示和報警功能。本系統(tǒng)中的語音電路采用美國ISD公司的優(yōu)質(zhì)集成語音芯片ISD1420來實現(xiàn)。
ISD1420芯片為單片語音記錄、回放一體化芯片，記錄時長為20 s，可劃分為160小段，每段125 ms?？蛇M行連續(xù)錄音，也可進行分段錄音。通過分段錄音和放音，可以發(fā)出不同的警報聲。當REC引腳為低電平時，實現(xiàn)錄音功能;PLAYE引腳或PLAYL引腳為低時可實現(xiàn)放音。
整個系統(tǒng)分成無線發(fā)射和接收、單片機控制中心、DTMF收發(fā)電路、語音電路等5大模塊。
1)無線收發(fā)裝置
對于類似火災這類意外，報警系統(tǒng)與現(xiàn)場需要有一定的安全距離。所以，當現(xiàn)場的傳感器監(jiān)測到有意外情況發(fā)生時，采用無線收發(fā)裝置來給整個控制系統(tǒng)提供發(fā)生意外的種類、地點等具體信息。該模塊可分為發(fā)射和接收兩部分電路。
發(fā)射部分主要由編址電路、編碼電路、無線電發(fā)射電路組成。電路通過CD40147、PT2262、MAX2608這3個集成芯片實現(xiàn)。首先，CD40147將不同的探測器編為不同的二進制代碼，使單片機可以通過程序來判斷報警的種類與地點;然后，通過PT2262編碼，將不能直接調(diào)頻發(fā)射的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為中頻，再通過調(diào)頻發(fā)射芯片將報警信號發(fā)送出去。
接收部分由接收和解碼兩部分組成。接收部分的功能主要由調(diào)頻接收芯片MAXl470來完成接收功能，該芯片只需要較少的元件，使用較為方便。解碼部分由PT2272完成功能，解碼出來的數(shù)據(jù)送到單片機中。
2)單片機控制中心
本系統(tǒng)采用單片機AT89C51作為系統(tǒng)的控制中心。AT89C51是一種低功耗、高性能的8位單片機，片內(nèi)有一個4 kB Flash PEROM(可編程可擦除的讀存儲器)。單片機接收到由FM接收機發(fā)送來的信號，通過固化在內(nèi)部ROM中的應用軟件來判斷是什么地方發(fā)生了情況，然后轉(zhuǎn)到相應的中斷處理過程。系統(tǒng)中，89C51要控制語音芯片的開啟、結束以及地址信息，實現(xiàn)芯片中存放的語音可以有選擇地送到電話線上。它還要控制撥號芯片產(chǎn)生正確的DTMF信號，完成對遠處電話機的呼叫。另外，還要能有效地判斷當前線路的狀態(tài)，如果遇到線路忙等情況時可以有相應的等待機制。在長時間不通的情況下可以更換不同的號碼多次嘗試，直到有人獲得報警信息為止。如果是火警、匪警，在此呼叫期問，本地的警笛可以發(fā)出連續(xù)、刺耳的聲音，起到提示或者威懾的作用。
3)DTMF收發(fā)電路
DTMF收發(fā)電路是實現(xiàn)電話線遠程通信的關鍵部分。它需實現(xiàn)自動撥號、忙音識別、鈴聲識別、遠程按鍵數(shù)字信號識別等功能。
系統(tǒng)選用INTEL微處理器接口功能較強的DTMF發(fā)送和接收器件MT8888。
MT8888與單片機及音頻放大電路組合，實現(xiàn)各種信號音的檢測及DTMF信號的產(chǎn)生，并將DTMF信號送到電話線上，實現(xiàn)報警和打電話共用一條線。MT8888的DO～D3分別與AT89C51的P0.0～P0.3相連，RD、WR分別與AT89C51的RD、WR相連，IRQ/CP接至INT0，CS、RS0接至地址線P2.1、P2.0。
MT8888共有6種工作模式：DTMF模式、CALL(呼叫處理)模式、BURST(突發(fā))模式、TEST(測試)模式以及中斷模式。DTMF模式可以發(fā)送和接收DTMF信號，完成撥號的功能;CALL模式可以檢測交換機反饋回來的各種信號音，該電路由單片機通過RS0、WR、RD、D0～D3等引腳進行控制;在中斷模式，當接收或發(fā)送了有效的音頻信號后，IRQ/CP引腳輸出低電平，產(chǎn)生中斷信號供給CPU，在延遲控制電壓的跳變緣將數(shù)據(jù)鎖存至輸出端;在CALL模式，只能接收250 Hz～550 Hz的信號音，在拒收或無輸入時，IRQ/CP引腳輸出低電平。
電話線開關接口電路必須滿足電話入網(wǎng)的條件，為此采用了電話線匹配變壓器與電話線交流耦合，這樣可以大大地減少電話線上的支流成分對后面電路產(chǎn)生的影響。同時，為了能夠達到模擬摘機掛機的功能，在變壓器與電話線之間接入了電磁繼電器作為控制開關。
4)語音電路
為了便于通信，系統(tǒng)在呼叫用戶成功時需啟動播放事先錄制好的報警話音電路，也就是說，整個電路還需采用語音芯片來實現(xiàn)語音提示和報警功能。本系統(tǒng)中的語音電路采用美國ISD公司的優(yōu)質(zhì)集成語音芯片ISD1420來實現(xiàn)。
ISD1420芯片為單片語音記錄、回放一體化芯片，記錄時長為20 s，可劃分為160小段，每段125 ms?？蛇M行連續(xù)錄音，也可進行分段錄音。通過分段錄音和放音，可以發(fā)出不同的警報聲。當REC引腳為低電平時，實現(xiàn)錄音功能;PLAYE引腳或PLAYL引腳為低時可實現(xiàn)放音。
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