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1、第31卷第3期2009年5月泰 山 学 院 学 报JOURNAL OF TA ISHAN UN I VERSITYVol.31NO.3May.2009住宅智能安防系统设计徐中伟1,姜春玲2(1.山东工贸学院 筹备处,山东 邹城 273500;2.泰山学院 物理与电子工程学院,山东 泰安 271021)摘 要 系统采用电子探测、智能控制和遥控技术,依托公用电话网络,形成住宅防火、防盗、紧急事件应急处理的住宅安全防范体系,给我们的现代家居生活带来方便.关键词 防火;防盗;紧急呼求;单片机;自动拨号中图分类号TN99文献标识码A文章编号1672-2590(2009)03-0104-05收稿日期200
2、9-04-02作者简介徐中伟(1968-),男,山东泰安人,山东工贸学院筹备处实验中心副教授.0 引言随着物资生活的提高,人们对家庭财产的保护意识越来越强,而安装防盗门、防盗网的做法,不仅有碍美观,且不符合防火要求,更不能有效地防止犯罪分子对住宅的入侵;另外还有一个不容忽视的问题即老人在家独居,若老人突发急病,无法拨打求救电话时,就需要有一套简便的紧急呼救系统帮助.因此开发一套集防火、防盗、紧急呼叫等功能于一体的住宅安防系统具有广阔的市场.1 系统总体设计本系统总体设计思路是:当家人外出时,传感器自动收集火情、盗情信息传输给单片机,CPU做出判断处理后,控制以MT8888为核心的拨号电路,拔打
3、预先设置的16组电话/手机号码(用户个人电话、单位电话、盗警电话110,火警电话119、紧急呼救120等)完成自动呼叫,并利用以ISD4004为核心的语音系统,播放相应的语音信息,实现自动远程语音报警求助.当远程报警结束后,安装在室内的声光报警系统自动启动,告知周围邻居家中发生的情况,实现就地报警求助,同时对侵入室内的盗窃分子起到震慑作用;当家中行动不便或突发疾病的老人需要紧急救助时,可方便地按下四键遥控器的相应按键,经单片机处理后,发出相应的远程求助语音信息;同时启动室内语音系统,向周围邻居发出紧急呼救信息,实现就近救助.2 硬件设计硬件系统主要包括探测电路、遥控电路、单片机主控系统、电话信
4、号处理及控制电路、语音电路以及电源模块等.2.1 防盗监测由热释电红外与微波探测器组成双鉴探测器,工作时将红外、微波两种探测信号经与非门74LS00处理后送至AT89S51,即只有两种探测器同时检测到,CPU才会查询到盗情报警信号.实验发现,在红外探测器中,通过菲涅尔透镜的分割方式的改变可以降低由于小宠物引起的误报,弥补了微波探测器监视面积较大的弱点;但红外探测器对环境温度的变化比较敏感,而微波探测器所检测的只是活动的目标,所以对只有温度变化引起的干扰并不会被系统响应.通过这样双重的检测就进一步减小了外界干扰,降低了误报率.第3期徐中伟等:住宅智能安防系统设计图1 系统框图2.2 防火监测对被
5、保护区域进行不间断的监视和探测,把火灾初期阶段能引起火灾的参数(烟、热及光等信息)尽早、及时和准确地检测出来通报单片机,并由CPU确认后进行报警.除易燃易爆物质遇火立即爆炸起火外,一般物质的火灾发展过程通常都要经过引燃、发展和熄灭三个阶段.因此,火灾探测器的选择原则是:根据被保护区域内初期火灾的形成和发展特点,选用感烟感温、感光感温、感光感烟火灾探测器等.为减少连线困难,可采用PT2262/2272芯片组成编码发射和解码电路,实现射频无线数据传输.2.3 电话信号处理及控制电路电路包括电话线接口、振铃检测、摘挂机控制、电话信号处理等电路.2.3.1 振铃检测电路电路如图2所示,电话闲置时线路电
6、压约50V,当有电话呼入时,交换机将向用户电话发送电压峰值为9015 V、频率为253 Hz、周期为5s(1s送,4s断)的振铃信号.因此只需将线路上的电压与参考电压进行比较,5秒钟A上可输出约25个方波脉冲,CPU累计脉冲个数,即可获知振铃次数.当振铃6次,即CPU累计150个脉冲时,系统自动摘机进入电话远程控制状态.因为振铃电压要比其他情况下高许多,所以可靠性高,干扰信号不会影响检测结果.图2 振铃检测线路2.3.2 自动摘挂机电路自动摘机是通过单片机控制继电器的吸合,将300的电阻接入电话线两端,实现模拟摘挂机.采用继电器控制是为了在话机未挂好时,也可以切断话机线路,确保报警求助信息正常
7、发出;在不需要报警求助时又可以切断系统电路,使系统与电话互不干扰.2.3.3DT MF收发电路是实现远程报警、远程控制的关键部分.电路核心芯片选用具有DT MF数据收发与信号音(拨号音、忙音、回铃音等)检测功能的MT8888芯片.它与MCS-51单片机接口简单,MT8888的D0D3分别与501泰 山 学 院 学 报第31卷AT89S51的P0.0P0.3相连,RD、WR分别与AT89S51的RD、WR相连,I RQ/CP接至I NT0,CS、RS0接至P2.1、P2.0.单片机通过控制RS0、R/W、D0D3就可改变MT8888工作模式、收发DT MF数据.拨号报警时,MT8888设置为DT
8、 MF发送模式.预拨号码由单片机经数据线D0D3传入MT8888,经编码处理后,由TONE输出端将预拨号码对应的DT MF信号,通过公用电话网送出,完成拨号任务;当接收DT MF信号时,设置为DT MF接收模式,模拟摘机后由公用电话网传入的DT MF信号经I N-输入端传入MT8888,经译码处理后,将相应的4位二进制码,经数据线D0D3送入89S51处理,实现远程控制.信号音检测时,根据常见的信号音特点 断续比不同且在时间上有明显的差异(拨号音为连续信号,忙音:0.35s通0.35s断,回铃音:1s通4s断),将MT8888设置为CALL模式,CPU然后启动T0计数器对IRQ/CP端输出的信
9、号进行计数,据5s计数的脉冲数即可判断出电话状态.2.3.4 驱动控制电路用户出差时通过手机、电话按键操纵驱动控制电路中的继电器,来远程操控电灯、电视,制造有人在家的假象;接到报警求助信息时,可以接通免提电路,远程监听和查询现场情况.为了避免外接电路干扰,驱动控制电路中使用4N25进行光电隔离.2.4 语音电路语音芯片选用工作于SPI串行接口的ISD4004芯片,其与单片机的接口简单(只需4条线:M ISO、MOSI、SCLK、SS连接),使用更加灵活.需要播放的语音信息可按段录入到ISD4004芯片中,录入的语音信息既没有段长度限制,而且不需要A/D转换和压缩,直接模拟量存贮技术,音质非常好
10、.放音时,在CPU的控制只要选取要播放语音信息的段地址,就可将相应的语音信息由音频输出端AUD OUT输出.输出的音频信号十分微弱,需要经集成功放LM386放大后再输送到电话线路上或有源音箱上播出.语音电路如图3所示,L I NE_I N为内录插口,M IC为录音话筒.图3 语音电路3 软件设计应用模块化的程序设计思想,各功能模块都调试通过后,将它们根据总体设计的主流程组合起来成为最终的应用软件.主程序通过查询方式检测到求助、盗情、火情信号时,调用相应的子程序以实现各自功能;通过中断响应实现远程监控功能.主程序流程图如图4所示.3.1 报警求助处理子程序子程序流程图如图5所示,急救处理、盗情处
11、理、火情处理子程序不同点在于拨打的电话不同,播放的语音信息不同.601第3期徐中伟等:住宅智能安防系统设计701泰 山 学 院 学 报第31卷3.2 中断服务程序当检测到有效振铃信号后,进入中断服务程序开始计数.达到预定的6次振铃次数时自动摘机.用户在语音提示下依次输入用户的密码和控制指令,实现远程控制.若连续3次密码输入错误,系统自动挂机;密码正确,则进入远控状态.4 结束语本系统与其他一些自动报警系统相比,具有多功能、低成本、易普及、高可靠性等突出优点,适用于众多未形成智能住宅小区的用户.参考文献1 朱兆优.DT MF收发器与单片机的接口设计J.东华理工学院学报,2004,23(3):28
12、5-288.2 李雪梅,李秋红.AT89C51单片机在电话远程控制器中的应用J.现代电子技术,2006,(20):36-38.3 林海波.智能远程摇控家用电器控制系统设计J.长春工程学院学报(自然科学版),2006,7(1):68-71.4 段筱雨,景新幸.基于PSTN的家用电器远程智能控制系统J.电子工程师,2007,(10):75-77.5 陆永忠,梁华平.住宅小区综合数字化报警系统的设计J.微计算机信息(嵌入式与SOC),2007,24(5):81-83.6 刘虎,章慧.基于电话网络的办公楼防火防盗报警系统设计与实现J.微型电脑应用,2008,24(3):24-26.The Design
13、 of Intelligent Residential Security SystemXU Zhong-wei1,J IANG Chun-ling2(1.PreparatoryOffice of Shandong Trade and Industry College,Zoucheng,273500;2.College of Physics and Electronic Engineering,Taishan University,Tai an,271021,China)Abstract:Using electronic detection systems,intelligent control and remote control technology,relying onthe public telephone net work,the residential security system with anti-fire,anti-theft and emergency re2sponse is formed,which makes ourmodern home life convenient.Key words:anti-fire;anti-theft;emergency call;single-chip;automatic dialing801