【正文】 的人身傷害案件也時有發(fā) 生。夏季是入室盜搶案件的多發(fā)季節(jié)，犯罪分子常利用人們夜間開窗熟睡之際入室實施盜竊或暴力搶劫。隨著治安形勢的惡化及我們身邊盜竊案件的頻繁發(fā)生，家庭如何防盜已經(jīng)日益成為人們關(guān)注的熱點話題之一。 傳統(tǒng)的家庭防盜辦法是牢籠式防盜方法，主要是安裝防盜門和防窗網(wǎng)。防盜門固然牢固，但是竊賊日益增高的開鎖技術(shù)及隨處可見不知真假的開鎖公司讓我們感到有些不安。防窗網(wǎng)影響外部美觀和生活感覺并不是致命的弱點， 最致命的是：一旦發(fā)生火災(zāi)或者地震災(zāi)害，它反而會成為我們逃生的最大障礙！ 隨著國家智能化小區(qū)建設(shè)的推廣，防盜系統(tǒng)已成為智能小區(qū)的必備設(shè)備，特別是近幾年，安全防范的迫切需要給家庭防盜報警系統(tǒng)提供了越來越廣泛的市場。從國內(nèi)來看，比較高檔的防盜報警裝置一般為進口產(chǎn)品，價格昂貴，且大多為有線連接方式。國內(nèi)產(chǎn)品盡管不少，但大多為模擬電路形式，且結(jié)構(gòu)和功能簡單，可靠性差，難以聯(lián)網(wǎng)。 在已普及的公共電話網(wǎng)基礎(chǔ)上研制一種新型家用自動報警系統(tǒng)，這對于保障居民的生命財產(chǎn)安全，提高公安、消防、醫(yī)療、保安等部門的快速反應(yīng)能力 ，有著十分重要的意義。 隨著生活節(jié)奏日益加快，人們整日忙碌于工作、學(xué)習(xí)，在家中的時間愈來愈少。家中常常無人看守是人們的財產(chǎn)安全的一大隱患。如 2 果有一個智能報警器能及時發(fā)現(xiàn)危險和異常情況，及時通知主人并采取處理措施，就能夠把損失減少。本文介紹一種采用單片機控制的基于電話線的遠程報警器。其主要特點是采用 MITEL 公司的 MT8880 集成電路收發(fā)電話雙音頻信號和檢測呼叫信號。由于該芯片由 ISO2CMOS 技術(shù)制造，具有低功耗、高可靠性的特點，又能將其他同類芯片的單一功能集成，因此而節(jié)約了成本，提高了整體穩(wěn)定性。 2 總體設(shè)計方案 設(shè)計 要求 根據(jù)設(shè)計要求首先確定遠程控制報警用什么方法傳輸信號是個關(guān)鍵，我們可以利用手機移動網(wǎng)進行無線傳輸，也可利用電力線，電話線傳輸信號等等。雖然電力線的抗干擾能力優(yōu)于其它傳輸，但它傳輸?shù)木嚯x畢竟有限，而用無線傳輸設(shè)計比較復(fù)雜，難度較大，所以采用電話線傳輸是目前最合適的一種方案。如由 ISD25120 語音芯片構(gòu)建的語音電路；由基本的防火，防盜，防煤氣泄漏報警電路和 MT8880 專用解碼芯片組成的 DTMF 信號的發(fā)送及傳輸電路等，從而達到對家里的意外情況進行實時遠程監(jiān)控，能夠方便的， 及時的把所有情況告訴我們大家。 系統(tǒng)設(shè)計方 框圖 智能家居遠程報警系統(tǒng)主要有模擬摘機電路、信號音檢測電路、防盜報警電路、煤氣泄漏報警電路、防火報警電路，單片機處理電路、自動撥號電話，語音電路等等。 電路總方框圖如圖 1 所示。 圖 1 系統(tǒng)總體設(shè)計方框圖 防盜報警電路 防火報警電路 煤氣泄漏報警 電路 單 片 機 處 理 電 路 語音提示 電路 模擬摘掛機 電路 自動撥號 電路 電 話 接 口 電 路 3 3 硬件系統(tǒng) 設(shè)計 防盜報警電路分析 熱釋電效應(yīng) 能產(chǎn) 生熱釋電效應(yīng)的晶體稱之為熱釋電體或熱釋電元件，其常用的材料有單 (LiTaO3 等 )、壓電陶瓷（ PZT 等）及高分子薄膜（ PVFZ等 ）。 熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個表面做成電極，當傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)溫度有 ΔT的變化時，熱釋電效應(yīng)會在兩個電極上會產(chǎn)生電荷 ΔQ，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓 ΔV。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個場效應(yīng)管進行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷 ΔQ會跟空氣中的離子所結(jié)合而消失，當環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時， ΔT=0，傳感器無輸出。當人體進入檢測區(qū)時，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生 ΔT，則有信號輸出；若人體進入檢測區(qū)后 不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測人體或者動物的活動。 防盜電路 原理分析 當有人體移動時，人體本身就能發(fā)射紅外線，正好移動到熱釋電檢測器的檢測范圍，那么就會發(fā)出一串脈沖，最后經(jīng)過處理就會輸出一個高電平， 如圖7 所示。即 VT2 導(dǎo)通， 輸出低電平，送給單片機處理， 根據(jù)實際情況就實現(xiàn)了防盜的功能。 圖 2 人體移動檢測電路 防火報警電路分析 V T 2123熱釋電紅外傳感器+ 5VR15 .6 kP 1 . 0 4 MQ2 氣體傳感器的介紹 （ 1）特點： 廣泛的探測范圍； 高靈敏度 ∕ 快速響應(yīng)恢復(fù)； 優(yōu)異的穩(wěn)定性 ∕ 壽命長； 簡單的驅(qū)動電路； （ 2）應(yīng)用： 可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置，適宜于液化氣、 丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。 （ 3）靈敏度調(diào)整 MQ2 型氣敏元件對不同種類、不同濃度的氣體有不同的電阻值。因此，在使用此類型氣敏元件時，靈敏度的調(diào)整是很重要的。建議使用 1000ppm氫氣或 1000ppm丁烷校準傳感器。 當精確測量時，報警點的設(shè)定應(yīng)考慮溫濕度的影響。 煙霧檢測電路分析 煙霧檢測電路采用的傳感器是 MQ2 型，此電路有 NPN 型三極管 8050，可調(diào)電阻和一個上拉電阻組成。 如果 意外發(fā)生導(dǎo)致家里失火，那么這個煙霧檢測傳感器就會第一時間檢測到失火信號 輸出一個信號給三極管的基極，三極管導(dǎo)通，集電極就會輸出一個低電平送給單片機處理，從而實現(xiàn)了防火的目的。 圖 3 煙霧檢測電路 煤氣泄漏報警電路 MQN5 型半導(dǎo)體氣敏元件介紹 MQN5 型半導(dǎo)體氣敏元件是以金屬氧化物 SnO2為主體材料的 N 型半導(dǎo)體氣敏元件 ， 當元件接觸還原性氣體時 ， 其電導(dǎo)率隨氣體濃度的增加而迅速升高 。 M Q 2+ 5VRL1 0kP 1 . 1V18 05 0R15 .1 k 5 （ 1） 特點 ： 用于可燃性氣體的檢測 (CH4,C4H10,H2等 )； 靈敏度高 ； 響應(yīng)速度快 ； 輸出信號大 ； 壽命長 、 工作穩(wěn)定可靠 。 （ 2） 技術(shù)指標 ： 加熱電壓 (VH) AC 或 DC 5177。 回路電壓 (VC) 最大 DC 24V 負載電阻 (RL) 2KΩ 清潔空氣中電阻 (Ra) ≤ 4000KΩ 靈敏度 (S=Ra/Rdg) ≥ 4(在 1000ppmC4H10中 ) 響應(yīng)時間 (tres) ≤ 10S 恢復(fù)時間 (trec) ≤ 30S 檢測范圍 5010000ppm （ 3） 使用方法及注意事項 ： 1）元件開始通電工作時，沒有接觸可燃性氣體，其電導(dǎo)率也急劇增加 1 分鐘后達到穩(wěn)定，這時方可正常使用，這段變化在設(shè)計電路時可采用延時處理解決。 2）加熱電壓的改變會直接影響元件的性能，所以在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)使用為佳。 3）元件在接觸標定氣體 1000ppm C4H10后 10 秒以內(nèi)負載電阻兩端的電壓可達到 (Vdg Va)差值的 80%(即響應(yīng)時間 )； 脫離標定氣體 1000ppm C4 H1030 秒鐘以內(nèi)負載電阻兩端的電壓下降到 (Vdg Va)差值的 80%(即恢復(fù)時間 )。 4） 符號說明： 檢測氣體中電阻 Rdg 檢測氣體中電壓 Vdg Rdg 與 Vdg的關(guān)系 : Rdg=RL(VC/Vdg1) 5）負載電阻可根據(jù)需要適當改動 ， 不影響元件靈敏度 。 6）使用條件 :溫度 15~35℃ ； 相對濕度 45~75%RH； 大氣壓力 80~106KPa。 7）環(huán)境溫濕度的變化會給元件電阻帶來 小的影響 ， 當元件在精密儀器上使用時 ， 應(yīng)進行溫濕度補償 ， 最簡便的方法是采用熱敏電阻補償之 。 8）避免腐蝕性氣體及油污染 ， 長期使用需防止灰塵堵塞防爆不銹鋼網(wǎng) 。 9）元件六腳位置可與電子管七角管座匹配使用 。 10）使用元件前請詳細參看本說明 。 6 煤氣檢測電路 當家里的煤氣由于意外情況或者使用時間久了，導(dǎo)致意外泄漏，那可就是一件非常嚴重的事情。 這是我們只要安裝一個簡單的煤氣泄漏檢測電路（如圖4 所示）就可以及時的發(fā)現(xiàn)問題的嚴重性。煤氣檢測用的傳感器是 MQ5 型 ，電路簡單，當煤氣泄漏達到一定得濃度時，這個靈 敏度可以根據(jù)具體情況來調(diào)節(jié)。 圖 4 煤氣檢測電路 模擬摘 掛 機電路 當有意外情況發(fā)生時，比如家里的煤氣泄漏了，可以通過煤氣傳感器檢測到煤氣已經(jīng)泄漏，電路馬上開始工作。檢測信號送給單片機處理，有程序控制，首先得先接通電話，也就是如圖 5 所示。 平常沒有任何突發(fā)事情發(fā)生時， 口一直保持高電平，三極管 VT1 不導(dǎo)通，電路不工作。一旦有觸發(fā)信號，單片機立即給 置低電平，三極管 VT1 導(dǎo)通，繼電器 KA 通電，開關(guān) KB 閉合，電話線路構(gòu)成一個回路，說明這邊已經(jīng)摘機了，交換機就會自動判別這邊 電話是摘機還是處于掛機狀態(tài)，接著執(zhí)行下一步的程序判斷。 圖 5 模擬摘掛機電路 12電話線接口KAKBR31kR12 40+ 5VP 3 . 7R21kV T 1M Q 5+ 5VRL1 0kP 1 . 2V18 05 0R15 .1 k 7 自動撥號電路 雙音多頻信號介紹 DTMF(Dual Tone Multi Frequency)信號是音頻電話的撥號信號。由美國ATamp。T 貝爾實驗室研制，雙音多頻信號編碼技術(shù)易于識別，抗干擾能力強，發(fā)號速度快，且比用 modem進行遠程傳輸?shù)姆椒ǜ鼮榻?jīng)濟實用，因此這種撥號方法取代了傳統(tǒng)的脈沖撥號。 電話中的雙音多頻信號有兩種用途：一是用于雙音多頻信號的撥號，去控制交換機接通被叫的用戶電話機；二是利 用雙音多頻信號遙控電話機各種動作，如播放留言，語音信箱。這些都離不開 DTMF 信號的產(chǎn)生。 目前，大多數(shù)的 DTMF 信號的產(chǎn)生都是采用專用芯片 MT5087， MT8880等，這種方法信號編碼產(chǎn)生速度快但有很大的局限性，如果音頻信號頻率的改變應(yīng)用于別的系統(tǒng)時，專用芯片就發(fā)揮不了作用了，其次是要實現(xiàn)用戶多路雙音多頻信號發(fā)送比較困難。 DTMF信號的特性 DTMF 是由低頻組 (fb)和高頻組 (fa)兩組頻率信號構(gòu)成，每個數(shù)字信號由低頻組和高頻組的任意一個疊加而成。根據(jù) CCITT 的建議， DTMF 的編譯碼定義如 表 4 所示。 表 4 電話撥號數(shù)字對應(yīng)的 高低頻率組 數(shù)字鍵盤 高頻組 /Hz 1209 1336 1477 1633 低頻組 /Hz 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 ﹡ 0 D 可用下式表示： F(t)=A_{a}sin(2f_{a}t+A_sin(2f_t)) （ 1） 式中兩項分別表示低、高音群的值， Ab 和 Aa 分別表示低音群和高音群的樣值量化基線，而且兩者幅值比為 K=Ab /Aa (K)。同時規(guī)定，對應(yīng)于表 1中的標稱頻率在發(fā)送時， DTMF 信號的頻率偏差不應(yīng)當超過 ％，每位數(shù)字的信號極限時長應(yīng)該大于 40ms， 而接收 設(shè)備對 2%的偏差應(yīng)能可靠的接收，對30ms～ 40ms 時長的信號可以正常的接收。 8 DTMF信號的應(yīng)用 DTMF 信號即雙音多頻信號 ， 最先用于程控電話交換系統(tǒng)來代替號盤脈沖信號 ， 如圖 6 所示 。 圖 6 DTMF 用于撥號系統(tǒng) 主叫用戶摘機按鍵撥號后，電話號碼所對應(yīng)的 DTMF 信號通過電話線傳到程控交換機中的 DTMF 接受電路，交換機中的微機識別被叫電話號碼后，接通主被叫用戶 實現(xiàn)雙方通 話。 DTMF信號還用于自動控制系統(tǒng)，如果把 DTMF的發(fā)送電路用于主控系統(tǒng)，接受電路用于被控系統(tǒng)，就可以方便地組成有線或無線通信系統(tǒng)，如圖 7 所示，其通道數(shù)視需要而定， 16 通道以內(nèi)每通道只需編一位號碼即可，若需要更多通道，則可象電話號碼編號一樣編為兩位或兩位以上的號碼。 圖 7 DTMF 用于控制系統(tǒng) DTMF收發(fā)模塊 （ 1） 芯片功能 MT8880 具有與微控制器 (單片機 )相連的接口，必須與單片機配合使用，其引腳功能如下： IN+、 IN— ：分別為內(nèi)部放大器的同相 輸入端和反相輸入端，即接收 DTMF信號的輸入端； GS：內(nèi)部放大器的輸出端，外接一個負反饋電阻至 IN_端； UREF：內(nèi)部參考電壓輸出端，該參考電壓等于 UDD／