【正文】 。 DTMF 信號(hào)收發(fā)芯片的發(fā)送部分采用信號(hào)失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式 D/A 變換器，可發(fā)出 16 種雙音多頻 DTMF 信號(hào) ： 接收部分用于完成 DTMF 信號(hào)的接收、分離和譯碼，并以 4 位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。城鄉(xiāng)收入差距、區(qū)域收入差距進(jìn)一步拉大，以及流動(dòng)人口的迅速增加，社會(huì)保障制度的不健全，盜竊、搶劫等刑事案件也呈現(xiàn) 出了增加趨勢(shì)。因?yàn)榧夹g(shù)防范能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種案情，并為案件的破獲提供有力的證據(jù)，所以，越來越受到人們的重視。所謂智能化小區(qū)，即是通過一個(gè)高度集成的通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把住宅小區(qū)安全防范系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)連接起來，建立集成平臺(tái)與信息處理控制中心，各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行又共享網(wǎng)絡(luò)硬軟件資源，實(shí)施智能化與 最優(yōu)化，為住戶營造一個(gè)安全、自由、舒適的現(xiàn)代居家生活環(huán)境?？紤]設(shè)備成本與集中管理的需要，可將周界報(bào)警探測(cè)系統(tǒng)、住宅聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)加以集成和綜合，構(gòu)成綜合防范體系。安全技術(shù)防范行業(yè)真正形成行業(yè)規(guī)模是在第二次產(chǎn)業(yè)革命中即 1950 年一 1971 年，首先在美國、英國等國家形成，像 ADEMCO(安定1 前言 3 寶 )； VICON(維康 )； CHUBO(集寶 )； AMERICA DYNAMIC ()等。西門子樓宇科技公司的最新產(chǎn)品 Guarto Easy 將視頻監(jiān)控、音頻對(duì)講監(jiān)聽、防盜報(bào)警 (有線或無線連接方式 )、火災(zāi)探測(cè)、危險(xiǎn)氣體探測(cè)等多種警告方式 (聲光，無線， 撥號(hào) )結(jié)合起來，對(duì)社區(qū)住宅及分散型小型 建筑進(jìn)行全方位的安全防范。 就智能住宅中的火災(zāi)報(bào)警而言，目前出現(xiàn)的大型組合火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)或智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)， 一般是根據(jù)災(zāi)前檢知的光、熱、煙、氣、味等個(gè)別異常或是否達(dá)到某種閾 值來做出判斷的多 閾值系統(tǒng) ，多傳感元件火災(zāi)探測(cè)器是智能型的 裝置，使用三種不同類型傳感元件的探測(cè)器記錄模擬量的火災(zāi)參數(shù)，并將這些模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后，探測(cè)器利用數(shù)值算法判定是否存在火災(zāi)危險(xiǎn)。室內(nèi)分機(jī)有多個(gè)探測(cè)器接口，可接收感煙探測(cè)器、溫度探測(cè)器、紅外及微波探測(cè)器、煤氣泄漏探測(cè)器等傳來的報(bào)警信號(hào)。 1 前言 4 在我國，以北京、深圳、上海、廣州等較發(fā)達(dá)的城市為龍頭在近幾年內(nèi)也形成了一股智能化住宅熱 。該系統(tǒng)采用獨(dú)立的不間斷電源供電。報(bào)警控制器以 MCU 為核心，可以檢測(cè)兩個(gè)報(bào)警頭輸入信 號(hào)，可以設(shè)置新密碼，可以接收遙控器輸入信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)聲、光報(bào)警或把報(bào)警信號(hào)通過電話線送到 110。 我國住宅智能安全防范系統(tǒng)展望 智能化住宅和智能小區(qū)近幾年來在全球以及在中國的快速發(fā)展是信息技術(shù)發(fā)展尋找更廣闊的市場(chǎng)結(jié)合點(diǎn)的必然結(jié)果，是 IT 產(chǎn)業(yè)向傳統(tǒng)住宅產(chǎn)業(yè)以及 人們生活滲透的必然結(jié)果。以火災(zāi)報(bào)警為例，探測(cè)智能是通過探測(cè)器中的微處理器進(jìn)行的，它不但對(duì)火災(zāi)信號(hào)直接進(jìn)行檢測(cè)、分析和信號(hào)處理，而且對(duì)環(huán)境的變化可及時(shí)做出響應(yīng)，并利用軟件中建立的算法進(jìn)行綜合比較，自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，做出恰當(dāng)?shù)闹悄芘袛?； 監(jiān)控智能則是由探測(cè)器中 計(jì)算機(jī)自身的軟件 (程序塊 )來完成的，監(jiān)控程序周期地運(yùn)行，使系統(tǒng)始終保持良好 的使用和維護(hù)狀態(tài)。作為智能住 宅的一 個(gè)組成部分，安全防范系統(tǒng)也必將向多功能、全方位、綜合性、 智能化方向發(fā)展。用戶端的智能防盜防火系統(tǒng) 包括探測(cè)器、自動(dòng)報(bào)警器及輸出等組成部分，并將模塊化思想引入此系統(tǒng)，從而使整個(gè)系統(tǒng)的功能更完善、靈活、可調(diào)。系統(tǒng)總體構(gòu)成包括防盜防火探測(cè)器、用戶端自動(dòng)報(bào)警器、 自動(dòng)撥號(hào)和語音電路 ，系統(tǒng)組成框圖如圖 1 所示。 報(bào)警系統(tǒng)的功能及工作過程 智能住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)和功能 ： 1） 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)。 3） 用戶端自動(dòng)報(bào)警器可檢測(cè)探測(cè)器或傳輸線路發(fā)生的故障 (如探頭斷線或掉電等 )，并可向中央控制器報(bào)告故障情況。接到警情事件后，自動(dòng)報(bào)警器立即進(jìn)行確認(rèn) (多次巡檢中斷信號(hào) )，若 50s 后無人解除警情同時(shí)警情確認(rèn)無誤后，進(jìn)行事件的現(xiàn)場(chǎng)聲 (蜂鳴器 )、光 (LED)報(bào)警，同時(shí)用戶端自動(dòng)報(bào)警器自動(dòng)向相關(guān)部門撥打預(yù)先設(shè)置好的報(bào)警電話號(hào)碼，進(jìn)行語音報(bào)警。如果出現(xiàn)誤觸發(fā)而報(bào)警時(shí)可以通過觸發(fā)延遲時(shí)間 (50s 定時(shí)器 )去解除，另外用戶端自動(dòng)報(bào)警器還具備狀態(tài)信息 (如有 無交流電、備用電池電量是否不足等 )上報(bào)的功能，可以對(duì)預(yù)設(shè)的普通 電話、手提電話實(shí)現(xiàn)報(bào)警。 熱釋電紅外探測(cè)器微波探測(cè)器與非門用戶端自動(dòng)報(bào)警器AT 89 C5 1Ala rm0 圖 2 雙鑒探測(cè)器原理示意圖 雙鑒探測(cè)器工作時(shí)將探測(cè)到的紅外和微波兩種信號(hào)經(jīng)過與非門處理后送單片機(jī)，即只有同時(shí)檢測(cè)到兩個(gè)探測(cè)器輸出端口為高電平信號(hào)時(shí)，自動(dòng)報(bào)警器才會(huì)響應(yīng)盜情報(bào)警信號(hào)，否則不報(bào)警。 )的物體都將產(chǎn)生紅外光譜，不同溫度的物體，其釋放的紅外能量的波長(zhǎng)是不一樣的，因此紅外波長(zhǎng)與溫度的高低是相關(guān)的。用菲涅爾透鏡配合放大電路將信號(hào)放大 60 70db，就可以檢測(cè) 1020m 處人的活動(dòng)。 探測(cè)器原理框圖如圖 3 所示，當(dāng)人體進(jìn)入警戒區(qū)，人體溫度會(huì)引起環(huán)境溫度輻射場(chǎng)的變化，通過菲涅爾透鏡，熱釋電紅外探頭感應(yīng)到的是人體溫度與背景溫度的差異信號(hào)，則在負(fù)載 電阻上產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，電信號(hào)的大小，決定于敏感元件溫度變化的快慢。 檢測(cè)元件 BISS0001 是 CMOS 數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?，具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種 傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理。當(dāng) Tx 時(shí)間結(jié)束時(shí)， Uo 下跳回低電平，同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器進(jìn)入封鎖周期 Ti。 RR RC1 為輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端， RR RC2 為觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 的調(diào)節(jié)端。由于 VH≈ , VL≈ ，所以當(dāng) VCC 為 + 電壓時(shí)，可有效地抑制 177。 圖 6 紅外線探測(cè)器電路圖 微波探測(cè)器 1． 微波探測(cè)器原理 微波探測(cè)器為空間探測(cè)器，用于探測(cè)在防范空間內(nèi)的任何運(yùn)動(dòng)物體。 實(shí)際電路中，是由振蕩器電路產(chǎn)生并發(fā)射近微波段電磁波形成微波場(chǎng)，天線把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電磁波輻射到周圍空間，輻射半徑可達(dá) 10m 以上 (如果想繼續(xù)增大輻 射半徑或提高靈敏度可以通過調(diào)整天線的大小和方向來完成 )。反射回來的微波信號(hào)與原信號(hào)之間混頻后產(chǎn)生微弱的頻移信號(hào)，該信號(hào)送放大器進(jìn)行放大。 當(dāng)有人在該微波防護(hù)區(qū)內(nèi)移動(dòng)時(shí)，振蕩頻率和幅度發(fā)生相應(yīng)的變化。該電路可以工作在較寬的電壓范圍內(nèi) (標(biāo)3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 14 準(zhǔn)電壓是 32V，但實(shí)際可以工作在很 寬的電壓范圍內(nèi) )，當(dāng)檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)為高電平。多傳感器設(shè)計(jì)思想解決了傳統(tǒng)防火探測(cè)器一直存在的誤報(bào)率高的問題，增強(qiáng)了火災(zāi) 探測(cè)的可靠性。因此，報(bào)警系統(tǒng)中對(duì)火災(zāi)信號(hào)的檢測(cè)采用多傳感器 /多判據(jù)的火災(zāi)探測(cè)技術(shù)，將探測(cè)器探測(cè)到的多元火災(zāi)探測(cè)信息經(jīng) 邏輯或非門送給 單片機(jī)進(jìn)行綜合判 斷， 然后經(jīng)確認(rèn)后發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 16 溫度探測(cè)器 溫度探測(cè)器使用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20， 5V 直流電壓供電。作為發(fā)光器件，目前多采用大電流發(fā)光效率高的紅外發(fā)光管，受光器件多采用半導(dǎo)體硅光電管，受光器件的阻抗是隨煙霧濃度的增加而降低的，本電路所用的探測(cè)頭采用的是 OPTEK 公司的 OP231 和OP801SL 光電組合套件作為發(fā)射管和接收管，其中，發(fā)射管典型供電電壓為 ，接收管使用 5V 的直流電壓供電。集煙盒內(nèi)壁為黑色粗糙面，可將盒內(nèi)的光反射減至最小。同時(shí)，較之用直流電源供電可以達(dá)到減小功耗的目的。 圖 11 散光型光電感煙探測(cè)器電路圖 3 用戶端探測(cè)器設(shè)計(jì) 18 CO 氣體探測(cè)器 CO 氣體探測(cè)器是采用 MQ7 一 氧化碳?xì)?體傳感器作為 CO 敏感元件，對(duì) CO 響應(yīng)的選擇性好，并具有靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。 圖 12 CO 氣體探測(cè)器電路圖 4 用戶端自動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì) 19 4 用戶端自動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì) 用戶端自動(dòng)報(bào)警器總體設(shè)計(jì) 用戶端自動(dòng)報(bào)警器是本課題的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，自動(dòng)報(bào)警器組成框圖如圖 13 所示，主要包括撥號(hào)模塊、語音模塊、電話接口模塊、鍵盤 /密 碼顯示模塊以及電源模塊。 AT89C51 內(nèi)部具有 4K 字節(jié)的 Flash(閃速 )存儲(chǔ)器，可反復(fù)擦寫，在設(shè)計(jì)程序時(shí)可反復(fù)修改原程序、編譯、并燒寫到單片機(jī)，適合單片機(jī)最小系統(tǒng)的開發(fā)與研制?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 GND：接地； 178。 4 用戶端自動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì) 21 在 Flash 編程時(shí)， P0 口 接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接 上 拉電 阻 。作輸入 口 使用時(shí)，囚為內(nèi)部存在 上 拉電 阻 ，某個(gè)引腳被外部信 號(hào) 拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL) Flash 編程 和程序校驗(yàn)期 間， P1 接收低 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(如執(zhí)行 MOVX RI 指令 )時(shí)， P2 口線上 的內(nèi)容 (也即 特殊功能寄存器 （ SFR)區(qū)中 R2寄存器的內(nèi)容 )，在整個(gè)訪問期間不 改變。 P3 口 輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 178。即使 不 訪問外部存儲(chǔ)器， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，囚此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目 的。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才 會(huì)被激活。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的 PSEN 信號(hào) 不 出現(xiàn)。需注意的是 :如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 XTAL1： :振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。時(shí)鐘電路由兩個(gè) 30P 的電容和 12MHz 的晶振構(gòu)成。 4 用戶端自動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì) 23 圖 14 自動(dòng)報(bào)警器電路 與語音電路相 連，實(shí)現(xiàn)語音的回放控制。 接交流電源掉電報(bào)警信號(hào) (交流斷電后由直流電源繼續(xù)供電，直流電源放電低于預(yù)警值后向自動(dòng)報(bào)警器發(fā)直流斷電預(yù)警信號(hào) )。多路開關(guān)輸出分別接報(bào)警 LED、蜂鳴器，有警報(bào)發(fā)生時(shí)開關(guān)的輸出 I/0 口給出高電平信號(hào)。 、 分別與 MT8888 的 WR 和 RD 相連，控制 MT8888 的讀寫。本系統(tǒng)中 X25045 依次存儲(chǔ)了標(biāo)志字段、用戶編號(hào)、話機(jī)號(hào)碼、報(bào)警器編號(hào)、警情代號(hào)、系統(tǒng)設(shè)置等數(shù)據(jù)信息。當(dāng)它低電平時(shí)，寫操作被禁止； RST：復(fù)位輸出，其是一個(gè)開漏型輸出引腳； Vss：地； Vcc：電源電壓； RESET：復(fù)位輸出。在 ST 線上輸入的數(shù)據(jù)在 CS 變?yōu)榈碗娖胶蟮?SCK 的第一個(gè)上升沿被采樣，由 SCK 的下降沿輸出到 SO()線上。狀態(tài)寄存器格式如圖 16 所示 ： 4 用戶端自動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì) 26 圖 16 狀態(tài)寄存器格式 1． 本系統(tǒng)中對(duì) X25045 的讀數(shù)據(jù)、寫數(shù)據(jù)、置位寫使能的操作過程簡(jiǎn)述如下 : 1） 從 X25045 中讀數(shù)據(jù)的操作為 ： 把 CS 拉低以選擇芯片 ； 發(fā)送 8 位的讀(READ)指令 ； 送 8 位的字節(jié)地址 ； 將所選定地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)移到 SO 線上。把 CS 置為高電平，可以中止操作。否則計(jì)數(shù)器將翻轉(zhuǎn)到頁的首地址并重新寫可能已有數(shù)據(jù)寫入的任何單元。由于 X25045 的復(fù)位輸出信號(hào)為高電平有效，4 用戶端自動(dòng)報(bào)警器設(shè)計(jì) 27 故和 89C51 復(fù)位方式一致。本系統(tǒng)中采用 的超時(shí)周期。 178。 178。 178。另外， MT8888 可以方便與 MCS51 系列單片機(jī)接口，外圍電路簡(jiǎn)單。如編程選擇雙音群 (BURST)發(fā)送模式時(shí)，它間歇發(fā)送任意個(gè)數(shù)的雙音信號(hào) ，“雙音信號(hào)持續(xù)時(shí)間精確控制在 51ms177。編程選擇呼叫進(jìn)程檢測(cè)(call progress)模式時(shí)，能檢測(cè)電話信號(hào)音。接收電路包括信號(hào)放大、撥號(hào)音抑制濾波、輸入信號(hào)的高低頻帶通濾波、譯碼及鎖存等功能，用于完成 DTMF 信號(hào)的接收、分離和譯碼，并以 4 位 (16 個(gè)數(shù)字 )并行二進(jìn)制碼的方式輸出。 3． 芯片工作方式 MT8888 通過微處理器接口由 RSO， WR ， RD ， D0— D3 選擇內(nèi)部寄存器，以控制電路的工作模式。輸入數(shù)據(jù)經(jīng) TDR 控制可編程行、列計(jì)數(shù)器、 D/A 變換器，合成需要發(fā)送的 DTMF 信號(hào)。經(jīng)限幅得到的方波信號(hào)，由 IRQ /CP 端輸出，以用于微處理器對(duì)呼叫性質(zhì)和類別進(jìn)行判斷。 2ms，此時(shí)電路只可發(fā)送 DTMF 信號(hào)，但不能接收。 各種模式的選擇由控制寄存器（ CRA 和 CRB）的相應(yīng)位完成，如表 5 和表 6 所示。 b1 CP/DTMF 呼叫處理或 DTMF 模式選擇。 b3 RSEL 寄存器選擇位。此時(shí)數(shù)據(jù)寫入 TDR，產(chǎn)生突發(fā) /暫停各為 51177。 b1 TEST 測(cè)試方式控制。 b3 RC/ 列或行單音選擇。 雙音多頻 (DTMF)是指用兩個(gè)特定的單音信號(hào)的組合來代表數(shù)字或功 能。根據(jù)國際電話電報(bào)咨詢委員會(huì) (CCITT) 號(hào)建議， DTMF 選號(hào)方式選用 8 個(gè)頻率，把這 8 種頻率5 自動(dòng)撥號(hào)及語音報(bào)警電路設(shè)計(jì) 32 分成兩個(gè)群，即高頻群和低頻群，其中低頻群有 4 種頻率 ： 679MHz， 770MHz，852MHz， 941MHz，高頻群也有 4 種頻率 ： 1209MHz， 1336MHz， 1477MHz，1633MHz。 MT8888 可與 Intel 微處理器直接接口，即使使用 16MHz 的單片機(jī) 80C51，也無需插入等待周期。它的控制部分由 R20 C201 構(gòu)