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智能化電話報(bào)警器的研制

時(shí)間:2023-02-21 00:16:25 電子通信論文 我要投稿
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智能化電話報(bào)警器的研制

  摘要:介紹一種以單片機(jī)作為控制核心的電話報(bào)警器。利用電話網(wǎng)傳輸數(shù)字和語(yǔ)音信息,設(shè)計(jì)新穎,功能齊全,可靠性高,操作方便。這種報(bào)警器是機(jī)要部門、倉(cāng)庫(kù)及居家環(huán)境實(shí)現(xiàn)安全防范的現(xiàn)場(chǎng)化設(shè)施。
  關(guān)鍵詞:雙音多頻電話報(bào)警器精簡(jiǎn)指令DTMF
  
  引言
  
  改革開放以來,在城市大發(fā)展的過程中,大量外地人口涌入城市,給社會(huì)治安帶來很大壓力。工廠、機(jī)關(guān)和居家失盜、失火、搶劫事件時(shí)有發(fā)生;個(gè)別地方尤為嚴(yán)重,損失驚人。由此引起公安部門的高度重視和社會(huì)各屆人士的普遍關(guān)注。有些部門和居民小區(qū)開始派人白天守衛(wèi)、夜間巡邏,并紛紛購(gòu)置防護(hù)鐵門、鐵欄桿等被動(dòng)防范措施,將主人裝在鐵籠子中以求安全。一旦發(fā)生警性(如火警或煤氣泄漏),才發(fā)現(xiàn)鐵籠子將消防人員在事故現(xiàn)場(chǎng)之外,難以即時(shí)救助,實(shí)為弊端。從整頓市容角度來看,亦為雅觀。為此,政府部門提倡采用高科技手段實(shí)現(xiàn)技術(shù)防范措施。在社會(huì)治安的現(xiàn)實(shí)需求和政府部門的推動(dòng)下,市場(chǎng)上國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的防盜報(bào)警應(yīng)運(yùn)而生。為此,我們分析、對(duì)比了國(guó)內(nèi)外的十種防盜報(bào)警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能;結(jié)合國(guó)內(nèi)使用條件,研制適合國(guó)情的智能化電話報(bào)警器。經(jīng)過不懈努力,已經(jīng)取得成功。
  
  一、總體設(shè)計(jì)方案和技術(shù)要求
  
  過去不少單位已經(jīng)安裝了防盜報(bào)警裝置,為何仍然失盜?為何至今仍然有人不習(xí)慣于使用防盜報(bào)警裝置?這里涉及到機(jī)器的功能、可靠性以及機(jī)器在使用過程中是否簡(jiǎn)單方便、便于編程等一系列的問題。我們經(jīng)過長(zhǎng)期調(diào)查研究,從技術(shù)上認(rèn)真分析,認(rèn)為需滿足下列技術(shù)要求,方能實(shí)現(xiàn)功能完善、操作方便這兩個(gè)主要目標(biāo):
  
 。1)報(bào)警器靈敏度要高,又要求防止誤報(bào),就必須有微電腦監(jiān)控。它能對(duì)來自傳感器的事故信息進(jìn)行分析,排除因小動(dòng)物入侵而產(chǎn)生的誤報(bào)信號(hào)及其他環(huán)境干擾信號(hào)。
  
 。2)事故地點(diǎn)(報(bào)警站)與被呼叫對(duì)象(接收站)之間的空間距離應(yīng)不受限制。
  
 。3)語(yǔ)音和數(shù)字信息都可在同一條信道上傳輸。采用哪種傳輸方式(數(shù)字或語(yǔ)音),可由用戶自行決定。
  
 。4)由于用戶環(huán)境不同,配合使用的傳感器類型及數(shù)量亦不相同。對(duì)于如此多樣化的用戶環(huán)境,機(jī)器的設(shè)置項(xiàng)目就要多一些(特別是進(jìn)口產(chǎn)品),造成用戶操作不便。為此我們事先編好適應(yīng)多樣化用戶環(huán)境的精簡(jiǎn)指令并按順序編號(hào),使得用戶只需用電話機(jī)按鍵撥號(hào),鍵入事先編好的精簡(jiǎn)指令序號(hào)及適當(dāng)?shù)膮?shù)即可實(shí)現(xiàn)各種程序化操作,適應(yīng)不同環(huán)境的要求。用戶編程精簡(jiǎn)指令就像使用計(jì)算機(jī)一樣簡(jiǎn)單方便,容易接受。
  
 。5)用EEPROM固化程序,程序中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)(如用戶報(bào)警電話的號(hào)碼)可以臨時(shí)在電話機(jī)鍵盤上修改又不因掉電而丟失。
  
 。6)如因故死機(jī),應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
  
  二、技術(shù)措施
  
  上述要求是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)但也是必須要達(dá)到的目標(biāo)。為此我們經(jīng)過長(zhǎng)期努力,采用以下技術(shù)措施,實(shí)現(xiàn)了上述目標(biāo):
  
 。1)采用公用電話線作為信息傳輸媒體,不用無線電方式。這樣,機(jī)器受干擾少,誤報(bào)率低,使用范圍更加寬廣。凡是有公共電話的地方,報(bào)警信息都可以到達(dá),距離不受限制。充分利用公共電話線路普及性的優(yōu)勢(shì),成本大大降低。同時(shí)簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì),提高了可靠性。
  
 。2)傳送報(bào)警信息用語(yǔ)音方式或數(shù)字信息方式,可由用戶選擇。語(yǔ)音簡(jiǎn)短明確,可在電話機(jī)上收聽,使用方便。在有條件安裝計(jì)算機(jī)的地方(如110報(bào)警中心及單位保衛(wèi)部門),還可傳送數(shù)字信號(hào),便于計(jì)算機(jī)與報(bào)警器之間實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信。
  
 。3)報(bào)警器設(shè)有撥號(hào)修改用戶密碼的電路,可以在很遠(yuǎn)的地方通過電話線路修改自己家中的電話報(bào)警器的密碼,遠(yuǎn)程控制報(bào)警器的設(shè)防或撤防操作。
  
 。4)安裝看門狗電路,因故死機(jī)后能自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
  
 。5)電話設(shè)計(jì)、元器件篩選及接插件安裝過程符合國(guó)家《防盜報(bào)警控制器通用技術(shù)條件》(GB12663-90)。
  
  (6)在EEPROM中寫入9條精簡(jiǎn)指令,斷電后可以永久保存。同時(shí)用戶可自行設(shè)置密碼,他人無法使用,保密性好。
  
 。7)9條精簡(jiǎn)指令如下:
  
  ①用戶設(shè)定或修改密碼;
  
  ②用戶設(shè)定第一個(gè)被呼叫的電話號(hào)碼(最多16位數(shù)字);
  
  ③用戶設(shè)定第二個(gè)被呼叫的電話號(hào)碼(最多16位數(shù)字);
  
  ④用戶設(shè)定第三個(gè)被呼叫的電話號(hào)碼(最多16位數(shù)字);
  
 、萦脩粼O(shè)定第四個(gè)被呼叫的電話號(hào)碼(最多16位數(shù)字);
  
 、抻脩粼O(shè)定8個(gè)防區(qū)(對(duì)應(yīng)8個(gè)傳感器)的設(shè)防或撤防狀態(tài);
  
 、哂脩粼O(shè)定8個(gè)防區(qū)是有聲報(bào)警,或是無聲報(bào)警(有聲報(bào)警是拉響現(xiàn)場(chǎng)喇叭,驅(qū)走入侵者;無聲報(bào)警是現(xiàn)場(chǎng)無聲,聲音由電話線路單線傳送到被呼叫電話機(jī)上,外人聽不到);
  
 、嘤脩糇孕袖浫8段(分別對(duì)應(yīng)于8個(gè)傳感器)語(yǔ)音,作為預(yù)定的報(bào)警語(yǔ)音;
  
 、嵊脩敉ㄟ^電話機(jī)撥號(hào)操作,可以對(duì)報(bào)警器設(shè)防或撤防。
  
  以上9條預(yù)先編好的程序,按順序編號(hào)。用戶只需通過電話撥號(hào)盤撥號(hào),即可選擇各種操作。這些操作跟操作計(jì)算器一樣方便。
  
  三、總體設(shè)計(jì)電路框圖
  
  我們?cè)O(shè)計(jì)完成的智能電話報(bào)警器,做到了上述技術(shù)要求。其總體設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
  
  四、主要電路分析
  
  1.傳感器與信號(hào)輸入接口
  
  要求居家安全,應(yīng)確保被監(jiān)視的區(qū)域(陽(yáng)臺(tái)、門窗、過道、金庫(kù)等)置于傳感器的敏感區(qū)域內(nèi)。
  
  現(xiàn)有的傳感器產(chǎn)品很多,如紅外熱釋電探頭、微波多普勒效應(yīng)探頭、微波-紅外復(fù)用探頭,用于檢測(cè)盜賊侵入很靈敏。離子煙感器和半導(dǎo)體氣敏傳感器用于監(jiān)視火警及煤氣泄漏。傳感器產(chǎn)品大多用繼電器作信號(hào)輸出端。正常時(shí)繼電器觸頭開路,報(bào)警時(shí)觸頭閉合。傳感器與信號(hào)輸入接口電路如圖2所示。
  
  正常時(shí)晶體管集電極輸出低電平;報(bào)警時(shí)輸出高電平。8個(gè)晶體管分別將來自8路傳感器的信號(hào)傳送到74F373的8個(gè)輸入端,供CPU讀取。若8個(gè)傳感器未滿額,空閑的晶體管仍然會(huì)輸出低電平,不會(huì)報(bào)警IN0~I(xiàn)N7分別對(duì)應(yīng)來自8個(gè)傳感器的電平信號(hào)。
  
  2.語(yǔ)音控制與錄放電路
  
  語(yǔ)音控制與錄放電路如圖3所示。采用ISD2575芯片作數(shù)字錄音器件。錄放音時(shí)間可達(dá)75s?蛇B續(xù)錄放亦可通過地址線(A0~A9)選擇分段錄放。圖3中將地址線A0~A4接地,僅用A5~A9可選32段或少于32段。我們只選8段。若將74ALS374的1腳(OE)通過K1接地(ON),則ISD2575芯片處于聯(lián)機(jī)狀態(tài),語(yǔ)音芯片及錄放電路受CPU控制;若將74ALS374的1腳浮空(開關(guān)K1的5腳OFF),則Q0~A7為高阻態(tài),語(yǔ)音芯片處于脫機(jī)狀態(tài)并受K1和K2控制,可用手撥開關(guān)實(shí)現(xiàn)錄放操作。
  
  語(yǔ)音芯片ISD2575的片選輸入端CE(23腳)為低脈沖時(shí)啟動(dòng)放音周期。放音不隨CE電平的返高而結(jié)束。CE信號(hào)的下降沿啟動(dòng)錄音周期。PD腳(24腳)為高時(shí)進(jìn)入低功耗狀態(tài)(非錄放狀態(tài))。P/R(27腳)輸入端為高電平時(shí)選定放音周期,低電平為錄音周期。
  
  用戶可事先選定脫機(jī)狀態(tài),手動(dòng)開關(guān)K1和K2錄入各段在報(bào)警時(shí)需要播放的固定語(yǔ)音段。報(bào)警器值班時(shí)語(yǔ)音芯片應(yīng)處于聯(lián)機(jī)狀態(tài)。報(bào)警時(shí)程序能根據(jù)正在報(bào)警的傳感器的編號(hào)(0~7)自動(dòng)判斷8種警性并按警情編號(hào)去選擇應(yīng)該播放的哪一段。圖3中MIC為駐極體微音器。喇叭可監(jiān)聽到從電話網(wǎng)上收發(fā)的雙音多頻信號(hào)或語(yǔ)音信號(hào)。用MC34119作語(yǔ)音功放芯片,可調(diào)整放音輸出的幅度。
  
  3.雙音多頻發(fā)送/接收電路
  
  雙音多頻發(fā)送/接收電路如圖4所示。
  
  5087是配合電話機(jī)鍵盤使用的雙音多頻(DTMF)發(fā)送芯片。其輸入引腳C1~C4(列)和R1~R4(行)對(duì)應(yīng)電話機(jī)鍵盤(4行×4列)的8根接收端。按下任一鍵對(duì)應(yīng)C1~C4和R1~R4的一種組合并能從5087的16腳發(fā)出某一組高低音搭配的雙音頻音調(diào)去電話網(wǎng)。收方(圖4中是8870)收到雙音頻音調(diào)后再譯碼為4位二進(jìn)制電平Q1~Q4并送CPU讀取。DTMF信號(hào)與二進(jìn)制編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所列。
  
  表1
  
  發(fā)方(5087)DTMF信令編碼收方(8870)信息C4C3C2C1ZR4R3R2R1十六進(jìn)制頻率(低組)頻率(高阻)鍵號(hào)Q4Q3Q2Q1十六進(jìn)制1000111101EH6971209100011H2001011102EH6971336200102H3010011104EH6971477300113H4000111011DH7701209401004H5001011012DH7701336501015H6010011014DH7701477601106H7000110111BH8521209701117H8001010112BH8521336810008H9010010114BH8521477910019HA0010011127H941133601010AHB0001011117H9411209*1011BHC0100011147H9411477#1100CHD100011108EH6971633A1101DHE100011018DH7701633B1110EHF100010118BH8521633C1111FH01000011187H9411633D00000H
  用74ALS374的8位輸入口與5087的C1~C、R1~R4連接(取消電話機(jī)鍵盤),再將74ALS374作為CPU的輸出口,CPU即可代替電話機(jī)鍵盤向電話網(wǎng)發(fā)送全部鍵盤信號(hào)(十六地?cái)?shù)值0~F及"*","#")就可以在單片機(jī)控制下通過電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)字傳送。而在媒體上傳輸?shù)氖请p音多頻信號(hào)。這樣,就實(shí)現(xiàn)了在電腦控制下分時(shí)傳送語(yǔ)音和數(shù)字信息的目的。
  
  五、智能化電話報(bào)警的主要功能
  
  (1)配備8個(gè)傳感器的信號(hào)輸入通道。8個(gè)傳感器(包括火警、煤氣泄漏、玻璃破碎、緊急求救、盜匪侵入、房屋門窗被非法打開等)信號(hào)的輸入通道,能滿足全方位監(jiān)控的需求。也可選擇8個(gè)傳感器中的任意幾個(gè)使用,或根據(jù)具體情況屏蔽一些暫時(shí)不用的傳感器信號(hào)。當(dāng)不同的傳感器輸出報(bào)警信號(hào)時(shí),本報(bào)警器中的微電腦經(jīng)過分析判斷后即可向外發(fā)送不同的報(bào)警信息。
  
 。2)通信對(duì)象多樣化。本報(bào)警器內(nèi)置電話撥號(hào)系統(tǒng),能向用戶指定的4個(gè)電話機(jī)發(fā)送發(fā)生事故的地點(diǎn)、用戶姓名、電話號(hào)碼等信息的語(yǔ)音或數(shù)字報(bào)警信息,使警情得到及時(shí)處理。4個(gè)電話機(jī)類型包括手機(jī)、傳呼機(jī)、家用電話機(jī)及專用數(shù)據(jù)接收機(jī)。
  
 。3)操作方便。通過電話機(jī)的撥號(hào)盤就可輸入9條精簡(jiǎn)指令及用戶信息,就像操作計(jì)算器一樣簡(jiǎn)單。
  
 。4)由于采用數(shù)字錄音技術(shù),用戶可自行錄入語(yǔ)音,反復(fù)錄放,時(shí)間長(zhǎng)達(dá)75s;分9段存儲(chǔ)、播放。
  
 。5)設(shè)有外出布防、留守撤防兩種狀態(tài),適用于家中有人、無人兩種情況。
  
 。6)電話遙控?赏ㄟ^外線電話遙控本報(bào)警器的撤防/設(shè)防、密碼修改、指定探測(cè)器的開/關(guān)狀態(tài)等功能。
  
  (7)可接高分貝報(bào)警喇叭。本報(bào)芍器配備有聲/無聲報(bào)警開關(guān)。
  
 。8)停電保護(hù)。斷電后,本報(bào)警器的備用電池立即自動(dòng)啟用,并可支持24小時(shí)。
  
 。9)斷線報(bào)警。當(dāng)電話線被盜打時(shí),能及時(shí)報(bào)警。
  
 。10)可擴(kuò)展性。依據(jù)實(shí)際需要,可選裝所需傳感器。
  
 。11)存儲(chǔ)的用戶信息不因停電而丟失(EEPROM)。
  
 。12)根據(jù)需要,提供相關(guān)的主控中心平臺(tái)軟件,以實(shí)現(xiàn)小區(qū)區(qū)域型報(bào)警管理。
  
  
  
  
  
  

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