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使用AT89S52單片機實現智能家居安防系統的設計資料說明

Wildesbeast ? 來源:今日頭條 ? 作者:小魁說事 ? 2019-11-23 12:10 ? 次閱讀

現在,人們對工作和生活環境不僅要求舒適健康、可靠便利,而且更加看重安全性,并利用安防系統來提高家庭抵御各種意外情況的能力。現在的安防系統可借助計算機技術、IC 卡技術、通信技術等來實現,CAN總線應用于安防系統對家居智能化發展起到了良好的促進作用。CAN總線是一種應用較為廣泛的現場總線,它支持多主節點,有完善的錯誤處理機制,通信速率快,傳送距離遠,可掛接控制設備多。而把DTMF 技術應用于安防系統,不需要專門的布線,不占用無線電頻率資源,沒有電磁污染。文中設計了一種基于CAN 總線和DTMF技術的以AT89S52單片機為核心的新型智能家居安防系統,使原來小區安防系統的實時性和可靠性有了一個新層次的提高。本系統可以對整個家居的安全環境進行實時監控,監控的范圍包括室內防盜、火災報警、煤氣泄露等一系列不安全因素。一旦有上述事故發生,該報警系統就會發出相應的報警信息,用語音播出警情類別,向遠方用戶和相關部門提供警情語音。

2 系統總體構成

系統框圖如圖1所示。單片機控制DTMF收發電路、數字語音電路、摘掛機控制電路。探測器能夠快速、準確地監測到住宅的異常狀況,經確認后及時通知控制器,再由單片機來控制電話接口電路,實現模擬摘機,自動撥打預先設置的電話號碼進行語音報警并通知管理中心。當監測到對方回應后,自動恢復警戒狀態。

圖1 家居安防系統框圖

3 硬件設計

系統主控部分采用AT89S52單片機,無需擴展外部存儲器。看門狗電路采用具有可編程的串行EEPROM - X25045。X25045依次存儲了標志字段、話機號碼、警情代號、系統設置等數據信息。數字語音電路采用數字語音芯片ISD1420。系統中ISD1420僅作為基本錄放音電路,所以所有的地址線全部置為0, 因此放音的起始地址是0。語音信號由駐極話筒拾取,從M IC和M IC REF兩端輸入芯片內部的放大器放大,經過功放后的音頻信號從SP+ 被用來與通話電路相連,以送出語音信號。

3. 1 振鈴檢測及模擬摘掛機單元

系統并于電話線兩端,時刻處于監控狀態,不會影響電話的正常工作。當系統接收到振鈴信號時,會進行振鈴檢測。振鈴信號經三個反相器后接入AT89S52的P3. 4口。若5次振鈴后無人接聽,則系統進入自動摘機狀態。單片機P1. 2 引腳輸出高電平,三極管V501導通則繼電器K1動作,將負載電阻接入電路實現模擬摘機。此后電話線上就會出現大于10mA的電流,交換中心檢測到這一電流后就不再輸出振鈴信號而是轉為接通電話。如果振鈴信號沒有達到預設值就消失,則單片機的計數值清零,控制器不動作。

3. 2 DTMF收發單元

DTMF收發電路采用DTMF信號編/解碼芯片MT8880[ 5] 芯片,單片機通過DTMF收發電路撥出電話號碼進行電話報警,DTMF收發電路如圖2所示。

圖2 DTMF收發電路

MT8880提供了與微處理器相連的接口,以對其發送、接收和工作模式進行控制。它的接收部分采用單端輸入,由R27、R28和C16 組成,其輸入電壓增益為1, 通過改變R28可調節輸入信號的增益。它的發送部分由R29、C17、C18和XTAL2構成。它的控制部分由R30 和C19 構成。IRQ /CP與單片機P3. 5 腳相連。當MT8880接收到有效的雙音多頻信號時,單片機進行中斷處理。MT8880的IN - 端和通話電路TEA 1062 的QR 端相連,MT8880的TONE端和TEA1062的DTMF端相連。

3. 3 通話單元

通話電路使用電話機專用通話集成電路TEA1062。送話時,語音信號(來自ISD1420)通過M IC + 引腳輸入,DTMF信號(來自MT8880)通過DTMF引腳輸入,經過TEA1062 放大后從LN 引腳一起送到電話外線上。受話時,信號通過消側音網絡,從IR 引腳輸入,放大后從引腳QR 輸出,分兩路:一路送到ISD1420的ANA IN端供語音錄制用,另一路送到MT8880的IN-端提取DTMF信號。

3. 4 CAN 總線數據傳輸單元

CAN 總線數據傳輸單元由兩部分構成,一部分是CAN控制器,實現對總線數據的交互與控制,另一部分是CAN 數據收發器,實現數據的網絡傳輸。

單片機AT89S52通過控制CAN控制器來實現對總線的訪問,同時還負責功能單元的測量和控制, CAN 總線接口電路如圖3所示。

圖3 CAN總線接口電路

AT89S52通過中斷方式訪問CAN控制器SJA1000,為了增強CAN總線節點的抗干擾能力,SJA1000通過高速光耦6N137與CAN總線驅動器PCA82C50相連。PCA82C50的CANH和CANL引腳各自接了一個5的電阻與CAN總線相連,可以起到限流作用,以免PCA82C50受到過電流沖擊。

4 軟件設計

系統的軟件采用模塊化設計,主要包括主程序模塊、CAN通信模塊、振鈴檢測模塊、語音報警模塊、DTMF收發模塊等,這里主要介紹主程序和CAN通信模塊設計。

4. 1 主程序設計

主程序主要完成各功能模塊的調用,檢測系統輸入,然后根據系統狀態進行判斷處理。程序進行主循環之前還要進行必要的初始化,如MT8880、ISD1420、SJA1000相關標志位等。主程序流程如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

4. 2 CAN通信模塊設計

CAN通信模塊包括控制器初始化、數據接收和發送子程序。SJA1000有復位模式和工作模式兩種狀態,兩種狀態下寄存器配置不同。當參數設置完后,CPU發出命令,SJA1000處于工作狀態,進行正常通信。如果通信出錯,CPU會使SJA1000回到復位模式。接收模塊負責節點報文的接收及相關處理。接收過程中CPU會讀數據,根據命令字判斷數據幀的類型進行不同處理。發送模塊負責報文的發送,SJA1000發送數據前,要判斷是否滿足發送條件,如果滿足,則把報文幀信息、標識符和要發送的數據寫入緩沖區,即可發送。JA 1000的收發流程圖如圖5所示。

圖5 JA 1000的收發流程圖

5 結束語

本系統以AT89S52單片機為核心,不用對電話網進行任何改造,實現對家居設防點進行自動檢測和語音報警。設計中用CAN總線結構組成安防系統,有較好的靈活性和擴展性,同時利用CAN 總線引入實時的數據處理,提高了系統的可靠性。可對樓宇可視對講、智能小區管理、門禁管理等有較大的應用推廣價值。

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