1 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 人民生活水平的提高， 人們對家庭住房的防盜、防劫、防火設(shè)備的重視程度也在不斷提高， 所以現(xiàn)代社會有更多的人需要對偷盜、搶劫、火災(zāi)、煤氣泄漏等事故進(jìn)行監(jiān)測和報(bào)警。為了有效的保證居民的生命財(cái)產(chǎn)安全， 我們設(shè)計(jì)了一款智能家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)是利用無處不在的電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控，將AT89S51 單片機(jī)、ISD4000 集成語音芯片、HT1602 液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片及集成電路組成的雙音多頻撥號電路等有機(jī)地結(jié)合在一起， 構(gòu)成一種功能先進(jìn)、實(shí)用、成本低廉的家庭智能防盜報(bào)警器。

2 電路組成框圖和基本工作原理

2.1 電路組成框圖

智能家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)是由無線發(fā)送/ 接受模塊、報(bào)警模塊、鍵盤模塊、液晶顯示模塊、語音模塊、DTMF解/ 編碼模塊等構(gòu)成， 系統(tǒng)硬件總體框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件總體框圖

2.2 電路基本工作原理介紹

當(dāng)家中發(fā)生警情時(shí)， 此時(shí)家中設(shè)定的無線模塊或者其他傳感器模塊會發(fā)出異常信號給單片機(jī)， 單片機(jī)接受到信號后立即發(fā)出現(xiàn)場聲光報(bào)警信號來威懾侵入者， 同時(shí)將單片機(jī)自動(dòng)撥打預(yù)先存儲在24C02 中的電話號碼給主人或者小區(qū)物業(yè)報(bào)警， 以便及時(shí)采取防盜措施避免財(cái)產(chǎn)損失。

當(dāng)主人在異地想*家中的情況或者遙控家中的電器的開關(guān)時(shí)， 只需要撥打家中的固定電話號碼， 因?yàn)樵搱?bào)警系統(tǒng)的電話接口是并聯(lián)在電話機(jī)上的， 若鈴聲響五次后無人接通（具體次數(shù)可由軟件設(shè)定），則該報(bào)警系統(tǒng)就自動(dòng)模擬摘機(jī)， 在主人輸入預(yù)定的密碼后， 就可以*家中的動(dòng)靜以及控制家中電器的關(guān)、斷。

當(dāng)主人在家無須設(shè)防時(shí)， 該報(bào)警系統(tǒng)還可以顯示時(shí)鐘、溫度等等， 還可以設(shè)定起床鬧鈴等多重功能， 這些都可以結(jié)合軟件和相關(guān)芯片來實(shí)現(xiàn)。

3 系統(tǒng)部分電路功能介紹

3.1 MCU模塊

MCU 器件采用ATMEL 公司生產(chǎn)的AT89S51 芯片，如圖2 所示。AT89S51 是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP（In-system programmable）的可反復(fù)擦寫1000 次的Flash 只讀程序存儲器，具有高密度、非易失性存儲技術(shù)的特點(diǎn)， 芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash 存儲單元。

圖2 MCU 模塊電路圖

3.2 無線模塊

無線模塊主要是是處理紅外、無線信號。包括門窗磁報(bào)警模塊、火災(zāi)探測模塊、有害氣體探測模塊等傳感器模塊。

在這里主要講解門窗磁報(bào)警模塊， 門窗磁探測器選用無線門磁，由一塊永磁體和門磁主體（內(nèi)部有一個(gè)常開型的干簧管）兩部分組成，其無線接受模塊的傳感器應(yīng)用電路圖如3 所示。

圖3 無線門磁接受模塊傳感器電路圖

H1 是一個(gè)干簧管，當(dāng)門閉合時(shí)，H1 吸合，C1 兩端點(diǎn)位相同，Q1 截止，Q2 也截止;當(dāng)門打開時(shí)，干簧管觸點(diǎn)打開，有一個(gè)電流流過Q1 的發(fā)射極、R32（和H12 并聯(lián)）、C1、R31、地，使得Q2 飽和導(dǎo)通，輸出低電平0 給單片機(jī)， 發(fā)出報(bào)警信號。

3.3 報(bào)警模塊

P3.2（INT0）連接防盜探測器，用來檢測盜情，如果盜情發(fā)生，觸發(fā)外部中斷0，MCU 接到報(bào)警信號以后， 開始啟動(dòng)LED 等閃爍報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)100dB 的聲音報(bào)警，來震懾入室的小偷， 同時(shí)把信號送給電話模塊， 告訴主人或者報(bào)警中心有小偷入室。

3.4 液晶顯示模塊

液晶顯示模塊采用LCD1602 來實(shí)現(xiàn)，主要功能是用來顯示時(shí)間、日期、家里的溫度、以及報(bào)警的時(shí)候顯示報(bào)警的類型等功能。

圖4 液晶顯示電路圖

3.5 語音模塊

語音模塊的采用ISD4000 芯片，其連接電路圖見圖5 所示。

圖5 語音芯片連接電路圖

3.6 DTMF編碼/解碼模塊

報(bào)警器電路與用戶電話機(jī)共用一條電話線。選用HT9200B 做DTMF 編碼器，HT9170 做DTMF 解碼器，其應(yīng)用電路圖見圖6 和圖7 。

圖6 HT9200B 電路圖

圖7 HT9170B 電路圖

給HT9200B 提供確定的4 位二進(jìn)制數(shù)（比如電話號碼），從D0--D3 輸入，就可從13 腳輸出相應(yīng)的DTMF 信號， 并將DTMF 信號送到電話線上， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號功能;HT9170 的功能主要是將輸入的DTMF 信號變換為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，解碼遠(yuǎn)程電話按鍵信號，傳送到單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

DTMF（Dual Tone Multi Frequency），即雙音多頻信令， 基本上在全世界范圍內(nèi)使用在按鍵式電話機(jī)上，一個(gè)D T M F 信號由兩個(gè)頻率的音頻信號疊加構(gòu)成。其中D T M F 信號與電話按鍵關(guān)系見圖8 所示。

圖8 DTMF 信號與電話按鍵關(guān)系圖

3.7 電話接口模塊

電話接口模塊包括振鈴檢測電路、摘機(jī)控制電路以及回鈴檢測電路。

振鈴檢測是指當(dāng)振鈴一定次數(shù)（比如5 次，可由軟件設(shè)定）后，若無人接聽，則由主人輸入密碼，密碼輸入正確后，則由單片機(jī)自動(dòng)模擬摘機(jī)，以查看家里的情況，若密碼連續(xù)3 次輸入不正確則強(qiáng)行掛機(jī)。

圖9 振鈴檢測電路圖

振鈴檢測電路電路圖見圖9 所示，25Hz 的交流振鈴信號經(jīng)過整流以后，再經(jīng)過穩(wěn)壓，送入光電耦合器，再輸出方波信號給單片機(jī)的外部中斷0，用軟件判別振鈴信號。

模擬摘機(jī)檢測電路電路圖見圖10 所示。該電路利用三極管來模擬電話摘機(jī)。當(dāng)Q 4 基級為低電平時(shí)， Q 3的集電極和發(fā)射機(jī)斷開，為掛機(jī)狀態(tài);電平時(shí)當(dāng)Q4 基級為高電平時(shí)，Q3 的集電極和發(fā)射機(jī)飽和導(dǎo)通， 為摘機(jī)狀態(tài)， 于是電話信號送入。

圖10 模擬摘機(jī)檢測電路圖

而回鈴音、忙音、線路錯(cuò)誤音等電話進(jìn)程音是載波為450Hz 的信號，各種信號不同的只是調(diào)制的周期、占空比不同，所以對這些信號的檢測是檢測450Hz 的信號的周期和占空比。該電路利用鎖相環(huán)LM567 構(gòu)成檢測電路（LM567 的中心頻率調(diào)為450Hz），當(dāng)輸入信號為450Hz 時(shí)候，LM567 輸出低電平， 送入單片機(jī)利用軟件區(qū)別各種信號， 其檢測電路見圖11 所示。

圖11 回鈴音檢測電路圖

4 程序流程圖介紹

本課題總體流程圖如圖1 2 所示。

圖12 總程序流程圖

在這里著重說說主循環(huán)模塊的流程圖，見圖13 所示。

圖13 主循環(huán)流程圖

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)采用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信， 無須重新布線、方便、無電磁污染、環(huán)保、成本低;該系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試，運(yùn)行穩(wěn)定可靠， 具有很好的實(shí)用價(jià)值。