基于單片機的自動報警系統的設計

摘要：設計了一種以公共電話網作為媒介的電話自動報警系統。該系統分為硬件和軟件兩大部分。硬件部分以單片機AT89C51為控制核心[1]，包括自動撥號、檢測和放音等電路。軟件部分主要為操作界面程序、鈴聲識別撥號程序、放音程序。重點闡述了人性化的操作界面和自動撥號原理。實驗表明，系統具有較高的可靠性。

關鍵詞：單片機；液晶顯示；公共電話網；DTMF

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)35-2141-02

Design of Auto-alarm System Based on Single-chip Microcomputer

CHEN Zhe-wei，LI Fang-zhou

(Wenzhou University College of Physical and Electronic Information，Wenzhou 325035，China)

Abstract: An Auto-Alarm System based on public telephone net is designed.This system is composed by hardware and software part.The hardware part which contains auto dialing，detecting and playing and etc is controled by microcontroler At89C51.The software part which mainly include operational interface program，dailing and ditecting program，play voice program. Humanization operational inerface and auto dialing principle are described sufficiently. The experimentations indicate that this system has high reliability.

Key words: single-chip microcomputer;liquid crystal display;pubulic telephone net;DTMF

目前，家庭及單位的安全防范問題已引起人們的廣泛關注，它正逐漸成為信息時代品質生活的不可或缺的組成部分。隨著公共電話網普及和微機控制技術、傳感器器技術的進一步發展，使得電話的用途不僅僅停留在簡單的人與人之間的語音通訊上。在許多需要安全報警的場合，借助電話通訊技術自動傳輸警情信息可以充分利用已有通訊資源，并且可使警情信息迅速而隱蔽地傳到任何地方，它具有其他報警方式不可比擬的優點。自動報警系統是以單片機為核心，利用公共通訊網為傳輸媒介對住宅進行安全監視，具有智能化高、可靠性高、易安裝、功能強、適用范圍廣、易普及等優點。

1 系統功能

自動報警系統能接收門磁探頭、溫度探頭、熱紅外探頭、火災探頭等傳來的多種警情信號，警情信號編碼后傳到控制中心并自動撥打兩個或多個預設的電話號碼。在撥號后，首先判斷對方是否摘機，如是，則根據不同的編碼地址將相應的錄音片段傳到電話線上實現語音報警，否則，掛機撥打下一個預設電話號碼，直至接通。系統可以記錄報警時間和編碼地址，可以通過菜單界面查詢報警時間和編碼地址，修改系統時間和預設錄音片段，輸入預設電話號碼。

2 電路設計

無線智能報警系統由鍵盤顯示模塊、MT8888鈴聲識別撥號模塊、語音錄放模塊、控制中心四大模塊組成系統框圖如圖1所示。

2.1控制中心

控制中心以單片機微控制器AT89C51為核心，用于接收和處理鍵盤顯示模塊傳過來的報警地址。單片機控制電話報警模塊、語音錄放模塊和液晶顯示模塊按照預設的流程進行工作。

2.2 鍵盤顯示模塊

鍵盤顯示模塊除了鍵盤顯示功能外還要負責將接收報警地址并按照互傳協議將報警地址傳送到控制中心。鍵盤為4*4編碼鍵盤，0～9為數字鍵用于輸入電話號碼，設定時間，在未進入主菜單時設防和撤放按鍵用于實現設防和撤銷布防，進入主菜單后左右方向鍵通過*的移動來選擇子菜單，確認用于選中并進入下一級子菜單。返回按鍵用于返回最頂層的時間顯示。顯示采用的是液晶LCD1602[2]；鍵盤顯示模塊總體電路圖如圖3所示。鍵盤顯示模塊核心是人性化的菜單式操作界面，其主菜單界面如圖2中LCD1602所顯示。主要的菜單框圖如圖3所示，通過二級子菜單可以進一步選擇，可以方便的查詢報警信息，設置報警號碼、系統時間、系統工作模式。選擇alarm1可以查詢第一次報警的地址，時間信息。選擇tel1或tel2可以對兩個被叫用戶的號碼進行修改，通過選擇year、month、day可以對年月日進行修改，通過mode1或model2可以對系統工作模式一和模式二進行修改。

2.3 MT8888鈴聲識別撥號模塊

MT8888鈴聲識別撥號模塊實現信號音的識別，并根據信號的類型采取相應措施，模擬人工呼叫對被叫用戶進行呼叫，直到被叫用戶摘機后，把1700錄音電路錄制的語音片段發送到被叫用戶并自動撥打下一個被叫用戶，完成所有預定被叫用戶的報警并在自動掛機之后給控制中心一個信號。電話報警模塊電路如圖4所示。DTMF信號收發選用MT8888雙音多頻芯片[3]。雙音多頻收發電路如圖5所示。D0～D3單片機的數據線P0.0～P0.3相連，實現數據的傳輸和控制命令的輸入，狀態的讀出等。RS0引腳與P2.5連接，實現對該芯片內部寄存器的選擇。CS片選引腳與單片機的P2.6相連。WR、RD引腳分別與單片機的WR、RD引腳相連，對MT8888的讀寫進行控制雙音多頻收發電路能完成鈴聲識別、自動撥號等功能。

2.3.1 DTMF收發電路

單片機AT89C51通過DTMF收發電路和軟件程序來實現鈴音識別。要判斷信號音，首先應將MT8888芯片設置為呼叫處理模式，MT8888的濾波器是一個帶通濾波器，通頻帶為250～550HZ，當信號輸入端有信號音輸入時，其中斷腳IRQ被下拉為底電平。電話呼叫過程中的各種信號音經過MT8888濾波限幅后得到方波，并由MT8888的IRQ端送到AT89C51的計數端口，根據特定時間內的脈沖個數就可以識別信號類型。電話話信號的脈沖個數計算公式為：N=TB/T*TC/TB=TC/T，其中：N為信號的脈沖個數；T為信號周期，單位S。TB為信號頻率周期，單位S。TC為信號連續比的續時間，單位S。在電話網絡信號系統中，撥號音是頻率為450HZ±25HZ的連續蜂音；回鈴音是3.4S斷、1.6S續的450HZ±25HZ的蜂音；忙音是0.35S±0.05秒斷續的450HZ±25HZ的蜂音[4]。在判斷鈴音時，還要考慮信號頻率的誤差等因素，對MT8888輸出的IRQ信號計數5s，撥號音范圍為2175～2375，忙音的計數范圍為425～475，無信號音的計數范圍為0。

自動撥打電話時，MT8888在中斷模式下同時選擇了DTMF模式，當發送或接收了有效的DTMF信號，IRQ端下拉接至低電平，利用這個原理可以控制音頻信號的收發[5]。雙音多頻撥號方式中有16個按鍵，對應有8個不同的單音信號，四個為高頻和四個為低頻，從高頻和低頻中各取一個頻率進行組合，既可組成16種頻率組合，代表16中不同的功能。發送時，輸入數據經過MT8888處理，合成需要發送的DTMF信號。DTMF編譯碼對應關系如圖5所示。

圖5 DTMF編碼對應關系

2.4 錄放音電路

系統在呼叫用戶成功時需啟動播放事先錄制好的報警話音提示完成報警功能。語音電路模塊采用ISD1700芯片[6]。路放音電路如圖6所示，PLAY引腳接到P0.4，FWD接到P0.5。

ISD1700芯片為單片語音記錄、回放一體化芯片，可進行連續錄音，也可以進行分段錄音。通過分段錄音和放音，可以發出不同的警報聲，通過FWD可以選擇錄音，PLAY引腳為低電平時開始放音。

3 系統的軟件設計與實現

3.1 控制中心程序

3.1.1 主程序

程序初始化地址為0000H，因此開機后自動運行，大部分都是在中斷后完成，所以主程序比較短，僅對MT8888進行初始化，同時開啟中斷，然后處于等待狀態，直至INTO或INT1接收到信號。

3.1.2 中斷子程序

控制中心模塊功能的實現全部在中斷子程序中，因此中斷子程序是最重要的，分別為撥號鈴聲識別子程序和存儲電話號碼表程序組成。

3.1.3 撥號鈴聲識別子程序

撥號子程序是實現功能最主要的程序。其程序流程圖如圖7所示。

3.2 鍵盤顯示模塊

系統啟動后顯示系統時間，每隔100ms對編碼鍵盤進行掃描一次，并根據不同的按鍵進入不同的菜單界面。

4 結束語

綜上所述基于單片機的自動報警系統具有以下特點：

1) 自動報警系統具有準確、穩定、自動的特點，當有警情發生時，能夠自動撥打預設的兩個電話號碼，判斷對方摘機后自動播放已錄制好的語音片段。若判斷為忙音，能自動摘掛機，然后自動撥打下一個號碼，直到接通。

2) 自動報警系統具有人性化的操作界面，操作簡單，功能齊全。

3) 自動報警系統與電話機并聯，只在報警時占用電話線，報警結束后系統與電話線自動斷開，不影響電話機的正常使用。

參考文獻：

[1] 蘇凱，劉慶國.MCS-51系列單片機系統原理與設計[M].北京:冶金工業出版社，2003:1.

[2] 李令奇，胡廣成.電話機原理與維修[M].北京:人民郵電出版社，1992:1-4.

[3] 張立臣.國外電子器件[J].北京:國外電子元器件雜志社，2001(9):29-30.

[4] 李維緹，郭強.液晶顯示器件應用技術[M].北京:電子工業出版社，2004:448-501.

[5] 代新鵬，王書茂.MT8888在家庭安全自動報警系統中的應用[J].微計算機信息，2005，21(5):113-114.

[6] 北京萊伯特電子科技有限公司.ISD1700系列優質語音錄放電路[EB/OL].http://www.yanlabs.com/products/products how.asp?articleID=182，2008-8-06/2008.