基于DTMF和GSM的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

摘 要:設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種基于公共電話網(wǎng)絡(luò)的智能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)由上位控制中心和下位監(jiān)測(cè)終端組成。控制器采用低功耗MSP430F149單片機(jī)，由HT9200A和HT9170B實(shí)現(xiàn)DTMF撥碼和譯碼，經(jīng)監(jiān)測(cè)終端將監(jiān)測(cè)信息通過(guò)公用電話網(wǎng)絡(luò)傳輸至控制中心，控制中心再對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行處理并將信息通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至管理人員。系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的監(jiān)測(cè)效果，具有廣泛的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞:MSP430F149;DTMF;GSM;電話網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào):TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)03-071-02

Research and Implementation of Remote Alarm System Based on DTMF and GSM

CUI Chaoxiong，DUAN Zhongxing，HUO Yating，YAN Zhenni

(School of Information and Control Engineering，Xi′an University of Architecture and Technology，Xi′an，710055，China)

Abstract:The design of intellectual remote alarm system equipment mainly composed of single chip computer，DTMF receiver and transmitter chip，GSM module is introduced.The HT9200A is used for transmitting the DTMF signal and the HT9170B is used for decoding the DTMF signal.If the anomaly things happened，the detection information can be send to the information processing center through the telephone network，and the detection information can be send to the managers through the GSM networks for achieving the purpose of detection.In practical applications，the system works well and has a broad development prospects.

Keywords:MSP430F149;DTMF;GSM;telephone-network

對(duì)安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)的重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控是保護(hù)設(shè)備及監(jiān)測(cè)其正常運(yùn)行的有效手段。目前市場(chǎng)上比較流行的遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要有視頻監(jiān)控[1]，GSM和GPRS等技術(shù)。視頻監(jiān)控設(shè)備最大的優(yōu)點(diǎn)即可視化，需要專用傳輸線路進(jìn)行信號(hào)傳輸，并且占用帶寬較大，價(jià)格也相對(duì)較高，需要專人進(jìn)行盯守，所以成本較高，系統(tǒng)也過(guò)于復(fù)雜，資源消耗大。GSM[2]和GPRS遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)受通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的限制，對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)設(shè)備不能進(jìn)行有效監(jiān)控。鑒于公用電話網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，可靠性高，成本低，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種基于公用電話網(wǎng)絡(luò)和GSM網(wǎng)絡(luò)為一體的遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由上位控制中心和下位檢測(cè)終端兩部分組成，均采用低功耗MSP430F149[3]作為處理器，僅在控制中心處理器上安裝GSM模塊。下位控制中心負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀況，出現(xiàn)異常時(shí)，將監(jiān)測(cè)信息通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位控制中心，上位控制中心接收監(jiān)測(cè)信息并通過(guò)GSM將監(jiān)測(cè)信息發(fā)送至管理員手機(jī)實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)測(cè)。

1 系統(tǒng)基本原理簡(jiǎn)介

如圖1所示，該系統(tǒng)主要由上位控制中心和下位檢測(cè)終端兩部分組成，當(dāng)下位監(jiān)測(cè)終端處理器MSP430F149接收到來(lái)自傳感器檢測(cè)單元的異常信號(hào)時(shí)，處理器控制HT9200A撥打上位控制中心電話，控制中心在判斷振鈴信號(hào)次數(shù)滿6次后，控制中心系統(tǒng)摘機(jī)，接著控制中心接收來(lái)自監(jiān)測(cè)終端的監(jiān)測(cè)信息，在收到完整的監(jiān)測(cè)信息后，上位控制中心向監(jiān)測(cè)終端發(fā)送校驗(yàn)碼，當(dāng)監(jiān)測(cè)終端在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)接收到校驗(yàn)碼后，則控制中心和監(jiān)測(cè)終端均掛機(jī)，監(jiān)測(cè)信息發(fā)送完畢。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)終端沒(méi)有收到正確的校驗(yàn)碼，則在掛機(jī)幾分鐘后繼續(xù)發(fā)送。直到收到正確的校驗(yàn)碼時(shí)，監(jiān)測(cè)中心停止發(fā)送監(jiān)測(cè)信息。控制中心收到監(jiān)測(cè)信息后通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)信息發(fā)送至管理人員手機(jī)。至此，監(jiān)測(cè)過(guò)程結(jié)束。

圖1 系統(tǒng)流程圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)部分主要由振鈴檢測(cè)電路、摘掛機(jī)電路、DTMF撥碼電路、DTMF譯碼電路組成。下面將各個(gè)部分硬件設(shè)計(jì)介紹如下。

2.1 振鈴檢測(cè)電路

圖2為振鈴檢測(cè)電路。當(dāng)有振鈴信號(hào)時(shí)，兩端電壓比待機(jī)時(shí)高，電流更大，為1 s通，4 s斷的脈沖信號(hào)。有振鈴信號(hào)時(shí)，PC817導(dǎo)通，P10口狀態(tài)由高變低，沒(méi)有振鈴信號(hào)時(shí)，P10口為高電平進(jìn)行計(jì)數(shù)。

圖2 振鈴檢測(cè)電路

2.2 模擬摘掛機(jī)電路

圖3為模擬摘掛機(jī)電路[4，5]。當(dāng)振鈴檢測(cè)計(jì)數(shù)達(dá)到6次時(shí)，由MSP430F149發(fā)出摘機(jī)命令，單片機(jī)P11口輸出高電平，控制繼電器閉合，實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)。每次將校驗(yàn)碼發(fā)送完畢后，系統(tǒng)將自動(dòng)掛機(jī)，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖3 模擬摘機(jī)電路

2.3 DTMF撥碼電路

圖4為DTMF撥碼電路。當(dāng)處理器收到外部異常信號(hào)時(shí)，控制HT9200A[6]產(chǎn)生DTMF信號(hào)，經(jīng)過(guò)音頻隔離變壓器將信號(hào)耦合至公用電話網(wǎng)絡(luò)，傳輸至控制中心。

圖4 HT9200A撥碼電路

2.4 DTMF譯碼電路

圖5為DTMF信號(hào)譯碼電路。通過(guò)軟件檢測(cè)DV端，當(dāng)其為高時(shí)讀取D3～D0，所得到的值就是所對(duì)應(yīng)的譯碼值。每讀取一次譯碼值，必須用軟件的方式對(duì)HT9170B[7，8]復(fù)位一次方可接收下次的譯碼值。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件主要包括DTMF接收和發(fā)送兩部分。下面主要將這兩部分程序做簡(jiǎn)要介紹。

3.1 接收DTMF程序

當(dāng)執(zhí)行到接收DTMF信號(hào)程序時(shí)，首先采用查詢方式，當(dāng)每接收一個(gè)有效DTMF信號(hào)時(shí)則HT9170B的DV端將置1，否則為0。依次將DTMF信號(hào)的每一位進(jìn)行處理并存放至Number[i]中，當(dāng)接收到預(yù)定的位數(shù)時(shí)，軟件控制上位控制中心掛機(jī)。接收DTMF軟件設(shè)計(jì)如下:

void Receive_ShebeiNumber(void)

{int k=0x00，i=0;

while(k==0x00)//不斷查詢

{ if(P5INBIT4)//判斷是不是收到有效的DTMF信號(hào)

{

HT9170_OE_H; //讀取D0~D3

……//譯碼

TXBUF0 = Number[i];

while((UTCTL00X01)==0);

delayms(1000);

HT9170_OE_L;

while(P5INBIT4);

i++;

}

}

}

圖5 HT9170B譯碼電路

3.2 發(fā)送DTMF程序

當(dāng)執(zhí)行到DTMF信號(hào)發(fā)送程序時(shí)，將調(diào)用以下子程序進(jìn)行DTMF信號(hào)傳輸。每一個(gè)DTMF信號(hào)包括五位，應(yīng)將這五位按照從低到高的次序依次發(fā)送。在每發(fā)送一個(gè)有效的DTMF信號(hào)后需要對(duì)HT9200A軟件復(fù)位一次。發(fā)送DTMF軟件設(shè)計(jì)如下:

void HT9200SndByte(char num)//將num的低5位發(fā)送出去，先發(fā)低，后發(fā)高

{char i;

for(i=0;i<5;i++)

{

if((0x01num)==0x01) //下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)

HT9200_DATA_H;

else

HT9200_DATA_L;//產(chǎn)生下降沿

……

num >>=1;//右移1位

}

}

4 結(jié) 語(yǔ)

該設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用在變壓器防盜報(bào)警系統(tǒng)中，運(yùn)行效果良好。對(duì)該設(shè)備進(jìn)行微小改動(dòng)也可以應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，小區(qū)管理，遙控家電等領(lǐng)域。與其他的報(bào)警系統(tǒng)相比較，具有低功耗、可靠性高、安裝方便、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的市場(chǎng)發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]劉文萍.基于GPRS的遠(yuǎn)程報(bào)警視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程，2007，33(24):253-257.

[2]袁飛.基于GSM短信息的遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2005(5):171-175.

[3]沈建華.MSP430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2004.

[4]邱明樹(shù).電話機(jī)集成電路使用指南[M].北京:電子工業(yè)出版社，1995.

[5]周波.新型防盜報(bào)警器之設(shè)計(jì)[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，22(1):56-57.

[6]胡嗣云.DTMF電路HT9200A與單片機(jī)的接口[J].國(guó)外電子元器件，2000(11):28-29.

[7]劉春生，孫志勇.DTMF芯片HT9170在數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用[J].國(guó)外電子元器件，2002(1):22-24.

[8]白蓉，鄭杰.基于單片機(jī)的電話智能控制器的研制[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2002(10):36-38.

[9]BenQ Corporation.M23 GSM/GPRS Wireless Module Datasheet[Z].2005.

[10]Siemens Corporation.TC35i AT Command Set Datasheet[Z].2005.