淺談固話自動語音報警系統的設計

【摘 要】本文主要討論一種基于單片機的遠程自動語音報警系統。該系統在外人非法入侵或者發生自然災害（如火災，水災，煤氣中毒）時，可以通過固定電話撥出預設的電話號碼，語音播放警報信息，從而避免事態進一步擴大。該系統可直接植入現有的電話線路網絡，無需重新安裝，可擴展各種功能。該系統性能可靠、成本低、功能強大，可以廣泛地應用于城市社區，有應用價值。

【關鍵詞】單片機；DTMF；鈴流檢測；語音報警

對于大多數城市雙職工家庭來講，白天在單位上班時家中沒人照看，如果此時家中不幸發生了入室盜竊或者是火災、煤氣泄漏等非人為災害時，就可能造成較大的損失。如何能在第一時間得到通知，及時報警或者迅速趕回家中處理成為大多數人的迫切要求。隨著電話、移動手機網絡的普及，這一要求已經能夠實現了。

一、系統總體設計

整個報警系統如圖1所示。由該系統框圖可以知道，該系統由五部分組成：AT89S52單片機，模擬摘、掛機電路，雙音多頻信號編、解碼芯片MT8880，語音芯片ISD2590，探測器系統，其中單片機是整個系統的控制核心。當用戶離開家居時，接通系統電源完成整個系統的監控功能，主控單片機不斷循環檢測探測器是否有異常信號輸入。探測器由探測元件和相應的電路組成，當檢測到有警情時，發出一個中斷信號給單片機。單片機根據輸入端口識別出是哪一種警情，啟動模擬摘機電路，并置MT8880為呼叫處理模式，檢測電路信號音是否有接通交換局的撥號音。當檢測到為撥號音時，單片機將預存的電話號碼送入MT8880，置MT8880為雙音頻模式。MT8880將電話號碼轉化為雙音多頻信號送到固定電話線路上，從而完成撥號的過程。當MT8880電話號碼全部撥完后，AT89S52置MT8880為呼叫處理模式，檢測電話線路信號音的類型。如果遇到忙音則立即啟動下一個號碼的撥號程序；如果是回鈴音時則等待對方摘機的信號，摘機后啟動語音播放的子程序，播放出事先錄制的報警語音。如果撥通電話但對方一直無人摘機，則在等待一段時間（一般為60秒）后啟動下一個號碼的撥號程序。整個撥號過程中如果電話都接不通，則循環撥打預存的電話號碼直至有人接聽。播放完語音后單片機啟動模擬掛機電路，掛斷電話并消除警情中斷信號。單片機啟動計時器計時10分鐘后再重新檢測警情接口是否仍有報警信號，然后啟動相應的程序。從而完成整個系統的電話報警功能。

二、系統硬件設計

系統硬件包括：探測器功能模塊，單片機系統AT89S52，雙音多頻信號收發器MT8880，模擬摘機、掛機電路及語音提示電路五部分。（1）探測器功能模塊、探測器也叫傳感器，每個傳感器分別通過一條信號線與單片機I/ O 口相連。在本系統中，探測器并未使用專門的傳感器芯片，一方面是系統對探測信號的輸入要求不高，另一方面用簡單的電路實現，可節約成本。如圖2所示，為門磁探測器（a）、熱敏探測器 （b）、紅外探測器（c）。當正常狀態時，輸出端保持低電平，當發生異常時，各電路導通，使得輸出端輸出4.6V的電壓，驅動單片機報警工作。

（2）單片機系統AT89S52。如圖3所示，其中p1.0～p1.3與MT8880的D0～D3連接，用于數據的傳送；p1.4～p1.6、p3.4與MT8880的控制端連接，用與MT8880工作模式的控制；p3.6、p3.7和ISD2590的PD、CE引腳連接，用于2590放音的控制端口；P0端口連接探測器輸出端口，用于報警信號的檢測。

（3）雙音多頻信號收發器MT8880。MT8880是是一種具有

Intel 微處理器接口功能的雙音多頻（DTMF）發送和接收器件。采用CMOS工藝制造，功耗低，可靠性高。MT8880內部電路由收發電路、振蕩器和電源偏置電路組成。收碼電路包括信號放大、撥號音抑制濾波、輸入信號的高低頻帶通濾波、譯碼及鎖存等功能；發碼電路包括數據鎖存、行列計數、D／A轉換和混頻等功能。（4）撥號模式。將MT8880置DTMF模式，數據輸入腳D0～D3連接單片機，輸入預設電話號碼，通過內部可編程行列分頻器、D/A變換器，合成DTMF信號，通過TONE引腳耦合到電話線路上，完成撥號功能。電話線路信號狀態有三種：摘機態、忙音態、回鈴音態。三種狀態電路均為頻率為450±25Hz 的交流信號。撥號音為是連續的信號音；回鈴音是5s斷續的信號音，即1s 通，4s斷；忙音是0.7s 斷續的信號音，即0.35s通，0.35s 斷。要實現以上功能，首先將MT8880設置為呼叫處理（call）模式，通過IN引腳電路從呼叫信號音中檢測電話呼叫過程的各種信號音，只要信號頻率落在320～510 有效檢測頻率范圍內，片內呼叫處理濾波器便可濾出，經過限幅得到的方波由IRO/CP端輸出，通過與單片機接口，調用信號音判斷子程序，完成對于信號音的分析和確定呼叫的性質。若無信號輸出，則保持低電平。（5）模擬摘機、掛機電路。根據通信協議規定：程控電話交換機對電話摘機的響應是電話線回路直流電流突然增大為30mA左右。所以，使得電信局交換機檢測到回路電流變大則可以實現摘機狀態；當回路沒有直流電流則實現掛機狀態。如圖4所示，欲實現模擬摘機狀態時，單片機控制引腳（P3.1）輸入一個高電平到三極管的基極，三極管會導通，從而使繼電器的常開端閉合，接上電話線，實現模擬摘機的效果；當欲掛斷電話時，單片機控制引腳（P3.1）返回低電平，三極管截止，繼電器釋放，從而實現了模擬掛機。

（6）語音提示電路。語音芯片選用ISD2500系列單片語音錄放集成電路ISD2590，它采用CMOS工藝，具有抗斷電、音質好，使用方便，無須專用的開發系統等優點。錄音時間為90 秒，能重復錄放達10萬次。芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術，省去了A/D、D/A轉換器。每個采樣值直接存儲在片內單個E2PROM單元中，因此能夠非常真實、自然地再現語音、音樂、音調和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。

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