基于電話網絡的多路無線防盜報警系統

隨著人們生活與生產水平的不斷提高和財產安全意識的加強，人們對家居、倉庫等場所的防盜報警需求日益增加。傳統的報警器存在一定局限性，例如只能在本地發出報警聲，無法通知主人或小區保安以及甄別盜情區域，作用有限；探測器采用有線方式傳輸信號或供電，安裝不便。為此，文中采用無線射頻和電話網絡通信技術，實現了一種具有多路探測器、以無線方式連接、能甄別盜情區域、可自動撥打預設電話報警且使用方便的防盜報警系統，給出了系統主要軟硬件的詳細設計方案。

　　1 總體設計

　　系統由多個探測器和主機構成。如圖1所示。探測器由熱釋電紅外探測模塊和帶編碼無線發射模塊組成。探測器通過熱釋電紅外探測模塊探測入侵者，在探測到入侵者后通過無線模塊發送位置編碼給主機。主機包括單片機控制器、無線接收模塊、語音模塊、電話模塊、LCD顯示屏和按鍵，可安裝于固定位置。主機通過無線接收模塊接收探測器發出的位置編碼信號以甄別盜情區域。在收到盜情后，主機通過電話網絡撥打預設電話，電話接通后播放預先錄制的報警語音信息如住戶地址、盜情區域等，完成報警。用戶通過主機的人機接口，可預設報警電話號碼和錄制報警語音，并可進行撤防和布防控制。

圖1 系統總體結構圖

　　2 系統硬件設計

　　2.1 探測器及無線接收模塊

　　探測器及無線接收模塊電路如圖2所示。熱釋電紅外線傳感器D203S吸收入侵者人體發出的紅外線并轉換成電信號，由2腳輸出到紅外傳感信號處理器BISS0001.BISS0001內部包含2級運放、雙向鑒幅器、延遲時間定時器和狀態控制器。紅外傳感信號首先經2級運放放大，再經雙向鑒幅器鑒幅產生觸發脈沖，觸發延遲時間定時器工作，狀態控制器使輸出Vo（2腳）在延遲時間內輸出高電平。當Vo為高電平時Q1導通，繼電器模塊ATQ209的1腳和10腳間有電流通過，使7腳和8腳吸合導通，7腳獲得9 V電池電壓并供給無線發射模塊的供電端5腳，使其上電工作。無線發射模塊的1-4腳為數據輸入端，輸入數據通過跳線JP1-JP4配置，作為探測器的位鼴編碼。無線發射模塊內部包含編碼調制芯片PT2262和315 MHz高頻發射電路，當其上電工作后將位置編碼調制成高頻信號后發射。無線接收模塊內部包含超外差接收電路和解碼芯片PT2272,可接收無線發射模塊發射的高頻信號并解調出位置編碼，從4-7腳輸出。

圖2 探測器及無線接收模塊電路

　　2.2 中央控制器89C51

　　系統選用89C51單片機作為主機中央控制器，電路如圖3所示。P0口連接數據總線，用于單片機與LCD、電話模塊、鍵盤之間傳輸數據，數據傳輸分時進行。P1.0-P1.3連接鍵盤（圖4），產生鍵盤掃描信號。P1.4-P1.7連接無線接收模塊（圖2）數據端，用于讀取探測器位置編碼。P2.0-P2.2連接LCD（圖4）的讀寫控制引腳，P2.3-P2.6連接電話模塊中DTMF收發芯片MT8880（圖6）的讀寫控制引腳。P2.7連接電話接口模塊PH8810（圖7），實現摘掛機控制。P3.4連接MT8880的IRQ/CP引腳，用于檢測電話呼叫過程中的信號音。P3.5-P3.7連接語音芯片ISD4002（圖5）的串行接口，實現單片機對語音芯片的操作。

圖3 中央控制器電路

2.3 LCD與按鍵模塊

　　LCD接口與按鍵電路如圖4所示。系統采用SMC1602A標準字符型液晶顯示模塊，可顯示2行16個字符。按鍵采用4x4矩陣形式，單片機從KEY-DB0至KEY-DB4輸入按鍵掃描信號，并從DB4-DB7讀取按鍵掃描值。在不進行按鍵掃描時，KEY-DB0至KEY-DB4可被P1.0-P1.3內部的上拉電阻拉至高電平，此時即使有鍵按下，也不影響總線DB4-DB7上的數據。

圖4 LCD接口與按鍵電路

　　2.4 語音模塊

　　語音模塊電路如圖5所示。選用ISD4002語音芯片實現報警語音的錄放，該芯片具有微控制器串行接口，可錄放多段語音，語音信息可掉電保存于芯片內部的FLASH中。圖中ISD-SS、ISD-SCLK、ISD-MOSI為與單片機連接的串行接口信號，單片機通過串行接口發送指令控制語音芯片工作。語音芯片工作于錄音模式時，通過話筒采集語音并由內部電路完成錄制和存儲。語音芯片工作于放音模式時，語音從AUDOUT（13腳）輸出，通過LM386M放大后再輸出至揚聲器和電話接口模塊PH8810（通過信號AUDIO）。揚聲器用于試聽錄制的語音，PH8810可將語音輸出到電話網絡實現語音報警。

圖5 語音電路

　　2.5 電話模塊

　　電話模塊包括DTMF收發電路和電話接口電路，如圖6、圖7所示。MT8880為DTMF收發芯片，用于產生雙音頻信號和電話信號音的檢測。MT 8880具有單片機接口，其工作受單片機控制，圖6中14-17腳為數據引腳，9-12腳為讀寫控制引腳。MT8880工作于雙音頻模式時，接收單片機傳輸來的電話號碼并產生該號碼的雙音頻信號，從DTMFOUT輸出給電話接口模塊PH8810,實現撥號。MT8880工作于呼叫處理模式時，將從DTMFIN輸入的電話信號音整形成方波后從IRQ/CP（13腳）輸出給單片機。單片機對該方波計數以判斷撥號音、回鈴音、忙音，實現電話信號音的檢測。

圖6 DTMF收發電路

電話接口電路采用電話接口模塊PH8810實現。圖7中引腳2、3用于連接電話線，引腳4連接單片機，用于摘掛機控制。所撥號碼的雙音頻信號和報警語音信號從29、28引腳輸入到PH8810,PH8810將信號自動增益放大后輸出至電話線。電話線上的信號音經PH8810提取后從引腳10輸出給MT8880.

圖7 電話接口電路

　　3 系統軟件設計

　　3.1 主程序流程

　　單片機主程序流程如圖8所示。主程序首先使LCD顯示報警語音錄放、電話號碼設置、布防撤防控制3項主菜單選項，然后進行按鍵掃描。若有選擇鍵按下，則根據選擇執行相應的功能代碼，執行結束后重新顯示主菜單。若無選擇鍵按下，則判斷是否布防，已布防則執行防盜報警程序。

圖8 主程序流程圖

　　3.2 防盜報警程序流程

　　防盜報警程序流程如圖9所示。程序首先向無線接收模塊查詢探測器位置編碼數據，數據為零表示沒有發生盜情，否則表示某個探測器探測到盜情。如有盜情，記錄盜情位置編碼、設置盜情發生標志，然后控制PH8810執行摘機操作。摘機后設置MT8880為呼叫處理模式以檢測撥號音，如果1s內檢測到450Hz連續方波信號，判斷為有撥號音。如有撥號音，設置MT8880為雙音頻模式，向其發送電話號碼進行撥號。撥號完成后，重新設置MT8880為呼叫處理模式以檢測回鈴音，如果檢測到4 s無、1 s有的450 Hz方波信號，表示有回鈴音。在檢測到回鈴音后，如果檢測不到任何信號音，表示對方摘機成功，控制語音芯片播放報警語音，播放結束后清除盜情標志，避免重復報警。如果沒有撥號音或對方摘機不成功，則控制PH8810執行掛機操作，因為沒有清除盜情標志，程序下一次執行時仍會嘗試報警，直至成功。

圖9 防盜報警程序流程圖

　　4 結論

　　多路無線防盜報警系統包含多路無線探頭，具有靈活錄制所需報警語音、設置多個報警電話號碼、撤防布防控制等功能以及液晶顯示界面，能甄別盜情區域并自動撥打預設電話報警。該系統已應用于實際家居和工廠倉庫防盜，實際應用表明，系統具有安裝方便、功能靈活實用、穩定可靠等特點，達到了設計要求。