基于單片機的無線安防報警系統的設計

0住宅、戶安全安全警報系統是構建智能化社區的必要因素。小區管理極為重要的內容之一是確保住宅、住戶的安全。現代化居住格局使家庭生活的穩定性、封閉性越來越強,故小區安全防范及報警系統應具有先進的設計和設備,并為小區住戶的安全提供可靠的保障。1系統的總體結構和功能1.1無線報警主機的設計智能無線防盜系統由傳感器、家庭智能報警器和物業管理中心接警主機及相關控制管理軟件組成,紅外熱釋電傳感器、門磁等傳感器采集的信號采用無線方式傳送到家庭智能報警主機,主機可通過有線/無線方式與物管中心相連,有線方式主要有電話線、CAN總線或RS-485總線。熱釋紅外傳感器的工作原理是利用人體會發出波長約為10μm的紅外線來檢測附近是否有人;門磁傳感器是用于檢測震動的傳感器,由永磁體和干簧管組成,正常情況下(無震動)干簧管和永磁體相隔很小的距離,有震動時,此距離就會變化,從而產生觸發信號。只有當上述2種傳感器同時產生觸發信號時,射頻電路模塊才向主機發送報警信號。無線報警主機應具有如下特點和功能:①電話自動撥號與語音報警;②無線遙控布、撤防,緊急報警;③遠程操作,異地監控;④無線發射接收;⑤報警撥號個數、順序可自行設定,密碼自編;⑥有線、無線聯網功能;⑦交流/直流供電,具有備用電池;⑧緊急求助功能;⑨10個無線防區,液晶顯示,帶用戶設置鍵盤,可錄制20s語音信息,可配置門磁、紅、煙感、火災探測器,具有聲光報警功能,可外接警笛。無線接收距離≥500m,工作頻率435MHz。基于以上考慮的家庭智能報警器總體結構如圖1所示。CPU是系統的核心部分,選用AT89S522。AT89S522是一種低功耗、高品質的CMOS工藝的8bit微控制器,有8KB的片上可編程閃存。它通過程序對整個系統進行控制。傳感器傳來的報警信號經CPU分析,根據分析結果發出相應的指令以控制相應的模塊,使之完成特定的功能。1.2m-718工作原理及設計雙音多頻(DTMF)信號收發器采用M-8888。M-8888是一種完整的DTMF收發器,包含MT8870的DTMF接收器和由行、列計數器與D/A變換器構成的DTMF發送器,為了實現與微處理器直接接口和便于對電路進行工作模式控制,另外又增加了幾種內部寄存器和控制接口及數據總線緩沖器,使M-8888具有更多的功能,同時提高了其靈活性。M-8888的工作狀態和工作模式主要由RS0、RD、WR、D0~D3等信號設定內部寄存器來決定。它有5個不同作用的寄存器:發送數據寄存器(TDR)、接受數據寄存器(RDR)、狀態寄存器(SR)、控制寄存器A(CRA)和B(CRB)。通過使能端RS0、RDˉˉˉˉˉRDˉ、WRˉˉˉˉˉˉWRˉ將數據總線的數據D0~D3寫入TDR或CRA、CRB,以控制DTMF信號的發送以及選擇電路的工作模式;或者將接收到的DTMF譯碼數據從RDT讀到數據總線。AT89S522與M-8888的接口電路如圖2所示。DTMF收發主要接收從電話線上來的DTMF信號并將其轉化為數字信號,然后送入CPU處理或將欲撥號碼轉化為DTMF信號送入電話線,實現撥號功能。1.3語音模塊系統語音電路采用ISD1420芯片。ISD系列語音芯片是美國ISD公司出品的新型優質單片錄放音電路,采用了直接模擬量存儲技術DAST,完成語音的錄入、存儲及分段輸出,失真小,使用方便,無須專用語音開發工具,成本低廉。在報警時,將事先存入的語音送出通知對方。ISD1420芯片內有128KB的EEPROM,用于存放語音信息。用一片74HC377用來實現地址鎖存,放音時先由軟件給出一個地址,就是一個語音段首址,在這一放音過程中地址是不能變化的,故需要一個鎖存器。語音模塊系統中,AO~A7通過一片74HC377接CPU的一組I/O口上,再用3個I/O口分別作錄音動能(接REC)、放音功能(接PLAYL)和停止反饋(接RECLED)。然后使用CPU對ISD分段錄放音。1.4編碼發射模塊編解碼電路采用PT2262/2272,是一對帶地址、數據編碼功能的無線遙控發射/接收芯片。其中發射芯片PT2262-IR將載波振蕩器、編碼器和發射單元集成于一身,使發射電路變得非常簡潔。PT2262編碼器能將數據和地址編譯成代碼的波形,最大有12bit三狀態的地址。PT2272是與PT2262配對的解碼器,也具有12bit三狀態地址。PT2262和PT2272都是CMOS電路,具有功耗低,工作電壓范圍寬(3~15V)等特點。當編碼電路2262將數據同地址碼由17腳串行發送,經過雙線傳輸到解碼器PT2272的14腳數據輸入端。解碼器的地址A0~A7與編碼器的地址A0~A7相同時,解碼器將接收發送來的數據,并行呈現在數據輸出端D0~D3端鎖存,同時在VT(有效傳輸引腳,高電平有效)端輸出一個脈沖信號。編碼發射模塊主要由PT2262編碼IC和高頻調制、功率放大電路組成(見圖3)。PT2262的A0~A5(1~6)為地址引腳,有3種狀態:“0”、“1”和“浮”。A6/D0~A11/D5(7、8、10~13)可以作為地址碼引腳,也可以作為數據碼引腳。TE(14)為發送使能端,低電平有效。當被置為低電平時,PT2262的編碼波形被輸出到DOUT,數據碼輸出引腳(17)。OSC1和OSC2(15、16)為振蕩器引腳。當紅外熱釋電傳感器、門磁、煙感、火警探頭其中一個報警,輸出高電平使得倒相器的集電極輸出低電平,使PT2262的使能端(TE)有效,在編碼輸出腳(17)輸出串行的編碼信號,再經過高頻調制和功率放大發射輸出。2電話報警方式該系統軟件采用C語言開發,主要由查詢和中斷兩部分組成。報警信號檢測為循環查詢,遠程控制為中斷部分。兩個主要子程序為:(1)報警子程序。判斷是否報警及采用何種報警方式。若采用電話報警方式,則會調用撥號子程序來撥出預先設定的報警電話,選擇恰當的語音放送到電話線路上,此過程還會檢測是否有來自遙控器的撤防信號,或是用戶端的反控信號。(2)遠程監控子程序。當用戶在異地向主機打電話來進行布、撤防或其他操作,監控子程序就會接收用戶的這些指令。它首先校驗用戶密碼,判斷是否是合法用戶。若是,則監控子程序可按照用戶的指令進行布防、撤防、啟動警號等。其余子程序包括讀鍵值子程序、定時器初始化子程序、顯示時間子程序、鍵盤處理子程序、M-8888初始化子程序、摘/掛機子程序、撥號子程序、存儲記錄子程序。3代理機軟件設計該軟件系統調用通信管理軟件抄收的數據,分析報警類型、時間、地點,并加以存儲(建一個數據庫)并發送報警命令(撥110、119等、聲光報警)及聯動命令,通知用戶,同時調用地理信息(GIS)管理軟件,從PC機上顯示報警地理位置,最后打印各種報表。軟件運行后,連接到通信管理軟件數據庫和電子地圖,當有新報警發生時,系統將增加新的記錄,并且判斷報警級別,通過用戶信息數據庫獲得住戶的信息、發生位置以及防區的信息,以圖形方式報告給保安員。開發環境為:Windows2000操作系統;VisualC++6.0開發工具;SQLsever2000數據庫服務器。主控軟件由圖形設置、系統登錄、報警查詢幾部分構成。安防報警主界面如圖4所示。安防報警記錄主要顯示某防區報警的詳細信息。其中包括住戶信息、事件信息、保安員信息和處理信息,若檢查到報警的保安員與當前登陸