智能化電話報警器的研制

　　摘要：介紹一種以單片機作為控制核心的電話報警器。利用電話網(wǎng)傳輸數(shù)字和語音信息，設計新穎，功能齊全，可靠性高，操作方便。這種報警器是機要部門、倉庫及居家環(huán)境實現(xiàn)安全防范的現(xiàn)場化設施。
　　關(guān)鍵詞：雙音多頻電話報警器精簡指令DTMF
　　
　　引言
　　
　　改革開放以來，在城市大發(fā)展的過程中，大量外地人口涌入城市，給社會治安帶來很大壓力。工廠、機關(guān)和居家失盜、失火、搶劫事件時有發(fā)生；個別地方尤為嚴重，損失驚人。由此引起公安部門的高度重視和社會各屆人士的普遍關(guān)注。有些部門和居民小區(qū)開始派人白天守衛(wèi)、夜間巡邏，并紛紛購置防護鐵門、鐵欄桿等被動防范措施，將主人裝在鐵籠子中以求安全。一旦發(fā)生警性（如火警或煤氣泄漏），才發(fā)現(xiàn)鐵籠子將消防人員在事故現(xiàn)場之外，難以即時救助，實為弊端。從整頓市容角度來看，亦為雅觀。為此，政府部門提倡采用高科技手段實現(xiàn)技術(shù)防范措施。在社會治安的現(xiàn)實需求和政府部門的推動下，市場上國產(chǎn)和進口的防盜報警應運而生。為此，我們分析、對比了國內(nèi)外的十種防盜報警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能；結(jié)合國內(nèi)使用條件，研制適合國情的智能化電話報警器。經(jīng)過不懈努力，已經(jīng)取得成功。
　　
　　一、總體設計方案和技術(shù)要求
　　
　　過去不少單位已經(jīng)安裝了防盜報警裝置，為何仍然失盜？為何至今仍然有人不習慣于使用防盜報警裝置？這里涉及到機器的功能、可靠性以及機器在使用過程中是否簡單方便、便于編程等一系列的問題。我們經(jīng)過長期調(diào)查研究，從技術(shù)上認真分析，認為需滿足下列技術(shù)要求，方能實現(xiàn)功能完善、操作方便這兩個主要目標：
　　
　�。�1）報警器靈敏度要高，又要求防止誤報，就必須有微電腦監(jiān)控。它能對來自傳感器的事故信息進行分析，排除因小動物入侵而產(chǎn)生的誤報信號及其他環(huán)境干擾信號。
　　
　�。�2）事故地點（報警站）與被呼叫對象（接收站）之間的空間距離應不受限制。
　　
　�。�3）語音和數(shù)字信息都可在同一條信道上傳輸。采用哪種傳輸方式（數(shù)字或語音），可由用戶自行決定。
　　
　　（4）由于用戶環(huán)境不同，配合使用的傳感器類型及數(shù)量亦不相同。對于如此多樣化的用戶環(huán)境，機器的設置項目就要多一些（特別是進口產(chǎn)品），造成用戶操作不便。為此我們事先編好適應多樣化用戶環(huán)境的精簡指令并按順序編號，使得用戶只需用電話機按鍵撥號，鍵入事先編好的精簡指令序號及適當?shù)膮��?shù)即可實現(xiàn)各種程序化操作，適應不同環(huán)境的要求。用戶編程精簡指令就像使用計算機一樣簡單方便，容易接受。
　　
　�。�5）用EEPROM固化程序，程序中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如用戶報警電話的號碼）可以臨時在電話機鍵盤上修改又不因掉電而丟失。
　　
　　（6）如因故死機，應能自動恢復正常運行。
　　
　　二、技術(shù)措施
　　
　　上述要求是一項艱巨的任務但也是必須要達到的目標。為此我們經(jīng)過長期努力，采用以下技術(shù)措施，實現(xiàn)了上述目標：
　　
　�。�1）采用公用電話線作為信息傳輸媒體，不用無線電方式。這樣，機器受干擾少，誤報率低，使用范圍更加寬廣。凡是有公共電話的地方，報警信息都可以到達，距離不受限制。充分利用公共電話線路普及性的優(yōu)勢，成本大大降低。同時簡化了設計，提高了可靠性。
　　
　�。�2）傳送報警信息用語音方式或數(shù)字信息方式，可由用戶選擇。語音簡短明確，可在電話機上收聽，使用方便。在有條件安裝計算機的地方（如110報警中心及單位保衛(wèi)部門），還可傳送數(shù)字信號，便于計算機與報警器之間實現(xiàn)數(shù)字通信。
　　
　�。�3）報警器設有撥號修改用戶密碼的電路，可以在很遠的地方通過電話線路修改自己家中的電話報警器的密碼，遠程控制報警器的設防或撤防操作。
　　
　�。�4）安裝看門狗電路，因故死機后能自動恢復正常運行。
　　
　�。�5）電話設計、元器件篩選及接插件安裝過程符合國家《防盜報警控制器通用技術(shù)條件》（GB12663-90）。
　　
　�。�6）在EEPROM中寫入9條精簡指令，斷電后可以永久保存。同時用戶可自行設置密碼，他人無法使用，保密性好。
　　
　�。�7）9條精簡指令如下：
　　
　�、儆脩粼O定或修改密碼；
　　
　�、谟脩粼O定第一個被呼叫的電話號碼（最多16位數(shù)字）；
　　
　�、塾脩粼O定第二個被呼叫的電話號碼（最多16位數(shù)字）；
　　
　�、苡脩粼O定第三個被呼叫的電話號碼（最多16位數(shù)字）；
　　
　�、萦脩粼O定第四個被呼叫的電話號碼（最多16位數(shù)字）；
　　
　　⑥用戶設定8個防區(qū)（對應8個傳感器）的設防或撤防狀態(tài)；
　　
　　⑦用戶設定8個防區(qū)是有聲報警，或是無聲報警（有聲報警是拉響現(xiàn)場喇叭，驅(qū)走入侵者；無聲報警是現(xiàn)場無聲，聲音由電話線路單線傳送到被呼叫電話機上，外人聽不到）；
　　
　�、嘤脩糇孕袖浫�8段（分別對應于8個傳感器）語音，作為預定的報警語音；
　　
　�、嵊脩敉ㄟ^電話機撥號操作，可以對報警器設防或撤防。
　　
　　以上9條預先編好的程序，按順序編號。用戶只需通過電話撥號盤撥號，即可選擇各種操作。這些操作跟操作計算器一樣方便。
　　
　　三、總體設計電路框圖
　　
　　我們設計完成的智能電話報警器，做到了上述技術(shù)要求。其總體設計的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
　　
　　四、主要電路分析
　　
　　1.傳感器與信號輸入接口
　　
　　要求居家安全，應確保被監(jiān)視的區(qū)域（陽臺、門窗、過道、金庫等）置于傳感器的敏感區(qū)域內(nèi)。
　　
　　現(xiàn)有的傳感器產(chǎn)品很多，如紅外熱釋電探頭、微波多普勒效應探頭、微波-紅外復用探頭，用于檢測盜賊侵入很靈敏。離子煙感器和半導體氣敏傳感器用于監(jiān)視火警及煤氣泄漏。傳感器產(chǎn)品大多用繼電器作信號輸出端。正常時繼電器觸頭開路，報警時觸頭閉合。傳感器與信號輸入接口電路如圖2所示。
　　
　　正常時晶體管集電極輸出低電平；報警時輸出高電平。8個晶體管分別將來自8路傳感器的信號傳送到74F373的8個輸入端，供CPU讀取。若8個傳感器未滿額，空閑的晶體管仍然會輸出低電平，不會報警IN0～IN7分別對應來自8個傳感器的電平信號。
　　
　　2.語音控制與錄放電路
　　
　　語音控制與錄放電路如圖3所示。采用ISD2575芯片作數(shù)字錄音器件。錄放音時間可達75s。可連續(xù)錄放亦可通過地址線（A0～A9）選擇分段錄放。圖3中將地址線A0～A4接地，僅用A5～A9可選32段或少于32段。我們只選8段。若將74ALS374的1腳（OE）通過K1接地（ON），則ISD2575芯片處于聯(lián)機狀態(tài)，語音芯片及錄放電路受CPU控制；若將74ALS374的1腳浮空（開關(guān)K1的5腳OFF），則Q0～A7為高阻態(tài)，語音芯片處于脫機狀態(tài)并受K1和K2控制，可用手撥開關(guān)實現(xiàn)錄放操作。
　　
　　語音芯片ISD2575的片選輸入端CE（23腳）為低脈沖時啟動放音周期。放音不隨CE電平的返高而結(jié)束。CE信號的下降沿啟動錄音周期。PD腳（24腳）為高時進入低功耗狀態(tài)（非錄放狀態(tài)）。P/R（27腳）輸入端為高電平時選定放音周期，低電平為錄音周期。
　　
　　用戶可事先選定脫機狀態(tài)，手動開關(guān)K1和K2錄入各段在報警時需要播放的固定語音段。報警器值班時語音芯片應處于聯(lián)機狀態(tài)。報警時程序能根據(jù)正在報警的傳感器的編號（0～7）自動判斷8種警性并按警情編號去選擇應該播放的哪一段。圖3中MIC為駐極體微音器。喇叭可監(jiān)聽到從電話網(wǎng)上收發(fā)的雙音多頻信號或語音信號。用MC34119作語音功放芯片，可調(diào)整放音輸出的幅度。
　　
　　3.雙音多頻發(fā)送/接收電路
　　
　　雙音多頻發(fā)送/接收電路如圖4所示。
　　
　　5087是配合電話機鍵盤使用的雙音多頻（DTMF）發(fā)送芯片。其輸入引腳C1～C4（列）和R1～R4（行）對應電話機鍵盤（4行×4列）的8根接收端。按下任一鍵對應C1～C4和R1～R4的一種組合并能從5087的16腳發(fā)出某一組高低音搭配的雙音頻音調(diào)去電話網(wǎng)。收方（圖4中是8870）收到雙音頻音調(diào)后再譯碼為4位二進制電平Q1～Q4并送CPU讀取。DTMF信號與二進制編碼的對應關(guān)系如表1所列。
　　
　　表1
　　
　　發(fā)方（5087）DTMF信令編碼收方（8870）信息C4C3C2C1ZR4R3R2R1十六進制頻率（低組）頻率（高阻）鍵號Q4Q3Q2Q1十六進制1000111101EH6971209100011H2001011102EH6971336200102H3010011104EH6971477300113H4000111011DH7701209401004H5001011012DH7701336501015H6010011014DH7701477601106H7000110111BH8521209701117H8001010112BH8521336810008H9010010114BH8521477910019HA0010011127H941133601010AHB0001011117H9411209*1011BHC0100011147H9411477#1100CHD100011108EH6971633A1101DHE100011018DH7701633B1110EHF100010118BH8521633C1111FH01000011187H9411633D00000H
　　用74ALS374的8位輸入口與5087的C1～C、R1～R4連接（取消電話機鍵盤），再將74ALS374作為CPU的輸出口，CPU即可代替電話機鍵盤向電話網(wǎng)發(fā)送全部鍵盤信號（十六地數(shù)值0～F及"*"，"#"）就可以在單片機控制下通過電話網(wǎng)實現(xiàn)二進制數(shù)字傳送。而在媒體上傳輸?shù)氖请p音多頻信號。這樣，就實現(xiàn)了在電腦控制下分時傳送語音和數(shù)字信息的目的。
　　
　　五、智能化電話報警的主要功能
　　
　�。�1）配備8個傳感器的信號輸入通道。8個傳感器（包括火警、煤氣泄漏、玻璃破碎、緊急求救、盜匪侵入、房屋門窗被非法打開等）信號的輸入通道，能滿足全方位監(jiān)控的需求。也可選擇8個傳感器中的任意幾個使用，或根據(jù)具體情況屏蔽一些暫時不用的傳感器信號。當不同的傳感器輸出報警信號時，本報警器中的微電腦經(jīng)過分析判斷后即可向外發(fā)送不同的報警信息。
　　
　�。�2）通信對象多樣化。本報警器內(nèi)置電話撥號系統(tǒng)，能向用戶指定的4個電話機發(fā)送發(fā)生事故的地點、用戶姓名、電話號碼等信息的語音或數(shù)字報警信息，使警情得到及時處理。4個電話機類型包括手機、傳呼機、家用電話機及專用數(shù)據(jù)接收機。
　　
　�。�3）操作方便。通過電話機的撥號盤就可輸入9條精簡指令及用戶信息，就像操作計算器一樣簡單。
　　
　�。�4）由于采用數(shù)字錄音技術(shù)，用戶可自行錄入語音，反復錄放，時間長達75s；分9段存儲、播放。
　　
　�。�5）設有外出布防、留守撤防兩種狀態(tài)，適用于家中有人、無人兩種情況。
　　
　　（6）電話遙控�？赏ㄟ^外線電話遙控本報警器的撤防/設防、密碼修改、指定探測器的開/關(guān)狀態(tài)等功能。
　　
　�。�7）可接高分貝報警喇叭。本報芍器配備有聲/無聲報警開關(guān)。
　　
　�。�8）停電保護。斷電后，本報警器的備用電池立即自動啟用，并可支持24小時。
　　
　�。�9）斷線報警。當電話線被盜打時，能及時報警。
　　
　�。�10）可擴展性。依據(jù)實際需要，可選裝所需傳感器。
　　
　�。�11）存儲的用戶信息不因停電而丟失（EEPROM）。
　　
　�。�12）根據(jù)需要，提供相關(guān)的主控中心平臺軟件，以實現(xiàn)小區(qū)區(qū)域型報警管理。
　　
　　
　　
　　
　　
　　

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