一種無線智能報警系統(tǒng)?

【摘　要】　介紹了一種基于AT89C51、AT89C2051、雙音多頻芯片和無線數(shù)傳MODEM等的無線智能報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有告警信息檢測、液晶顯示、鍵盤置號和自動撥號報警等功能。
??? 關(guān)鍵詞：單片機(jī)，傳感器，雙音多頻，無線數(shù)據(jù)傳輸，程序監(jiān)控
　　　
　　隨著物質(zhì)生活的不斷改善，人們對人身和財產(chǎn)的安全也更加關(guān)注，期盼著能夠扮演看家狗作用的智能報警系統(tǒng)的誕生。本文介紹的無線智能報警系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)控場所即將發(fā)生的緊急情況（盜竊、火災(zāi)等）并迅速撥打報警電話，以便及時采取有效措施，最大限度地降低給生命和財產(chǎn)造成的傷害和損失。本系統(tǒng)主要采用了單片機(jī)程序控制、無線數(shù)據(jù)傳輸、雙音多頻信號產(chǎn)生、E2PROM讀寫、電話摘機(jī)、紅外傳感、震動傳感、煙霧傳感及單片機(jī)間串行異步通訊等技術(shù)。由于采用無線傳輸手段，系統(tǒng)隱蔽性好，生存能力強(qiáng)，更重要的是它避免了有線報警系統(tǒng)安裝時需要穿墻架線因而裝拆麻煩且破壞已有合理結(jié)構(gòu)的弊端，故具有極好的應(yīng)用前景。

1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
　　無線智能報警系統(tǒng)由系統(tǒng)告警單元和系統(tǒng)中央處理單元以及公用電話網(wǎng)絡(luò)接口組成，組成框圖如圖1所示。當(dāng)某系統(tǒng)告警單元探測到有異常發(fā)生時，便通過天線發(fā)出一信號；此信號被系統(tǒng)中央處理單元接收后進(jìn)行處理，最后以電話通知的方式報警。
2　系統(tǒng)的硬件構(gòu)成與特點
??? 系統(tǒng)的硬件包括系統(tǒng)告警單元硬件和系統(tǒng)中央處理單元硬件兩部分。系統(tǒng)告警單元硬件主要由AT89C2051單片機(jī)、告警采集電路、告警發(fā)送電路和看門狗電路等組成，其框圖如圖2所示。 　　當(dāng)家中有盜竊或火災(zāi)等異常情況將要發(fā)生時，傳感器便會立即檢測到并產(chǎn)生一高電平輸出，該信號經(jīng)信號調(diào)理電路轉(zhuǎn)換后送給單片機(jī)，單片機(jī)向告警信號發(fā)射電路送一經(jīng)過編碼的脈沖串，經(jīng)過天線發(fā)射出去?？撮T狗電路的作用是，在出現(xiàn)程序跑飛或告警板死機(jī)等異常情況時，使單片機(jī)迅速復(fù)位，從而確保告警板始終處于良好工作狀態(tài)。
　　告警中央處理單元硬件主要由AT89C51單片機(jī)、告警接收電路、電話摘機(jī)電路、撥號電路、號碼寫入和讀出電路、號碼顯示電路及看門狗電路等組成，其框圖如圖3所示。

　　使用者可以利用家中電話機(jī)的按鍵通過號碼置入電路把告警號碼（可以是用戶辦公室的電話號碼、手機(jī)號碼、公用110報警電話號碼或者其它任意的號碼）置入到E2PROM中，置入過程可以通過液晶顯示器看到。告警信號被中央處理單元天線接收后進(jìn)入接收電路，接收電路向單片機(jī)發(fā)出撥號啟動信號，單片機(jī)通過號碼讀出電路讀取預(yù)先置入的告警號碼，進(jìn)而通過摘機(jī)及雙音多頻信號產(chǎn)生電路進(jìn)入電信網(wǎng)絡(luò)，使用者知道后便可采取相應(yīng)措施。
2．1　單片機(jī)
　　系統(tǒng)告警單元的單片機(jī)采用ATMEL公司的89C2051，內(nèi)置128字節(jié)的RAM、2K字節(jié)的FLASH、15個I／O口，外部有20條管腳。系統(tǒng)中央處理單元的單片機(jī)采用ATMEL公司的89C51，內(nèi)置256字節(jié)的RAM、4K字節(jié)的FLASH（閃速存儲器）、2個16位計數(shù)器／定時器、32個I／O口和5個中斷源、一個全雙工串行口、一個精確的模擬比較器、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。外部有40條管腳，封裝形式為DIP式（雙列直插）。其他與89C2051相同。2．2　看門狗電路
　　在單片機(jī)的工作現(xiàn)場，存在著各種各樣的干擾源。這些干擾源很可能引起程序跑飛，造成死機(jī)或程序的非正常運(yùn)行，如不及時恢復(fù)，容易造成損失。看門狗就是在程序跑飛或死機(jī)時，對系統(tǒng)進(jìn)行重新置位或者復(fù)位以使系統(tǒng)正常運(yùn)行的一種專用電路。這
里的看門狗電路以MAX813L為核心并外加幾個電阻、電容構(gòu)成。MAX813L是MAXIM公司開發(fā)的低成本微處理監(jiān)控芯片，外部有8條引腳，封裝形式為DIP式，主要功能有上電、掉電、降壓情況下的RESET輸出和手工復(fù)位輸入端。
2．3　無線發(fā)、收電路
　　無線發(fā)、收電路的核心部件采用PTR2000，這是由哈爾濱迅通電子科技有限公司推出的超小型、超低功率的高速無線數(shù)傳MODEM。它可與單片機(jī)串口直接相連，而且毋需進(jìn)行曼徹斯特編碼，應(yīng)用及編程非常方便。具體應(yīng)用電路如圖4所示（這里僅畫出了PTR2000在告警板中使用的情況，其在中央板中的使用方法幾乎與此相同）。

　　圖4中，PTR2000的2腳（CS）接低電平表示選用工作頻道1即433．92MHz，當(dāng)然2腳也可接高電平選擇工作頻道2（434．33MHz），但要注意，2腳的電位在兩個單元中要一致。
2．4　告警號碼置入及液晶顯示電路
　　告警號碼置入及液晶顯示電路主要由X24C04和YUSUNG W－1602A組成，X24C04是ATMEL公司生產(chǎn)的一種CMOS4096位串行電子可擦除只讀存儲器（E2PROM），內(nèi)置512個字節(jié)和兩個串行口，外部有8個管腳，封裝為DIP形式，可靠性高、數(shù)據(jù)保持時間長（≥100年）。W－1602A是深圳譽(yù)信電子有限公司生產(chǎn)的字符型液晶顯示模塊（LCM），由字符型液晶顯示屏（LCD）、控制驅(qū)動主電路HD44780及其擴(kuò)展驅(qū)動電路HD44100、少量阻、容元件、結(jié)構(gòu)件等組成，顯示方式為16×2（字符×行）。內(nèi)置64個字節(jié)的自定義RAM、80個字節(jié)的RAM以及可顯示192種字符的字符發(fā)生器。具有功耗低、壽命長、可靠性高等特點。電路見圖5。
　　圖5中，變阻器R的作用是調(diào)節(jié)液晶顯示屏在背光下的亮度。實際應(yīng)用時最好在變阻器上串聯(lián)一個開關(guān)，使得僅在需要的情況下啟動背光功能。需要說明的是，撥動鍵盤時從電話機(jī)出來的是雙音頻信號，經(jīng)過轉(zhuǎn)換才能被單片機(jī)接收，而這個過程是通過撥號電路中的MT8880來完成的。

2．5　撥號電路
　　撥號電路主要由雙音多頻芯片MT8880、多路切換開關(guān)4066、繼電器、NPN型三極管和少量電阻、電容組成。MT8880的作用是把單片機(jī)寫入的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成雙音頻信號，在控制撥出繼電器導(dǎo)通、電話摘機(jī)的情況下把告警號碼送入公共電話網(wǎng)絡(luò)。反之，它也可把從鍵盤來的雙音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入單片機(jī)。具體電路如圖6所示。
　　實驗中發(fā)現(xiàn)，能否撥號首先取決于電話機(jī)是否可靠摘機(jī)，如果話機(jī)沒有摘機(jī)，其它硬軟件即使完全正確也是沒用的。為此，要注意挑選性能好的繼電器。使用4066的目的是確保置號和撥號相互隔離、互不影響。
3　系統(tǒng)的軟件設(shè)計
?? 本系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)告警單元軟件和系統(tǒng)中央

　　單元軟件兩部分，每部分的程序皆采用模塊化結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)告警單元軟件由告警單元主程序、告警發(fā)射子程序、看門狗監(jiān)控子程序、蜂鳴器報警子程序、延遲子程序等組成；系統(tǒng)中央處理單元軟件由中央處理單元主程序、告警號碼置入子程序、告警號碼讀出子程序、告警接收子程序、液晶模塊顯示子程序、撥號子程序、看門狗監(jiān)控子程序、蜂鳴器報警子程序、延遲子程序等組成。主要程序的流程圖見圖7和圖8。
　　告警單元主程序處于中斷工作方式，其在完成系統(tǒng)初始化后開始等待中斷響應(yīng)產(chǎn)生，如果傳感器探測到感應(yīng)源，則程序向下執(zhí)行，無線發(fā)出一個具有特定含義的編碼脈沖串，反之則等待。中央處理單元主程序處于查詢工作方式，其在完成系統(tǒng)初始化后開始循環(huán)檢測接收緩沖器，如果有數(shù)據(jù)接收到，程序便向下執(zhí)行開始撥號告警；若無數(shù)據(jù)接收到，則等
待。這里告警單元和中央處理單元之間采用異步串行工作方式。預(yù)先要多置入幾個告警號碼，以便當(dāng)所撥線路占線時迅速撥打其它的號碼。還需要特別指出的是，由于公共電話網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)速度有限，在摘機(jī)與撥號之間以及撥相鄰兩個號碼之間要有足夠的時間延遲。

1　何立民．MCS－51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990
2　陳龍三．8051單片機(jī)C語言控制與應(yīng)用．北京：清華大學(xué)出版社，2000
3　張智榮等．智能化流量計量系統(tǒng)研究與開發(fā)．電子技術(shù)應(yīng)用，2001（2）