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1 引言 現在，人們對工作和生活環(huán)境不僅要求舒適健康、可靠便利，而且更加看重安全性，并利用安防系統來(lái)提高家庭抵御各種意外情況的能力�，F在的安防系統可借助計算機技術(shù)、IC 卡技術(shù)、通信技術(shù)等來(lái)實(shí)現，CAN總線(xiàn)應用于安防系統對家居智能化發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。CAN總線(xiàn)是一種應用較為廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)，它支持多主節點(diǎn)，有完善的錯誤處理機制，通信速率快，傳送距離遠，可掛接控制設備多。而把DTMF 技術(shù)應用于安防系統，不需要專(zhuān)門(mén)的布線(xiàn)，不占用無(wú)線(xiàn)電頻率資源，沒(méi)有電磁污染。文中設計了一種基于CAN 總線(xiàn)和DTMF技術(shù)的以AT89S52單片機為核心的新型智能家居安防系統，使原來(lái)小區安防系統的實(shí)時(shí)性和可靠性有了一個(gè)新層次的提高。本系統可以對整個(gè)家居的安全環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，監控的范圍包括室內防盜、火災報警、煤氣泄露等一系列不安全因素。一旦有上述事故發(fā)生，該報警系統就會(huì )發(fā)出相應的報警信息，用語(yǔ)音播出警情類(lèi)別，向遠方用戶(hù)和相關(guān)部門(mén)提供警情語(yǔ)音。 2 系統總體構成 系統框圖如圖1所示。單片機控制DTMF收發(fā)電路、數字語(yǔ)音電路、摘掛機控制電路。探測器能夠快速、準確地監測到住宅的異常狀況，經(jīng)確認后及時(shí)通知控制器，再由單片機來(lái)控制電話(huà)接口電路，實(shí)現模擬摘機，自動(dòng)撥打預先設置的電話(huà)號碼進(jìn)行語(yǔ)音報警并通知管理中心。當監測到對方回應后，自動(dòng)恢復警戒狀態(tài)。 圖1 家居安防系統框圖 3 硬件設計 系統主控部分采用AT89S52單片機，無(wú)需擴展外部存儲器。看門(mén)狗電路采用具有可編程的串行EEPROM - X25045。X25045依次存儲了標志字段、話(huà)機號碼、警情代號、系統設置等數據信息。數字語(yǔ)音電路采用數字語(yǔ)音芯片ISD1420。系統中ISD1420僅作為基本錄放音電路，所以所有的地址線(xiàn)全部置為0， 因此放音的起始地址是0。語(yǔ)音信號由駐極話(huà)筒拾取，從M IC和M IC REF兩端輸入芯片內部的放大器放大，經(jīng)過(guò)功放后的音頻信號從SP+ 被用來(lái)與通話(huà)電路相連，以送出語(yǔ)音信號。 3. 1 振鈴檢測及模擬摘掛機單元 系統并于電話(huà)線(xiàn)兩端，時(shí)刻處于監控狀態(tài)，不會(huì )影響電話(huà)的正常工作。當系統接收到振鈴信號時(shí)，會(huì )進(jìn)行振鈴檢測。振鈴信號經(jīng)三個(gè)反相器后接入AT89S52的P3. 4口。若5次振鈴后無(wú)人接聽(tīng)，則系統進(jìn)入自動(dòng)摘機狀態(tài)。單片機P1. 2 引腳輸出高電平，三極管V501導通則繼電器K1動(dòng)作，將負載電阻接入電路實(shí)現模擬摘機。此后電話(huà)線(xiàn)上就會(huì )出現大于10mA的電流，交換中心檢測到這一電流后就不再輸出振鈴信號而是轉為接通電話(huà)。如果振鈴信號沒(méi)有達到預設值就消失，則單片機的計數值清零，控制器不動(dòng)作。 3. 2 DTMF收發(fā)單元 DTMF收發(fā)電路采用DTMF信號編/解碼芯片MT8880[ 5] 芯片，單片機通過(guò)DTMF收發(fā)電路撥出電話(huà)號碼進(jìn)行電話(huà)報警，DTMF收發(fā)電路如圖2所示。 圖2 DTMF收發(fā)電路 MT8880提供了與微處理器相連的接口，以對其發(fā)送、接收和工作模式進(jìn)行控制。它的接收部分采用單端輸入，由R27、R28和C16 組成，其輸入電壓增益為1， 通過(guò)改變R28可調節輸入信號的增益。它的發(fā)送部分由R29、C17、C18和XTAL2構成。它的控制部分由R30 和C19 構成。IRQ /CP與單片機P3. 5 腳相連。當MT8880接收到有效的雙音多頻信號時(shí)，單片機進(jìn)行中斷處理。MT8880的IN - 端和通話(huà)電路TEA 1062 的QR 端相連，MT8880的TONE端和TEA1062的DTMF端相連。 3. 3 通話(huà)單元 通話(huà)電路使用電話(huà)機專(zhuān)用通話(huà)集成電路TEA1062。送話(huà)時(shí)，語(yǔ)音信號(來(lái)自ISD1420)通過(guò)M IC + 引腳輸入，DTMF信號(來(lái)自MT8880)通過(guò)DTMF引腳輸入，經(jīng)過(guò)TEA1062 放大后從LN 引腳一起送到電話(huà)外線(xiàn)上。受話(huà)時(shí)，信號通過(guò)消側音網(wǎng)絡(luò )，從IR 引腳輸入，放大后從引腳QR 輸出，分兩路：一路送到ISD1420的ANA IN端供語(yǔ)音錄制用，另一路送到MT8880的IN-端提取DTMF信號。 3. 4 CAN 總線(xiàn)數據傳輸單元 CAN 總線(xiàn)數據傳輸單元由兩部分構成，一部分是CAN控制器，實(shí)現對總線(xiàn)數據的交互與控制，另一部分是CAN 數據收發(fā)器，實(shí)現數據的網(wǎng)絡(luò )傳輸。 單片機AT89S52通過(guò)控制CAN控制器來(lái)實(shí)現對總線(xiàn)的訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)還負責功能單元的測量和控制， CAN 總線(xiàn)接口電路如圖3所示。 圖3 CAN總線(xiàn)接口電路 AT89S52通過(guò)中斷方式訪(fǎng)問(wèn)CAN控制器SJA1000，為了增強CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的抗干擾能力，SJA1000通過(guò)高速光耦6N137與CAN總線(xiàn)驅動(dòng)器PCA82C50相連。PCA82C50的CANH和CANL引腳各自接了一個(gè)5的電阻與CAN總線(xiàn)相連，可以起到限流作用，以免PCA82C50受到過(guò)電流沖擊。 4 軟件設計 系統的軟件采用模塊化設計，主要包括主程序模塊、CAN通信模塊、振鈴檢測模塊、語(yǔ)音報警模塊、DTMF收發(fā)模塊等，這里主要介紹主程序和CAN通信模塊設計。 4. 1 主程序設計 主程序主要完成各功能模塊的調用，檢測系統輸入，然后根據系統狀態(tài)進(jìn)行判斷處理。程序進(jìn)行主循環(huán)之前還要進(jìn)行必要的初始化，如MT8880、ISD1420、SJA1000相關(guān)標志位等。主程序流程如圖4所示。 圖4 主程序流程圖 4. 2 CAN通信模塊設計 CAN通信模塊包括控制器初始化、數據接收和發(fā)送子程序。SJA1000有復位模式和工作模式兩種狀態(tài)，兩種狀態(tài)下寄存器配置不同。當參數設置完后，CPU發(fā)出命令，SJA1000處于工作狀態(tài)，進(jìn)行正常通信。如果通信出錯，CPU會(huì )使SJA1000回到復位模式。接收模塊負責節點(diǎn)報文的接收及相關(guān)處理。接收過(guò)程中CPU會(huì )讀數據，根據命令字判斷數據幀的類(lèi)型進(jìn)行不同處理。發(fā)送模塊負責報文的發(fā)送，SJA1000發(fā)送數據前，要判斷是否滿(mǎn)足發(fā)送條件，如果滿(mǎn)足，則把報文幀信息、標識符和要發(fā)送的數據寫(xiě)入緩沖區，即可發(fā)送。JA 1000的收發(fā)流程圖如圖5所示。 圖5 JA 1000的收發(fā)流程圖 5 結束語(yǔ) 本系統以AT89S52單片機為核心，不用對電話(huà)網(wǎng)進(jìn)行任何改造，實(shí)現對家居設防點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)檢測和語(yǔ)音報警。設計中用CAN總線(xiàn)結構組成安防系統，有較好的靈活性和擴展性，同時(shí)利用CAN 總線(xiàn)引入實(shí)時(shí)的數據處理，提高了系統的可靠性�？蓪怯羁梢晫χv、智能小區管理、門(mén)禁管理等有較大的應用推廣價(jià)值。 |
