基于單片機(jī)的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

摘要： 介紹了一種以AT89S52單片機(jī)為控制核心， 通過DTMF公用電話網(wǎng)和CAN 總線傳遞的多節(jié)點(diǎn)家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。本智能家居安防系統(tǒng)集防火、防盜、防燃?xì)鉃橐惑w， 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測與自動(dòng)語音撥號(hào)報(bào)警。詳細(xì)介紹了DTMF收發(fā)電路、通話電路和CAN 總線傳輸?shù)入娐?。?shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 本系統(tǒng)功能實(shí)用， 信息傳遞實(shí)時(shí)可靠，適用于家居安防或其他場所的安防系統(tǒng)。

　　1 引言

　　現(xiàn)在的安防系統(tǒng)可借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、IC 卡技術(shù)、通信技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)，CAN總線應(yīng)用于安防系統(tǒng)對(duì)家居智能化發(fā)展起到了良好的促進(jìn)作用。而把DTMF 技術(shù)應(yīng)用于安防系統(tǒng)， 不需要專門的布線， 不占用無線電頻率資源， 沒有電磁污染。文中設(shè)計(jì)了一種基于CAN 總線和DTMF技術(shù)的以AT89S52單片機(jī)為核心的新型智能家居安防系統(tǒng)， 使原來小區(qū)安防系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性有了一個(gè)新層次的提高。本系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)家居的安全環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控， 監(jiān)控的范圍包括室內(nèi)防盜、火災(zāi)報(bào)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(bào)警系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信息， 用語音播出警情類別， 向遠(yuǎn)方用戶和相關(guān)部門提供警情語音。
　　2 系統(tǒng)總體構(gòu)成

　　系統(tǒng)框圖如圖1所示。單片機(jī)控制DTMF收發(fā)電路、數(shù)字語音電路、摘掛機(jī)控制電路。探測器能夠快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測到住宅的異常狀況， 經(jīng)確認(rèn)后及時(shí)通知控制器， 再由單片機(jī)來控制電話接口電路， 實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)， 自動(dòng)撥打預(yù)先設(shè)置的電話號(hào)碼進(jìn)行語音報(bào)警并通知管理中心。當(dāng)監(jiān)測到對(duì)方回應(yīng)后， 自動(dòng)恢復(fù)警戒狀態(tài)。

圖1 家居安防系統(tǒng)框圖

　　3 硬件設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)主控部分采用AT89S52單片機(jī)， 無需擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器?？撮T狗電路采用具有可編程的串行EEPROM - X25045。X25045依次存儲(chǔ)了標(biāo)志字段、話機(jī)號(hào)碼、警情代號(hào)、系統(tǒng)設(shè)置等數(shù)據(jù)信息。數(shù)字語音電路采用數(shù)字語音芯片ISD1420。系統(tǒng)中ISD1420僅作為基本錄放音電路， 所以所有的地址線全部置為0, 因此放音的起始地址是0。語音信號(hào)由駐極話筒拾取， 從M IC 和M IC REF兩端輸入芯片內(nèi)部的放大器放大， 經(jīng)過功放后的音頻信號(hào)從SP+ 被用來與通話電路相連， 以送出語音信號(hào)。

　　3. 1 振鈴檢測及模擬摘掛機(jī)單元

　　系統(tǒng)并于電話線兩端， 時(shí)刻處于監(jiān)控狀態(tài)， 不會(huì)影響電話的正常工作。當(dāng)系統(tǒng)接收到振鈴信號(hào)時(shí)，會(huì)進(jìn)行振鈴檢測。振鈴信號(hào)經(jīng)三個(gè)反相器后接入AT89S52的P3. 4口。若5次振鈴后無人接聽， 則系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)摘機(jī)狀態(tài)。單片機(jī)P1. 2 引腳輸出高電平， 三極管V501導(dǎo)通則繼電器K1 動(dòng)作， 將負(fù)載電阻接入電路實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)。此后電話線上就會(huì)出現(xiàn)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(hào)而是轉(zhuǎn)為接通電話。如果振鈴信號(hào)沒有達(dá)到預(yù)設(shè)值就消失， 則單片機(jī)的計(jì)數(shù)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(hào)編/解碼芯片MT8880[ 5] 芯片， 單片機(jī)通過DTMF收發(fā)電路撥出電話號(hào)碼進(jìn)行電話報(bào)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(duì)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, 通過改變R28可調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的增益。它的發(fā)送部分由R29、C17、C18和XTAL2構(gòu)成。它的控制部分由R30 和C19 構(gòu)成。IRQ /CP 與單片機(jī)P3. 5 腳相連。當(dāng)MT8880接收到有效的雙音多頻信號(hào)時(shí)， 單片機(jī)進(jìn)行中斷處理。MT8880 的IN - 端和通話電路TEA 1062 的QR 端相連， MT8880 的TONE端和TEA1062的DTMF端相連。