SPMC65P2408A單片機(jī)在報(bào)警主機(jī)中的應(yīng)用
加入技術(shù)交流群
引 言：
隨著人們生活水平的提高，安全意識也在不斷增強(qiáng)，這為安防行業(yè)提供了良好的發(fā)展環(huán)境和廣闊的發(fā)展空間。最近幾年統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示:國內(nèi)安防產(chǎn)品行業(yè)平均以20%-30%的年增長率迅速成長。安防市場的年產(chǎn)值為300-400億元。就北京地區(qū)來講，安防市場容量1996年為5億元，1997年6.25億元，1998年由于大力推行金融網(wǎng)建設(shè)激增至13.6億元，1999年9.2億元，近幾年則一直保持在10億元以上。由于奧運(yùn)設(shè)施應(yīng)在2006年以前基本建成，因此專家指出，在2004年到2005年安防市場將迎來總體高峰，對安防產(chǎn)品制造、銷售和工程安裝都是不可多得的商機(jī)。
安防產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)化和無線化是發(fā)達(dá)國家安防發(fā)展的方向，也將成為我國安防業(yè)的發(fā)展方向。目前已經(jīng)有很多產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了無線化，例如各種探測器、攝像機(jī)等，但是在技術(shù)上還不十分完善。安防網(wǎng)絡(luò)化則更具有戰(zhàn)略意義。安防行業(yè)的盈利模式要從目前的銷售和安裝轉(zhuǎn)向附加值更高的安防服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)化是必由之路。由此可見，安防技術(shù)距離成熟還有很長的路要走。
這篇文章的主要目的是希望能夠大力推動(dòng)SPMC65系列芯片的應(yīng)用，使凌陽8位單片機(jī)能夠?yàn)閲鴥?nèi)安防事業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。
1功能簡介
(1)報(bào)警主機(jī)與探測器采用無線連接，安裝方便靈活。
(2)全程中文語音提示，易于使用。
(3)無線遙控：采用無線的遙控器對主機(jī)進(jìn)行布防、撤防、緊急報(bào)警控制，供用戶隨身攜帶。
(4)可與各類型防盜、煙感、可燃?xì)怏w等無線探測器聯(lián)網(wǎng)，組成安全防范布防系統(tǒng)，支持2個(gè)永久防區(qū)（始終處于“布防”狀態(tài)）和6個(gè)自由防區(qū)（可布防/撤防）。接收各類型探測器的無線編碼信號，根據(jù)情況作出相應(yīng)的報(bào)警動(dòng)作。
(5)電話報(bào)警功能：可預(yù)設(shè)6組報(bào)警電話，當(dāng)發(fā)生警情時(shí)，主機(jī)將循環(huán)撥打設(shè)定的電話，并向接聽者播放用戶預(yù)錄語音信息。
(6)報(bào)警留言設(shè)置：可預(yù)錄7S的語音信息（如家庭住址等），主機(jī)可以在撥通報(bào)警電話時(shí)把預(yù)錄的語音播放給接聽電話方。
(7)緊急報(bào)警功能：在遙控器及主機(jī)上設(shè)置有緊急報(bào)警按鍵，供緊急情況用。
(8)遠(yuǎn)程電話控制功能：用戶可以通過電話線，在遠(yuǎn)程對家中的主機(jī)進(jìn)行控制，如布防、撤防等。
2系統(tǒng)總體方案介紹
系統(tǒng)硬件框圖如圖 1所示。本方案選用SPMC65P2408A*32P單片機(jī)作為控制器的處理器，其加上一些外圍器件，構(gòu)成最小系統(tǒng)，完成主控器的控制功能外，還完成了主控器中所有的語音功能。
電話線接口電路：在本方案中作為主控器的報(bào)警通道，同時(shí)也是用戶遠(yuǎn)程控制的通道，負(fù)責(zé)信號的檢測和信息的傳輸。
DTMF編解碼模塊：負(fù)責(zé)電話機(jī)雙音多頻編碼和解碼的工作。
鍵盤模塊：根據(jù)客戶選擇，選用不同的鍵盤模式，基礎(chǔ)方案中為4X4鍵盤。
語音模塊：采用ISD語音芯片，音質(zhì)很好。
無線接收模塊：目前是采用市場上最常見的無線接收模塊。
電源模塊：主要為外接9VDC電源，內(nèi)置可充電的電池，以備停電時(shí)使用。
3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
4芯片特性簡介
SPMC65P2408A是由凌陽公司設(shè)計(jì)開發(fā)的8位工業(yè)級單片機(jī)，采用凌陽SPMC65內(nèi)核，支持位操作指令。具有強(qiáng)大的定時(shí)/計(jì)數(shù)器、豐富的外部中斷源以及ADC、PWM、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口等多種功能。適用于通用工控場合、計(jì)算機(jī)外圍控制和家電等。SPMC65P2408A有28管腳和32管腳兩種封裝，32管腳封裝多了UART功能。本設(shè)計(jì)選用32管腳封裝，如圖 3所示。
5.1 供電系統(tǒng)分析
圖 4為報(bào)警主機(jī)的電源部份電路。主機(jī)采用9V的DC電源，經(jīng)7806穩(wěn)到6V然后再經(jīng)過二極管使電壓穩(wěn)到5.3V左右，給電路中各模塊提供電源；另提供了一個(gè)備用電池的接口，備用電池采用6V的可充電電池，接到J6。
5.2 語音輸入輸出電路
音頻輸出為兩路，一路為本地音頻輸出（圖 5），另一路為外線音頻輸出（圖 6）。
音頻輸入電路如圖 7所示，主要用于錄音的聲音信號采集。
5.3 電話線接口電路
電話線接口電路主要按功能來劃分可分成以下幾塊：
5.3.1模擬摘掛機(jī)電路
圖 8 模擬摘掛機(jī)和振鈴檢測電路
電話外線接入電路接口J1和J2（J1和J2是一樣的），經(jīng)過橋進(jìn)行整流，這樣可以防止電話線的正負(fù)極接反，Q1、Q3負(fù)責(zé)控制電話線摘掛機(jī)信號，當(dāng)掛機(jī)狀態(tài)時(shí)，HPSEL的電平用MCU控制為低電平，則Q3截止、Q1截止，此時(shí)，電路無法形成回路，沒有電流（理想狀態(tài)），交換機(jī)則認(rèn)為電話線處于掛機(jī)狀態(tài)。因?yàn)殡娫捦饩€上的電壓在平時(shí)有40V左右，當(dāng)振鈴來時(shí)能有到110V左右的電壓，所以對于Q1和Q3的選擇，應(yīng)選擇反向電壓在160V以上的三極管。
當(dāng)HPSEL為高電平時(shí)，Q3、Q1都會(huì)導(dǎo)通，后面的D6把電壓穩(wěn)在5.1V，這時(shí)主要由R1給外線提供摘機(jī)電流。
5.3.2來電振鈴檢測電路
電路圖如圖 8所示。外線在平時(shí)的電壓為直流40V左右，而振鈴來時(shí)會(huì)有正負(fù)25V的交流電壓疊加在外線上，所以檢測振鈴的電路用C11高壓電容來進(jìn)行隔直；當(dāng)有振鈴來時(shí)，交流信號會(huì)通過C11，擊穿D7，給后面的光藕提供脈沖開關(guān)信號，而R11為限流電阻。
經(jīng)光藕隔離的信號經(jīng)C17和R14濾波整形后，會(huì)變成標(biāo)準(zhǔn)低電平和帶紋波高電平的長周期脈沖信號，但是輸出的波形不好，且為高的電平狀態(tài)還與各交換機(jī)相關(guān)，所以在后面加上了一個(gè)三極管的反向器，作為整形，這樣就可以得到很完整的波形了。
RING為輸出信號端。
5.3.3回鈴音檢測電路
回鈴音和忙音、線路錯(cuò)誤音等電話進(jìn)程音是載波為450Hz的信號，各種信號的不同只是調(diào)制的周期、占空比不同；所在這些信號的檢測主要是檢測450Hz信號的周期與占空比。
由于外線中存在很多干擾，特別是市電的50Hz干擾等，對信號的檢測造成影響；所以在電路設(shè)計(jì)時(shí)，前端信號先經(jīng)過一個(gè)二階濾波放大器，然后再經(jīng)過一個(gè)鎖相環(huán)，最后輸出不同周期與占空比的調(diào)制波信號，這樣就可以用單片機(jī)的IO口來檢測。
圖 9回鈴音檢測電路
5.4 DTMF編解碼模塊電路
在電話通訊中，用到DTMF編解碼的功能，所以在方案中采用了兩片分別用于DTMF解碼和編碼的芯片，圖 10為接線圖。
圖 10DTMF編解碼模塊
6程序流程及說明
主程序流程見圖 11：
圖 11 主程序流程圖
7結(jié)語
網(wǎng)絡(luò)化和無線化是安防產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，也是現(xiàn)代家庭中一項(xiàng)十分有用的技術(shù)。對裝有該類裝置的家庭，即使在外地，也可以隨時(shí)監(jiān)控家里的情況。隨著可視技術(shù)的發(fā)展，該類產(chǎn)品將會(huì)更出色的服務(wù)于各個(gè)行業(yè)。
評論