基于单片机的自动报警系统的设计

摘要：设计了一种以公共电话网作为媒介的电话自动报警系统。该系统分为硬件和软件两大部分。硬件部分以单片机AT89C51为控制核心[1]，包括自动拨号、检测和放音等电路。软件部分主要为操作界面程序、铃声识别拨号程序、放音程序。重点阐述了人性化的操作界面和自动拨号原理。实验表明，系统具有较高的可靠性。

关键词：单片机；液晶显示；公共电话网；DTMF

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)35-2141-02

Design of Auto-alarm System Based on Single-chip Microcomputer

CHEN Zhe-wei,LI Fang-zhou

(Wenzhou University College of Physical and Electronic Information,Wenzhou 325035,China)

Abstract: An Auto-Alarm System based on public telephone net is designed.This system is composed by hardware and software part.The hardware part which contains auto dialing,detecting and playing and etc is controled by microcontroler At89C51.The software part which mainly include operational interface program,dailing and ditecting program,play voice program. Humanization operational inerface and auto dialing principle are described sufficiently. The experimentations indicate that this system has high reliability.

Key words: single-chip microcomputer;liquid crystal display;pubulic telephone net;DTMF

目前，家庭及单位的安全防范问题已引起人们的广泛关注，它正逐渐成为信息时代品质生活的不可或缺的组成部分。随着公共电话网普及和微机控制技术、传感器器技术的进一步发展，使得电话的用途不仅仅停留在简单的人与人之间的语音通讯上。在许多需要安全报警的场合，借助电话通讯技术自动传输警情信息可以充分利用已有通讯资源，并且可使警情信息迅速而隐蔽地传到任何地方，它具有其他报警方式不可比拟的优点。自动报警系统是以单片机为核心，利用公共通讯网为传输媒介对住宅进行安全监视，具有智能化高、可靠性高、易安装、功能强、适用范围广、易普及等优点。

1 系统功能

自动报警系统能接收门磁探头、温度探头、热红外探头、火灾探头等传来的多种警情信号，警情信号编码后传到控制中心并自动拨打两个或多个预设的电话号码。在拨号后，首先判断对方是否摘机，如是，则根据不同的编码地址将相应的录音片段传到电话线上实现语音报警，否则，挂机拨打下一个预设电话号码，直至接通。系统可以记录报警时间和编码地址，可以通过菜单界面查询报警时间和编码地址，修改系统时间和预设录音片段，输入预设电话号码。

2 电路设计

无线智能报警系统由键盘显示模块、MT8888铃声识别拨号模块、语音录放模块、控制中心四大模块组成系统框图如图1所示。

2.1控制中心

控制中心以单片机微控制器AT89C51为核心，用于接收和处理键盘显示模块传过来的报警地址。单片机控制电话报警模块、语音录放模块和液晶显示模块按照预设的流程进行工作。

2.2 键盘显示模块

键盘显示模块除了键盘显示功能外还要负责将接收报警地址并按照互传协议将报警地址传送到控制中心。键盘为4*4编码键盘，0～9为数字键用于输入电话号码，设定时间，在未进入主菜单时设防和撤放按键用于实现设防和撤销布防，进入主菜单后左右方向键通过*的移动来选择子菜单，确认用于选中并进入下一级子菜单。返回按键用于返回最顶层的时间显示。显示采用的是液晶LCD1602[2]；键盘显示模块总体电路图如图3所示。键盘显示模块核心是人性化的菜单式操作界面，其主菜单界面如图2中LCD1602所显示。主要的菜单框图如图3所示，通过二级子菜单可以进一步选择，可以方便的查询报警信息，设置报警号码、系统时间、系统工作模式。选择alarm1可以查询第一次报警的地址，时间信息。选择tel1或tel2可以对两个被叫用户的号码进行修改，通过选择year、month、day可以对年月日进行修改，通过mode1或model2可以对系统工作模式一和模式二进行修改。

2.3 MT8888铃声识别拨号模块

MT8888铃声识别拨号模块实现信号音的识别，并根据信号的类型采取相应措施，模拟人工呼叫对被叫用户进行呼叫，直到被叫用户摘机后，把1700录音电路录制的语音片段发送到被叫用户并自动拨打下一个被叫用户，完成所有预定被叫用户的报警并在自动挂机之后给控制中心一个信号。电话报警模块电路如图4所示。DTMF信号收发选用MT8888双音多频芯片[3]。双音多频收发电路如图5所示。D0～D3单片机的数据线P0.0～P0.3相连，实现数据的传输和控制命令的输入，状态的读出等。RS0引脚与P2.5连接,实现对该芯片内部寄存器的选择。CS片选引脚与单片机的P2.6相连。WR、RD引脚分别与单片机的WR、RD引脚相连，对MT8888的读写进行控制双音多频收发电路能完成铃声识别、自动拨号等功能。

2.3.1 DTMF收发电路

单片机AT89C51通过DTMF收发电路和软件程序来实现铃音识别。要判断信号音，首先应将MT8888芯片设置为呼叫处理模式，MT8888的滤波器是一个带通滤波器，通频带为250～550HZ,当信号输入端有信号音输入时，其中断脚IRQ被下拉为底电平。电话呼叫过程中的各种信号音经过MT8888滤波限幅后得到方波，并由MT8888的IRQ端送到AT89C51的计数端口，根据特定时间内的脉冲个数就可以识别信号类型。电话话信号的脉冲个数计算公式为：N=TB/T*TC/TB=TC/T，其中：N为信号的脉冲个数；T为信号周期，单位S。TB为信号频率周期，单位S。TC为信号连续比的续时间，单位S。在电话网络信号系统中，拨号音是频率为450HZ±25HZ的连续蜂音；回铃音是3.4S断、1.6S续的450HZ±25HZ的蜂音；忙音是0.35S±0.05秒断续的450HZ±25HZ的蜂音[4]。在判断铃音时，还要考虑信号频率的误差等因素，对MT8888输出的IRQ信号计数5s，拨号音范围为2175～2375，忙音的计数范围为425～475，无信号音的计数范围为0。

自动拨打电话时，MT8888在中断模式下同时选择了DTMF模式，当发送或接收了有效的DTMF信号，IRQ端下拉接至低电平，利用这个原理可以控制音频信号的收发[5]。双音多频拨号方式中有16个按键，对应有8个不同的单音信号，四个为高频和四个为低频，从高频和低频中各取一个频率进行组合，既可组成16种频率组合，代表16中不同的功能。发送时，输入数据经过MT8888处理，合成需要发送的DTMF信号。DTMF编译码对应关系如图5所示。

图5 DTMF编码对应关系

2.4 录放音电路

系统在呼叫用户成功时需启动播放事先录制好的报警话音提示完成报警功能。语音电路模块采用ISD1700芯片[6]。路放音电路如图6所示，PLAY引脚接到P0.4,FWD接到P0.5。

ISD1700芯片为单片语音记录、回放一体化芯片，可进行连续录音，也可以进行分段录音。通过分段录音和放音，可以发出不同的警报声，通过FWD可以选择录音，PLAY引脚为低电平时开始放音。

3 系统的软件设计与实现

3.1 控制中心程序

3.1.1 主程序

程序初始化地址为0000H，因此开机后自动运行，大部分都是在中断后完成，所以主程序比较短，仅对MT8888进行初始化，同时开启中断，然后处于等待状态，直至INTO或INT1接收到信号。

3.1.2 中断子程序

控制中心模块功能的实现全部在中断子程序中，因此中断子程序是最重要的，分别为拨号铃声识别子程序和存储电话号码表程序组成。

3.1.3 拨号铃声识别子程序

拨号子程序是实现功能最主要的程序。其程序流程图如图7所示。

3.2 键盘显示模块

系统启动后显示系统时间，每隔100ms对编码键盘进行扫描一次，并根据不同的按键进入不同的菜单界面。

4 结束语

综上所述基于单片机的自动报警系统具有以下特点：

1) 自动报警系统具有准确、稳定、自动的特点，当有警情发生时，能够自动拨打预设的两个电话号码，判断对方摘机后自动播放已录制好的语音片段。若判断为忙音，能自动摘挂机，然后自动拨打下一个号码，直到接通。

2) 自动报警系统具有人性化的操作界面，操作简单，功能齐全。

3) 自动报警系统与电话机并联，只在报警时占用电话线，报警结束后系统与电话线自动断开，不影响电话机的正常使用。

参考文献：

[1] 苏凯,刘庆国.MCS-51系列单片机系统原理与设计[M].北京:冶金工业出版社,2003:1.

[2] 李令奇,胡广成.电话机原理与维修[M].北京:人民邮电出版社,1992:1-4.

[3] 张立臣.国外电子器件[J].北京:国外电子元器件杂志社,2001(9):29-30.

[4] 李维缇,郭强.液晶显示器件应用技术[M].北京:电子工业出版社,2004:448-501.

[5] 代新鹏,王书茂.MT8888在家庭安全自动报警系统中的应用[J].微计算机信息,2005,21(5):113-114.

[6] 北京莱伯特电子科技有限公司.ISD1700系列优质语音录放电路[EB/OL]./products/products how.asp?articleID=182,2008-8-06/2008.