摘   要： 以MCS-51系列單片機AT89C52為核心，結合外圍無線編碼接收電路、DTMF發送接收電路、數字語音錄放電路、通話電路，以及其他的外圍輔助電路，構成了一款高性能的智能無線安防報警器。配合各種無線傳感器，可實現防盜、防火等安防功能。它能智能地區分各種警情、自動數字語音電話報警，可接收遠端的電話遙控指令，有大功率繼電輸出口。

引言
現在安防報警系統越來越受到人們的重視，人們對報警器功能和性能方面的要求也越來越高。本文提出一種基于AT89C52的智能無線安防報警器：
?能與標準保安探頭進行無線連接，實現大范圍安防監控，并可隨意擴展。
?多防區功能。能夠區分各種警情，并能夠用語音播出警情類別。
?自動電話報警，向遠方用戶提供警情語音和現場聲響，并接收用戶指令進行相應操作。
?多功能自由切換，低誤報率，高可靠性。
?使用方便，有較高的性價比。
本報警器串接在外線和用戶的普通電話機中間。報警號碼的輸入、報警語音的錄制、無線傳感器的錄入及其他主機參數的設定都是通過電話機完成，平時不影響電話機的工作，用戶用遙控器對主機進行布防或撤防。當主機接收到來自無線探頭發過來的編碼信號時，主機將編碼與原來存入的編碼進行對照，并查詢系統參數，決定是否報警和采取何種方式報警。它可以自動撥出用戶設置的報警電話，通過語音告知警情，用戶可監聽現場聲響，還可通過電話指令啟動警號和其他執行機構(如防煤氣泄露，可啟動排風扇)，并決定主機進入布防還是撤防狀態。用戶還可以主動從異地打電話到主機，對主機布防或撤防。

圖1系統框圖

圖2  DTMF收發電路

圖3  數字語音錄放電路

圖4  斷線、回鈴檢測電路

圖5  后備電源電路

圖6  主程序流程圖

圖7  設置子程序流程圖

系統結構
本系統的核心部分是AT89C52，其它的主要單元電路有：無線編碼接收電路、DTMF收發電路、數字語音電路、通話電路、線路切換電路、斷線檢測和回鈴檢測電路，以及電源、后備電源電路等。系統框圖如圖1所示。
單片機、看門狗電路、無線編碼接收電路
采用MCS-51系列的AT89C52單片機，它有8K的EEPROM，無需擴展外部存儲器。256字節的RAM和32線I/O口，完全可以滿足本系統的要求。看門狗電路采用X5045，它是一種集看門狗、電壓監控和串行EEPROM三種功能于一身的可編程電路。它內部的512字節的EEPROM用來存放無線探頭的編碼和一些系統設置參數。X5045可提供1,000,000次擦寫和100年的數據保存期。無線編碼接收采用常見的超再生接收模塊，頻率315MHz,ASK方式，不含解碼芯片PT2272(采用軟件解碼)，與無線探頭端的編碼芯片PT2262對應，有312種編碼，保證了有足夠的保密性。模塊的信號輸出端直接接到單片機的P1.1進行軟件解碼。
DTMF收發電路
DTMF(雙音多頻)收發電路如圖2所示，其核心芯片為MT8880，可接收和發送DTMF全部16個信號，具有接收呼叫音和帶通濾波功能，能和微處理器直接接口。單片機通過DTMF收發電路撥出電話號碼進行電話報警，并接收遠端用戶的電話遙控指令進行相應操作。DTMF電路的輸入輸出信號都會經過信號放大電路(以TEA1062為核心)進行增益調整。
數字語音錄放電路
數字語音錄放電路如圖3所示。所用的數字語音芯片ISD1420，采用先進的模擬數字語音存儲技術，音質好，無須A/D轉換，可錄制20秒的語音信息，可分段存儲信息，采用總線技術，適宜與單片機接口。 另外，它是零功率信息存儲方式，斷電情況下，信息可保留10年以上；易于使用，可隨意改變錄音內容，錄放次數達10萬次以上。在本系統中，用戶通過電話機將各種警情語音和用戶的地址語音(便于與110聯網)分段錄入到ISD1420中。6種警情(或對應6個防區)共6×2秒=12秒，地址語音8秒。在使用ISD1400系列的語音芯片時，應注意在REC和VCC之間接一個0.1mF的電容，以防止在上電時出現錄音操作而破壞原來錄制的信息。
通話電路
TEA1062是電話機專用通話集成電路。送話時，語音信號(來自ISD1420和駐集體話筒)通過MIC+引腳輸入，DTMF信號(來自MT8880)通過DTMF引腳輸入，經過TEA1062放大后從LN引腳一起送到電話外線上。受話時，信號通過消側音網絡，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端供語音錄制用，另一路送到MT8880的IN-端提取DTMF信號。
斷線、回鈴檢測電路
為防止電話線路故障或人為損壞而導致不能電話報警，作為一種補救措施，本系統中加入了斷線檢測電路，圖4為斷線、回鈴檢測電路。斷線檢測電路有兩個，一個是由整流橋和9018構成的高輸入阻抗檢測電路，用于平時檢測電話外線的線路電壓，是主機自檢的一部分。此電路應滿足電話機入網要求，保證外線泄露電流在15mA以下。另一個是由光耦4N33 構成，外線電壓送到4N33的B端，若電話報警時外線突然被剪斷，則C端跳變為高電平，此時單片機將由電話報警方式自動轉換為警號報警方式，起到雙重保護的目的。同時，4N33也構成回鈴檢測電路。當用戶從異地打電話到主機進行布防撤防操作時，振鈴信號通過滌綸電容、整流橋送到4N33的IN+、IN-引腳，引起C端電平的跳變。光電隔離可以防止高壓振鈴信號串入主機。當主機檢測到振鈴信號達到相應次數后，主機便自動摘機，接收用戶輸入的密碼，若密碼正確，則主機開始接受用戶的遙控指令。
線路切換、電話設置電路
線路切換電路由兩個雙刀雙置繼電器組成，實現主機、外線、電話機連接關系的切換。平時外線與電話機連通；報警時和異地主動監控時，外線與主機連接；對主機進行設置時(包括錄報警電話號碼，錄語音，及其他參數設定)，主機斷開外線，只與電話機相連，此時主機需要通過一個恒流源來給TEA1062提供電源。恒流源由發光二極管、S8550和幾個電阻組成。是否進入設置狀態由一個設置開關來決定。設置開關開，則恒流源投入，并且軟件轉入響應的設置子程序。
后備電源電路、顯示電路、驅動電路
為保證市電斷電時，主機仍然能夠進行電話報警，本系統中設有后備電源電路，如圖5所示。用4節1.2V的鎳鎘充電電池作為后備電源，電力不足時能夠自動恒流充電；利用電壓檢測模塊HT7050A，電池充電滿后自動停止充電。當市電停電時，電子開關打開，后備電源接入系統。
由于有語音區分警情類別，故系統對顯示電路的要求不高。用一個發光二極管做電源指示，再用一個發光二極管指示工作狀態：布防(點亮)、撤防(熄滅)或報警中(閃爍)，便可以滿足要求。
執行機構用于一些特殊場合，如在防煤氣泄露中啟動排風扇。為保證執行機構有足夠的驅動能力，系統采用過零觸發光耦MOC3041驅動雙向可控硅，可有220V、10A的驅動容量。

系統軟件設計
系統軟件采用模塊化結構和子程序嵌套技術，可讀性好，便于編制和擴充。主流程采用順序查詢方式，分別檢測無線編碼信號、設置按鈕的開關狀態、外部振鈴信號。用于檢測后兩個信號的時間很短，可以認為主機是在隨時接收無線編碼信號。
主程序流程
主程序流程如圖6所示。它反復循環，調用以下幾個主要子程序：
(1)無線編碼檢測程序。如果檢測到有效信號，則轉入軟件模擬PT2272解碼子程序和報警子程序。
(2)設置按鈕狀態檢測。如果設置開關打開，則轉入設置子程序，設定主機參數。
(3)外部振鈴檢測程序。如果振鈴達到設定的次數，則轉入監控子程序。通過參數設置，也可禁止異地主動監控。
設置子程序流程
設置子程序的流程如圖7所示。
主要子程序的簡要介紹
(1) 報警子程序：判斷是否該報警，該采用何種報警方式(電話報警，警號報警或者兩者同時報警)。若是采用了電話報警方式，那么它會調用撥號子程序來撥出預先設定的報警電話，選擇恰當的語音放送到電話線路上，此過程中它還會檢測是否有來自遙控器的撤防信號，或是用戶端的反控信號。
(2) 監控子程序：當用戶在異地向主機打電話來進行布、撤防或其他操作，監控子程序就會接收用戶的這些指令。它首先校驗用戶密碼，看是否是合法用戶。如果是，則監控子程序可按照用戶的指令進行布防、撤防、啟動警號、開關繼電輸出口等。
幾點注意事項
(1) 無線編碼的軟件解碼。本報警器用軟件模擬PT2272來進行軟件解碼，這樣無論發射端PT2262的地址碼是怎樣的，報警器都可以接收該編碼。而采用硬件PT2272進行解碼時，只有它與PT2262的地址碼完全一致時，才能成功解碼。由于一臺報警主機要能與多個無線傳感探頭進行無線方式連接，且能夠區分各探頭達到分區的目的，因此必須采用軟件解碼方式。
(2) 主機的防誤報功能。在本報警器使用過程中，我們發現絕大多數煙感探頭存在著電池電壓下降(9伏電池降到7.5伏左右)而導致誤發信號的問題，這就會導致主機的誤報警。這是同類報警器普遍存在的問題。根據對煙感探頭低電誤報特點的研究，發現此時煙感探頭發出的碼信號比正常報警時要短，于是在程序中加入靈敏度調節模塊，規定只有連續幾次都收到有效信號(只針對裝有煙感探頭的防區)，主機才開始報警。靈敏度6級可調，只要設置合適，就可以兼顧靈敏度和可靠性，解決煙感探頭的誤報問題。
(3) 主機工作方式的靈活性。在軟件中定義了30多條指令，可以對主機進行各種工作方式的選擇，參數大小的設置，便于調試人員調試，也便于用戶使用，將軟件的功能發揮到最大。

結語
本文介紹的安防報警器能夠實現分區，具有自動電話語音報警功能，借用普通電話作為鍵盤，來對報警主機進行設置，并通過軟件實現強大的功能。考慮到可擴展性，在軟件中含有聯網子程序，可與監控中心的PC機聯網，適用于小區和大樓等場合的集中管理。