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單片機的智能家居安防係統方案設計

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單片機的智能家居安防係統方案設計

發布日期:2017-12-25 作者: 點擊:

    現在的安防係統可借助計算機技術、IC 卡技術、通信技術等來實現,CAN總線應用於安防係統對家居智能化發展起到了良好的促進作用。而把DTMF 技術應用於安防係統, 不需要專門的布線, 不占用無線電頻率資源, 沒有電磁汙染。文中設計了一種基於CAN 總線和DTMF技術的以AT89S52單片機為核心的新型智能家居安防係統, 使原來小區安防係統的實時性和可靠性有了一個新層次的提高。本係統可以對整個家居的安全環境進行實時監控, 監控的範圍包括室內防盜、火災報警、煤氣泄露等一係列不安全因素。


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2 係統總體構成

    單片機控製DTMF收發電路、數字語音電路、摘掛機控製電路。探測器能夠快速、準確地監測到住宅的異常狀況, 經確認後及時通知控製器, 再由單片機來控製電話接口電路, 實現模擬摘機, 自動撥打預先設置的電話號碼進行語音報警並通知管理中心。當監測到對方回應後, 自動恢複警戒狀態。

 

3 硬件設計PCBA樣品研發

    係統主控部分采用AT89S52單片機, 無需擴展外部存儲器。看門狗電路采用具有可編程的串行EEPROM - X25045。X25045依次存儲了標誌字段、話機號碼、警情代號、係統設置等數據信息。數字語音電路采用數字語音芯片ISD1420。係統中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。語音信號由駐極話筒拾取, 從M IC 和M IC REF兩端輸入芯片內部的放大器放大, 經過功放後的音頻信號從SP+ 被用來與通話電路相連, 以送出語音信號。

3. 1 振鈴檢測及模擬摘掛機單元

    係統並於電話線兩端, 時刻處於監控狀態, 不會影響電話的正常工作。當係統接收到振鈴信號時,會進行振鈴檢測。振鈴信號經三個反相器後接入AT89S52的P3. 4口。若5次振鈴後無人接聽, 則係統進入自動摘機狀態。單片機P1. 2 引腳輸出高電平, 三極管V501導通則繼電器K1 動作, 將負載電阻接入電路實現模擬摘機。此後電話線上就會出現大於10mA 的電流, 交換中心檢測到這一電流後就不再輸出振鈴信號而是轉為接通電話。如果振鈴信號沒有達到預設值就消失, 則單片機的計數值清零,控製器不動作。

3. 2 DTMF收發單元-PCBA樣品研發

    DTMF收發電路采用DTMF 信號編/解碼芯片MT8880[ 5] 芯片, 單片機通過DTMF收發電路撥出電話號碼進行電話報警。

 

    MT8880提供了與微處理器相連的接口, 以對其發送、接收和工作模式進行控製。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可調節輸入信號的增益。它的發送部分由R29、C17、C18和XTAL2構成。它的控製部分由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, 單片機進行中斷處理。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。

通話單元#e#3. 3 通話單元

     通話電路使用電話機專用通話集成電路TEA1062。送話時, 語音信號(來自ISD1420)通過M IC + 引腳輸入, DTMF信號(來自MT8880)通過DTMF引腳輸入, 經過TEA1062 放大後從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, 放大後從引腳QR 輸出, 分兩路: 一路送到ISD1420的ANA IN 端供語音錄製用,另一路送到MT8880的IN - 端提取DTMF信號。

3. 4 CAN 總線數據傳輸單元

    CAN 總線數據傳輸單元由兩部分構成, 一部分是CAN 控製器, 實現對總線數據的交互與控製, 另一部分是CAN 數據收發器, 實現數據的網絡傳輸。

單片機AT89S52通過控製CAN 控製器來實現對總線的訪問, 同時還負責功能單元的測量和控製, CAN 總線接口電路。

 

    AT89S52 通過中斷方式訪問CAN 控製器SJA1000, 為了增強CAN 總線節點的抗幹擾能力,SJA1000通過高速光耦6N137 與CAN 總線驅動器PCA82C50 相連。PCA82C50 的CANH 和CANL引腳各自接了一個5 的電阻與CAN 總線相連, 可以起到限流作用, 以免PCA82C50受到過電流衝擊。

4 軟件設計PCBA樣品研發

    係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、語音報警模塊、DTMF收發模塊等, 這裏主要介紹主程序和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, 檢測係統輸入, 然後根據係統狀態進行判斷處理。程序進行主循環之前還要進行必要的初始化, 如MT8880、ISD1420、SJA1000、相關標誌位等。主程序流程如圖4所示。

 

4. 2 CAN 通信模塊設計

    CAN 通信模塊包括控製器初始化、數據接收和發送子程序。SJA1000有複位模式和工作模式兩種狀態, 兩種狀態下寄存器配置不同。當參數設置完後, CPU 發出命令, SJA1000 處於工作狀態, 進行正常通信。如果通信出錯, CPU 會使SJA1000 回到複位模式。接收模塊負責節點報文的接收及相關處理。接收過程中CPU 會讀數據, 根據命令字判斷數據幀的類型進行不同處理。發送模塊負責報文的發送, SJA1000 發送數據前, 要判斷是否滿足發送條件, 如果滿足, 則把報文幀信息、標識符和要發送的數據寫入緩衝區, 即可發送。


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