本文設(shè)計了一種基于DTMF技術(shù)的單片機進行遠程控制的智能家庭防盜報警器，該系統(tǒng)能利用現(xiàn)有的公共電話網(wǎng)絡(luò)隨時實現(xiàn)異地監(jiān)控家中的情況，并且家中發(fā)生危險情況時能及時將信息傳遞給主人，具有方便、安全的優(yōu)點。

1.引言

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對家庭住房的防盜、防劫、防火設(shè)備的重視程度也在不斷提高，所以現(xiàn)代社會有更多的人需要對偷盜、搶劫、火災(zāi)、煤氣泄漏等事故進行監(jiān)測和報警。為了有效的保證居民的生命財產(chǎn)安全，我們設(shè)計了一款智能家庭防盜報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)是利用無處不在的電話網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控，將AT89S51單片機、ISD4000集成語音芯片、HT1602液晶顯示驅(qū)動芯片及集成電路組成的雙音多頻撥號電路等有機地結(jié)合在一起，構(gòu)成一種功能先進、實用、成本低廉的家庭智能防盜報警器。

2.電路組成框圖和基本工作原理

2.1電路組成框圖

智能家庭防盜報警系統(tǒng)是由無線發(fā)送/接受模塊、報警模塊、鍵盤模塊、液晶顯示模塊、語音模塊、DTMF解/編碼模塊等構(gòu)成，系統(tǒng)硬件總體框圖如圖1所示。

圖1系統(tǒng)硬件總體框圖

2.2電路基本工作原理介紹

當家中發(fā)生警情時，此時家中設(shè)定的無線模塊或者其他傳感器模塊會發(fā)出異常信號給單片機，單片機接受到信號后立即發(fā)出現(xiàn)場聲光報警信號來威懾侵入者，同時將單片機自動撥打預(yù)先存儲在24C02中的電話號碼給主人或者小區(qū)物業(yè)報警，以便及時采取防盜措施避免財產(chǎn)損失。

當主人在異地想*家中的情況或者遙控家中的電器的開關(guān)時，只需要撥打家中的固定電話號碼，因為該報警系統(tǒng)的電話接口是并聯(lián)在電話機上的，若鈴聲響五次后無人接通(具體次數(shù)可由軟件設(shè)定)，則該報警系統(tǒng)就自動模擬摘機，在主人輸入預(yù)定的密碼后，就可以家中的動靜以及控制家中電器的關(guān)、斷。

當主人在家無須設(shè)防時，該報警系統(tǒng)還可以顯示時鐘、溫度等等，還可以設(shè)定起床鬧鈴等多重功能，這些都可以結(jié)合軟件和相關(guān)芯片來實現(xiàn)。

3.系統(tǒng)部分電路功能介紹

3.1 MCU模塊

MCU器件采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S51芯片，如圖2所示。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，具有高密度、非易失性存儲技術(shù)的特點，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元。

圖2 MCU模塊電路圖

3.2無線模塊

無線模塊主要是是處理紅外、無線信號。包括門窗磁報警模塊、火災(zāi)探測模塊、有害氣體探測模塊等傳感器模塊。

在這里主要講解門窗磁報警模塊，門窗磁探測器選用無線門磁，由一塊永磁體和門磁主體(內(nèi)部有一個常開型的干簧管)兩部分組成，其無線接受模塊的傳感器應(yīng)用電路圖如3所示。

圖3無線門磁接受模塊傳感器電路圖

H1是一個干簧管，當門閉合時，H1吸合，C1兩端點位相同，Q1截止，Q2也截止;當門打開時，干簧管觸點打開，有一個電流流過Q1的發(fā)射極、R32(和H12并聯(lián))、C1、R31、地，使得Q2飽和導通，輸出低電平0給單片機，發(fā)出報警信號。

3.3報警模塊

P3.2(INT0)連接防盜探測器，用來檢測盜情，如果盜情發(fā)生，觸發(fā)外部中斷0，MCU接到報警信號以后，開始啟動LED等閃爍報警，同時啟動100dB的聲音報警，來震懾入室的小偷，同時把信號送給電話模塊，告訴主人或者報警中心有小偷入室。

3.4液晶顯示模塊

液晶顯示模塊采用LCD1602來實現(xiàn)，主要功能是用來顯示時間、日期、家里的溫度、以及報警的時候顯示報警的類型等功能。

圖4液晶顯示電路圖

3.5語音模塊

語音模塊的采用ISD4000芯片，其連接電路圖見圖5所示。

圖5語音芯片連接電路圖

3.6 DTMF編碼/解碼模塊

報警器電路與用戶電話機共用一條電話線。選用HT9200B做DTMF編碼器，HT9170做DTMF解碼器，其應(yīng)用電路圖見圖6和圖7。

圖6 HT9200B電路圖

圖7 HT9170B電路圖

給HT9200B提供確定的4位二進制數(shù)(比如電話號碼)，從D0--D3輸入，就可從13腳輸出相應(yīng)的DTMF信號， 并將DTMF信號送到電話線上， 實現(xiàn)自動撥號功能;HT9170的功能主要是將輸入的DTMF信號變換為相應(yīng)的二進制數(shù)，解碼遠程電話按鍵信號，傳送到單片機，實現(xiàn)遠程控制。

DTMF(Dual Tone Multi Frequency)，即雙音多頻信令，基本上在全世界范圍內(nèi)使用在按鍵式電話機上，一個DTMF信號由兩個頻率的音頻信號疊加構(gòu)成。其中DTMF信號與電話按鍵關(guān)系見圖8所示。

圖8 DTMF信號與電話按鍵關(guān)系圖

3.7 電話接口模塊

電話接口模塊包括振鈴檢測電路、摘機控制電路以及回鈴檢測電路。

振鈴檢測是指當振鈴一定次數(shù)(比如5次，可由軟件設(shè)定)后，若無人接聽，則由主人輸入密碼，密碼輸入正確后，則由單片機自動模擬摘機，以查看家里的情況，若密碼連續(xù)3次輸入不正確則強行掛機。

圖9振鈴檢測電路圖

振鈴檢測電路電路圖見圖9所示，25Hz的交流振鈴信號經(jīng)過整流以后，再經(jīng)過穩(wěn)壓，送入光電耦合器，再輸出方波信號給單片機的外部中斷0，用軟件判別振鈴信號。

模擬摘機檢測電路電路圖見圖10所示。該電路利用三極管來模擬電話摘機。當Q4基級為低電平時，Q3的集電極和發(fā)射機斷開，為掛機狀態(tài);電平時當Q4基級為高電平時，Q3的集電極和發(fā)射機飽和導通， 為摘機狀態(tài)， 于是電話信號送入。

圖10模擬摘機檢測電路圖

而回鈴音、忙音、線路錯誤音等電話進程音是載波為450Hz的信號，各種信號不同的只是調(diào)制的周期、占空比不同，所以對這些信號的檢測是檢測450Hz的信號的周期和占空比。該電路利用鎖相環(huán)LM567 構(gòu)成檢測電路(LM567 的中心頻率調(diào)450Hz)，當輸入信號為450Hz時候，LM567輸出低電平， 送入單片機利用軟件區(qū)別各種信號， 其檢測電路見圖11所示。

圖11回鈴音檢測電路圖

4.程序流程圖介紹

本課題總體流程圖如圖12所示。

圖12總程序流程圖

在這里著重說說主循環(huán)模塊的流程圖，見圖13所示。

圖13主循環(huán)流程圖

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)采用電話網(wǎng)絡(luò)進行通信， 無須重新布線、方便、無電磁污染、環(huán)保、成本低;該系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試，運行穩(wěn)定可靠， 具有很好的實用價值。