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智能無線防盜報警系統的設計

技術交流2009年12月25日 11:51來源: 現代電子技術
       隨著國家智能化小區建設的推廣,防盜系統已成為智能小區的必需設備。本文運用單片機控制技術和射頻無線通信技術,結合現有的傳感器,開發出一種智能無線防盜系統。

1 系統總體設計

        該無線防盜報警系統主要由傳感器和報警器組成。圖1為報警器電路組成框圖。 

         若某個傳感器檢測到相應的報警信號后,將該報警信號傳送給無線編碼芯片PT2262,PT2262將自身的地址碼和數據碼進行編碼后通過射頻發射電路發射出去。當報警器上的射頻接收模塊接收到該無線信號后,將其進行放大后送入無線解碼芯片PT2272,PT2272將自身的地址碼和接收信號中的地址進行比較,只有兩者連續兩次比較相同時,PT2272向外輸出VT信號將CPU中斷,并將接收到的數據進行鎖存。CPU在收到該中斷信號后,對接收到的數據進行判斷,如果該數據是遙控器上的撤防鍵,則CPU進入撤防狀態,此時。報警器對除煙霧傳感器、可燃氣體傳感器外的報警信號均不予理睬;如果接收到的是紅外傳感器的報警信號.則報警器向用戶播放家里有小偷的提示語音。以便用戶進行適當的處理。當用戶掛斷后.報警器將此傳感器報警時間進行記錄,如果同一個傳感器的下一次報警距此次報警的時間間隔大于用戶設定的報警間隔,則報警器進行報警,否則報警器不進行響應。

2 系統的硬件電路設計

2.1 無線接收及其解碼電路


        超再生無線電接收器可以用簡單的電路完成無線電信號的接收和檢波,同時他還具有很強的信號放大能力,在無線電遙控電路中有著廣泛的應用。我們采用了超再生無線電接收器電路來實現,如圖2所示。

        無線接收模塊WRX將PT2262發出的無線信號接收并解調后送入PT2272的輸入端,PT2272將接收到的信號中的地址碼和本身的地址碼進行比較,如果連續兩次比較正確后向外輸出VT信號,并將接收到的數據碼進行鎖存,從D3~D0口輸出。

        連接在OSC1和OSC2中間的電阻是用來調整PT2272的時鐘頻率的,他必須和PT2262的時鐘頻率相匹配,常用的有270 kHz/1.5 MHz,680 kHz/3.3 MHz,820 kHz/4.7 MHz。

2.2 DTMF收發電路


        機的撥號信息是通過DTMF(雙音多頻)信號傳送的,報警器的指令輸入需要由機按鍵輸入,所以報警器內置DTMF接收電路。DTMF部分接收電路如圖3所示。


        當有警情發生時,報警器需要自動預設的,因此增加了DTMF發送電路,見圖3。HT9200A是串行輸入的DTMF產生芯片。當需要進行撥號時,CPU將CE信號設置為低電平,此時HT9200A時鐘開始起振,準備工作。然后CPU在時鐘的下降沿,將要的的5個比特的二進制碼送入HT9200A。當HT9200A接收到5個比特之后,就根據其對應的數據向外部送出DTMF信號。例如要撥"1",則需要依次送出"10000",要讓HT9200A停止向外發送DTMF信號,可向其送出"11111"的數據。在撥號時,一個號碼的持續時間必須在50 ms以上,號碼之間的間隔也必須保持50 ms以上。

2.3 自動摘機及斷線檢測電路

       當報警器接收到報警信號時,需要預先設定的,因此必須進行機的控制。自動摘掛機及線斷線檢測電路如圖4所示。

        當線連接正常時,線上的電壓約為40 V左右,此信號經整流后送入Q6的基極,使得Q6導通,此時line_break信號一直為低電平,當線斷開時,Q6基極電平下降為O V,此時Q6截至,Line_break信號變為高電平。

2.4 監聽電路

        監聽電路由音頻放大電路和高通濾波器組成,如圖5所示。在監聽時,由麥克風收集到的聲音信息通過電容C1耦合到運放U1A的反向輸入端,U1A為負反饋運放電路,R3為反饋電阻,其放大倍數為-R3/R2,R4和R5組成分壓電路,使得U1A虛地電壓為Vcc/2。C4將U1A的輸出耦合到U1B。U1B為帶有放大功能的高通濾波器,其放大倍數為1+R8/R7。我們選擇合適的電阻,使得U1A的放大倍數為100倍,U1B的放大倍數為50倍。經實際測試,在選擇監聽時,很微小的聲音都可以很清楚地聽見。

        報警器里可能會混有市電50 Hz干擾,為了濾除這種干擾,在電路中增加了由U1B組成的高通濾波器。濾除掉的低頻部分不會對監聽到的聲音信號產生影響。經過實際測試,該電路效果非常好。

2.5 微控制器電路

        由于報警器要求有報警時不可漏報,沒有報警時不能誤報,因此要求該報警器工作非常穩定可靠,而且斷電后信息不丟失。我們選用了飛利浦公司的P89LPC932A1芯片作為主控芯片。其主要特性包括:

        8 kB可擦除FLASH程序存儲器;256BRAM數據存儲器,512 B附加片內RAM,可省去外部RAM;512 B用戶數據E2PROM存儲器,可用來存放器件序列碼及設置參數;2個16位定時/計數器;在同一時鐘頻率下,其速度為標準80C51器件的6倍,只需要較低的時鐘頻率即可達到同樣的性能,降低了功耗和EMI;內部包括看門狗電路,其具有獨立的振蕩器。

3 系統的軟件設計

        在軟件設計中,選用SmallRTOS操作系統。他是一種源代碼開放的、對硬件系統要求較低的、可應用在5l系列單片機上的小型實時操作系統。其zui多可管理16個任務,按照任務的優先級執行任務,總是執行優先級zui高的就緒任務,允許中斷嵌套,zui多可嵌套255層中斷。并且SmallRTOS的RAM需求很小,在不需要外部RAM的情況下也可使用。

        軟件采用定時器0作為系統時鐘,每隔10ms進行任務切換,執行優先級zui高的就緒任務,該軟件系統共有5個任務,按其任務優先級高低分別是:

        FeedDog:喂狗程序,每隔1.5s運行一次,看門狗溢出時間設置為2.62s;

        RadioProc:遙控器或者探頭發出的無線電信號時的程序,他根據接收到的數據碼進行相應的判斷,并根據需要向Dial任務發送信號,通知其下一步的操作。

        Dial:當接收到報警信號時,用戶設置的,當用戶接通后,向用戶播放用戶預先錄制的錄音,當用戶未接聽時,重復多次進行。

        MonitorLine:對線進行檢測的任務,每隔1s進行線的檢測,當處于設防狀態并且線斷開時,打開警笛進行現場報警。
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