針對我國城鄉(xiāng)居民住宅區(qū)的實際情況,，本著高能低價的設(shè)計思想,，將相對簡單廉價的傳感信號的檢測部分(分端控制器)與整個系統(tǒng)中相對復(fù)雜、價格較高的控制管理部分(中央控制器)分開,，兩者之間利用方便可靠的電話線路進行通信,，由一個中央控制器控制管理多個前端控制器，研制完成了一種采用分層次分布式互連拓樸結(jié)構(gòu)的居民住宅安全綜合報警系統(tǒng),。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本安全報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示,，它由前端控制器、中央控制器與能信線路三部分組成,。
前端控制器安裝于居民住宅,，用于對居民住宅各個不同部位的不同類型傳感器(如紅外,、有害氣體及震動等)進行監(jiān)測與控制。并對從各個傳感器采集來的數(shù)據(jù)進行處理,。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時,，通過家中的電話線路與中央控制器建立聯(lián)系，將相關(guān)信息傳至中央控制器中,。前端控制器還能接收并執(zhí)行通過電話線路傳來的各種帶密碼標(biāo)志的控制命令,，前端控制器在執(zhí)行該類控制命令時會進行密碼校驗,，只有擁有正確密碼的控制命令才會繼續(xù)執(zhí)行,。
中央控制器安裝于居民樓或小區(qū)的值班室內(nèi)，它可同時控制,、管理多個前端控制器,，因此它的費用也由多個用戶共同分擔(dān)。中央控制器主要用于接收處理從前端控制器傳來的數(shù)據(jù)信息,，一旦收到報警信自,，立即通過顯示器喇叭等設(shè)備告知值班人員，以便及時做出相應(yīng)的處理,。除了和前端控制器一樣能接收并執(zhí)行通過電話線路傳來的各種帶密碼標(biāo)志的控制命令外,，中央控制器還擁有Internet接口，可較方便地接入Internet,。因此用戶可利用任意一臺可上網(wǎng)的電腦在任何地方通過Internet用普通的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器對中央控制器進行自己權(quán)限范圍內(nèi)的異地訪問與控制,。
系統(tǒng)工作原理
前端控制器
前端控制器主要由傳感器組、AT89C2051單片機,、DTMF收發(fā)芯片MT8888,、電話接口以及聲響電路等五部分組成。如圖2所示,，它具有非常簡單的電路結(jié)構(gòu),，且傳感器組中傳感器的類型與數(shù)量也可根據(jù)用戶的實現(xiàn)需要及經(jīng)濟實力自由組合。前端控制器有自動工作與受控工作兩種工作狀態(tài),。
自動工作狀態(tài)
工作時,，單片機定斯循環(huán)檢測各個傳感器，對于每一個傳感器,，在單片機的內(nèi)存中均設(shè)有一個與之對應(yīng)的狀態(tài)位,，當(dāng)檢測到某一傳感器有報警輸出時，對應(yīng)的狀態(tài)位被置“1”,。根據(jù)每一循環(huán)的檢測結(jié)果,，單片機均作一綜合的分析與判斷，一旦確信有限情發(fā)生,，單片機即根據(jù)事先存儲的電話號碼,，通過DTMF收發(fā)芯片 MT8888經(jīng)電話接口撥通中央控制器,，將報警信息(險情發(fā)生地、險情類型)以DTMF方式傳給中央控制器,。隨后開啟麥克風(fēng)將現(xiàn)場聲響經(jīng)電話接口傳至中央控制器端,，供值班人員監(jiān)聽。由于具有電話進程音檢測與判斷功能,，單片機在準(zhǔn)備撥號前若沒有檢測到撥號音,，則認為電話線路有故障或遭人為破壞，單片機可立即開啟現(xiàn)場聲響報警電路,，發(fā)出報警聲;若單片機在撥號后檢測到忙音,，則等5秒后重撥，直到撥通,。
受控工作狀態(tài)
前端控制器可以接收并執(zhí)行能過電話線路傳來的控制命令,，這些控制命令包括：
a、令,。通過它,，中央控制器可以定期對各個前端控制器工作狀態(tài)進行檢測，以確認每個前端控制器是否處于正常工作狀態(tài),，有得于及時排除隱患,。
b、開啟與關(guān)閉命令,。通過它,，中央控制器與住戶可以根據(jù)情況開啟或關(guān)閉某個前端控制器或某一個前端控制器中的某幾路傳感器輸入。
受控工作狀態(tài)受密碼保護,，只有輸入正確的密碼后,，才能執(zhí)行上述命令。
中央控制器
如圖3所示,，中央控制器主要由AT89C52單片機,、DTMF收發(fā)芯片MT8888、語音芯片ISD1420,、串行接口芯片MAX232,、電話接口以及聲響電路等7部分組成。
(1)接收來自前端控制器的報警信息
從前端控制器通過電話網(wǎng)以DTMF方式傳來的報警信息經(jīng)電話接口送至MT8888芯片,，由它解碼成數(shù)字信號后輸入至AT89C52單片機,，再由單片機將該數(shù)字信號中所包含的險情發(fā)生地、險情類型等信息送至數(shù)碼顯示器顯示出來,，隨后單片機啟動語音合成芯片ISD1420,，通過聲響電路發(fā)出合成的報警語音，通知值班人員。
(2)對前端控制器的監(jiān)測與控制
中央控制器可以對多個前端控制器進行監(jiān)測與控制：它可在值班人員的操作下定期循環(huán)檢測每個前端控制器,，以確認每個受其控制的前端控制器是否處于正常工作狀態(tài);也可在值班人員的操作下開啟或關(guān)閉某個前端控制器或某一個前端控制器的某幾路傳感器輸入,。
(3)接受異地電話控制
值班人員除了在值班室里通過鍵盤對中央控制器進行操作外，也可對中央控制器實施異地遙控,。只要輸入正確的密碼,，即可能過任意一部音頻電話機，在中央控制器的語音提示下,，通過電話機的鍵盤完成對中央控制器的異地操作與控制,。
(4)接入Internet
中央控制器利用emWare的EMIT(Embedded Micro Internetworking Technology)實現(xiàn)與Internet互聯(lián)。EMIT主要由設(shè)備服務(wù)軟件emMicro,、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議emNet及網(wǎng)關(guān)軟件emGateway等幾部分組成,。EmMicro駐留在留在單片機內(nèi)，監(jiān)測中央控制器中預(yù)先定義的各種狀態(tài)變量,，并將結(jié)果經(jīng)MAX232傳輸?shù)絜mGateway中;同時 emMicro還可以解釋emGateway的命令,，在中央控制器中的各種狀態(tài)變量進行修改或控制,。EmMicro與emGateway之間的信息交換遵循emNet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,。EmGateway安裝在PC機中，它是中央控制器與Internet之間的通信橋梁,，除了與emMicro之間的信息交換外,，它還與Internet網(wǎng)絡(luò)瀏覽器建立連接。這樣,，用戶便可借助任意一臺可上網(wǎng)的電腦,，在世界的任何地方，通過鏈接的控制網(wǎng)頁完成對中央控制器的訪問或控制,。
(5)中央控制器互聯(lián)
由于本報警系統(tǒng)采用分層次互連拓樸結(jié)構(gòu),，極大地增強了系統(tǒng)的可靠性與可擴展性，多個中央控制器之間可以十分方便地實現(xiàn)互聯(lián)互通,，組成更大規(guī)模的安全報警網(wǎng)絡(luò),。
結(jié)論
在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，由于采用分層次互連拓撲結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)運行過程中的定時自檢與互檢的控制方式,，十分有利于整個系統(tǒng)的維護和管理,，確保系統(tǒng)的安全可靠運行;而且由于前端控制器結(jié)構(gòu)簡單、造價低,，中央控制器的費用又由多個用戶共同分攤,，因此也大大降低了每個用戶實現(xiàn)所需支付的費用(每個用戶的總費用只需數(shù)百元)。
由于在本報警系統(tǒng)的研制過程中充分利用了廉價單片機的軟硬件資源,，在滿足實時性的前提下最大限度地用軟件來實現(xiàn)傳統(tǒng)的硬件電路功能,，大大減少了電子元器件的使用數(shù)量，從而使得整個硬件電路顯得十分簡潔緊湊。這樣不但提高了整個硬件電路的可靠性,，也有效地降低了硬件成本,。