摘  要： 針對(duì)市場(chǎng)上各類家庭報(bào)警系統(tǒng)沒有為用戶提供人機(jī)交互接口的弊端，在傳統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對(duì)其功能進(jìn)行了有意義的擴(kuò)展,，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)非法侵入,、火災(zāi)、煤氣泄漏等各類家庭緊急情況的及時(shí)報(bào)警,，又為用戶提供了人機(jī)交互功能,，解決了用戶不能自行修改報(bào)警號(hào)碼的問(wèn)題，使整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加人性化,。給出了整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖和軟件設(shè)計(jì)流程圖,。
關(guān)鍵詞： 人機(jī)交互接口；安全報(bào)警,；單片機(jī),；雙音多頻

    家庭安全報(bào)警系統(tǒng)是住宅小區(qū)周界報(bào)警系統(tǒng)、重點(diǎn)部位電視監(jiān)視系統(tǒng),、樓宇對(duì)講系統(tǒng),、家庭安全報(bào)警系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等五大技術(shù)防范系統(tǒng)中的一個(gè)重要系統(tǒng)。它屬于由小區(qū)區(qū)域防范層,、樓宇防范層和家庭防范層組成的多層技術(shù)防范體系的第3層,，是保護(hù)住戶人身財(cái)產(chǎn)安全的最后一道重要防線。近年來(lái),，隨著社會(huì)對(duì)家庭安全問(wèn)題的關(guān)心與重視,，家庭安全報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)逐漸為人們所接受，它為維護(hù)社會(huì)治安,、保障國(guó)家和百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全發(fā)揮了重要作用,。然而市場(chǎng)上出現(xiàn)的各類家庭安全報(bào)警系統(tǒng)功能雖較齊全，但并不完善,，明顯的不足之處就是報(bào)警號(hào)碼都是預(yù)先存入,，而且沒有提供人機(jī)交互功能，用戶如因特殊情況需更換報(bào)警電話號(hào)碼時(shí)往往無(wú)能為力,，其設(shè)計(jì)顯然不夠人性化,，也給用戶帶來(lái)了諸多不便?；谶@一點(diǎn),，本文設(shè)計(jì)了一種功能較完善的家庭安全報(bào)警系統(tǒng),，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)非法侵入、火災(zāi),、煤氣泄漏等家庭各類緊急情況的及時(shí)電話報(bào)警,，同時(shí)又?jǐn)U展了人機(jī)交互接口模塊，解決了用戶不能自行修改報(bào)警號(hào)碼的問(wèn)題,。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)硬件部分采用AT89C51單片機(jī)為控制中心,，配有警情采集電路、報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路,、雙音多頻（DTMF）收發(fā)電路,、摘機(jī)檢測(cè)電路、語(yǔ)音報(bào)警電路,、鍵盤接口及LED顯示電路,。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

    警情采集電路負(fù)責(zé)對(duì)各類警情信號(hào)的采集,，當(dāng)采集到警情信號(hào)時(shí),，單片機(jī)立即接通報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，同時(shí)由雙音多頻收發(fā)電路通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)撥打報(bào)警號(hào)碼向外界報(bào)警,，當(dāng)摘,、掛機(jī)檢測(cè)電路檢測(cè)到被呼叫方摘機(jī)后，單片機(jī)接通語(yǔ)音報(bào)警電路,，通過(guò)事先錄制好的語(yǔ)音信號(hào)告知對(duì)方與警情相關(guān)的信息,，對(duì)方掛機(jī)后，模擬掛機(jī),，完成自動(dòng)報(bào)警,。鍵盤接口及LED顯示電路負(fù)責(zé)用戶對(duì)報(bào)警信息的顯示、修改與存儲(chǔ),，它由8×8鍵盤,、8位8段數(shù)碼管及HD7279A控制電路組成，HD7279A通過(guò)定時(shí)查詢鍵盤和AT89C51進(jìn)行通信,，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,。系統(tǒng)硬件調(diào)試采用浙江天煌教儀TKSCM-2型單片機(jī)開發(fā)綜合實(shí)驗(yàn)裝置和偉福E6000型仿真器。
1.1 警情采集電路
    警情采集電路負(fù)責(zé)各類警情信號(hào)的采集,，并向AT89C51單片機(jī)發(fā)送信息,。主要由以下幾種傳感器組成：
    (1)煙霧傳感器。煙霧傳感器MQ-2可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置,，適宜于液化氣,、丁烷、丙烷,、甲烷,、酒精,、氫氣、煙霧等的探測(cè),；
    (2)溫度傳感器,。溫度傳感器DS18B20體積小，集成了溫度傳感器和信號(hào)調(diào)理電路,，使用方便,；
    (3)防盜檢測(cè)器。人體熱釋電紅外傳感器SGP102能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化,，在信號(hào)輸出端輸出一個(gè)脈沖使監(jiān)控報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),，從而完成報(bào)警功能。
1.2 雙音多頻收發(fā)電路
    Mitel公司生產(chǎn)的MT8870芯片是一款功能較強(qiáng)的DTMF發(fā)送與接收器件,，有較完整的DTMF發(fā)送或接收、接收信號(hào)音和帶通濾波功能,，而且與51系列單片機(jī)具有良好的接口性能,。圖2為MT8870和AT89C51的接口電路。
    輸入的DTMF信號(hào)經(jīng)MT8870解調(diào)后,，在STD端產(chǎn)生一個(gè)控制輸出信號(hào),該信號(hào)與單片機(jī)AT89C51的外部中斷輸入端INT1相連,。當(dāng)該信號(hào)發(fā)生由1到0的跳變時(shí)引發(fā)中斷，單片機(jī)響應(yīng)中斷后,，使MT8870的TOE端產(chǎn)生一個(gè)高電平脈沖信號(hào),，該信號(hào)使MT8870的數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3由原來(lái)的高阻狀態(tài)變?yōu)榕c當(dāng)前輸入的雙音頻信號(hào)相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼，單片機(jī)通過(guò)P1口將該二進(jìn)制數(shù)讀入并識(shí)別出鍵值保存在RAM中[1],。

1.3 語(yǔ)音報(bào)警電路
    語(yǔ)音報(bào)警電路采用語(yǔ)音芯片APR9600,。該電路主要由語(yǔ)音電路、譯碼器和電子開關(guān)組成[2],，如圖3所示,。
    APR9600芯片采用模擬存儲(chǔ)技術(shù)，噪音低,，不怕斷電,，可以反復(fù)錄放。使用時(shí),，用戶通過(guò)簡(jiǎn)單的按鍵操作,，可以隨時(shí)錄制和播放任意一段。當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí),，單片機(jī)通過(guò)P2.2~P2.4控制電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)按鍵操作,，啟動(dòng)相應(yīng)的錄音段，放出相應(yīng)的語(yǔ)音報(bào)警信息,，并且可以根據(jù)需要循環(huán)播放,，播放次數(shù)由用戶自行設(shè)置,。

1.4 鍵盤接口及LED顯示電路
    采用鍵盤顯示驅(qū)動(dòng)專用器件HD7279A。HD7279A可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8個(gè)共陰式數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示,，也可同時(shí)連接多達(dá)64鍵的矩陣鍵盤,。與傳統(tǒng)的鍵盤顯示器件8279相比，HD7279A外圍元件數(shù)目少,，單片即可完成LED顯示和鍵盤接口的全部功能,，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，而且和AT89C51相連只需4根線（CS,、CLK,、DATA、KEY）,，僅僅使用單片機(jī)的P1.4～P1.7口,，大大節(jié)省了CPU的端口資源。由于HD7279A內(nèi)部含有消除按鍵抖動(dòng)電路,，軟件編程無(wú)需鍵盤的消抖動(dòng)程序,，使軟件編程更簡(jiǎn)單。圖4為HD7279A與AT89C51的接口電路,。

    P1.4/CS是HD7279A的片選線,，P1.5/CLK是單片機(jī)產(chǎn)生的控制同步時(shí)鐘，P1.6/DATA是命令數(shù)據(jù)輸出/輸入線,，P1.7/KEY是按鍵有效輸出端,。HD7279A器件控制8個(gè)LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，并監(jiān)測(cè)64鍵鍵盤,。CLK時(shí)鐘頻率約100 kHz,，由單片機(jī)編程延時(shí)決定。在CLK的同步時(shí)鐘作用下,，控制命令,、顯示數(shù)據(jù)以及采用查詢方式讀取鍵盤鍵值代碼數(shù)據(jù)等均由DATA端輸入/輸出[3-5]。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    本系統(tǒng)硬件功能均由軟件控制實(shí)現(xiàn),，針對(duì)系統(tǒng)硬件特點(diǎn),，軟件控制分警情采集和鍵盤查詢與顯示兩大模塊。其中警情采集又分聲光報(bào)警和電話報(bào)警兩部分,。主程序負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化,，使之進(jìn)入工作狀態(tài)，鍵盤查詢及顯示程序響應(yīng)用戶的信息輸入與顯示,，警情采集程序通過(guò)調(diào)用相應(yīng)子程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警,。圖5和圖6分別為軟件主程序流程圖和鍵盤查詢與顯示程序流程圖，警情采集程序流程如圖7所示。軟件源程序全部采用匯編語(yǔ)言編寫,。軟件調(diào)試采用仿真軟件Wave6000,。

    本文設(shè)計(jì)的家庭報(bào)警系統(tǒng)是對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和完善，解決了報(bào)警號(hào)碼難修改的問(wèn)題,。經(jīng)測(cè)試,，系統(tǒng)對(duì)警情反應(yīng)及時(shí)，用戶修改報(bào)警號(hào)碼操作簡(jiǎn)單,。系統(tǒng)成本低,，工作可靠，有實(shí)用意義,。如和其他安全防范措施彼此協(xié)同,，相互補(bǔ)充，即可構(gòu)成一個(gè)立體安全防范體系,，在居民區(qū),、公司、銀行,、辦公區(qū),、庫(kù)房等場(chǎng)所的安全防范方面有廣闊的應(yīng)用前景。
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