为了完结对家居环境安全情况实时的监控以及在发生警情时能主动拨号进行语音提示或发送报警短信， 规划了一种依据GPRS的嵌入式电话报警体系。该体系以SoC（ 在片体系） 单片机C8501F020 为操控与处理中心， 并使用2. 4 GHz 数字无线传输技能衔接传感器， 接纳传感器收集的信号， 对周围环境进行监控。一起， 该体系结合GPRS短信功用和固定电话网络， 完结报警信息的牢靠传递和长途操控。体系还规划了终端界面， 可便利用户进行体系设置暗码或预置报警电话号码， 以及生成和查询体系报警日志。
报警体系作为智能家居的一个重要组成部分， 正在日常日子中起着越来越重要的效果。当今常用的报警体系都是经过单片机操控固定电话网络传输警情， 安稳性和牢靠性都比较低， 而且人机交互困难， 操作杂乱， 这就直接削弱了它在实际日子中的使用价值， 所以报警体系急需进行规划计划的改进和优化， 以推动其开展 。
本文规划了一种以增强型单片机为操控中心， 结合传感技能、数字无线技能、GSM 移动通讯网络、固定电话网络、嵌入式技能和计算机操控技能的智能报警体系。相对以往电话报警体系， 该体系以GPRS 短信功用补偿固定电话报警的缺点， 在功用上和功用上都进行了加强和完善， 进步了安稳性和牢靠性， 而且改进了人机交互接口， 简化用户办理体系时的操作。
1 体系概述
该体系选用增强型单片机作为体系的处理器， 进步体系作业的安稳性和牢靠性， 尽量减小体系的误报和漏报率。体系经过煤气、烟雾、门磁、红外、超声波等多路传感器的协同作业， 对环境的安全情况进行实时监测，并结合固定电话网络和GSM 网络， 完结火灾、盗情和各种紧急情况的语音报警和短信提示。该体系还为用户供给了易于操作的计算机终端界面， 下降用户办理与设置的操作杂乱度。此外， 体系还设有报警日志， 用户经过体系终端界面输入口令并验证成功后可挑选日期检查当天体系报警日志， 在必定程度上完结了报警取证。体系主要有6 项详细功用：
（ 1） 数字无线技能与传感技能结合， 实时监控家庭环境安全情况；
（ 2） 中心操控器接纳到报警信号后， 经过固定电话网络主动拨打预置电话号码进行语音报警或经过GPRS 通讯模块发送短信提示；
（ 3） 具有主动摘机和DT MF 解码功用， 用户能够拨打电话长途操控体系， 如： 报警预处理、免除体系报警监控；
（ 4） 经过体系终端界面或体系键盘进行设置或修正暗码、预置或修正电话号码；
（ 5） 记载和查询报警日志；
（ 6） 断线检测功用， 主动检测体系到电话网络的衔接反常。
2 体系规划与完结计划
该体系以单片机C8051F020 最小体系为中心操控电路， 减小单片机的电磁辐射对数字无线电路形成的搅扰， 进步体系的安稳性。传感器组和数字无线收发模块组成环境监控电路， 监测环境安全情况。GPRS 通讯模块和DT MF 双音多频编解码电路组成体系的报警信息传输通道。GPRS 通讯模块经过GSM 网络， 向用户手机发送短信， 传递报警信息。DT MF 双音多频编解码电路经过固定电话网络完结主动拨号和长途操控。电话接口电路包含断线检测电路、振铃检测电路、主动摘机电路， 完结断线检测、振铃检测、主动摘机。语音电路则用于报警提示音存储和放音操控。图1 为体系总体规划框图。
图1 体系总体规划框图
2. 1 体系硬件规划
该体系主要由5 个硬件模块组成： 数字无线收发电路、GPRS 接口电路、DTMF 双音多频编解码电路、电话接口电路、语音电路。
2. 1. 1 数字无线收发电路
体系选用以nRF24L01 为中心的2. 4 GHz 半双工数字无线传输模块。nRF24L01 有6 根操控信号线，SPI 总线4 个引脚： CSN （ SPI 使能） 、SCK （ SPI 时钟） 、MOSI（ 主出从入） 和MISO （ 主入从出） ; IRQ 为接受到数据后发生的中止信号， 供单片机查询； CE 为片选信号， 置低则敞开数据传输模块。MCU 经过SPI 串行总线来装备nRF24L01 的内部寄存器和进行数据收发。
在与传感器衔接的无线发射电路中， 警情发生时触发节点MCU 操控nRF24L01 数字无线传输模块发射本节点地址和收集到的报警信号； 在无线接纳电路中，C8051F020 直接与nRF24L01 进行通讯， 接纳传感器节点地址和报警信息， 经过辨认节点地址判别报警类别。
2. 1. 2 GPRS 模块接口电路
中心处理器接纳到传感器发送的报警信号后， 操控GPRS 通讯模块， 经过GSM 网络， 向用户手机终端发送短信进行报警提示。
单片机操控电路与GPRS 通讯模块经过UART 接口相连。可是， 因为GPRS 模块信号线上为12 V S232电平， 而单片机电平为3. 3 V， 所以有必要选用MAX3232进行电平转化。当报警时， 单片机经过串口将操控指令和短信内容发送到GPRS 通讯模块； GPRS 通讯模块辨认出操控指令， 依据短信内容向用户发送短信。
2. 1. 3 DTMF 双音多频编解码电路
DT MF 双音多频编解码电路主要由MT 8888 构成， 包含DTMF 编码电路、DTMF 解码电路和铃音辨认电路。编码电路完结主动拨号， 解码电路完结长途操控指令辨认。铃音辨认电路能正确进行拨号音、忙音、回铃音的辨认。
主动拨号时， 单片机将被叫号码发送到发送数据寄存器， 组成DTMF 信号， 经扩大后经过电话接口传输到电话网络中的程控交换机， 完结拨号。长途操控时， 长途DT MF 操控信号经过高频和低频滤波器滤波后， 再经过数字编码器编码， 得到相应操控指令的二进制编码， 存放于接纳数据寄存器， 一起在MT 8888 的IRQ 端口发生中止信号； 单片机呼应中止后， 读出接纳数据寄存器的数据， 辨认操控指令。铃音辨认时， 450 Hz 的正弦铃消息号从DTMF IN 端口输入， 经过一个中心频率为450 Hz、带宽为250 Hz 的滤波器， 假如信号落在滤波器的通带内， 则IRQ 端口输出同频率的方波。
2. 1. 4 电话接口电路
电话接口电路包含主动摘机电路、振铃检测电路和断线检测电路。
主动摘机电路完结模仿主动摘机， 当拨号报警或长途操控时， 体系主动摘机， 接入电话网络。在长途操控时， 振铃检测电路能检测到电话振铃信号， 然后主动摘机。振铃检测电路主要由高速光耦6N138 和电压比较器LM393 构成。依据程控交换机协议， 沟通振铃信号为25 Hz， 90 V 的正弦波。振铃信号经过直流阻隔电容和限压电阻后， 驱动光电耦合器， 光电耦合器的逻辑输出端发生脉冲， 经过电压比较器整形后， 得到方波脉冲。脉冲信号输入单片机， 单片机能够对脉冲进行计数， 计到必定的脉冲数后， 主动摘机。当体系没有正常衔接到电话网络时， 断线检测电路能主动检测到毛病并进行提示。
2. 1. 5 语音电路
体系选用ISD1760 作为语音录放芯片。单片机经过SPI 串行总线与ISD1760 相连， 传输SPI 指令， 装备内部寄存器和完结语音录放。ISD1700 作为SPI 从机，简直一切的按键操作都能够经过这些SPI 指令来完结。
一些SPI 指令： 如PLAY， REC， ERASE， FWD， RESET ， GLOBAL_ERA SE 的运转类似于相应的独立按键操作， 别的SET_REC， SET _PLAY， SET _ERASE 指令答应用户指定录音、放音和擦除的开始和完毕地址。
体系初始化设置时， 应该首要依据各种提示音的长度，用查表的办法分配好相应的存储起止地址。而且经过硬件为用户供给录音接口与操控接口。拨号报警时， 依据报警类型寻址并播映相应的提示音。
2. 2 体系软件规划
2. 2. 1 体系主程序
体系上电后， 首要延时100 ms， 让单片机和外围电路有充沛的时刻复位。在体系初始化过程中， 使能C8051F020 的外部中止6， 7 和串口中止， 并将各个中止请求标志位复位。外部中止6 处理长途操控， 外部中止7处理报警， 串口中止处理PC 操控指令。循环扫描各路中止标志位， 假如中止请求标志方位位， 则转入相应的中止服务程序。如图2 所示。
图2 体系主程序流程图
2. 2. 2 报警子程序
当报警时， 调用摘机函数模仿摘机， 并进行铃音检测。铃音检测时单片机计数器T 0 守时4 s， 计数器T 1对MT 8888 IRQ 输出方波进行4 s 计数。据程控交换机协议， 铃消息号为差错+ 25 H z 的450 Hz接连正弦波， 拨号音是接连的， 忙音为0. 35 s 通、0. 35 s断， 回铃音为1 s 通、4 s 断。可设定计数门限， 据计数值的不同进行铃音辨认。如， 拨号音的计数上下门限为（ 450+25） * 4= 1 900 和（ 450- 25） * 4= 1 700。如图3 所示。
图3 报警子程序流程图
2. 2. 3 长途操控子程序
当与长途操控相应的外部中止6 中止请求标志置位时， 体系由主程序转入长途操控子程序。首要，MT8888 设置为DT MF 形式， 然后解码长途输入的暗码， 与本地的暗码进行比较， 假如不匹配， 则挂机； 不然身份验证经过。经过身份验证后， MT8888 解码长途操控指令并传递给单片机。单片机依据操控指令履行相应的操控操作， 履行完结之后， 主动挂机。
2. 3 体系终端界面
体系终端界面如图4 所示。
图4 体系终端界面
当体系处于待机情况时， 安全指示灯亮； 当处于报警情况时， 相应的报警情况指示灯展闪耀指示报警情况。修正暗码时需求输入原暗码， 以防被人不合法篡改，然后进步体系安全性； 修正号码时也需求输入暗码， 不然不能修正。查询体系日志时需求输入暗码； 挑选日期， 双击日期能够查询当天的报警日志。报警日志能够以文本文件格局进行存储， 而且能够更改存储目录， 便于日后检查和调用。
3 结 语
该体系选用美国Silabs 公司的增强型8 位单片机C8051F020 为操控中心， 减小电磁辐射对体系数字无线收发电路的搅扰； 选用以2. 4 GHz 公共频率为载波频率的数字无线收发电路， 相对于传统的433 MHz 和315 MHz的无线收发电路具有抗搅扰能力强， 发射间隔远和电路体积小的长处； 并结合多节点传感组， 能实时对家庭安全情况进行监控， 及时通报安全隐患。一起， 在固定电话网的基础上， 添加GPRS 短信报警的功用， 补偿了经过固定电话网络传递报警信息功用上的缺乏， 进步体系的安全功用。还规划了个人电脑终端桌面程序， 改进人机接口， 愈加便利用户设置/ 修正暗码、预置/ 修正电话号码、查询报警日志等。经试验证明， 该体系具有成本低、安稳、功用完全、人机接口友爱的特色， 具有很强的研讨含义和社会实用价值， 以及宽广的市场前景。b
