摘    要：本文介紹一種基于AT89S52、CM8880PI、MC34118的無線智能報警器。
關鍵詞：被動紅外 ；雙音多頻 ；無線數據傳輸

本文介紹一種無線智能報警器，它能識別各種警情(盜竊、火災、求救、煤氣泄露等)，并及時將警情通過公共電話交換網傳輸到手機、固定電話或聯網報警中心，以便用戶或警察能及時采取有效措施。
無線智能報警系統由遙控器、報警探測器和家庭報警控制器組成，它們之間采用無線連接。報警探測器包括無線門磁、無線被動紅外探測器、無線煤氣泄露探測器、無線火災煙霧探測器和無線主動紅外對射等。

系統的硬件構成
系統硬件包括報警探測器的硬件和家庭報警控制器的硬件。本文僅介紹家庭報警控制器的硬件構成及特點。家庭報警控制器由電源及備用電源、無線接收、語音存儲、被動紅外探測、電話號碼及報警信息和設置存儲、撥號與接收部分和音頻輸出部分組成。
微處理器單元
微處理器采用AT89S52，其內置256字節的RAM、8K字節的Flash、32個I/O口、3個16位定時/計數器、8個中斷源，一個全雙工串行口、看門狗定時器、雙數據指針、片內振蕩器和時鐘電路。AT89S52的主要功能是：接收無線信號并進行相應處理；對被動紅外信號進行識別處理；控制ZY1420B進行錄音和放音；控制CM8880PI和MC34118接收和發送DTMF碼；讀寫AT24C04；檢測振鈴信號進行遠程設防或撤防；檢測電話線通斷；輸出模擬警笛信號驅動警笛等。同時采用HT7044B對系統工作電壓進行監控，當電壓低于4.4V時，將輸出高電平對微處理器復位；使用看門狗定時器進行抗干擾，防死機處理。
電源及后備電源單元
電源及后備電源單元由低壓差三端穩壓器HT7551-1和電池充電電路構成。該電路采用100mA自恢復保險電阻對整個電路進行短路保護；采用瞬變二極管和壓敏電阻對電源電路進行防雷電保護；對6V 1.3AH的免維護電池進行充電，使家庭報警控制器在斷電時自動切換到電池供電，并能在斷電或輸入電源被破壞時工作36小時以上。其中HT7551-1是低壓差、低功耗5V三端穩壓器，最大輸入電壓達24V，典型輸出電流為150mA，當輸出電流為1mA時，典型的輸入輸出電壓差為100mV。這些特性使其既能工作于最高達24V的外接電源(本系統外接電源為DC20V)，又能采用6V電池供電。
電話號碼、設置和報警信息存儲單元
電話號碼、設置和報警信息存儲單元采用AT24C04。AT24C04是E2PROM，內置512字節和I2C通信端口，外部有8個引腳，可靠性高，數據保持時間長(≥100年)。
無線接收單元
無線接收單元構成如圖1所示。本單元采用通用無線接收板M1，它使用超再生電路或超外差電路，電路成本低，電流最小可達100mA。通用無線接收板輸出端OUT定義為OUTA，另外本報警器對通用無線接收板進行了改動，從中引出一輸出端，定義為OUTB。信號OUTA經CD4093整形輸送到微處理器的ENCODE端，微處理器對由ENCODE輸入的信號進行識別。當由OUTB輸出的信號達到一定幅度時，輸出低電平給微處理器引腳1，微處理器響應中斷，開始對由ENCODE輸入的信號進行識別。其原理是：信號OUTB經電壓跟隨器(U16C)隔離后給C107充電，給LM324的12腳和3腳提供參考電壓。同時，信號OUTB經電壓跟隨器隔離，進一步放大后由LM324的7腳輸出。當P0.3為高電平時，LM324的13腳也為高電平，14腳為低電平，1腳為高電平；當P0.3由高電平變為低電平時，C106經R105、D101放電，此時D101導通，OUTB信號傳遞到LM324的13腳，經C106積分，最后與U16A的3腳比較，有信號時輸出一低電平脈沖，無信號時輸出高電平。
語音存儲單元
語音存儲單元的構成如圖2所示。本家庭報警控制器采用ZY1420B 20秒四段高保真語音錄放模塊。ZY1420B內部使用ISD1420作為主控芯片，對ISD1420的標準外圍電路作了優化并全部集成于模塊內部。本家庭報警控制器對該模塊進一步優化，采用MC34118的內部增益可調麥克風放大器，并消除背景聲，如圖2所示，語音信號進入MC34118的MICIN端，MICOUT輸出后進入ZY1420B的ANAIN端。本單元的主要功能是：錄音，用戶按遙控器的設置鍵，然后通過電話機輸入指令818##或828##，AT89S52使狀態指示燈亮，提示用戶開始錄音，同時將地址碼輸送到ZY1420B的B0、B1端，使ZY1420B的/REC端為低電平并開始錄音，錄音時間到則置/REC高電平，同時滅狀態指示燈；放音，輸入指令《888##》或播放語音信息，AT89S52就將地址碼輸送到ZY1420B的B0、B1端，并使ZY1420B的/PLAYL端為低電平，開始放音，放音時間到則置/PLAYL高電平。
DTMF撥號及接收單元
雙音多頻(DTMF)撥號及接收單元的構成如圖2所示。本報警器的雙音多頻單元采用CM8880PI，該單元功能是：撥電話號碼和輸出報警信息，AT89S52先對CM8880PI初始化，然后將一位數字及控制信號送到CM8880PI的D3~D0、/CS、RS0、R/W端，當CM8880PI完成發送后，/IRQ端發送中斷信號給AT89S52，通知AT89S52發送下一數字，而調制的DTMF信號經MC34118放大及校準后，經隔離變壓器輸送到公共電話交換網。接收反饋的控制信息和接收用戶設置信息(通過電話機)，DTMF信號經耦合變壓器后進入MC34118進行濾波，再由CM8880PI接收并進行譯碼，譯碼完成后，/IRQ端發送中斷信號給AT89S52，通知AT89S52讀數據。
公用電話網接口單元
采用磁珠、保險電阻、壓敏電阻、瞬變二極管等元件對公用電話網接口進行防雷保護。本單元具有電話線斷線檢測、振鈴檢測、線路切換、電話通或占線檢測等功能。電話線斷線檢測： Q502(9012)的基極置低電平，繼電器RJ2閉合，由D505~D508組成的整流橋給光耦U13供電，U13的5腳輸出低電平，當電話線斷線時，U13的5腳輸出高電平；振鈴檢測：振鈴信號經C505整流后給光耦U12供電，U12的5腳輸出鋸齒波，然后經U19 CD4093整形成矩形波，最后經AT89S52識別。線路切換：本無線智能報警器優先使用電話線，當需報警時，如電話線正在使用，則自動切斷電話，然后進行撥號報警。電話通或占線檢測：電話通或占線信號經隔離變壓器后，進入MC34118濾波，然后進入CM8880PI放大，再經LM358與CM8880PI的參考電壓進行比較，產生矩形波，而后經CD4093整形送AT89S52識別(電話通450Hz，1s通，4s斷；電話忙450Hz，0.35s通，0.35s斷)。
被動紅外探測單元
被動紅外探測單元的構成如圖3所示。當被探測目標侵入防范區域，并在防范區域內移動時，將引起防范區域的紅外輻射(勢輻射)發生變化，被動紅外入侵探測器能響應這個變化，并進入報警狀態。紅外輻射的變化由背景(房屋、家具等)溫度與入侵者溫度的差值而產生。溫度不同，輻射波長不同，關系式為：
Tlm=b
式中，T為熱力學溫度，lm為單色輻射波長的峰值，b是常量，其值為2.897X10-3mk。按此計算：背景為20T時，lm=10mm，人體36T時，lm=9.4mm。被動紅外探測器正是通過檢測輻射波長的差值(折合成能量的差值)來確定是否進入報警狀態，而且在通常溫度下，這種差值越大，被動紅外探測器越靈敏。本報警器將被動紅外探測器集成為一體，由報警器供電，免去更換電池的麻煩。另外，集成為一體也可充分利用微處理器對探測到的紅外信號(信號周期，幅度，極性)進行智能處理，消除各種熱源、小寵物、光源干擾及射頻輻射的干擾。本被動紅外探測單元采用自動溫度補償技術，能自動調節信號增益的大小，平衡因溫度變化引起的靈敏度變化。此外，脈沖計數技術能調節紅外探測的靈敏度，消除誤報和漏報。

軟件編程
因篇幅限制，本文僅介紹主程序的流程。報警器上電后首先初始化，它將讀AT24C04中的數據，設置報警器的工作狀態、遙控器的地址碼、處理因故未處理完的警情以及被動紅外探頭的預熱等工作。然后循環檢測是否有振鈴信號或警情發生，如有則調用相應的處理模塊。如有中斷發生則調用相應的中斷處理模塊(包括被動紅外處理模塊和無線信號處理模塊)。

結語
本文所介紹的無線智能報警器已投入使用，該報警器工作穩定可靠,無線防區多(達256個)，誤報少，抗無線同頻干擾能力強(解決附加無線被動紅外在同頻干擾下失去作用的問題)，操作方便,安裝簡單。■

參考文獻
1 Data sheet of CM8880  Micro Devices. Inc. 1999
2 Data sheet of MC34118 Motorola, Inc. 1999
3 Data sheet of AT89S52 Atmel Corporation 1999