摘要： 一種基于固定電話網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)。當(dāng)有警情發(fā)生時啟動聲光報警并自動撥打預(yù)存的電話號碼通知戶主， 無警情時可遠(yuǎn)程控制家電啟停或進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)聽， 并給出了系統(tǒng)框圖及部分軟件流程圖。

　　得益于住宅電話和移動通信設(shè)備的普及， 使公共通信網(wǎng)成為報警系統(tǒng)廉價的傳輸媒介。鑒于電話語音報警的有效、快捷、價格低廉， 使普及和推廣成為可能。

　　本文介紹的智能家居報警系統(tǒng)充分利用單片機(jī)資源，采用單總線傳感器， 功能齊全， 易于擴(kuò)展， 一機(jī)多用， 可根據(jù)實(shí)際需要應(yīng)用在不同的場合。

　　系統(tǒng)的基本功能： 有警情時， 啟動大功率聲光報警器， 自動撥打預(yù)先設(shè)定的報警電話； 無警情時可接受遠(yuǎn)程控制命令， 控制家電的啟停、進(jìn)入環(huán)境監(jiān)聽或提示對方語音留言。其他功能： 萬年歷功能、顯示時間、年月日、星期， 同時還可顯示環(huán)境溫濕度； 語音定時提醒； 家用電器定時。在LCD 屏幕提示下， 通過鍵盤可校對、修改LCD 所顯示的時間、年月日及星期； 設(shè)定語音定時提醒的日期時間； 完成語音芯片的八段錄音和放音；修改發(fā)生警情時所撥打的電話號碼； 設(shè)定遠(yuǎn)程控制時的密碼等等。相關(guān)信息存放于EEPROM 中。

　　1  系統(tǒng)硬件電路

　　1. 1  總體結(jié)構(gòu)

　　智能報警系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示， 硬件實(shí)現(xiàn)主要模塊包括： AT 89C52 主控制器、PH8809電話接口、MT 8888 雙音多頻編解碼器、APR9600 語音電路、鍵盤輸入及LCD1602 顯示電路、警情及溫濕度傳感器、S SR 固態(tài)繼電器控制電路。

圖1  總體結(jié)構(gòu)圖

　　1. 2  鍵盤輸入及LCD 顯示

　　AT89C52 端口P2 對3  4 鍵盤進(jìn)行掃描， 根據(jù)鍵值執(zhí)行約定的命令或存儲、修改系統(tǒng)數(shù)據(jù)。P2 口同時作為固態(tài)繼電器SSR 的控制端口， 控制家電的開啟或關(guān)閉。

　　P3. 0、P3. 1、P3. 2 口分別連接至LCD1602 的RS、R/W 及E 端， P0 口連接LCD1602 的8 條數(shù)據(jù)線， 完成對LCD1602 的讀寫操作。

　　1. 3  電話接口電路

　　報警器電路通過電話接口芯片PH8809 與用戶電話機(jī)共用一條電話線。AT89C52 端口P1. 6 和P1. 7接到電話接口芯片PH8809 的SW 端及RING 端， 分別完成模擬摘/ 掛機(jī)控制及振鈴信號的檢出。此外DTMF 收發(fā)電路、語音電路均通過PH8809 與外界相連。

　　1. 4  單總線傳感器

　　只要遵循Dallas 公司單總線（ 1w ire bus） 協(xié)議所定義的時序?qū)慰偩€器件進(jìn)行操作， 并正確識別每個器件的64 bit 二進(jìn)制ROM 代碼以確定其ID 號， 對于單總線上可掛接的從器件數(shù)量幾乎不受限制。在此， 端口P2. 7 同時掛接單總線器件DS2450 及DS2438。其中具有四路A/ D 轉(zhuǎn)換的DS2450 完成警情信號的采集檢測。DS2438 則配合H IH3610 完成溫濕度的測量。DS2438 是Dallas 公司推出的為解決便攜式電子產(chǎn)品電池實(shí)時監(jiān)測的單總線芯片。

　　HIH3610 為新型相對濕度傳感器， 該傳感器采用熱固聚酯電容式傳感頭， 通過內(nèi)部功能電路可將電容值轉(zhuǎn)換成線性電壓輸出。本系統(tǒng)利用了DS2438 片內(nèi)13 位溫度傳感器和片內(nèi)的10 bit 二通道電壓A/D 轉(zhuǎn)換器將HIH3610 的直流電壓信號數(shù)字化， 實(shí)現(xiàn)了對溫濕度的數(shù)據(jù)采集， 并通過單總線接口P2. 7 傳遞給單片機(jī)。

　　DS2438 提供給用戶使用40 B 的EEPROM, 可用于保存用戶數(shù)據(jù)， 若容量不夠時亦可在P2. 7 端口掛接其他EEPROM 單總線芯片。

　　1. 5  DTMF 收發(fā)電路

　　選用MT8888 型DT MF 收發(fā)器。A T89C52 端口P3. 4 與MT8888 的RS0 相連， 用來選擇MT8888 內(nèi)部寄存器； P3. 5 連接MT 8888 的INQ/ CP, 用于對各種電話信號音的檢測； P1. 0  P1. 3 接MT 8888 的數(shù)據(jù)線D0  D3, P3. 6、P3. 7 分別與MT8888 的WR 和RD 相連， 控制對MT8888 的讀寫操作， 完成DT MF信號的收發(fā)。有警情時自動摘機(jī)對各種電話信號音進(jìn)行識別并順序撥打預(yù)存的電話號碼。無警情時， 解碼遠(yuǎn)程電話按鍵信號實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家用電器控制和現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)聽。若無按鍵信號則提示對方簡短留言。

　　1. 6  語音電路

　　選用A PR9600 芯片作為錄、放音電路， 并設(shè)定為并行八段方式。端口P1. 4 輸出上升沿到74LS374的CK 端， 鎖存P0 口輸出的段選信號， 選擇8 段其中的一段進(jìn)行錄音或放音。端口P1. 5 輸出低電平時為錄音， 輸出高電平時為放音。LM386 用來放大音頻信號。麥克風(fēng)除用作錄音外， 還可作為監(jiān)聽使用， 此時麥克風(fēng)信號經(jīng)APR9600 語音電路內(nèi)部的音頻放大器放大后， 通過電話接口電路PH8809 饋送至電話線實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)聽。

　　1. 7  固態(tài)繼電器電路

　　戶主撥通電話并輸入事先設(shè)定的密碼， 經(jīng)DT MF解碼確認(rèn)后， P2 端口控制SSR（ so lidstate relay, 固態(tài)繼電器）導(dǎo)通或截止， 完成對家電的遠(yuǎn)程控制命令。

　　非報警狀態(tài)時亦可通過SSR 對家電進(jìn)行定時控制。

　　發(fā)生警情時， P2 端口的一路信號將啟動SSR 控制的大功率訊響器。

　　2  系統(tǒng)軟件

　　2. 1  主程序流程

　　圖2 為系統(tǒng)軟件流程圖。主程序隨時掃描鍵盤進(jìn)行人機(jī)交互， 通過鍵盤命令可修改預(yù)存電話號碼及遠(yuǎn)程控制密碼、調(diào)校日期和時間、修改錄制語音內(nèi)容等。

圖2  軟件流程圖

　　系統(tǒng)不設(shè)防時可設(shè)置系統(tǒng)為電話自動應(yīng)答方式，有來電時代替戶主自動摘機(jī)并播放一段已存錄音， 提示來電方作簡短留言， 然后自動掛機(jī)， 以便在戶主方便時回?fù)軐Ψ诫娫?。不設(shè)防時還可對家電進(jìn)行定時控制。

　　戶主出門時可通過按鍵K1 將系統(tǒng)置為設(shè)防狀態(tài)， 回家前可通過撥打電話并輸入密碼解除設(shè)防狀態(tài)。

　　2. 2  電話設(shè)防子程序流程

　　在有警情發(fā)生時， 系統(tǒng)通過SSR 啟動大功率蜂鳴器， 同時調(diào)用撥號子程序完成自動撥號報警。

　　若無警情發(fā)生， 戶主打回電話， 系統(tǒng)若檢測到多次振鈴無人接聽， 將自動提機(jī)接通電話， 等待戶主通過電話鍵入操作命令， 經(jīng)DT MF 解碼將命令傳送到單片機(jī)， 執(zhí)行遠(yuǎn)程控制家電、環(huán)境監(jiān)聽操作。此外， 戶主應(yīng)在回家前解除設(shè)防狀態(tài)返回到主程序。若摘機(jī)后接收不到輸入命令， 系統(tǒng)將播放語音提示， 告知來電方作簡短留言， 待對方留言后， 系統(tǒng)自動掛機(jī)。

　　2. 3  撥號子程序流程

　　如圖3 所示，進(jìn)入撥號子程序后，系統(tǒng)獲取摘機(jī)后的回音信號， 并得到一個計(jì)數(shù)值， 判斷子程序根據(jù)程控交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)確定檢測出是撥號音、忙音、還是回鈴音， 撥號子程序在可以撥號條件下?lián)艽蝾A(yù)存的電話號碼，若對方為占線或響鈴后無人接聽，則延遲一段時間， 等候下一輪續(xù)撥。放音子程序在電話接通后，將預(yù)先錄制的報警語音回放出來。

圖3  摘機(jī)撥號流程圖

　　3  結(jié)束語

　　本智能家居系統(tǒng)功能完善、報警快捷、可靠。運(yùn)用單總線技術(shù)， 線路簡單、硬件開銷少、軟件設(shè)計(jì)規(guī)范、成本低廉、易于擴(kuò)展， 具有較為廣泛的應(yīng)用前景。

　　大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的實(shí)施， 有利于科研訓(xùn)練與素質(zhì)拓展， 使教師更加注重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)， 加強(qiáng)了研究性學(xué)習(xí)和個性化培養(yǎng)的教學(xué)方式， 形成了創(chuàng)新教育的氛圍。

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