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基于DTMF和CAN总线的家居安防系统设计方案
作者:    时间:2011-09-21    来源:EDN 
 
      

  1 引言

  现在,人们对工作和生活环境不仅要求舒适健康、可靠便利, 而且更加看重安全性,并利用安防系统来提高家庭抵御各种意外情况的能力。现在的安防系统可借助计算机技术、IC 卡技术、通信技术等来实现,CAN总线应用于安防系统对家居智能化发展起到了良好的促进作用。CAN总线是一种应用较为广泛的现场总线, 它支持多主节点, 有完善的错误处理机制, 通信速率快, 传送距离远, 可挂接控制设备多 。而把DTMF 技术应用于安防系统, 不需要专门的布线, 不占用无线电频率资源, 没有电磁污染。文中设计了一种基于CAN 总线和DTMF技术的以AT89S52单片机为核心的新型智能家居安防系统, 使原来小区安防系统的实时性和可靠性有了一个新层次的提高。本系统可以对整个家居的安全环境进行实时监控, 监控的范围包括室内防盗、火灾报警、煤气泄露等一系列不安全因素。一旦有上述事故发生, 该报警系统就会发出相应的报警信息, 用语音播出警情类别, 向远方用户和相关部门提供警情语音。

  2 系统总体构成

  系统框图如图1所示。单片机控制DTMF收发电路、数字语音电路、摘挂机控制电路。探测器能够快速、准确地监测到住宅的异常状况, 经确认后及时通知控制器, 再由单片机来控制电话接口电路, 实现模拟摘机, 自动拨打预先设置的电话号码进行语音报警并通知管理中心。当监测到对方回应后, 自动恢复警戒状态。

1 家居安防系统框图

  3 硬件设计

  系统主控部分采用AT89S52单片机, 无需扩展外部存储器。看门狗电路采用具有可编程的串行EEPROM - X25045X25045依次存储了标志字段、话机号码、警情代号、系统设置等数据信息。数字语音电路采用数字语音芯片ISD1420。系统中ISD1420仅作为基本录放音电路, 所以所有的地址线全部置为0, 因此放音的起始地址是0。语音信号由驻极话筒拾取, M IC M IC REF两端输入芯片内部的放大器放大, 经过功放后的音频信号从SP+ 被用来与通话电路相连, 以送出语音信号。

  3. 1 振铃检测及模拟摘挂机单元

  系统并于电话线两端, 时刻处于监控状态, 不会影响电话的正常工作。当系统接收到振铃信号时,会进行振铃检测。振铃信号经三个反相器后接入AT89S52P3. 4口。若5次振铃后无人接听, 则系统进入自动摘机状态。单片机P1. 2 引脚输出高电平, 三极管V501导通则继电器K1 动作, 将负载电阻接入电路实现模拟摘机。此后电话线上就会出现大于10mA 的电流, 交换中心检测到这一电流后就不再输出振铃信号而是转为接通电话。如果振铃信号没有达到预设值就消失, 则单片机的计数值清零,控制器不动作。

  3. 2 DTMF收发单元

  DTMF收发电路采用DTMF 信号编/解码芯片MT8880[ 5] 芯片, 单片机通过DTMF收发电路拨出电话号码进行电话报警, DTMF 收发电路如图2所示。

2 DTMF收发电路

  MT8880提供了与微处理器相连的接口, 以对其发送、接收和工作模式进行控制。它的接收部分采用单端输入, R27R28C16 组成, 其输入电压增益为1, 通过改变R28可调节输入信号的增益。它的发送部分由R29C17C18XTAL2构成。它的控制部分由R30 C19 构成。IRQ /CP 与单片机P3. 5 脚相连。当MT8880接收到有效的双音多频信号时, 单片机进行中断处理。MT8880 IN - 端和通话电路TEA 1062 QR 端相连, MT8880 TONE端和TEA1062DTMF端相连。

  3. 3 通话单元

  通话电路使用电话机专用通话集成电路TEA1062。送话时, 语音信号(来自ISD1420)通过M IC + 引脚输入, DTMF信号(来自MT8880)通过DTMF引脚输入, 经过TEA1062 放大后从LN 引脚一起送到电话外线上。受话时, 信号通过消侧音网络, IR 引脚输入, 放大后从引脚QR 输出, 分两路: 一路送到ISD1420ANA IN 端供语音录制用,另一路送到MT8880IN - 端提取DTMF信号。

  3. 4 CAN 总线数据传输单元

  CAN 总线数据传输单元由两部分构成, 一部分是CAN 控制器, 实现对总线数据的交互与控制, 另一部分是CAN 数据收发器, 实现数据的网络传输。

  单片机AT89S52通过控制CAN 控制器来实现对总线的访问, 同时还负责功能单元的测量和控制, CAN 总线接口电路如图3所示。

3 CAN总线接口电路

  AT89S52 通过中断方式访问CAN 控制器SJA1000, 为了增强CAN 总线节点的抗干扰能力,SJA1000通过高速光耦6N137 CAN 总线驱动器PCA82C50 相连。PCA82C50 CANH CANL引脚各自接了一个5 的电阻与CAN 总线相连, 可以起到限流作用, 以免PCA82C50受到过电流冲击。 

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标签:  CAN总线  AT89S52


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