摘 要： 以MCS-51系列单片机AT89C52为核心，结合外围无线编码接收电路、DTMF发送接收电路、数字语音录放电路、通话电路，以及其他的外围辅助电路，构成了一款高性能的智能无线安防报警器。配合各种无线传感器，可实现防盗、防火等安防功能。它能智能地区分各种警情、自动数字语音电话报警，可接收远端的电话遥控指令，有大功率继电输出口。
关键词： 安防；报警器；AT89C52；电话报警

引言
现在安防报警系统越来越受到人们的重视，人们对报警器功能和性能方面的要求也越来越高。本文提出一种基于AT89C52的智能无线安防报警器：
能与标准保安探头进行无线连接，实现大范围安防监控，并可随意扩展。
多防区功能。能够区分各种警情，并能够用语音播出警情类别。
自动电话报警，向远方用户提供警情语音和现场声响，并接收用户指令进行相应操作。
多功能自由切换，低误报率，高可靠性。
使用方便，有较高的性价比。
本报警器串接在外线和用户的普通电话机中间。报警号码的输入、报警语音的录制、无线传感器的录入及其他主机参数的设定都是通过电话机完成，平时不影响电话机的工作，用户用遥控器对主机进行布防或撤防。当主机接收到来自无线探头发过来的编码信号时，主机将编码与原来存入的编码进行对照，并查询系统参数，决定是否报警和采取何种方式报警。它可以自动拨出用户设置的报警电话，通过语音告知警情，用户可监听现场声响，还可通过电话指令启动警号和其他执行机构(如防煤气泄露，可启动排风扇)，并决定主机进入布防还是撤防状态。用户还可以主动从异地打电话到主机，对主机布防或撤防。

系统结构
本系统的核心部分是AT89C52，其它的主要单元电路有：无线编码接收电路、DTMF收发电路、数字语音电路、通话电路、线路切换电路、断线检测和回铃检测电路，以及电源、后备电源电路等。系统框图如图1所示。
单片机、看门狗电路、无线编码接收电路
采用MCS-51系列的AT89C52单片机，它有8K的EEPROM，无需扩展外部存储器。256字节的RAM和32线I/O口，完全可以满足本系统的要求。看门狗电路采用X5045，它是一种集看门狗、电压监控和串行EEPROM三种功能于一身的可编程电路。它内部的512字节的EEPROM用来存放无线探头的编码和一些系统设置参数。X5045可提供1,000,000次擦写和100年的数据保存期。无线编码接收采用常见的超再生接收模块，频率315MHz,ASK方式，不含解码芯片PT2272(采用软件解码)，与无线探头端的编码芯片PT2262对应有312种编码，保证了有足够的保密性。模块的信号输出端直接接到单片机的P1.1进行软件解码。

DTMF收发电路
DTMF(双音多频)收发电路如图2所示，其核心芯片为MT8880，可接收和发送DTMF全部16个信号，具有接收呼叫音和带通滤波功能能和微处理器直接接口。单片机通过DTMF收发电路拨出电话号码进行电话报警，并接收远端用户的电话遥控指令进行相应操作。DTMF电路的输入输出信号都会经过信号放大电路(以TEA1062为核心)进行增益调整。

数字语音录放电路
数字语音录放电路如图3所示。所用的数字语音芯片ISD1420，采用先进的模拟数字语音存储技术，音质好，无须A/D转换，可录制20秒的语音信息，可分段存储信息，采用总线技术，适宜与单片机接口。 另外，它是零功率信息存储方式，断电情况下，信息可保留10年以上；易于使用，可随意改变录音内容，录放次数达10万次以上。在本系统中，用户通过电话机将各种警情语音和用户的地址语音(便于与110联网)分段录入到ISD1420中。6种警情(或对应6个防区)共6×2秒=12秒，地址语音8秒。在使用ISD1400系列的语音芯片时，应注意在REC和VCC之间接一个0.1mF的电容，以防止在上电时出现录音操作而破坏原来录制的信息。

通话电路
TEA1062是电话机专用通话集成电路。送话时，语音信号(来自ISD1420和驻集体话筒)通过MIC+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，从IR引脚输入放大后从引脚QR输出，分两路：一路送到ISD1420的ANA-IN端供语音录制用，另一路送到MT8880的IN-端提取DTMF信号。
断线、回铃检测电路
为防止电话线路故障或人为损坏而导致不能电话报警，作为一种补救措施，本系统中加入了断线检测电路，图4为断线、回铃检测电路断线检测电路有两个，一个是由整流桥和9018构成的高输入阻抗检测电路，用于平时检测电话外线的线路电压，是主机自检的一部分此电路应满足电话机入网要求，保证外线泄露电流在15mA以下。另一个是由光耦4N33 构成，外线电压送到4N33的B端，若电话报警时外线突然被剪断，则C端跳变为高电平，此时单片机将由电话报警方式自动转换为警号报警方式，起到双重保护的目的。同时，4N33也构成回铃检测电路。当用户从异地打电话到主机进行布防撤防操作时，振铃信号通过涤纶电容、整流桥送到4N33的IN+、IN-引脚，引起C端电平的跳变。光电隔离可以防止高压振铃信号串入主机。当主机检测到振铃信号达到相应次数后，主机便自动摘机，接收用户输入的密码，若密码正确，则主机开始接受用户的遥控指令。

线路切换、电话设置电路
线路切换电路由两个双刀双置继电器组成，实现主机、外线、电话机连接关系的切换。平时外线与电话机连通；报警时和异地主动监控时，外线与主机连接；对主机进行设置时(包括录报警电话号码，录语音，及其他参数设定)，主机断开外线，只与电话机相连，此时主机需要通过一个恒流源来给TEA1062提供电源。恒流源由发光二极管、S8550和几个电阻组成。是否进入设置状态由一个设置开关来决定。设置开关开，则恒流源投入，并且软件转入响应的设置子程序。
后备电源电路、显示电路、驱动电路
为保证市电断电时，主机仍然能够进行电话报警，本系统中设有后备电源电路，如图5所示。用4节1.2V的镍镉充电电池作为后备电源，电力不足时能够自动恒流充电；利用电压检测模块HT7050A，电池充电满后自动停止充电。当市电停电时，电子开关打开，后备电源接入系统。
由于有语音区分警情类别，故系统对显示电路的要求不高。用一个发光二极管做电源指示，再用一个发光二极管指示工作状态：布防(点亮)、撤防(熄灭)或报警中(闪烁)，便可以满足要求。
执行机构用于一些特殊场合，如在防煤气泄露中启动排风扇。为保证执行机构有足够的驱动能力，系统采用过零触发光耦MOC3041驱动双向可控硅，可有220V、10A的驱动容量。

系统软件设计
系统软件采用模块化结构和子程序嵌套技术，可读性好，便于编制和扩充。主流程采用顺序查询方式，分别检测无线编码信号、设置按钮的开关状态、外部振铃信号。用于检测后两个信号的时间很短，可以认为主机是在随时接收无线编码信号。
主程序流程
主程序流程如图6所示。它反复循环，调用以下几个主要子程序：
(1)无线编码检测程序。如果检测到有效信号，则转入软件模拟PT2272解码子程序和报警子程序。
(2)设置按钮状态检测。如果设置开关打开，则转入设置子程序，设定主机参数。
(3)外部振铃检测程序。如果振铃达到设定的次数，则转入监控子程序。通过参数设置，也可禁止异地主动监控。
设置子程序流程

主要子程序的简要介绍
(1) 报警子程序：判断是否该报警，该采用何种报警方式(电话报警，警号报警或者两者同时报警)。若是采用了电话报警方式，那么它会调用拨号子程序来拨出预先设定的报警电话，选择恰当的语音放送到电话线路上，此过程中它还会检测是否有来自遥控器的撤防信号或是用户端的反控信号。
(2) 监控子程序：当用户在异地向主机打电话来进行布、撤防或其他操作，监控子程序就会接收用户的这些指令。它首先校验用户密码看是否是合法用户。如果是，则监控子程序可按照用户的指令进行布防、撤防、启动警号、开关继电输出口等。
几点注意事项
(1) 无线编码的软件解码。本报警器用软件模拟PT2272来进行软件解码，这样无论发射端PT2262的地址码是怎样的，报警器都可以接收该编码。而采用硬件PT2272进行解码时，只有它与PT2262的地址码完全一致时，才能成功解码。由于一台报警主机要能与多个无线传感探头进行无线方式连接，且能够区分各探头达到分区的目的，因此必须采用软件解码方式。
(2) 主机的防误报功能。在本报警器使用过程中，我们发现绝大多数烟感探头存在着电池电压下降(9伏电池降到7.5伏左右)而导致误发信号的问题，这就会导致主机的误报警。这是同类报警器普遍存在的问题。根据对烟感探头低电误报特点的研究，发现此时烟感探头发出的码信号比正常报警时要短，于是在程序中加入灵敏度调节模块，规定只有连续几次都收到有效信号(只针对装有烟感探头的防区)，主机才开始报警。灵敏度6级可调，只要设置合适，就可以兼顾灵敏度和可靠性，解决烟感探头的误报问题。
(3) 主机工作方式的灵活性。在软件中定义了30多条指令，可以对主机进行各种工作方式的选择，参数大小的设置，便于调试人员调试也便于用户使用，将软件的功能发挥到最大。

结语
本文介绍的安防报警器能够实现分区，具有自动电话语音报警功能，借用普通电话作为键盘，来对报警主机进行设置，并通过软件实现强大的功能。考虑到可扩展性，在软件中含有联网子程序，可与监控中心的PC机联网，适用于小区和大楼等场合的集中管理。