得益于住宅電話和移動通信設備的普及， 使公共通信網成為報警系統廉價的傳輸媒介。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充分利用單片機資源，采用單總線傳感器， 功能齊全， 易于擴展， 一機多用， 可根據實際需要應用在不同的場合。

系統的基本功能： 有警情時， 啟動大功率聲光報警器， 自動撥打預先設定的報警電話； 無警情時可接受遠程控制命令， 控制家電的啟停、進入環境監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；修改發生警情時所撥打的電話號碼； 設定遠程控制時的密碼等等。相關信息存放于EEPROM 中。

1 系統硬件電路

1. 1 總體結構

智能報警系統的硬件總體結構如圖1 所示， 硬件實現主要模塊包括： 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 固態繼電器控制電路。

圖1 總體結構圖

1. 2 鍵盤輸入及LCD 顯示

AT89C52 端口P2 對3 4 鍵盤進行掃描， 根據鍵值執行約定的命令或存儲、修改系統數據。P2 口同時作為固態繼電器SSR 的控制端口， 控制家電的開啟或關閉。

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 條數據線， 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/ 掛機控制及振鈴信號的檢出。此外DTMF 收發電路、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） 協議所定義的時序對單總線器件進行操作， 并正確識別每個器件的64 bit 二進制ROM 代碼以確定其ID 號， 對于單總線上可掛接的從器件數量幾乎不受限制。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品電池實時監測的單總線芯片。

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， 通過內部功能電路可將電容值轉換成線性電壓輸出。本系統利用了DS2438 片內13 位精度溫度傳感器和片內的10 bit 二通道電壓A/D 轉換器將HIH3610 的直流電壓信號數字化， 實現了對溫濕度的數據采集， 并通過單總線接口P2. 7 傳遞給單片機。

DS2438 提供給用戶使用40 B 的EEPROM, 可用于保存用戶數據， 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 收發電路

選用MT8888 型DT MF 收發器。A T89C52 端口P3. 4 與MT8888 的RS0 相連， 用來選擇MT8888 內部寄存器； 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 的數據線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。有警情時自動摘機對各種電話信號音進行識別并順序撥打預存的電話號碼。無警情時， 解碼遠程電話按鍵信號實現遠程家用電器控制和現場環境監聽。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。麥克風除用作錄音外， 還可作為監聽使用， 此時麥克風信號經APR9600 語音電路內部的音頻放大器放大后， 通過電話接口電路PH8809 饋送至電話線實現環境監聽。

1. 7 固態繼電器電路

戶主撥通電話并輸入事先設定的密碼， 經DT MF解碼確認后， P2 端口控制SSR（ so lidstate relay, 固態繼電器）導通或截止， 完成對家電的遠程控制命令。

非報警狀態時亦可通過SSR 對家電進行定時控制。

發生警情時， P2 端口的一路信號將啟動SSR 控制的大功率訊響器。

2 系統軟件

2. 1 主程序流程

圖2 為系統軟件流程圖。主程序隨時掃描鍵盤進行人機交互， 通過鍵盤命令可修改預存電話號碼及遠程控制密碼、調校日期和時間、修改錄制語音內容等。

圖2 軟件流程圖

系統不設防時可設置系統為電話自動應答方式，有來電時代替戶主自動摘機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， 以便在戶主方便時回撥對方電話。不設防時還可對家電進行定時控制。

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

2. 2 電話設防子程序流程

在有警情發生時， 系統通過SSR 啟動大功率蜂鳴器， 同時調用撥號子程序完成自動撥號報警。

若無警情發生， 戶主打回電話， 系統若檢測到多次振鈴無人接聽， 將自動提機接通電話， 等待戶主通過電話鍵入操作命令， 經DT MF 解碼將命令傳送到單片機， 執行遠程控制家電、環境監聽操作。此外， 戶主應在回家前解除設防狀態返回到主程序。若摘機后接收不到輸入命令， 系統將播放語音提示， 告知來電方作簡短留言， 待對方留言后， 系統自動掛機。

2. 3 撥號子程序流程

如圖3 所示，進入撥號子程序后，系統獲取摘機后的回音信號， 并得到一個計數值， 判斷子程序根據程控交換機的標準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撥打預存的電話號碼，若對方為占線或響鈴后無人接聽，則延遲一段時間， 等候下一輪續撥。放音子程序在電話接通后，將預先錄制的報警語音回放出來。

圖3 摘機撥號流程圖

3 結束語

本智能家居系統功能完善、報警快捷、可靠。運用單總線技術， 線路簡單、硬件開銷少、軟件設計規范、成本低廉、易于擴展， 具有較為廣泛的應用前景。

大學生創新實驗計劃的實施， 有利于科研訓練與素質拓展， 使教師更加注重實踐教學環節， 加強了研究性學習和個性化培養的教學方式， 形成了創新教育的氛圍。