針對(duì)我國(guó)城鄉(xiāng)居民住宅區(qū)的實(shí)際情況，本著高能低價(jià)的設(shè)計(jì)思想，將相對(duì)簡(jiǎn)單廉價(jià)的傳感信號(hào)的檢測(cè)部分(分端控制器)與整個(gè)系統(tǒng)中相對(duì)復(fù)雜、價(jià)格較高的控制管理部分(中央控制器)分開(kāi)，兩者之間利用方便可靠的電話線路進(jìn)行通信，由一個(gè)中央控制器控制管理多個(gè)前端控制器，研制完成了一種采用分層次分布式互連拓樸結(jié)構(gòu)的居民住宅安全綜合報(bào)警系統(tǒng)。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本安全報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由前端控制器、中央控制器與能信線路三部分組成。
前端控制器安裝于居民住宅，用于對(duì)居民住宅各個(gè)不同部位的不同類型傳感器(如紅外、有害氣體及震動(dòng)等)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制。并對(duì)從各個(gè)傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，通過(guò)家中的電話線路與中央控制器建立聯(lián)系，將相關(guān)信息傳至中央控制器中。前端控制器還能接收并執(zhí)行通過(guò)電話線路傳來(lái)的各種帶密碼標(biāo)志的控制命令，前端控制器在執(zhí)行該類控制命令時(shí)會(huì)進(jìn)行密碼校驗(yàn)，只有擁有正確密碼的控制命令才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行。
中央控制器安裝于居民樓或小區(qū)的值班室內(nèi)，它可同時(shí)控制、管理多個(gè)前端控制器，因此它的費(fèi)用也由多個(gè)用戶共同分擔(dān)。中央控制器主要用于接收處理從前端控制器傳來(lái)的數(shù)據(jù)信息，一旦收到報(bào)警信自，立即通過(guò)顯示器喇叭等設(shè)備告知值班人員，以便及時(shí)做出相應(yīng)的處理。除了和前端控制器一樣能接收并執(zhí)行通過(guò)電話線路傳來(lái)的各種帶密碼標(biāo)志的控制命令外，中央控制器還擁有Internet接口，可較方便地接入Internet。因此用戶可利用任意一臺(tái)可上網(wǎng)的電腦在任何地方通過(guò)Internet用普通的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器對(duì)中央控制器進(jìn)行自己權(quán)限范圍內(nèi)的異地訪問(wèn)與控制。
系統(tǒng)工作原理
前端控制器
前端控制器主要由傳感器組、AT89C2051單片機(jī)、DTMF收發(fā)芯片MT8888、電話接口以及聲響電路等五部分組成。如圖2所示，它具有非常簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)，且傳感器組中傳感器的類型與數(shù)量也可根據(jù)用戶的實(shí)現(xiàn)需要及經(jīng)濟(jì)實(shí)力自由組合。前端控制器有自動(dòng)工作與受控工作兩種工作狀態(tài)。
自動(dòng)工作狀態(tài)
工作時(shí)，單片機(jī)定斯循環(huán)檢測(cè)各個(gè)傳感器，對(duì)于每一個(gè)傳感器，在單片機(jī)的內(nèi)存中均設(shè)有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的狀態(tài)位，當(dāng)檢測(cè)到某一傳感器有報(bào)警輸出時(shí)，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)位被置“1”。根據(jù)每一循環(huán)的檢測(cè)結(jié)果，單片機(jī)均作一綜合的分析與判斷，一旦確信有限情發(fā)生，單片機(jī)即根據(jù)事先存儲(chǔ)的電話號(hào)碼，通過(guò)DTMF收發(fā)芯片 MT8888經(jīng)電話接口撥通中央控制器，將報(bào)警信息(險(xiǎn)情發(fā)生地、險(xiǎn)情類型)以DTMF方式傳給中央控制器。隨后開(kāi)啟麥克風(fēng)將現(xiàn)場(chǎng)聲響經(jīng)電話接口傳至中央控制器端，供值班人員監(jiān)聽(tīng)。由于具有電話進(jìn)程音檢測(cè)與判斷功能，單片機(jī)在準(zhǔn)備撥號(hào)前若沒(méi)有檢測(cè)到撥號(hào)音，則認(rèn)為電話線路有故障或遭人為破壞，單片機(jī)可立即開(kāi)啟現(xiàn)場(chǎng)聲響報(bào)警電路，發(fā)出報(bào)警聲;若單片機(jī)在撥號(hào)后檢測(cè)到忙音，則等5秒后重?fù)埽钡綋芡ā?/p>
受控工作狀態(tài)
前端控制器可以接收并執(zhí)行能過(guò)電話線路傳來(lái)的控制命令，這些控制命令包括：
a、令。通過(guò)它，中央控制器可以定期對(duì)各個(gè)前端控制器工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，以確認(rèn)每個(gè)前端控制器是否處于正常工作狀態(tài)，有得于及時(shí)排除隱患。
b、開(kāi)啟與關(guān)閉命令。通過(guò)它，中央控制器與住戶可以根據(jù)情況開(kāi)啟或關(guān)閉某個(gè)前端控制器或某一個(gè)前端控制器中的某幾路傳感器輸入。
受控工作狀態(tài)受密碼保護(hù)，只有輸入正確的密碼后，才能執(zhí)行上述命令。
中央控制器
如圖3所示，中央控制器主要由AT89C52單片機(jī)、DTMF收發(fā)芯片MT8888、語(yǔ)音芯片ISD1420、串行接口芯片MAX232、電話接口以及聲響電路等7部分組成。
(1)接收來(lái)自前端控制器的報(bào)警信息
從前端控制器通過(guò)電話網(wǎng)以DTMF方式傳來(lái)的報(bào)警信息經(jīng)電話接口送至MT8888芯片，由它解碼成數(shù)字信號(hào)后輸入至AT89C52單片機(jī)，再由單片機(jī)將該數(shù)字信號(hào)中所包含的險(xiǎn)情發(fā)生地、險(xiǎn)情類型等信息送至數(shù)碼顯示器顯示出來(lái)，隨后單片機(jī)啟動(dòng)語(yǔ)音合成芯片ISD1420，通過(guò)聲響電路發(fā)出合成的報(bào)警語(yǔ)音，通知值班人員。
(2)對(duì)前端控制器的監(jiān)測(cè)與控制
中央控制器可以對(duì)多個(gè)前端控制器進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制：它可在值班人員的操作下定期循環(huán)檢測(cè)每個(gè)前端控制器，以確認(rèn)每個(gè)受其控制的前端控制器是否處于正常工作狀態(tài);也可在值班人員的操作下開(kāi)啟或關(guān)閉某個(gè)前端控制器或某一個(gè)前端控制器的某幾路傳感器輸入。
(3)接受異地電話控制
值班人員除了在值班室里通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)中央控制器進(jìn)行操作外，也可對(duì)中央控制器實(shí)施異地遙控。只要輸入正確的密碼，即可能過(guò)任意一部音頻電話機(jī)，在中央控制器的語(yǔ)音提示下，通過(guò)電話機(jī)的鍵盤(pán)完成對(duì)中央控制器的異地操作與控制。
(4)接入Internet
中央控制器利用emWare的EMIT(Embedded Micro Internetworking Technology)實(shí)現(xiàn)與Internet互聯(lián)。EMIT主要由設(shè)備服務(wù)軟件emMicro、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議emNet及網(wǎng)關(guān)軟件emGateway等幾部分組成。EmMicro駐留在留在單片機(jī)內(nèi)，監(jiān)測(cè)中央控制器中預(yù)先定義的各種狀態(tài)變量，并將結(jié)果經(jīng)MAX232傳輸?shù)絜mGateway中;同時(shí) emMicro還可以解釋emGateway的命令，在中央控制器中的各種狀態(tài)變量進(jìn)行修改或控制。EmMicro與emGateway之間的信息交換遵循emNet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。EmGateway安裝在PC機(jī)中，它是中央控制器與Internet之間的通信橋梁，除了與emMicro之間的信息交換外，它還與Internet網(wǎng)絡(luò)瀏覽器建立連接。這樣，用戶便可借助任意一臺(tái)可上網(wǎng)的電腦，在世界的任何地方，通過(guò)鏈接的控制網(wǎng)頁(yè)完成對(duì)中央控制器的訪問(wèn)或控制。
(5)中央控制器互聯(lián)
由于本報(bào)警系統(tǒng)采用分層次互連拓樸結(jié)構(gòu)，極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性與可擴(kuò)展性，多個(gè)中央控制器之間可以十分方便地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，組成更大規(guī)模的安全報(bào)警網(wǎng)絡(luò)。
結(jié)論
在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，由于采用分層次互連拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的定時(shí)自檢與互檢的控制方式，十分有利于整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)和管理，確保系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行;而且由于前端控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，中央控制器的費(fèi)用又由多個(gè)用戶共同分?jǐn)偅虼艘泊蟠蠼档土嗣總€(gè)用戶實(shí)現(xiàn)所需支付的費(fèi)用(每個(gè)用戶的總費(fèi)用只需數(shù)百元)。
由于在本報(bào)警系統(tǒng)的研制過(guò)程中充分利用了廉價(jià)單片機(jī)的軟硬件資源，在滿足實(shí)時(shí)性的前提下最大限度地用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的硬件電路功能，大大減少了電子元器件的使用數(shù)量，從而使得整個(gè)硬件電路顯得十分簡(jiǎn)潔緊湊。這樣不但提高了整個(gè)硬件電路的可靠性，也有效地降低了硬件成本。