摘要：簡要介紹一種以公共電話網(wǎng)日傳輸媒介的住宅小區(qū)自動(dòng)安防報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)以微控制器核心，日小區(qū)內(nèi)住戶提供安全監(jiān)視和服務(wù)，具有可靠性高、成本低、易普及等優(yōu)點(diǎn)。

    關(guān)鍵詞：智能小區(qū) 電話報(bào)警 DTMF收發(fā) 液晶顯示

隨著人們生活水平的不斷提高，家庭安全服務(wù)正在逐漸引起人們的重視。在住宅小區(qū)中設(shè)置聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)，使小區(qū)管理中心能對住戶的警情進(jìn)行及時(shí)處理，正是人們所期盼的。電話設(shè)備的大規(guī)模普及，使得利用公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)小區(qū)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)勤系統(tǒng)成為可能。

一、系統(tǒng)工作原理和硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以微控制器AT89C52為核心，由兩部分組成：一部分是設(shè)置在居民住宅中的報(bào)警前端；另一部分是設(shè)置在物業(yè)管理中心的監(jiān)視終端。前者，由安放在住宅中的各種傳感器收集相應(yīng)的模擬量信號(hào)，當(dāng)信號(hào)達(dá)到報(bào)警門限的時(shí)候，啟動(dòng)報(bào)警裝置，將報(bào)警信息通過電話線路傳到住宅小區(qū)的物業(yè)管理中心（或相應(yīng)的安全服務(wù)部門）。后者，將收到的報(bào)警信息進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示，同時(shí)以聲、光的形式通知管理人員采取相應(yīng)措施對警情予以處理。

    傳感器部分包括煤氣泄漏檢測模塊、門磁開關(guān)模塊、紅外人體移動(dòng)探測模塊、溫度/煙霧傳感模塊以及玻璃破碎振動(dòng)模塊等。傳感器陣列的模塊化設(shè)計(jì)使用戶能模擬需要增減功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的適應(yīng)性。

考慮到家用報(bào)警系統(tǒng)通訊的數(shù)據(jù)量不大，可采用雙音多頻遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（DTMF）傳送報(bào)警數(shù)據(jù)。由傳感器陣列或手工輸入方式收集的報(bào)警信息，通過公用網(wǎng)遠(yuǎn)程連接物業(yè)管理中心的監(jiān)視終端，當(dāng)前端系統(tǒng)確認(rèn)需要報(bào)警和幫助時(shí)，自動(dòng)撥通監(jiān)控終端。接通以后以DTMF方式發(fā)送報(bào)警信息（包括本機(jī)號(hào)碼和警種等）。監(jiān)視終端收到振鈴信號(hào)后，控制DTMF發(fā)送、接收芯片模擬摘機(jī)動(dòng)作，接收警情信息，啟動(dòng)聲光報(bào)警，根據(jù)其中的本機(jī)號(hào)碼信息得到報(bào)警地點(diǎn)，將當(dāng)前時(shí)間以及報(bào)警地點(diǎn)和警種等信息存入Flash存儲(chǔ)器中以備日后查詢，同時(shí)將這些信息在液晶顯示器上顯示出來。管理人員按下清除鍵清除聲光報(bào)警，并根據(jù)情況采取對策，處理時(shí)間也被同時(shí)記錄在系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。整個(gè)系統(tǒng)的工作流程和監(jiān)控終端的原理框圖如圖分別如圖1、圖2所示。

    系統(tǒng)使用閃速存儲(chǔ)器保存報(bào)警信息，以便日后查詢。另外，小區(qū)住戶的電話號(hào)碼和住戶地址對應(yīng)表也存在其中，用于將收到的報(bào)警信息中的電話號(hào)碼信息轉(zhuǎn)換為住戶地址信息。系統(tǒng)選用28SF040型4MB SuperFlash EEPROM。該存儲(chǔ)器通過優(yōu)化接口特性使得其讀寫速度非?？?、功耗很低。此外，該芯片還采用了硬件和軟件保護(hù)的方法對片內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的保護(hù)。在硬件方面，將引腳OE拉低或?qū)⒁_CE或WE置高以及當(dāng)電源電壓降到2.5V以下時(shí)，都會(huì)禁止往片內(nèi)寫入數(shù)據(jù)，在該器件上電時(shí)會(huì)自動(dòng)處于軟件保護(hù)狀態(tài)。在處于軟件寫保護(hù)狀態(tài)時(shí)，須要對7個(gè)特定的地址單元進(jìn)行讀操作才能解保護(hù)。同樣，對另外7個(gè)特定地址單元進(jìn)行讀操作后使器件處于寫保護(hù)狀態(tài)，這種設(shè)計(jì)保證了存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性。

時(shí)間是報(bào)警信息中不可或缺的組成部分。本系統(tǒng)采用RICOH公司的RS5C348時(shí)鐘芯片提供時(shí)間信息。該芯片以SPI總線方式與CPU進(jìn)行接口，有閏年自動(dòng)判斷和電壓檢測功能，得到準(zhǔn)確的時(shí)間和日歷信息只須讀取幾個(gè)寄存器，簡化了電路設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)的可靠性。但由于AT89C52沒有SPI接口，故在編程時(shí)要用軟件來模擬SPI接口時(shí)序。

    收到報(bào)警信息后須要提示時(shí)間、地點(diǎn)、警鐘等信息，以便管理人員及時(shí)作出反應(yīng)和處理緊急事件。系統(tǒng)采用的是EPSON公司的圖形點(diǎn)陣式液晶顯示驅(qū)動(dòng)器SED1353來驅(qū)動(dòng)SHARP和320×240點(diǎn)陣LM32019T型LCD。該驅(qū)動(dòng)器可與Intel的51系列或Motorola的68系列MCU直接接口，支持1024×1024點(diǎn)陣LCD，具有分屏顯示功能，可將2個(gè)完全不同的點(diǎn)陣圖形顯示在上下2個(gè)半屏上。為優(yōu)化顯示速度和性能設(shè)置了SRAM接口作為顯示緩存，緩存容量可達(dá)128KB。SED1353與89C52的接口示意如圖3所示，其中MEMCS，MEMR和MEMW是針對顯示緩存SRAM的片選、讀和寫的信號(hào)接口。

為了避免發(fā)生報(bào)警前對電話設(shè)備和線中的破壞，系統(tǒng)采用聯(lián)勤方式，報(bào)警信息可通過其他住戶的電話線向監(jiān)控終端發(fā)送信息。

二、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)視系統(tǒng)的主要功能是在聲光報(bào)警的同時(shí)將收到的報(bào)警信息進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，存儲(chǔ)內(nèi)容可通過RS232接口讀到計(jì)算機(jī)中以便查詢，以及利用計(jì)算機(jī)校正系統(tǒng)的時(shí)鐘。主程序完成的功能為MCU的各個(gè)相關(guān)SFR的初始化、用戶定義的存儲(chǔ)單元的初始化，以及各主要外圍器件（如時(shí)鐘芯片、電話芯片、LCD驅(qū)動(dòng)芯片）和閃速存儲(chǔ)器等的初始化。電話接口電路的振鈴信號(hào)接到單片機(jī)的外中斷口線上，中斷服務(wù)子程序的功能是接收報(bào)警信息并予以存儲(chǔ)和顯示，主要軟件流程如圖4所示。系統(tǒng)設(shè)置的2個(gè)按鍵分別對應(yīng)清除聲光報(bào)警（亦即管理人員對報(bào)警作出響應(yīng)）及申請和上位微機(jī)進(jìn)行通信（包括將存儲(chǔ)器內(nèi)容讀到微機(jī)中，利用微機(jī)校正系統(tǒng)的時(shí)鐘芯片的時(shí)間設(shè)置和將保存在微機(jī)中的地址電話對應(yīng)表寫入閃速存儲(chǔ)器中）的功能，主要軟件流程如圖5所示。

在閃速存儲(chǔ)器28SF040中存放的是收到的報(bào)警信息和預(yù)先定入的地址電話對應(yīng)表。報(bào)警信息包括報(bào)警時(shí)間（年、月、日、時(shí)、分、秒）、報(bào)警地點(diǎn)（棟、單元、樓層、房間）、警種和管理人員的處理時(shí)間（時(shí)、分、秒）。按BCD碼存放，每1項(xiàng)點(diǎn)1個(gè)字節(jié)（其中“年”取后2位數(shù)字），合起來作為邏輯上的1個(gè)目錄，共點(diǎn)14個(gè)字節(jié)，考慮到編程方便，以每16個(gè)字節(jié)為1個(gè)記錄。另外，地址電話對應(yīng)表設(shè)為每8個(gè)字節(jié)為1個(gè)記錄，每個(gè)記錄中電話號(hào)碼和地址均以BCD碼存放，各占4個(gè)字節(jié)。如有16KB存放地址電話對應(yīng)表，共可記錄2048個(gè)住戶的地址電話信息和31743個(gè)警訊記錄，其中存儲(chǔ)的第1個(gè)記錄用來存放存儲(chǔ)器中最后1個(gè)警訊記錄的第1個(gè)字節(jié)所在的地址，以便于存入新記錄時(shí)的定位。

表1 控制寄存器

寄存器類型		I/O地址				數(shù)    據(jù)								R/W特性
No.	名    稱	A3	A2	A1	A0	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
R1	模式寄存器	0	0	0	1	DISP	REV	PANEL	OR	GRAY	4/8	LCDE	RAMS	W
R2	每行字節(jié)數(shù)寄存器	0	0	1	0	C/P								W
R3	水平同脈寬寄存器	0	0	1	1	LPW								W
R4	總顯示行數(shù)寄存器（縱向分辨率）	0	1	0	0	SLTL								W
R5		0	1	0	1	SLTH								W
R6	屏1顯示開始地址寄存器	0	1	1	0	SAD1L								R/W
R7		0	1	1	1	SAD1H								R/W
R8	屏2顯示開始地址寄存器	1	0	0	0	SAD2L								R/W
R9		1	0	0	1	SAD2H								R/W
R10	屏1顯示行數(shù)寄存器	1	0	1	0	SL1L								W
R11		1	0	1	1	SL1H								W
R13	地址調(diào)節(jié)寄存器	1	1	0	1	APAJD								W
R14	GS1灰度寄存器	1	1	1	0	GS1								W
R15	GS2灰度寄存器	1	1	1	1	GS2								W

系統(tǒng)選用320×240點(diǎn)陣的LCD，標(biāo)準(zhǔn)的漢字為16×16點(diǎn)陣，字符為8×16點(diǎn)陣，即LCD上可顯示15行20列的漢字。液晶顯示控制和驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置14個(gè)控制寄存器，控制顯示器的工作狀態(tài)，如表1所列。當(dāng)IOCS為低電平時(shí)，其地址由AB0～AB3來控制。其中R1為模式寄存器，各位的功能如下。

（1）DISP：DISP=0，關(guān)顯示；DISP=1，開顯示。

（2）REV：REV=0，正顯；REV=1，反顯。

（3）PANEL：PANEL=0，驅(qū)動(dòng)單LCD屏；PANEL=1，驅(qū)動(dòng)雙LCD屏。

（4）OR：OR=0，顯示分成上下兩屏，連接顯示；OR=1，顯示分成前后兩層，疊加顯示。

（5）GRAY：GRAY=0，黑白顯示；GRAY=1,灰度顯示。

（6）4/8選擇驅(qū)動(dòng)LCD時(shí)的數(shù)據(jù)寬度。

4/8=0,4位數(shù)據(jù)傳輸；4/8=1，8位數(shù)據(jù)傳輸。與數(shù)據(jù)總線無關(guān)，建議設(shè)置寬度，該選項(xiàng)設(shè)為0。

（7）LCDE：LCDE=0，LCD電源關(guān)；LCD=1，LCD電源開。

（8）RAMS：顯示存儲(chǔ)器（VRAM）地址線配置。RAMS=0，地址8K×8 SRAM'S；RAMS=1，地址32K×8 SRAM'S。建議設(shè)置為1。

    例如，設(shè)置液晶屏為單模塊、分屏、黑白模式，屏1定義為上半部，屏2定義為下半部，且屏幕分辨率為320×240。顯示存儲(chǔ)器與單片機(jī)內(nèi)存統(tǒng)一編址，顯示存儲(chǔ)器由單片機(jī)直接尋址操作。屏幕初始化時(shí)，各寄存器的設(shè)置參數(shù)如下：

R1=83H，R2=27H，R3=7EH，R4=EFH，R5=0，R6=R7=0,R8=C0H，R9=12，R10=77H，R11=0，R13=R14=R15=0。

對于實(shí)際情況中的字符顯示，通常可在坐標(biāo)紙上畫出字符的形狀。根據(jù)它占用的每個(gè)字節(jié)的內(nèi)容制作一個(gè)數(shù)值表（稱點(diǎn)陣數(shù)據(jù)），將這個(gè)表放在ROM中，顯示字符時(shí)，調(diào)用程序?qū)⑦@個(gè)表寫入VRAM的相應(yīng)位置中實(shí)現(xiàn)顯示。ROM中的這個(gè)數(shù)值表稱為字模。若字符很少，這樣制作尚可。如果要顯示全部ASCII碼或者顯示漢字，就要設(shè)法套用現(xiàn)成的字模。ASCII字符可選用UCDOS的ASC16文件做字模庫，漢字字符可以選用UCDOS的HZK16文件做字模庫。此外，還有一些基于UCDOS或Windows的字模提取軟件，輸入字符或漢字后就會(huì)得到相應(yīng)的字模，這對于要顯示的數(shù)目不大的字符或漢字是很方便的。本系統(tǒng)由于只在警種部分涉及一些漢字，再有就是一些數(shù)字，故采用的就是這種簡單的提取字模的方法。

結(jié)束語

本文所述系統(tǒng)已通過全面試驗(yàn)并投入運(yùn)行，住宅小區(qū)安防報(bào)警系統(tǒng)的不斷改進(jìn)必將對智能樓宇體系的建設(shè)與發(fā)展和人民生活水平的不斷提高積極的影響。