摘要：系统地介绍智能无线防盗系统的基本原理与组成框图，详细描述电话网络的接收方法；论述热释电红外传感器、语音等电路，给出部分基本电路和软件流程。
关键词：无线防盗 报警 热释电红外传感器
随着国家智能化小区建设的推广，防盗系统已成为智能小区的必需设备。本文利用单片机控制技术和无线网络技术，开发一种具有联网功能的智能无线防盗系统，并开发相关的传感器。系统采用无线数据传输方式，不需重新布线，特别适用于已装修用户及布线不方便的场合。
一、智能无线防盗系统的基本原理
智能无线防盗系统由传感器、家庭智能报警器、物业管理中心接警主机及相关的控制管理软件组成。图 1 为家庭智能报警器方框图，图 2 为物业管理中心接警主机方框图。
1.1 主机电路
如图 1 所示，主机电路的射频接收模块接收传感器发来的报警信号，通过解码器（PT2272）解码后得到报警传感器的地址和数据类型，只有主机与传感器地址相同时才能被主机接收，解码输出的数字代表传感器类型。解码输出信号进入 CPU 的 INT1，触发中断处理程序。中断处理程序通过 DTMF 收发电路拨打用户预先设好的电话号码（如手机号码、办公室号码）进行远程拨号报警，同时启动语音电路，将预先录制好的语音信号通过电话线传给主人，实现语音提示通信功能。CPU 输出警笛触发信号，经放大后推动警笛或喇叭，以驱赶和威慑盗贼。用户还可通过电话线进行远程设防／布防，以及输入远程控制信号，通过 8 路控制输出端控制有线连接的电器设备，也可通过编码电路和射频发射模块控制无线连接的电器设备。显示部分采用 RT12232A 图形点阵 LCD 模块，实现汉字显示功能，显示报警时间与报警类型；键盘可实现密码修改、语音录入和信息查看功能。
物业管理中心的接收主机除具有家庭报警主机的功能外，还可以通过 RS232 实现与物业管理中心的通信功能，实现联网和小区控制。
1.1.1 DTMF 收发电路
要实现电话线远程通信，关键部分是 DTMF 收发电路，它完成自动拨号、忙音识别、铃声识别、远程按键数字信号识别等功能。这里选用 MT8888 双音多频（DTMF）收发器，与单片机及音频放大电路组合，实现各种信号音的检测及 DTMF 信号的产生，并将 DTMF 信号送到电话线上，如图 3 所示。
MT8888 是采用 CMOS 工艺生产的 DTMF 信号收发一体集成电路：发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式 D/A 变换器，可发出 16 种双音多频 DTMF 信号；接收部分完成 DTMF 信号的接收、分离和译码，并以 4 位并行二进制码的方式输出。
选择中断模式时，当接收或发送了有效的音频信号后，IRQ/CP 脚输出低电平，产生中断信号供给 CPU，在延迟控制电压的跳变缘将数据锁存至输出端；当选择呼叫过程（CP）方式时，只能接收 250～550Hz 的信号音，在拒收或无输入时 IRQ/CP 脚输出低电平。
（1）电话信号音格式
忙音：450Hz，350ms 有、350ms 无。拨号音：450Hz，持续。回铃音：450Hz，1s 有、4s 无。
（2）信号音的判断方式
将 MT8888 的 IRQ/CP 脚连到 AT89S52 的 T0 脚，电话呼叫过程中的各种信号音经 MT8888 滤波限幅后得到方波，由 IRQ 输出到 T0 脚，对 T0 脚信号计数 5s：计数值位于 2175～2357 范围内为拨号音；位于 1041～1212 范围内为忙音；位于 425～475 范围内为回铃音。实际编程中考虑到计数误差及程序简化，可将范围适当放宽，但不能重叠。
（3）自动摘机
控制器与家里电话并接在一条电话线上。为了实现报警与打电话共用一条线，摘机电路按如下方式设置：将电话振铃信号通过光电耦合器 TP521 输入到 AT89S52 的 INT1 脚进行计数。接到振铃信号时，若连续振铃 10 次用户还没有摘机，则自动转到家庭智能报警器，CPU 置 P1.5 脚为“1”，使继电器 K1 吸合，实现自动摘机功能；若在这 10 次振铃过程中用户接通了电话，则控制器不响应，这样可使控制器与电话互不干扰。摘机后检测 MT8888 输出的双音多频信号，以读出用户发来的远程信息，实现远程通信与控制功能。
（4）自动报警
当接收到热释电传感器等发来的无线报警信号后，CPU 立即发出报警信号，通过电话线传到远程用户。报警方式如下：用户通过面板设置 10 个报警电话，将它们存入 24C04 存储器中；接到警情后从第 1 个电话开始拨号，一直拨到第 10 个，来回拨 3 遍。如果任意一个电话回送了“#”键确认信号，即意味着报警已收到，不再继续拨号。每个号码的拨号时间约 100ms，号码之间留 500ms 间隔。拨号时先检测 24C04 中存储的电话号码，若为空（即未设此电话）则跳过不拨，继续拨下一个号码。这样用户可随意设置数个报警电话号码，号码长度最多不超过 4 位，以便存入 24C04 中。
1.1.2 语音电路
为便于通信，采用语音芯片实现语音指示和报警功能。ISD1420 为单片语音记录、回放一体化芯片，记录时长 20s，可划分为 160 小段，每段 125ms。REC 脚为低电平时进行录音，PLAYE 或 PLAYL 为低电平时放音；ISD1420 既可连续录音，也可分段录音。
分段放音的过程是：先送停止录放音码 P1.2～P1.4=000，再送放音首地址 A7～A0，P1.3 或 P1.4 为低电平（PLAYE 或 PLAYL）开始放音，延时进行放音，最后送停止录放音码 P1.2～P1.4=000，完成本段放音。重复上述过程即可分段放出数段语音。图 4 为语音电路原理。
1.1.3 编／解码电路
PT2262/2272 是一种 CMOS 工艺制造的低功耗、低价位通用编解码电路。PT2262/2272 最多可有 12 位（A0～A11）三态地址端引脚（悬空、接高电平、接低电平），任意组合可提供 531441 个地址码。
PT2262 最多可有 6 位（D0～D5）数据端引脚，设定的地址码和数据码从 17 脚串行输出。编码芯片 PT2262 发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字。地址码必须与家庭控制主机内解码芯片 PT2272 的编址相同，以区分家庭控制器；数据码可用于区分传感器类型。有报警信号时 PT2262 的 14 脚为低电平，使能 PT2262，从 17 脚输出编码信号，通过射频模块发射出去。
解码芯片 PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对，VT 脚才输出高电平，送到 89S52 的 INT1，触发中断处理程序，以读取 D0～D3 的数据码，得知报警传感器状态和报警类型。图 5 为编／解码电路原理。
1.1.4 射频发射模块与射频接收模块
射频发射模块与射频接收模块原理如图 6 和图 7 所示，工作频率为 433MHz，最大传输距离可达 1000m。
1.2 传感器设计
1.2.1 被动红外热释电传感器
人体有恒定的体温，一般在 37℃，因此会发出波长为 10μm 左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发出的这一红外线而工作的。人体辐射的 10μm 左右红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上，红外感应源通常采用热释电元件：这种元件接收到人体红外辐射、温度发生变化时会失去电荷平衡而向外释放电荷，后续电路经检测处理后产生报警信号。
图 8 为双元热释电红外检测元件 LHI968 的内部电路。它由两个双元热释电陶瓷感应红外信号，再经场效应管放大输出；D 端的电阻和 S 端的电容具有抗电磁干扰能力。
信号从 S 端引出，经前级放大、通过 47μF 电容后再次放大，与设定门限电压进行比较，获得报警输出信号。47μF 电容能够除去直流成分，从而消除使用环境（阳光、灯光、火源等）对探测器的影响，后面再加一级延时触发电路，以便主人设防与撤防。现在已有专用集成芯片 BISS0001 实现以上功能。为了适应主人进门时撤防的需要，需设计报警延时电路，延时长度须满足：当人以 1m/s 的速度从探测器的正前方移动 0.2m 时不产生报警，但移动 3m 应报警，测试速度应能检测 0.3～3m/s 或更宽的速度范围。
1.2.2 门磁传感器
无线门磁传感器一般安装在门内侧的上方，由两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场；较大的是无线门磁主体，内部有一个常开型干簧管。当永磁体和干簧管靠得很近时（小于 5mm），无线门磁传感器处于工作守候状态；当永磁体离开干簧管一定距离后，无线门磁传感器立即发射包含地址编码和自身识别码（即数据码）的 433MHz 高频无线电信号。主机通过识别该信号的地址码，判断是否为同一个报警系统，然后根据自身识别码确定是哪一个无线门磁报警。
二、网络中心控制主机设计
网络中心控制主机的设计与家庭控制器基本相同，只是加了一个 RS232 接口，实现与 PC 机相连，通过放在物管中心的 PC 机实现小区网络监控功能。
结语
采用现有电话网络，结合射频无线通信技术和单片机网络控制技术，本防盗报警系统经济、可靠，组网灵活，家庭无需为传感器布线，具有广泛的市场发展前景。