【三、家居安防】
智能家居安防無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)主要由GSM短信模塊、監(jiān)控者手機(jī)和智能監(jiān)控模塊組成,GSM模塊主要提供系統(tǒng)和用戶之間的通信信道。智能監(jiān)控模塊及其外圍電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控,如果監(jiān)控對(duì)象正常的話就繼續(xù)循環(huán)監(jiān)測(cè),如果出現(xiàn)問題,微控制器即采用AT命令通過GSM短信模塊發(fā)送短信息給監(jiān)控者,監(jiān)控者也可用短信息的命令形式去設(shè)置以微控制器為核心的智能模塊,以及發(fā)送短信消息查詢命令和監(jiān)控情況,從而達(dá)到無線監(jiān)控的目的。
PT2272組成的接收電路
PT2262/2272配對(duì)使用可組成遙控發(fā)射和接收電路。其中PT2262組成遙控器,PT2272組成接收器,它們必須工作在同一頻段,地址編碼必須完全相同才能配對(duì)使用。發(fā)射電路用來發(fā)射3I5MHz的高頻載波,將編碼后的地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼隨同載波一起發(fā)射出去,接收電路將發(fā)射電路發(fā)射出的信號(hào)有效地接收過來,經(jīng)過放大后,再送入解碼電路解碼后,變成所需的電信號(hào)。當(dāng)解碼芯片PT2272接收發(fā)送過來的信號(hào)時(shí),VT腳輸出一個(gè)正脈沖,經(jīng)9014取反后向單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求,CPU接到中斷信號(hào)后讀取PT2272芯片的內(nèi)容,與此同時(shí),相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。如果發(fā)送端按鍵一直被按住,編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時(shí),PT2262不會(huì)與電源連通,所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作。PT2272組成的接收電路設(shè)計(jì)圖見圖2。
PT2272解碼芯片分為鎖存輸出和非鎖存輸出。后綴數(shù)字n表示有n路并行的控制通道,當(dāng)采用n路并行數(shù)據(jù)時(shí),對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是位。地址輸入端,有三種狀態(tài)可供選擇:懸空、接電源、接地;數(shù)據(jù)輸出端,只有兩種狀態(tài)可供選擇:接電源、接地。本次設(shè)計(jì)選用PT2272-M4,即采用非鎖存輸出、地址碼8位、數(shù)據(jù)碼4位。

圖2 PT2272及射頻接收模塊組成的接收電路
TC35模塊
TC35主要由GSM基帶處理器、GSM 無線模塊、電源模塊、閃存、ZIF連接器、天線接口6部分組成,共有40個(gè)引腳, 通過一個(gè)ZIF 連接器引出。這40個(gè)引腳可以劃分為5類, 即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM 卡、音頻接口和控制。第1~14腳為電源部分, 其中1~5為電源電壓輸入端Vbatt+,6~10為電源地GND, 11、12充電引腳,13對(duì)外輸出電壓,14為ACCU—TEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻;24~29為SIM 卡引腳;33~40為語音接口用來接電話手柄;15、30、31和32腳為控制部分;16~23位數(shù)據(jù)輸入/輸出。TC35模塊及其外圍設(shè)計(jì)電路圖見圖3。
使用TC35這個(gè)模塊時(shí)需要注意以下幾點(diǎn):(1)模塊上電10ms后(電池電壓須大于3V),為使之正常工作,必須在15腳(IGT)加時(shí)長至少為100ms的低電平信號(hào),且該信號(hào)下降沿時(shí)間小于1ms。啟動(dòng)后,15腳的信號(hào)應(yīng)保持高電平。(2)SIM引腳中的CCIN引腳用來檢測(cè)SIM卡支架中是否插有SIM卡。當(dāng)插入SIM卡,該引腳置為高電平時(shí),系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作。(3)TC35的SYNC引腳有兩種工作模式,一種是指示發(fā)射狀態(tài)時(shí)的功率增長情況,另一種是指示TC35的工作狀態(tài)。本模塊使用的是后一種功能,即當(dāng)LED熄滅時(shí),表明TC35處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài);當(dāng)LED為“600ms亮/600ms熄”時(shí),表明SIM卡沒有插入或TC35正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄;當(dāng)LED為“75ms亮/3s熄”時(shí),表明TC35已登錄到網(wǎng)絡(luò),處于待機(jī)狀態(tài)。

本文系統(tǒng)介紹了無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的工作原理、總體設(shè)計(jì)框圖,對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部組成部分——電源、單片機(jī)、PT2272、TC35進(jìn)行了闡述,并給出了PT2272和TC35的具體設(shè)計(jì)電路圖。這篇文章是針對(duì)家庭安全設(shè)計(jì)的一款無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng),也可用于其它場(chǎng)合。借助最可靠、最成熟的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),直接將警情以短消息(短消息是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)中最簡便的數(shù)據(jù)通信方式。隨著短消息業(yè)務(wù)的日益完善,短消息已具備承載重要數(shù)據(jù)信息的能力)的形式反映到用戶手機(jī)顯示屏上,具備可靠性強(qiáng)、體積小和功耗低等特點(diǎn)。
電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評(píng):介紹了一種家居安防無線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)方法,它以SM89516A單片機(jī)為核心,通過控制由解碼芯片PT2272、射頻接收模塊組成的接收電路,對(duì)感應(yīng)器采集到的報(bào)警信息進(jìn)行處理,通過控制TC35模塊以GSM短消息的方式實(shí)現(xiàn)合法用戶手機(jī)與監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)之間的指令與數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。該報(bào)警器具有現(xiàn)場(chǎng)警笛報(bào)警和無線報(bào)警功能。
智能電話遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
提出了通過遠(yuǎn)程電話實(shí)現(xiàn)智能家電控制系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)方案。介紹了家電和電話之間的控制接口電路, 討論了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件。智能家電是將計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)字技術(shù),以簡單精巧的形式融入到傳統(tǒng)家電中,使家電具備智能化和信息網(wǎng)絡(luò)功能。智能家電的產(chǎn)生和發(fā)展將對(duì)傳統(tǒng)家電、計(jì)算機(jī)和通信業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
雙音多頻信號(hào)解碼電路
DTMF 雙音多頻信號(hào)解碼電路是目前在按鍵電話、程控交換機(jī)及無線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的集成電路。雙音多頻信號(hào)是一組由高頻信號(hào)與低頻信號(hào)疊加而成的組合信號(hào),本系統(tǒng)采用HT9170作為DTMF 信號(hào)的解碼核心器件,如圖2 所示。

HT9170 是一個(gè)具有數(shù)字解碼和濾波功能的雙音多頻信號(hào)接收器,通過三次濾波和兩次數(shù)字解碼電路將DTMF 信號(hào)輸入轉(zhuǎn)換為四位并行二進(jìn)制碼數(shù)字信號(hào)輸出。芯片內(nèi)有一個(gè)內(nèi)置的放大電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。其預(yù)置濾波電路可將350Hz ~400Hz 信號(hào)濾掉,再通過低通濾波電路和高通濾波電路將信號(hào)分解為低頻信號(hào)和高頻信號(hào)。利用數(shù)字計(jì)數(shù)的方法對(duì)16 種DTMF 輸入進(jìn)行解碼,并產(chǎn)生4bit 的代碼輸出。當(dāng)HT9170 接收到遠(yuǎn)端用戶發(fā)送的DTMF 信號(hào)時(shí),其DV 引腳被置成高電平,同時(shí)DTMF 信號(hào)被送至內(nèi)部電路進(jìn)行解碼,將OE 腳置成高電平后,其D0~D3 腳輸出四位并行二進(jìn)制數(shù)據(jù),DTMF 輸入與解碼輸出對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1 所示,其中Z為高阻態(tài)。輸出的四位并行二進(jìn)制數(shù)據(jù)直接與單片機(jī)的P0. 0~P0. 3 連接,讀入至單片機(jī)處理。
振鈴檢測(cè)與上線P離線開關(guān)電路
電話被呼叫時(shí),交換機(jī)發(fā)來振鈴信號(hào)。振鈴為連續(xù)的正弦波,電壓有效值50V ±12 V ,振鈴周期約為5 秒。為避免用戶呼叫系統(tǒng)時(shí)產(chǎn)生的高壓振鈴信號(hào)對(duì)DTMF 信號(hào)解碼電路產(chǎn)生危害,在系統(tǒng)待機(jī)及振鈴時(shí),DTMF 信號(hào)解碼電路應(yīng)處于離線狀態(tài)。只有在系統(tǒng)檢測(cè)到振鈴并自動(dòng)摘機(jī)后,DTMF 信號(hào)解碼電路才處于上線狀態(tài) 。

系統(tǒng)拋棄了一些復(fù)雜的,兼容性差的芯片,取而代之的是得到廣泛應(yīng)用并且控制簡單的DTMF 雙音頻解碼芯片和單片機(jī),識(shí)別率高,并且技術(shù)成熟,使得系統(tǒng)可以在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定工作。此外,可以通過進(jìn)一步的高級(jí)菜單設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)來完善控制單元,增加控制家電的運(yùn)作時(shí)間、風(fēng)速等級(jí)等復(fù)雜操作,使遠(yuǎn)程家電控制方式更加智能化。
電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評(píng):介紹的電話遠(yuǎn)程智能家電控制系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)程控交換信令作為系統(tǒng)控制命令,實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器等設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。廣泛應(yīng)用并且控制簡單的DTMF 雙音頻解碼芯片和單片機(jī),識(shí)別率高,實(shí)現(xiàn)方案制作簡單、投資低,此外由于價(jià)格低、使用方便等特點(diǎn)而便于推廣。
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