智能语音拨号报警系统

智能语音拨号报警系统

王瑁艳，徐玉峰，柴新禹

（上海交通大学生物医学工程系，上海２００２４０）

摘要：介绍了以ＡＴ８９Ｃ５１单片机作为控制核心的自动拨号、检测和放音的智能语音拨号报警系统。重点论述了自动拨号和语音部分的电路结构、工作原理和软件设计方法。

关键词：单片机自动拨号语音芯片信号音检测

随着人们生活水平的提高和安防意识的增强，急需开发面向大众、价格低廉、运行可靠的自动报警系统。鉴于住宅电话和移动通信设备的普及，以及电话语音报警的快捷、有效及价格低廉等优点，公共通信网成了报警系统的最佳传输媒介。本文介绍的报警系统就是在此基础上发展起来的一种智能语音拨号报警系统，该系统可广泛用于各种对安防要求较高的场合，如智能楼宇、商场、银行和工厂等。

电话自动报警的主要功能为：用户根据需要把自己的手机号码、办公室电话或报警监控中心的电话预存入报警主机。报警主机不断地对所监控的设备（门禁、烟雾探测器、窗磁、摄像头等）状况进行巡检，当有不安全情况（如火灾、非法入室、视频丢失等）发生时，报警主机拨通预先存入的电话号码，播放相应的警情语音。若电话占线或者无人接听，可拨下一个预存的电话号码，如果所有预存的电话都占线或者无人接听，则会自动把所有的预存电话重拨一遍，保证了报警的有效性和可靠性。

１系统组成和工作原理

系统组成框图如图１所示。采用ＡＴ８９Ｃ５１单片机作为控制核心，外接Ｅ２ｐＲＯＭ用于存储电话号码、设置参数（定时布／撤防、联动、视频等）以及警情信息等。当ＡＴ８９Ｃ５１单片机实时巡检到新的警情信号（防区故障、视频丢失、主电断电或上位机死机）时，报警主机就会自动进行警情处理（声光报警、启动相应联动、记录警情以及拨号报警等）。拨号报警的工作原理如下：系统自动地控制摘／挂机电路模拟摘机，同时ＡＴ８９Ｃ５１单片机通过可编程并行接口８２５５将ＭＴ８８８０置为呼叫模式，检测是否有拨号音。若有拨号音，则将ＭＴ８８８０设为突发方式，并按用户预设的电话号码自动拨号。拨完电话号码以后立即检测对方是否摘机，一旦检测到对方摘机，就启动语音提示电路发送与警情相一致的语音信息，完成自动拨号报警。

２硬件设计

２．１警情采集电路

信号采集电路由１６路防区输入信号采集电路和１６路视频丢失检测采集电路组成。１６路防区输入信号采集电路如图２所示。采集电路通过一片可编程并行接口芯片８２５５与ＡＴ８９Ｃ５１单片机的Ｐ０口接口，而１６路防区输入信号则通过光电隔离后与８２５５的ＰＡ口和ＰＢ口相接。ＰＡ口和ＰＢ口均设为输入口，这１６个输入口分别对应１６路探测器的输入。系统通过采集８２５５的ＰＡ、ＰＢ口的数据来判断是否有警情产生。

１６路视频丢失检测采集电路如图３所示。该电路首

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ＡＴ８９Ｃ５１及Ｉ／Ｏ扩展口

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图１系统原理框图

１１４欢迎网上投稿ＷＷＷ．ａｅｔｎｅｔ．ｃｎＷＷＷ．ａｅｔｎｅｔ．ｅｏｍ．ｃｎ

先通过一片１６路模拟开关芯片ＣＤ４０６７进行视频通路选择，随后经过视频信号检测电路，最后再与ＡＴ８９Ｃ５１单片机的Ｐ１．３口相接。系统首先将视频通路号送给模拟开关ＣＤ４０６７，然后将采集的数据送给Ｐ１．３口，来判断视频是否丢失。

２．２ＤＴＭＦ发送接收电路ＭＴ８８８０与ＡＴ８９Ｃ５１及语音电路的接口

ＭＴ８８８０是ＭＩＴＥＬ公司推出的专门用于处理ＤＴＭＦ信号的专用集成电路芯片，不仅具有接收和发送ＤＴＭＦ信号盼自动拨号功能，还可以检测电

《电子技术应用》２００６年第３期

　万方数据

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图２防区信号采集电路

图３视频信号采集电路

话干线上拨号音、回铃音和忙音等信号音。适合与单片

机接口，外围电路简单。

ＭＴ８８８０内部有五个寄存器，分别为接收数据寄存器、发送数据寄存器、收发控制寄存器ＣＲＡ和ＣＲＢ以及

收发状态寄存器。在本设计中，由于仅采用发送数据寄

技术，且录放

音质极好，并有一定的混响效果；它的外围元件简单，仅需简单的阻、容器件即可组成简单的录、放音电路；无需后备电源，信息存储时问长，不需要专用的编程器及语音开发器；具有较强的选址能力，可把存储器分成１６０段来管理，形成最小的录放时间为１２５ｍｓ。其接口电路图如图４所示。

语音分段方法：地址输入端Ａ０～Ａ７由低位向高位排列，每位地址代表１２５ｍｓ的寻址，１６０个地址覆盖２０ｓ的

语音范围（１６０ｘ０．１２５ｓ＝２０ｓ），录音及放音功能均从设定

的起始地址开始，录音结束由停止操作决定，芯片内部

在该段的结束位置自动插入结束标志（ＥＯＭ）；而放音时遇到ＥＯＭ标志即自动停止放音。在本设计中，因需要四段报警提示语音，因此在设计时均将每段语音设为５ｓ，

其起始地址分别为００００００００Ｂ、００１０１０００Ｂ、０１０１００００Ｂ、

０１１１１０００Ｂ，由这四段起始地址可以看出Ａ７、Ａ２、Ａ１和Ａ０均为０，因此将其接地。

ＡＴ８９Ｃ５１

Ｐ０．ＯＰｏ．１ＰＯ．２Ｐ０．３Ｐ０．４ＰＯ．５Ｐ０．６Ｐ０．７

Ｐ２．５Ｐ２．６Ｐ２．７

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《电子技术应用》２００６年第３期

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ＯＳＣｌＴＯＮＥＧＮＤ图４ＭＴ８８８０与ＡＴ８９Ｃ５１及语音电路的接口电路

Ｃ１２

本刊邮箱：ｅｔａ＠ｎｏｓｅ．ｃｏｍ．ｅｎ

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万方数据

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３软件设计ＬｃＡＬＬＡＵＴＯＹ；调用信号音判别子程序，看是３．１信号音的识别方法

系统在巡检到警情信号后就模拟摘机。为了识别模

拟摘机后电话系统是否处于可拨号的状态、电话拨完号

码后电话是否接通以及对方是否摘机接听电话等几种

状态，系统必须进行信号音的识别。为了识别信号音，必

须知道各种信号音的特性。各种信号音特性如下：

拨号音：４５０＋＿２５Ｈｚ连续蜂音；

忙音：０．３５ｓ断０．３５ｓ通的４５０±２５Ｈｚ蜂音，音断周

期为Ｏ．７ｓ；

回铃音：４ｓ断１ｓ通的４５０±２５Ｈｚ蜂音，音断周期为５ｓ。

这些电话信号均是模拟信号，然而单片机是无法识

别模拟信号的，故必须先将模拟信号转换为脉冲信号，

然后再根据脉冲信号的脉冲个数进行识别。这些电话音

频信号的脉冲个数可用下式计算：

Ｎ＝ｔｍ／Ｔ

式中，Ⅳ为每音段周期的脉冲个数；Ｔ为电话音频信号

的音频周期，单位为ｓ；ｔ。为信号音断周期的通时间，单

位为Ｓ。

在实际使用中，主要需要识别拨号音、忙音和回铃

音。分析这三种信号的特性可以看出，在一定的计数时

间内，其脉冲个数是不一样的。在设计之初，考虑采用

５ｓ为一个计数单位来判断这三种信号音，但通过实际的

调试发现：当对方摘机时，要等待一段时间才能听到报

警语音。通过反复研究及调试，最终采用２ｓ计数判断拨

号音，采用２．８ｓ（即４个忙音周期）判断是否为忙音，若

否则代表电话拨通了。随后采用１ｓ为一个计数单元，采

用计五次后的累加脉冲数来判断对方是否接听电话。若

有，则放相应的报警提示语音；否则再计ｌｓ，然后计算

最后５ｓ内的脉冲数，再次判断对方是否摘机。如此反

复，直到超过等待时间仍没有人接听电话就挂机。由于

干扰和一些其他因素的存在，难免会有误判的现象而导

致漏报警情。因此采取在所有预先设定的电话至少有一

个拨通就只拨一遍，如果全部没拨通或者没人接听则把

所有预存电话重拨一边，这样漏报报警的概率就非常低

以致可忽略不计。

３．２软件设置

自动拨号程序的流程图如图５所示。下面是自动拨

号的部分程序（如需要完整的程序，可与作者联系）。

ＡＵＴＯＣＡＬＬ：ＣＬＲＰ１．２；模拟摘机

ＭＯＶＡ．＃５ＤＨ

ＭＯＶＸＭＯＶ

ＭＯＶＸＭＯＶ

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；允许信号音输出，下一次为写

控制寄存器ＣＲＢ

；写控制寄存器ＣＲＡ

；ＭＴ８８８０置为突发模式

；写控制寄存器ＣＲＢ

；ＭＴ８８８０置为呼叫模式

；写控制寄存器ＣＲＡ

ＭＯＶＡ．＃５ＤＨ

否有拨号音

；允许信号音输出，下一次为写

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图５拨号子流程框图

《电子技术应用》２００６年第３期

　万

方数据

ＳＤＨ中Ｅ１／ＶＣ－１２异步映射的设计与实现

霍林，郭琦，许新新，李惠军

（山东大学信息科学与工程学院，山东济南２５０１００）

摘要：分析了同步数字体系中２．０４８Ｍｂｐｓ支路信号Ｅ１异步映射进ＶＣ一１２的过程，并根据正／零／负码速调整原理确定了缓冲存储器的容量和正负码速调整的判定门限。通过对异步ＦＩＦＯ读控制实现了此异步映射过程的正／零／负码速调整。同时，为了在异步时钟域之间可靠地传递数据，采用格雷码实现读时钟域对写指针的采样。该设计通过了功能仿真、综合及ＦＰＧＡ验证。

关键词：同步数字体系异步映射码速调整异步ＦＩＦＯ格雷码

ＳＤＨ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＤｉｇｉｔａｌＨｉｅｒａｒｃｈｙ，同步数字体系）是一种有机地接合了高速大容量光纤传输技术和智能网技术的新型传输体制，由于其特有的高度灵活性、可管理性，已经成为光纤通信的一个重要发展方向…。２．０４８Ｍｂｐｓ是公用网中基本传输速率，应用极为广泛，将２．０４８Ｍｂｐｓ支路信号Ｅ１（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅｓｉｇｎａｌ，电接口信号）复用人ＳＴＭ—Ｉ（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｐｏｒｔＭｏｄｕｌｅ，同步传送模块）是实现ＰＤＨ（ＰｌｅｓｉｏｃｈｒｏｎｏｕｓＤｉｇｉｔａｌＨｉｅｒａｒｃｈｙ，准同步数字系列）与ＳＤＨ兼容的重要部分。要完成这一工作，需要把２．０４８Ｍｂｐｓ支路信号Ｅ１异步映射进ＶＣ一１２（ＶｉｒｔｕａｌＣｏｎｔａｉｎｅｒ，虚容器）。本文将具体介绍ＳＤＨ中Ｅ１／ＶＣ一１２异步映射的设计与实现。

１２．０４８Ｍｂｐｓ支路信号Ｅ１映射进ＶＣ一１２复帧的过程

在ＰＤＨ向ＳＤＨ过渡的长时期内，２．０４８Ｍｂｐｓ支路信号Ｅ１需要异步映射入ＳＴＭ一１。由于ＰＤＨ的一次群支路信号与ＳＤＨ传输网是非同步的，故２．０４８Ｍｂｐｓ支路信号Ｅｌ必须先装入标准容器Ｃ一１２中进行适配处理即进行码

斗ｇ斗ｅ斗ｅ斗ｅ斗ｅ斗ｅ斗皋牛ｅ斗ｅ斗辜斗枣斗ｇ斗枣斗枣斗ｅ斗ｅ斗ｅ耳ｅ斗ｅ斗ｅ斗枣斗枣斗ｅ耳ｇ斗ｅ斗ｅ斗ｅ斗ｇ斗皋斗台斗枣斗ｅ斗辜艇！斗ｅ斗ｅ斗ｇ斗辜斗枣艇！膏ｅ斗ｇ斗ｅ牛ｅ斗枣斗皋斗皋斗枣（接上页）

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控制寄存器ＣＲＢ

；写控制寄存器ＣＲＡ

；ＭＴ８８８０置为突发模式

；写控制寄存器ＣＲＢ

；拨电话号码

；ＭＴ８８８０置为呼叫模式

；写控制寄存器ＣＲＡ

；调用信号音判别子程序，看是否有回铃音

；调用信号音判别子程序，看对方是否摘机

；模拟挂机

３．３编程过程中应注意的几点

首先，ＭＴ８８８０的ＤＴＭＦ产生器是发送部分的主体，它产生全部十六种失真小、精度高的标准双音频信号，这些频率均由３．５７９５４５ＭＨｚ晶体振荡器分频产生。电路由数字频率合成器、行／Ｙ０可编程分频器、开关电容式Ｄ／Ａ变换器组成。行和列单音正弦波经混合、滤波后产生双音频信号。通过ＤＴＭＦ编解码表把编码数据写入ＭＴ８８８０发送寄存器产生单独的Ａｏｗ和缸，一旦编码错误就会导致拨号失败，故在编程过程中要十分小心。其编解码表见ＭＴ８８８０的Ｄａｔａｓｈｅｅｔ。

《电子技术应用》２００６年第３期

其次，在摘机后应延时一段时间再去判断摘机音，因为本系统采用机械继电器实现自动摘机，故应考虑继电器的响应时间。

最后，一个电话号码拨完后不能立即拨下一个电话号码，应保证挂机的最短有效时间以确保前一电话号码确实已挂机，否则拨下一个电话号码时会没有拨号音。

本系统配置灵活，可以有效、快速地应用于对安防要求比较高的场合。例如：对不需要监视视频丢失的场合，可以不配置视频监测盒；而对智能小区、医院等，可以通过ＲＳ４８５总线将一台ＤＶＲ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＲｅｃｏｒｄｃｒ）主机、一套报警监控软件和多台报警主机组合到一起，构成一个网络型智能监控系统。

本报警系统具有价格低廉、操作简便、通讯速度快、可靠性高和误报率低的优点。

参考文献

１张友德，赵志英，涂时亮．单片微型机原理、应用与实验．上海：复旦大学出版社，１９９３

２何立民．ＭＣＳ一５１系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术．北京：北京航空航天大学出版社，１９９０

３薛均义，张彦斌．ＭＣＳ一５１／９６系列单片微型计算机及其应用．西安：西安交通大学出版社，１９９０

（收稿日期：２００５—０６—１２）本刊邮箱：ｅｔａ＠ｎｃｓｅ。ｃｏｍ．ｃｎ１１７

　万方数据

智能语音拨号报警系统

作者：王珺艳， 徐玉峰， 柴新禹

作者单位：上海交通大学,生物医学工程系,上海,200240

刊名：

电子技术应用

英文刊名：APPLICATION OF ELECTRONIC TECHNIQUE

年，卷(期)：2006，32(3)

被引用次数：1次

参考文献(3条)

1.张友德.赵志英.涂时亮单片微型机原理、应用与实验 1993

2.何立民MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术 1990

3.薛均义.张彦斌MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用 1990

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引证文献(1条)

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