SPMC65P2408A單片機在報警主機中的應用

本文主要介紹報警主機方案的實現。本設計以凌陽科技公司的8位單片機SPMC65P2408A為核心，以電話線為載體，實現報警信號的無線接收與電話報警。有語音提示，操作方便。當家中發生險情時，可以撥打主人電話和設定的其它電話。

關鍵詞：安防? 報警主機 電話報警 凌陽單片機? SPMC65P2408A

引? 言：
　　隨著人們生活水平的提高，安全意識也在不斷增強，這為安防行業提供了良好的發展環境和廣闊的發展空間。最近幾年統計數字顯示:國內安防產品行業平均以20%-30%的年增長率迅速成長。安防市場的年產值為300-400億元。就北京地區來講，安防市場容量1996年為5億元，1997年6.25億元，1998年由于大力推行金融網建設激增至13.6億元，1999年9.2億元，近幾年則一直保持在10億元以上。由于奧運設施應在2006年以前基本建成，因此專家指出，在2004年到2005年安防市場將迎來總體高峰，對安防產品制造、銷售和工程安裝都是不可多得的商機。
　　安防產品的網絡化和無線化是發達國家安防發展的方向，也將成為我國安防業的發展方向。目前已經有很多產品實現了無線化，例如各種探測器、攝像機等，但是在技術上還不十分完善。安防網絡化則更具有戰略意義。安防行業的盈利模式要從目前的銷售和安裝轉向附加值更高的安防服務，網絡化是必由之路。由此可見，安防技術距離成熟還有很長的路要走。
　　這篇文章的主要目的是希望能夠大力推動SPMC65系列芯片的應用，使凌陽8位單片機能夠為國內安防事業的發展添磚加瓦。?
1?功能簡介
　　(1)?報警主機與探測器采用無線連接，安裝方便靈活。
　　(2)?全程中文語音提示，易于使用。
　　(3)?無線遙控：采用無線的遙控器對主機進行布防、撤防、緊急報警控制，供用戶隨身攜帶。
　　(4)?可與各類型防盜、煙感、可燃氣體等無線探測器聯網，組成安全防范布防系統，支持2個永久防區（始終處于“布防”狀態）和6個自由防區（可布防/撤防）。接收各類型探測器的無線編碼信號，根據情況作出相應的報警動作。
　　(5)?電話報警功能：可預設6組報警電話，當發生警情時，主機將循環撥打設定的電話，并向接聽者播放用戶預錄語音信息。
　　(6)?報警留言設置：可預錄7S的語音信息（如家庭住址等），主機可以在撥通報警電話時把預錄的語音播放給接聽電話方。
　　(7)?緊急報警功能：在遙控器及主機上設置有緊急報警按鍵，供緊急情況用。
　　(8)?遠程電話控制功能：用戶可以通過電話線，在遠程對家中的主機進行控制，如布防、撤防等。
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2?系統總體方案介紹
　　系統硬件框圖如圖 1所示。本方案選用SPMC65P2408A*32P單片機作為控制器的處理器，其加上一些外圍器件，構成最小系統，完成主控器的控制功能外，還完成了主控器中所有的語音功能。
　　電話線接口電路：在本方案中作為主控器的報警通道，同時也是用戶遠程控制的通道，負責信號的檢測和信息的傳輸。
　　DTMF編解碼模塊：負責電話機雙音多頻編碼和解碼的工作。
　　鍵盤模塊：根據客戶選擇，選用不同的鍵盤模式，基礎方案中為4X4鍵盤。
　　語音模塊：采用ISD語音芯片，音質很好。
　　無線接收模塊：目前是采用市場上最常見的無線接收模塊。
　　電源模塊：主要為外接9VDC電源，內置可充電的電池，以備停電時使用。
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圖 1系統硬件框圖
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3?系統硬件設計

圖 2系統電路原理圖
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4?芯片特性簡介
　　SPMC65P2408A是由凌陽公司設計開發的8位工業級單片機，采用凌陽SPMC65內核，支持位操作指令。具有強大的定時/計數器、豐富的外部中斷源以及ADC、PWM、標準通訊接口等多種功能。適用于通用工控場合、計算機外圍控制和家電等。SPMC65P2408A有28管腳和32管腳兩種封裝，32管腳封裝多了UART功能。本設計選用32管腳封裝，如圖 3所示。
　　32管腳封裝芯片的具體特性如下：
　　　　●?工作電壓：3.0V～5.5V?
　　　　●工作速度：8MHz
　　　　●工作溫度：-40℃～85 ℃?
　　　　●超強抗干擾、抗靜電ESD保護能力
　　　　●8K byte ROM，256 byte RAM
　　　　●27個通用輸入輸出口
　　　　●強大的定時計數器：2個8位、2個16位具有Capture\Compare\PWM功能
　　　　●1個1Hz～62.5KHz的時基
　　　　●8通道10位精度的ADC(帶外部參考電壓)
　　　　●4個外部中斷
　　　　●SPI、UART通訊接口
　　　　●2種省電模式：Halt、Stop
　　　　●蜂鳴器輸出功能
　　　　●4.0V/2.5V可選低電壓復位功能
　　　　●可編程看門狗功能

圖 3 SPMC65P2408A*28P封裝

5?電路模塊分析
5.1 供電系統分析
　　圖 4為報警主機的電源部份電路。主機采用9V的DC電源，經7806穩到6V然后再經過二極管使電壓穩到5.3V左右，給電路中各模塊提供電源；另提供了一個備用電池的接口，備用電池采用6V的可充電電池，接到J6。

圖 4供電系統
5.2 語音輸入輸出電路
　　音頻輸出為兩路，一路為本地音頻輸出（圖 5），另一路為外線音頻輸出（圖 6）。

圖 5本地音頻輸出

圖 6 外線音頻輸出
　　音頻輸入電路如圖 7所示，主要用于錄音的聲音信號采集。

?圖 7? MIC音頻輸入電路

5.3 電話線接口電路
　　電話線接口電路主要按功能來劃分可分成以下幾塊：
　　　　●模擬摘掛機；
　　　　●來電振鈴檢測；
　　　　●回鈴音檢測電路；
　　　　●信號輸入輸出耦合電路；

5.3.1?模擬摘掛機電路

圖 8 模擬摘掛機和振鈴檢測電路
　　電話外線接入電路接口J1和J2（J1和J2是一樣的），經過橋進行整流，這樣可以防止電話線的正負極接反，Q1、Q3負責控制電話線摘掛機信號，當掛機狀態時，HPSEL的電平用MCU控制為低電平，則Q3截止、Q1截止，此時，電路無法形成回路，沒有電流（理想狀態），交換機則認為電話線處于掛機狀態。因為電話外線上的電壓在平時有40V左右，當振鈴來時能有到110V左右的電壓，所以對于Q1和Q3的選擇，應選擇反向電壓在160V以上的三極管。
　　當HPSEL為高電平時，Q3、Q1都會導通，后面的D6把電壓穩在5.1V，這時主要由R1給外線提供摘機電流。

5.3.2?來電振鈴檢測電路
　　電路圖如圖 8所示。外線在平時的電壓為直流40V左右，而振鈴來時會有正負25V的交流電壓疊加在外線上，所以檢測振鈴的電路用C11高壓電容來進行隔直；當有振鈴來時，交流信號會通過C11，擊穿D7，給后面的光藕提供脈沖開關信號，而R11為限流電阻。
　　經光藕隔離的信號經C17和R14濾波整形后，會變成標準低電平和帶紋波高電平的長周期脈沖信號，但是輸出的波形不好，且為高的電平狀態還與各交換機相關，所以在后面加上了一個三極管的反向器，作為整形，這樣就可以得到很完整的波形了。
　　RING為輸出信號端。
5.3.3?回鈴音檢測電路
　　回鈴音和忙音、線路錯誤音等電話進程音是載波為450Hz的信號，各種信號的不同只是調制的周期、占空比不同；所在這些信號的檢測主要是檢測450Hz信號的周期與占空比。
　　由于外線中存在很多干擾，特別是市電的50Hz干擾等，對信號的檢測造成影響；所以在電路設計時，前端信號先經過一個二階濾波放大器，然后再經過一個鎖相環，最后輸出不同周期與占空比的調制波信號，這樣就可以用單片機的IO口來檢測。

圖 9回鈴音檢測電路

5.4 DTMF編解碼模塊電路
　　在電話通訊中，用到DTMF編解碼的功能，所以在方案中采用了兩片分別用于DTMF解碼和編碼的芯片，圖 10為接線圖。

圖 10DTMF編解碼模塊
6?程序流程及說明
主程序流程見圖 11：

圖 11? 主程序流程圖
7?結語
　　網絡化和無線化是安防產品的發展趨勢，也是現代家庭中一項十分有用的技術。對裝有該類裝置的家庭，即使在外地，也可以隨時監控家里的情況。隨著可視技術的發展，該類產品將會更出色的服務于各個行業。