Diseño del esquema del sistema de seguridad para el hogar inteligente basado en un microordenador de un solo chip

1. Introducción

    El sistema de seguridad actual se puede realizar con la ayuda de tecnología informática, tecnología de tarjeta IC, tecnología de comunicación, etc. La aplicación del bus CAN al sistema de seguridad ha desempeñado un buen papel en la promoción del desarrollo de la inteligencia del hogar. La aplicación de la tecnología DTMF a los sistemas de seguridad no requiere un cableado especial, no ocupa recursos de radiofrecuencia y no tiene contaminación electromagnética. En este documento, se diseña un nuevo sistema de seguridad inteligente para el hogar basado en el bus CAN y la tecnología DTMF con MCU AT89S52 como núcleo, de modo que la seguridad y la confiabilidad en tiempo real del sistema de seguridad comunitario original se han mejorado a un nuevo nivel. El sistema puede monitorear el entorno de seguridad de toda la casa en tiempo real.El rango de monitoreo incluye antirrobo en interiores, alarma contra incendios, fugas de gas y otros factores inseguros. Una vez que ocurra el accidente mencionado anteriormente, el sistema de alarma enviará la información de alarma correspondiente, usará la voz para transmitir la categoría de alarma y proporcionará a los usuarios remotos y departamentos relevantes la voz de alarma.

2 Composición general del sistema

    El microordenador de un solo chip controla el circuito transceptor DTMF, el circuito de voz digital y el circuito de control descolgado. El detector puede detectar de manera rápida y precisa la situación anormal de la casa y notificar al controlador a tiempo después de la confirmación, y luego la computadora de un solo chip controla el circuito de la interfaz telefónica para realizar el descolgado analógico, marcar automáticamente el número de teléfono preestablecido para la alarma de voz y notificar al centro de gestión . Cuando se supervisa la respuesta de la otra parte, el estado de alerta se restaura automáticamente.

3 diseño de hardware

    La parte de control principal del sistema adopta el microordenador de un solo chip AT89S52, sin necesidad de expandir la memoria externa. El circuito de vigilancia utiliza una EEPROM-X25045 serial programable. X25045 almacena secuencialmente información de datos como el campo del logotipo, el número de teléfono, el código policial, la configuración del sistema, etc. El circuito de voz digital utiliza el chip de voz digital ISD1420. En el sistema, el ISD1420 solo se usa como un circuito básico de grabación y reproducción, por lo que todas las líneas de dirección están configuradas en 0, por lo que la dirección inicial de reproducción es 0. La señal de voz es captada por el micrófono electret, amplificada desde los amplificadores dentro del chip en ambos extremos de M IC y M IC REF, y la señal de audio después del amplificador de potencia se usa desde SP + para conectarse con el circuito de llamada para enviar la señal de voz.

3. 1 detección de anillo y unidad analógica descolgada

    El sistema está conectado a ambos extremos de la línea telefónica y siempre está en estado de monitoreo, lo que no afectará el funcionamiento normal del teléfono. Cuando el sistema recibe la señal de timbre, detectará el timbre. La señal de llamada está conectada al puerto P3.4 de AT89S52 después de tres inversores. Si nadie responde después de 5 timbres, el sistema ingresa al estado de descolgado automático. El solo chip P1.2 pin produce un nivel alto, y el transistor V501 se enciende, el relé K1 actúa y la resistencia de carga se conecta al circuito para realizar el descolgado analógico. Después de eso, aparecerá una corriente mayor de 10 mA en la línea telefónica. Después de detectar esta corriente, el centro de conmutación ya no emitirá una señal de timbre sino que cambiará para conectar el teléfono. Si la señal de llamada desaparece antes de alcanzar el valor preestablecido, el valor de conteo del microcontrolador se borra y el controlador no funciona.

3. 2 unidad transceptora DTMF

    El circuito transceptor DTMF utiliza el chip de codificación / decodificación de señal DTMF MT8880 [5]. La computadora de un solo chip marca el número de teléfono a través del circuito transceptor DTMF para hacer una alarma telefónica. El circuito transceptor DTMF se muestra en la Figura 2.

    MT8880 proporciona una interfaz conectada al microprocesador para controlar sus modos de envío, recepción y funcionamiento. Su parte receptora adopta una entrada de un solo extremo y está compuesta por R27, R28 y C16. Su ganancia de voltaje de entrada es 1, y la ganancia de la señal de entrada se puede ajustar cambiando R28. Su parte de envío consiste en R29, C17, C18 y XTAL2. Su parte de control consiste en R30 y C19. IRQ / CP está conectado al pin P3.5 del microcontrolador. Cuando el MT8880 recibe una señal de frecuencia múltiple de doble tono válida, la MCU realiza el procesamiento de interrupción. El terminal IN de MT8880 está conectado al terminal QR de TEA 1062, y el terminal TONE de MT8880 está conectado al terminal DTMF de TEA1062.

Unidad de llamada # e # 3. 3 Unidad de llamada

     El circuito telefónico utiliza el circuito integrado específico para teléfono TEA1062. Al enviar un discurso, la señal de voz (desde ISD1420) se ingresa a través del pin M IC +, y la señal DTMF (desde MT8880) se ingresa a través del pin DTMF. Después de ser amplificada por TEA1062, se envía desde el pin LN a la línea telefónica externa. Al recibir una llamada, la señal se ingresa desde el pin IR a través de la red de cancelación de tono lateral, y luego se emite desde el pin QR después de la amplificación. Se divide en dos canales: uno al terminal ANA IN del ISD1420 para grabación de voz y el otro al MT8880 IN- El terminal extrae la señal DTMF.

3. Unidad de transmisión de datos de 4 CAN bus

    La unidad de transmisión de datos del bus CAN se compone de dos partes: una es el controlador CAN, que realiza la interacción y el control de los datos del bus, y la otra parte es el transceptor de datos CAN, que realiza la transmisión de datos en la red.

El microordenador de un solo chip AT89S52 realiza el acceso al bus mediante el control del controlador CAN, y también es responsable de la medición y el control de la unidad funcional y el circuito de interfaz del bus CAN.

    AT89S52 accede al controlador CAN SJA1000 a través del modo de interrupción. Para mejorar la capacidad antiinterferente del nodo de bus CAN, SJA1000 está conectado al controlador de bus CAN PCA82C50 a través del optoacoplador de alta velocidad 6N137. Los pines CANH y CANL del PCA82C50 están conectados a un bus CAN con una resistencia de 5 cada uno, lo que puede desempeñar un papel limitante de corriente para evitar que el PCA82C50 se vea afectado por una sobrecorriente.

4 Diseño de software

    El software del sistema adopta un diseño modular, que incluye principalmente el módulo del programa principal, el módulo de comunicación CAN, el módulo de detección de timbre, el módulo de alarma por voz, el módulo transceptor DTMF, etc. El programa principal y el diseño del módulo de comunicación CAN se presentan aquí.

4. 1 diseño del programa principal

    El programa principal completa principalmente la llamada de cada módulo de función, detecta la entrada del sistema y luego realiza el procesamiento de juicio de acuerdo con el estado del sistema. Antes del ciclo principal del programa, se debe realizar la inicialización necesaria, como MT8880, ISD1420, SJA1000, indicadores relacionados, etc. El flujo principal del programa se muestra en la Figura 4.

4. Diseño del módulo de comunicación 2 CAN

    El módulo de comunicación CAN incluye la inicialización del controlador, la recepción de datos y el envío de subrutinas. SJA1000 tiene dos estados de modo de reinicio y modo de trabajo, la configuración del registro es diferente en los dos estados. Cuando se establecen los parámetros, la CPU emite un comando y el SJA1000 está en estado de funcionamiento y se comunica normalmente. Si la comunicación falla, la CPU devolverá el SJA1000 al modo de reinicio. El módulo receptor es responsable de recibir y procesar los mensajes de nodo relacionados. Durante el proceso de recepción, la CPU leerá los datos y realizará un procesamiento diferente de acuerdo con la palabra de comando para determinar el tipo de marco de datos. El módulo de envío es responsable de enviar el mensaje. Antes de enviar los datos, el SJA1000 debe determinar si se cumplen las condiciones de envío. Si es así, escriba la información del marco del mensaje, el identificador y los datos que se enviarán al búfer para enviar. El diagrama de flujo del envío y recepción de JA 1000 se muestra en la Figura 5.

5. Conclusión

    Este sistema utiliza un microordenador de un solo chip AT89S52 como núcleo, sin ninguna transformación de la red telefónica, para lograr la detección automática y la alarma de voz para los puntos de defensa en el hogar. En el diseño, la estructura del bus CAN se utiliza para formar un sistema de seguridad, que tiene buena flexibilidad y escalabilidad, al mismo tiempo, el bus CAN se utiliza para introducir el procesamiento de datos en tiempo real, lo que mejora la confiabilidad del sistema. Se puede aplicar a la construcción de video portero, gestión inteligente de la comunidad, gestión de control de acceso, etc.