Thiết kế của hệ thống an ninh nhà thông minh dựa trên máy vi tính chip đơn
1. Giới thiệu
Hệ thống bảo mật hiện tại có thể được hiện thực hóa với sự trợ giúp của công nghệ máy tính, công nghệ thẻ IC, công nghệ truyền thông, v.v ... Việc ứng dụng xe buýt CAN vào hệ thống an ninh đã đóng một vai trò tốt trong việc thúc đẩy sự phát triển của trí thông minh gia đình. Nhưng việc áp dụng công nghệ DTMF vào hệ thống an ninh không yêu cầu hệ thống dây đặc biệt, không chiếm tài nguyên tần số vô tuyến và không gây ô nhiễm điện từ. Trong bài báo này, một hệ thống an ninh nhà thông minh mới dựa trên công nghệ CAN bus và DTMF với vi điều khiển AT89S52 làm lõi được thiết kế, giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy thời gian thực của hệ thống an ninh dân cư ban đầu lên một tầm cao mới. Hệ thống này có thể thực hiện giám sát thời gian thực về môi trường an toàn của toàn bộ ngôi nhà. Phạm vi giám sát bao gồm một loạt các yếu tố không an toàn như chống trộm trong nhà, báo cháy và rò rỉ gas. Khi xảy ra tai nạn nêu trên, hệ thống báo động sẽ gửi thông tin báo động tương ứng, phát danh mục báo động bằng giọng nói và cung cấp giọng nói báo động cho người dùng từ xa và các bộ phận liên quan.
2 Cấu trúc hệ thống tổng thể
Máy vi tính đơn chip điều khiển mạch thu phát DTMF, mạch thoại kỹ thuật số và mạch điều khiển chọn và treo. Máy dò có thể nhanh chóng và theo dõi chính xác tình trạng bất thường của nơi cư trú và thông báo cho bộ điều khiển kịp thời sau khi xác nhận, sau đó máy vi tính đơn chip điều khiển mạch giao diện điện thoại để nhận ra tín hiệu tắt tương tự và tự động quay số điện thoại đặt trước để báo động bằng giọng nói và thông báo cho trung tâm quản lý . Khi phát hiện phản hồi của bên kia, trạng thái cảnh báo sẽ tự động được khôi phục.
3 thiết kế phần cứng
Phần điều khiển chính của hệ thống sử dụng máy vi tính đơn chip AT89S52, không cần mở rộng bộ nhớ ngoài. Mạch watchdog sử dụng EEPROM-X25045 nối tiếp được lập trình. X25045 liên tiếp lưu trữ thông tin dữ liệu như trường logo, số điện thoại, mã báo động và cài đặt hệ thống. Mạch thoại kỹ thuật số sử dụng chip thoại kỹ thuật số ISD1420. ISD1420 trong hệ thống chỉ được sử dụng làm mạch ghi và phát lại cơ bản, vì vậy tất cả các dòng địa chỉ được đặt thành 0, vì vậy địa chỉ bắt đầu phát lại là 0. Tín hiệu thoại được thu bởi micrô điện tử và được khuếch đại bởi bộ khuếch đại bên trong chip từ hai đầu của M IC và M IC REF. Tín hiệu âm thanh sau bộ khuếch đại công suất được sử dụng để kết nối với mạch cuộc gọi từ SP + để gửi tín hiệu thoại.
3. 1 Phát hiện chuông và bộ thu tương tự
Hệ thống được kết nối với cả hai đầu của đường dây điện thoại và luôn ở trạng thái giám sát, điều này sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của điện thoại. Khi hệ thống nhận được tín hiệu chuông, nó sẽ thực hiện phát hiện chuông. Tín hiệu chuông được kết nối với cổng P3.4 của AT89S52 sau ba bộ biến tần. Nếu không có ai trả lời sau 5 vòng, hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái tự động ngắt. Chân P1.2 của máy vi tính đơn chip cho mức cao và bóng bán dẫn V501 được bật, rơle K1 sẽ hoạt động và điện trở tải sẽ được kết nối với mạch để nhận ra ngắt kết nối tương tự. Sau đó, dòng điện lớn hơn 10mA sẽ xuất hiện trên đường dây điện thoại. Sau khi phát hiện dòng điện này, trung tâm chuyển mạch sẽ không còn phát tín hiệu chuông nữa mà chuyển sang kết nối cuộc gọi. Nếu tín hiệu chuông biến mất trước khi đạt giá trị đặt trước, giá trị đếm của máy vi tính chip đơn sẽ bị xóa và bộ điều khiển không hoạt động.
3. Bộ thu phát 2 DTMF
Mạch thu phát DTMF sử dụng chip mã hóa / giải mã tín hiệu DTMF MT8880 [5]. Máy vi tính đơn chip quay số điện thoại thông qua mạch thu phát DTMF để báo động điện thoại. Mạch thu phát DTMF được hiển thị trong Hình 2.
MT8880 cung cấp giao diện được kết nối với bộ vi xử lý để kiểm soát các chế độ gửi, nhận và làm việc của nó. Phần tiếp nhận của nó thông qua đầu vào một đầu, bao gồm R27, R28 và C16, mức tăng điện áp đầu vào của nó là 1 và mức tăng của tín hiệu đầu vào có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi R28. Phần gửi của nó bao gồm R29, C17, C18 và XTAL2. Phần điều khiển của nó bao gồm R30 và C19. IRQ / CP được kết nối với chân P3.5 của vi điều khiển. Khi MT8880 nhận được tín hiệu đa tần số kép hợp lệ, vi điều khiển thực hiện xử lý ngắt. Thiết bị đầu cuối IN của MT8880 được kết nối với thiết bị đầu cuối QR của mạch cuộc gọi TEA 1062 và thiết bị đầu cuối TONE của MT8880 được kết nối với thiết bị đầu cuối DTMF của TEA1062.
Đơn vị nói chuyện # e # 3. 3 Đơn vị nói chuyện
Mạch gọi sử dụng mạch tích hợp cuộc gọi chuyên dụng TEA1062. Khi gửi cuộc gọi, tín hiệu thoại (từ ISD1420) được nhập qua chân M IC + và tín hiệu DTMF (từ MT8880) được nhập qua chân DTMF. Sau khi được khuếch đại bởi TEA1062, nó được gửi đến đường dây điện thoại từ chân LN. Khi nhận được một cuộc gọi, tín hiệu được đưa vào từ chân IR thông qua mạng hủy bỏ sidetone và đầu ra từ mã pin QR sau khi được khuếch đại. Có hai cách: một cách được gửi đến thiết bị đầu cuối ANA IN của ISD1420 để ghi âm giọng nói và cách khác được gửi đến IN của MT8880. Thiết bị đầu cuối trích xuất tín hiệu DTMF.
3. 4 đơn vị truyền dữ liệu bus CAN
Bộ phận truyền dữ liệu bus CAN gồm hai phần. Một phần là bộ điều khiển CAN để nhận ra sự tương tác và kiểm soát dữ liệu của xe buýt, và phần còn lại là bộ thu phát dữ liệu CAN để thực hiện truyền dữ liệu mạng.
AT89S52 đơn chip nhận ra quyền truy cập vào bus bằng cách điều khiển bộ điều khiển CAN và cũng chịu trách nhiệm đo lường và điều khiển các đơn vị chức năng và mạch giao diện bus CAN.
AT89S52 truy cập CAN điều khiển SJA1000 thông qua chế độ gián đoạn. Để tăng cường khả năng chống nhiễu của nút bus CAN, SJA1000 được kết nối với trình điều khiển bus CAN PCA82C50 thông qua bộ ghép quang tốc độ cao 6N137. Các chân CANH và CANL của PCA82C50 được kết nối với bus CAN với mỗi điện trở 5, có thể đóng vai trò hạn chế hiện tại để ngăn PCA82C50 bị ảnh hưởng bởi quá dòng.
4 Thiết kế phần mềm
Phần mềm hệ thống áp dụng thiết kế mô-đun, chủ yếu bao gồm mô-đun chương trình chính, mô-đun giao tiếp CAN, mô-đun phát hiện chuông, mô-đun cảnh báo bằng giọng nói, mô-đun thu phát DTMF, v.v. Ở đây chúng tôi chủ yếu giới thiệu chương trình chính và thiết kế mô-đun truyền thông CAN.
4. 1 thiết kế chương trình chính
Chương trình chính chủ yếu hoàn thành cuộc gọi của các mô-đun chức năng khác nhau, phát hiện các đầu vào hệ thống, sau đó phán đoán và xử lý theo trạng thái hệ thống. Trước khi chương trình thực hiện vòng lặp chính, cần phải khởi tạo cần thiết, chẳng hạn như MT8880, ISD1420, SJA1000 và các cờ liên quan. Luồng chương trình chính được hiển thị trong Hình 4.
4. 2 thiết kế mô-đun truyền thông CAN
Mô-đun giao tiếp CAN bao gồm khởi tạo bộ điều khiển, nhận và gửi dữ liệu chương trình con. SJA1000 có hai trạng thái: chế độ đặt lại và chế độ làm việc, cấu hình thanh ghi khác nhau ở hai trạng thái. Khi các tham số được đặt, CPU sẽ ra lệnh và SJA1000 ở trạng thái hoạt động và giao tiếp bình thường được thực hiện. Nếu có lỗi giao tiếp, CPU sẽ trả lại SJA1000 để đặt lại chế độ. Mô-đun nhận có trách nhiệm nhận thông báo nút và xử lý liên quan. Trong quá trình nhận, CPU sẽ đọc dữ liệu, phán đoán loại khung dữ liệu theo từ lệnh và thực hiện các xử lý khác nhau. Mô-đun gửi có trách nhiệm gửi tin nhắn. Trước khi SJA1000 gửi dữ liệu, nó phải xác định xem các điều kiện gửi có được đáp ứng hay không. Nếu được đáp ứng, thông tin khung tin nhắn, mã định danh và dữ liệu sẽ được gửi vào bộ đệm, sau đó gửi. Biểu đồ luồng gửi và nhận của JA 1000 được hiển thị trong Hình 5.
5. Kết luận
Hệ thống này sử dụng máy vi tính đơn chip AT89S52 làm lõi, không có bất kỳ sửa đổi nào đối với mạng điện thoại và thực hiện phát hiện tự động và báo động bằng giọng nói cho các điểm củng cố tại nhà. Trong thiết kế, cấu trúc bus CAN được sử dụng để tạo thành hệ thống bảo mật, có tính linh hoạt và khả năng mở rộng tốt hơn. Đồng thời, bus CAN được sử dụng để giới thiệu xử lý dữ liệu thời gian thực, giúp cải thiện độ tin cậy của hệ thống. Nó có thể có giá trị ứng dụng và khuyến mãi lớn hơn để xây dựng hệ thống liên lạc trực quan, quản lý cộng đồng thông minh và quản lý kiểm soát truy cập.