Desain sistem keamanan rumah pintar berbasiskan mikrokomputer chip tunggal
1. Perkenalan
Sistem keamanan saat ini dapat direalisasikan dengan bantuan teknologi komputer, teknologi kartu IC, teknologi komunikasi, dll. Penerapan bus CAN ke sistem keamanan telah memainkan peran yang baik dalam mempromosikan pengembangan kecerdasan rumah. Tetapi menerapkan teknologi DTMF ke sistem keamanan tidak memerlukan kabel khusus, tidak menempati sumber daya frekuensi radio, dan tidak menyebabkan polusi elektromagnetik. Dalam tulisan ini, sistem keamanan rumah pintar baru berdasarkan CAN bus dan teknologi DTMF dengan mikrokontroler AT89S52 sebagai inti dirancang, yang meningkatkan kinerja waktu nyata dan keandalan sistem keamanan perumahan asli ke tingkat yang baru. Sistem ini dapat melakukan pemantauan real-time dari lingkungan keselamatan di seluruh rumah.Kawasan pemantauan mencakup serangkaian faktor yang tidak aman seperti anti-pencurian dalam ruangan, alarm kebakaran, dan kebocoran gas. Setelah kecelakaan yang disebutkan di atas terjadi, sistem alarm akan mengirimkan informasi alarm yang sesuai, menyiarkan kategori alarm dengan suara, dan menyediakan suara alarm untuk pengguna jarak jauh dan departemen terkait.
2 Struktur sistem secara keseluruhan
Mikrokomputer chip tunggal mengontrol sirkuit transceiver DTMF, sirkuit suara digital, dan sirkuit kontrol pick and hang. Detektor dapat dengan cepat dan akurat memantau kondisi abnormal kediaman, dan memberitahu pengontrol tepat waktu setelah konfirmasi, dan kemudian mikrokomputer chip tunggal mengontrol rangkaian antarmuka telepon untuk mewujudkan analog lepas, dan secara otomatis memanggil nomor telepon yang telah ditetapkan untuk alarm suara dan memberitahu pusat manajemen . Ketika respons pihak lain terdeteksi, status peringatan secara otomatis dipulihkan.
3 desain perangkat keras
Bagian kontrol utama dari sistem ini mengadopsi mikrokomputer chip tunggal AT89S52, tidak perlu memperluas memori eksternal. Rangkaian pengawas menggunakan serial EEPROM-X25045 yang dapat diprogram. X25045 secara berturut-turut menyimpan informasi data seperti bidang logo, nomor telepon, kode alarm, dan pengaturan sistem. Sirkuit suara digital menggunakan chip suara digital ISD1420. ISD1420 dalam sistem hanya digunakan sebagai sirkuit dasar perekaman dan pemutaran, sehingga semua garis alamat diatur ke 0, sehingga alamat awal pemutaran adalah 0. Sinyal suara diambil oleh mikrofon electret, dan diperkuat oleh amplifier di dalam chip dari dua ujung M IC dan M IC REF. Sinyal audio setelah power amplifier digunakan untuk menghubungkan ke sirkuit panggilan dari SP + untuk mengirimkan sinyal suara.
3. 1 Deteksi dering dan unit pickup analog
Sistem terhubung ke kedua ujung saluran telepon dan selalu dalam keadaan pemantauan, yang tidak akan mempengaruhi operasi normal telepon. Ketika sistem menerima sinyal dering, ia akan melakukan deteksi dering. Sinyal dering terhubung ke port P3.4 dari AT89S52 setelah tiga inverter. Jika tidak ada yang menjawab setelah 5 kali berdering, sistem memasuki kondisi tidak terhubung otomatis. Pin P1.2 dari mikrokomputer chip tunggal menghasilkan tingkat tinggi, dan transistor V501 dihidupkan, relai K1 akan bekerja, dan resistansi beban akan dihubungkan ke sirkuit untuk mewujudkan analog lepas kait. Setelah itu, arus yang lebih besar dari 10mA akan muncul di saluran telepon.Setelah mendeteksi arus ini, pusat switching tidak lagi mengeluarkan sinyal dering tetapi beralih untuk menghubungkan panggilan. Jika sinyal dering menghilang sebelum mencapai nilai preset, nilai hitungan mikrokomputer chip tunggal dihapus dan pengontrol tidak bekerja.
3. 2 unit transceiver DTMF
Rangkaian transceiver DTMF menggunakan pengodean / decoding chip sinyal DTMF MT8880 [5] Mikrokomputer chip tunggal memanggil keluar nomor telepon melalui sirkuit transceiver DTMF untuk membuat alarm telepon.Rangkaian transceiver DTMF ditunjukkan pada Gambar 2.
MT8880 menyediakan antarmuka yang terhubung dengan mikroprosesor untuk mengontrol mode pengiriman, penerimaan dan kerja. Bagian penerimanya mengadopsi input ujung tunggal, terdiri dari R27, R28 dan C16, gain tegangan inputnya adalah 1, dan penguatan sinyal input dapat disesuaikan dengan mengubah R28. Bagian pengiriman terdiri dari R29, C17, C18 dan XTAL2. Bagian kontrolnya terdiri dari R30 dan C19. IRQ / CP terhubung ke pin P3.5 dari mikrokontroler. Ketika MT8880 menerima sinyal multi-frekuensi multi-nada ganda yang valid, mikrokontroler melakukan pemrosesan interupsi. Terminal IN MT8880 terhubung ke terminal QR sirkuit panggilan TEA 1062, dan terminal TONE MT8880 terhubung ke terminal DTMF TEA1062.
Unit bicara # e # 3. 3 Unit bicara
Sirkuit panggilan menggunakan telepon sirkuit khusus panggilan khusus TEA1062. Saat mengirim panggilan, sinyal suara (dari ISD1420) dimasukkan melalui pin M IC +, dan sinyal DTMF (dari MT8880) dimasukkan melalui pin DTMF. Setelah diperkuat oleh TEA1062, sinyal itu dikirim ke saluran telepon dari pin LN. Saat menerima panggilan, sinyal adalah input dari pin IR melalui jaringan pembatalan sidetone, dan output dari pin QR setelah diamplifikasi.Ada dua cara: satu dikirim ke terminal ANA IN dari ISD1420 untuk merekam suara, dan yang lainnya dikirim ke IN MT8880. Terminal mengekstrak sinyal DTMF.
3. 4 BISA bus unit transmisi data
Unit transmisi data bus CAN terdiri dari dua bagian, satu bagian adalah pengendali CAN untuk mewujudkan interaksi dan kontrol data bus, dan bagian lainnya adalah transceiver data CAN untuk mewujudkan transmisi jaringan data.
AT89S52 chip tunggal menyadari akses ke bus dengan mengendalikan pengontrol CAN, dan juga bertanggung jawab untuk pengukuran dan kontrol unit fungsional dan sirkuit antarmuka bus CAN.
AT89S52 mengakses CAN controller SJA1000 melalui mode interupsi.Untuk meningkatkan kemampuan anti-gangguan simpul CAN bus, SJA1000 terhubung dengan driver bus CAN PCA82C50 melalui optocoupler berkecepatan tinggi 6N137. Pin CANH dan CANL PCA82C50 terhubung ke bus CAN dengan masing-masing 5 resistor, yang dapat memainkan peran pembatas saat ini untuk mencegah PCA82C50 terkena dampak arus berlebih.
4 desain perangkat lunak
Perangkat lunak sistem mengadopsi desain modular, terutama termasuk modul program utama, modul komunikasi CAN, modul deteksi dering, modul alarm suara, modul transceiver DTMF, dll. Di sini kami terutama memperkenalkan program utama dan desain modul komunikasi CAN.
4. 1 desain program utama
Program utama terutama menyelesaikan panggilan berbagai modul fungsional, mendeteksi input sistem, dan kemudian menilai dan memproses sesuai dengan status sistem. Sebelum program melakukan loop utama, diperlukan inisialisasi, seperti MT8880, ISD1420, SJA1000, dan flag terkait. Alur program utama ditunjukkan pada Gambar 4.
4. 2 BISA desain modul komunikasi
Modul komunikasi CAN mencakup inisialisasi pengontrol, penerimaan dan pengiriman subrutin. SJA1000 memiliki dua status: mode reset dan mode kerja, konfigurasi register berbeda di kedua negara. Ketika parameter diatur, CPU mengeluarkan perintah, dan SJA1000 dalam kondisi kerja dan komunikasi normal dilakukan. Jika ada kesalahan komunikasi, CPU akan mengembalikan SJA1000 ke mode reset. Modul penerima bertanggung jawab atas penerimaan pesan simpul dan pemrosesan terkait. Selama proses penerimaan, CPU akan membaca data, menilai jenis bingkai data sesuai dengan kata perintah dan melakukan pemrosesan yang berbeda. Modul pengiriman bertanggung jawab atas pengiriman pesan. Sebelum SJA1000 mengirim data, ia harus menentukan apakah kondisi pengiriman terpenuhi. Jika terpenuhi, informasi bingkai pesan, pengidentifikasi dan data yang akan dikirim ditulis ke dalam buffer, dan kemudian dikirim. Diagram alur pengiriman dan penerimaan JA 1000 ditunjukkan pada Gambar 5.
5. Kesimpulan
Sistem ini menggunakan mikrokomputer chip tunggal AT89S52 sebagai intinya, tanpa modifikasi apa pun pada jaringan telepon, dan mewujudkan deteksi otomatis dan alarm suara untuk titik-titik benteng rumah. Dalam desain, struktur bus CAN digunakan untuk membentuk sistem keamanan, yang memiliki fleksibilitas dan skalabilitas yang lebih baik.Pada saat yang sama, bus CAN digunakan untuk memperkenalkan pemrosesan data waktu nyata, yang meningkatkan keandalan sistem. Ini dapat memiliki aplikasi yang lebih besar dan nilai promosi untuk membangun interkom visual, manajemen komunitas yang cerdas, dan manajemen kontrol akses.