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智能化住宅小區(qū)安全服務系統(tǒng)
摘要：簡要介紹一種以公共電話網(wǎng)日傳輸媒介的住宅小區(qū)自動安防報警系統(tǒng)。系統(tǒng)以微控制器核心，日小區(qū)內住戶提供安全監(jiān)視和服務，具有可靠性高、成本低、易普及等優(yōu)點。關鍵詞：智能小區(qū)電話報警DTMF收發(fā)液晶顯示
隨著人們生活水平的不斷提高，家庭安全服務正在逐漸引起人們的重視。在住宅小區(qū)中設置聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)，使小區(qū)管理中心能對住戶的警情進行及時處理，正是人們所期盼的。電話設備的大規(guī)模普及，使得利用公用電話網(wǎng)實現(xiàn)小區(qū)自動報警聯(lián)勤系統(tǒng)成為可能。
一、系統(tǒng)工作原理和硬件設計
系統(tǒng)以微控制器AT89C52為核心，由兩部分組成：一部分是設置在居民住宅中的報警前端；另一部分是設置在物業(yè)管理中心的監(jiān)視終端。前者，由安放在住宅中的各種傳感器收集相應的模擬量信號，當信號達到報警門限的時候，啟動報警裝置，將報警信息通過電話線路傳到住宅小區(qū)的物業(yè)管理中心（或相應的安全服務部門）。后者，將收到的報警信息進行存儲和顯示，同時以聲、光的形式通知管理人員采取相應措施對警情予以處理。
傳感器部分包括煤氣泄漏檢測模塊、門磁開關模塊、紅外人體移動探測模塊、溫度/煙霧傳感模塊以及玻璃破碎振動模塊等。傳感器陣列的模塊化設計使用戶能模擬需要增減功能，增強了系統(tǒng)的適應性。
考慮到家用報警系統(tǒng)通訊的數(shù)據(jù)量不大，可采用雙音多頻遠程數(shù)據(jù)傳輸技術（DTMF）傳送報警數(shù)據(jù)。由傳感器陣列或手工輸入方式收集的報警信息，通過公用網(wǎng)遠程連接物業(yè)管理中心的監(jiān)視終端，當前端系統(tǒng)確認需要報警和幫助時，自動撥通監(jiān)控終端。接通以后以DTMF方式發(fā)送報警信息（包括本機號碼和警種等）。監(jiān)視終端收到振鈴信號后，控制DTMF發(fā)送、接收芯片模擬摘機動作，接收警情信息，啟動聲光報警，根據(jù)其中的本機號碼信息得到報警地點，將當前時間以及報警地點和警種等信息存入Flash存儲器中以備日后查詢，同時將這些信息在液晶顯示器上顯示出來。管理人員按下清除鍵清除聲光報警，并根據(jù)情況采取對策，處理時間也被同時記錄在系統(tǒng)的存儲器中。整個系統(tǒng)的工作流程和監(jiān)控終端的原理框圖如圖分別如圖1、圖2所示。
系統(tǒng)使用閃速存儲器保存報警信息，以便日后查詢。另外，小區(qū)住戶的電話號碼和住戶地址對應表也存在其中，用于將收到的報警信息中的電話號碼信息轉換為住戶地址信息。系統(tǒng)選用28SF040型4MBSuperFlashEEPROM。該存儲器通過優(yōu)化接口特性使得其讀寫速度非常快、功耗很低。此外，該芯片還采用了硬件和軟件保護的方法對片內存儲的數(shù)據(jù)進行有效的保護。在硬件方面，將引腳OE拉低或將引腳CE或WE置高以及當電源電壓降到2.5V以下時，都會禁止往片內寫入數(shù)據(jù)，在該器件上電時會自動處于軟件保護狀態(tài)。在處于軟件寫保護狀態(tài)時，須要對7個特定的地址單元進行讀操作才能解保護。同樣，對另外7個特定地址單元進行讀操作后使器件處于寫保護狀態(tài)，這種設計保證了存儲數(shù)據(jù)的可靠性。
時間是報警信息中不可或缺的組成部分。本系統(tǒng)采用RICOH公司的RS5C348時鐘芯片提供時間信息。該芯片以SPI總線方式與CPU進行接口，有閏年自動判斷和電壓檢測功能，得到準確的時間和日歷信息只須讀取幾個寄存器，簡化了電路設計，提高了設計的可靠性。但由于AT89C52沒有SPI接口，故在編程時要用軟件來模擬SPI接口時序。
收到報警信息后須要提示時間、地點、警鐘等信息，以便管理人員及時作出反應和處理緊急事件。系統(tǒng)采用的是EPSON公司的圖形點陣式液晶顯示驅動器SED1353來驅動SHARP和320×240點陣LM32019T型LCD。該驅動器可與Intel的51系列或Motorola的68系列MCU直接接口，支持1024×1024點陣LCD，具有分屏顯示功能，可將2個完全不同的點陣圖形顯示在上下2個半屏上。為優(yōu)化顯示速度和性能設置了SRAM接口作為顯示緩存，緩存容量可達128KB。SED1353與89C52的接口示意如圖3所示，其中MEMCS，MEMR和MEMW是針對顯示緩存SRAM的片選、讀和寫的信號接口。
為了避免發(fā)生報警前對電話設備和線中的破壞，系統(tǒng)采用聯(lián)勤方式，報警信息可通過其他住戶的電話線向監(jiān)控終端發(fā)送信息。
二、系統(tǒng)軟件設計
監(jiān)視系統(tǒng)的主要功能是在聲光報警的同時將收到的報警信息進行顯示和存儲，存儲內容可通過RS232接口讀到計算機中以便查詢，以及利用計算機校正系統(tǒng)的時鐘。主程序完成的功能為MCU的各個相關SFR的初始化、用戶定義的存儲單元的初始化，以及各主要外圍器件（如時鐘芯片、電話芯片、LCD驅動芯片）和閃速存儲器等的初始化。電話接口電路的振鈴信號接到單片機的外中斷口線上，中斷服務子程序的功能是接收報警信息并予以存儲和顯示，主要軟件流程如圖4所示。系統(tǒng)設置的2個按鍵分別對應清除聲光報警（亦即管理人員對報警作出響應）及申請和上位微機進行通信（包括將存儲器內容讀到微機中，利用微機校正系統(tǒng)的時鐘芯片的時間設置和將保存在微機中的地址電話對應表寫入閃速存儲器中）的功能，主要軟件流程如圖5所示。
在閃速存儲器28SF040中存放的是收到的報警信息和預先定入的地址電話對應表。報警信息包括報警時間（年、月、日、時、分、秒）、報警地點（棟、單元、樓層、房間）、警種和管理人員的處理時間（時、分、秒）。按BCD碼存放，每1項點1個字節(jié)（其中“年”取后2位數(shù)字），合起來作為邏輯上的1個目錄，共點14個字節(jié)，考慮到編程方便，以每16個字節(jié)為1個記錄。另外，地址電話對應表設為每8個字節(jié)為1個記錄，每個記錄中電話號碼和地址均以BCD碼存放，各占4個字節(jié)。如有16KB存放地址電話對應表，共可記錄2048個住戶的地址電話信息和31743個警訊記錄，其中存儲的第1個記錄用來存放存儲器中最后1個警訊記錄的第1個字節(jié)所在的地址，以便于存入新記錄時的定位。
表1控制寄存器
寄存器類型I/O地址數(shù)據(jù)R/W特性No.
名稱
A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0R1模式寄存器0001DISPREVPANELORGRAY4/8LCDERAMSWR2每行字節(jié)數(shù)寄存器0010C/PWR3水平同脈寬寄存器0011LPWWR4總顯示行數(shù)寄存器（縱向分辨率）0100SLTLWR50101SLTHWR6屏1顯示開始地址寄存器0110SAD1LR/WR70111SAD1HR/WR8屏2顯示開始地址寄存器1000SAD2LR/WR91001SAD2HR/WR10屏1顯示行數(shù)寄存器1010SL1LWR111011SL1HWR13地址調節(jié)寄存器1101APAJDWR14GS1灰度寄存器1110GS1WR15GS2灰度寄存器1111GS2W
系統(tǒng)選用320×240點陣的LCD，標準的漢字為16×16點陣，字符為8×16點陣，即LCD上可顯示15行20列的漢字。液晶顯示控制和驅動器內置14個控制寄存器，控制顯示器的工作狀態(tài)，如表1所列。當IOCS為低電平時，其地址由AB0～AB3來控制。其中R1為模式寄存器，各位的功能如下。
（1）DISP：DISP=0，關顯示；DISP=1，開顯示。
�。�2）REV：REV=0，正顯；REV=1，反顯。
�。�3）PANEL：PANEL=0，驅動單LCD屏；PANEL=1，驅動雙LCD屏。
�。�4）OR：OR=0，顯示分成上下兩屏，連接顯示；OR=1，顯示分成前后兩層，疊加顯示。
�。�5）GRAY：GRAY=0，黑白顯示；GRAY=1,灰度顯示。
�。�6）4/8選擇驅動LCD時的數(shù)據(jù)寬度。
4/8=0,4位數(shù)據(jù)傳輸；4/8=1，8位數(shù)據(jù)傳輸。與數(shù)據(jù)總線無關，建議設置寬度，該選項設為0。
（7）LCDE：LCDE=0，LCD電源關；LCD=1，LCD電源開。
�。�8）RAMS：顯示存儲器（VRAM）地址線配置。RAMS=0，地址8K×8SRAM'S；RAMS=1，地址32K×8SRAM'S。建議設置為1。
例如，設置液晶屏為單模塊、分屏、黑白模式，屏1定義為上半部，屏2定義為下半部，且屏幕分辨率為320×240。顯示存儲器與單片機內存統(tǒng)一編址，顯示存儲器由單片機直接尋址操作。屏幕初始化時，各寄存器的設置參數(shù)如下：
R1=83H，R2=27H，R3=7EH，R4=EFH，R5=0，R6=R7=0,R8=C0H，R9=12，R10=77H，R11=0，R13=R14=R15=0。
對于實際情況中的字符顯示，通�？稍谧鴺思埳袭嫵鲎址男螤�。根據(jù)它占用的每個字節(jié)的內容制作一個數(shù)值表（稱點陣數(shù)據(jù)），將這個表放在ROM中，顯示字符時，調用程序將這個表寫入VRAM的相應位置中實現(xiàn)顯示。ROM中的這個數(shù)值表稱為字模。若字符很少，這樣制作尚可。如果要顯示全部ASCII碼或者顯示漢字，就要設法套用現(xiàn)成的字模。ASCII字符可選用UCDOS的ASC16文件做字模庫，漢字字符可以選用UCDOS的HZK16文件做字模庫。此外，還有一些基于UCDOS或Windows的字模提取軟件，輸入字符或漢字后就會得到相應的字模，這對于要顯示的數(shù)目不大的字符或漢字是很方便的。本系統(tǒng)由于只在警種部分涉及一些漢字，再有就是一些數(shù)字，故采用的就是這種簡單的提取字模的方法。
結束語
本文所述系統(tǒng)已通過全面試驗并投入運行，住宅小區(qū)安防報警系統(tǒng)的不斷改進必將對智能樓宇體系的建設與發(fā)展和人民生活水平的不斷提高積極的影響。
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