安徽大学创新实验项目立项通知

编号：安徽大学创新实验室（基地）学生创新基金申请书项目名称：基于家庭电话智能监控处理器的研究申报人：余东升联系电话：[phone]指导教师：孙学平所在院系：电子科学与技术学院类别：□理工类学术论文□发明制作□社会调查报告和社科类学术论文安徽大学实验与物资设备管理处制2008年10月8日项目名称基于家庭电话智能监控处理器的研究项目类别发明制作起止日期2008年10月16日——2009年10月16日申请经费3000元申请者情况学号姓名年级所在院系联系电话签名P10614053余东升2006级电子学院13965136341合作者情况P10514107卢克2005级电子学院15955109200P10614059王德松2006级电子学院13865915349P10614120钟孝发2006级电子学院0551-3690614P10614011陆凡2006级电子学院13721101589P10614069陈楠楠2006级电子学院13865914531第一指导教师姓名所在单位职称备注孙学平安徽大学高级实验师电子电路其他指导教师项目负责人获奖情况余东升：三等奖学金，社会活动积极分子，计算机二级，计算机三级卢克：三等奖学金王德松：科学技术协会优秀会长,计算机二级，计算机三级钟孝发：计算机二级，计算机三级陆凡：三等奖学金，计算机二级陈楠楠：两次一等奖学金,一次三等，计算机二级优秀证书，优秀团员，预备党员,”社会活动极积分子”，参加安徽大学2008年度暑期机器人剧场赛研究内容提要本系统是基于家庭电话智能监控处理器的研究。系统采用单片机控制，主要对室内发生盗情、火灾、煤气泄漏等异常情况时通过电话及扬声器发出报警。在异地还可通过电话对该系统进行远程控制，如设防、撤防、报警状态查询、修改电话号码、修改校验密码等。具体来说，本系统由双音频接收、语音提示、CPU控制、驱动电路等多个单元组成,其中驱动部分比较简单,可根据实际需要设计不同的电路。该系统的几个部分分别为:振铃检测电路、模拟摘/挂机电路、双音频信号检测电路、语音提示电路、中央处理单元等。另外，该系统可实现电话并机和掉线的检测，紧急状态下也可由主机或遥控按键实现直接报警，是一种适合于家庭、办公室和仓库等处的可靠的安全防范装置研究的目的和意义本研究项目以现在普及的固定电话为依托，以单片机为整个系统的监控核心，当室内发生火灾、煤气泄漏、有非法进入等异常情况时通过电话发出语音报警，通知当事人家里发生的情况，使得到及时处理，以减少损失；此外，也通过扬声器在现场发出高音报警。另外，还可以通过拨打电话的方式对该装置进行远程操作。现代家庭多为三口之家，随着现代生活节奏的加快，家中无人是常见的现象。这将导致诸如失火、煤气泄漏甚至入室盗窃等情况发生时，由于得不到及时处理，给人们的财产安全带来重大损失。人们非常希望有一个报警装置，能够及时地通知或处理家里无人时发生的异常情况，从而将损失减少到最低限度。本监控处理器适用于家里无人时充当“小哨兵”的作用，在发生盗情、火灾及煤气泄漏时采取适当的措施并发出报警，使得到及时处理，以减少损失。国内外本项目的研究状况关于基于单片机对电话报警系统的研究项目无论是在国内还是国外都是比较多的且都有各自的功能，诸如：美国、加拿大、韩国。美国HONEYWELL报警产品系列，如：VISTA—120/250、VISTA—10P通信/控制主机、238TL8防区控制/通讯主机、OMNI—4OO通信/控制主机等；韩国的三星光电子产品系列，如：SDC—413PD、SID—45CP、SDZ—330、SPD—3300、SHC—740P等。随着我国国内生产总值稳定而快速的增长，人们的生活水平有了很大的提高，但与此同时，社会人口的流动性大大增加了，社会结构和社会治安都日趋复杂，入室抢窃、偷盗等诸多社会问题的频繁发生，使人们对家庭生命财产的安全越来越重视。传统的机械式（防盗网、防盗窗）家居防卫系统在实际使用中暴露了很多隐患，国家下达了《关于在住宅小区禁止安装防盗网的建议》中指出，防盗网带来了很多问题，例如市容的美观，火灾以后的逃生以及为犯罪分子提供翻越条件等等，因此现在已有几十个城市立法，强行拆除金属防盗网，所以家庭安防必须有新的系统、新的方法能够提供相应的解决方法。由此要求我国的电话报警系统技术提高，由于通信与信息技术的发展，特别是计算机网络技术的日臻成熟。伴随着各种通信、家电、安保防范设备通过网络技术进行监测、控制与管理的商业系统被普遍的应用于智能住宅小区，家庭安全防范产品的发展也出现了前所未有的变化。如北京科技有限公司等参考文献[1]张培仁，张志坚，高修峰：《十六位单片微处理器原理及应用（第一版）》,清华大学出版社，2005.5，P18-P52，P60-P63，P130-P163，P226-P260，P280-P286[2]杨霖，范寿康：双音多频接收发送器MT8888C及其应用，军事通信技术，21卷，2000年3期，P52-P56[3]吴国凤：《C语言程序设计教程（第一版）》，中国科技大学出版社，2003.2，P36-P60，P88-P115[4]MT8888C-IntegratedDTMFTransceiverwithIntelMicroInterface.MITEL,1999[5]张立臣：DTMF信号收、发芯片MT8888原理及应用，国外电子元器件，2001年9期，P30-P31[6]温强，赖志昌，王丽慧：双音多频发送接收器MT8888及其应用，自动化技术与应用，19卷，2002年2期，P47-P51[7]吕仁礼，周金和，李茂详：电话DTMF数据收发模块的设计，电子技术应用，24卷，1998年4期，P46-P48[8]李有池，张宪起：AT89S51的串行编程及其对串行EEPROM的读写，集成电路通讯，23卷，2005年3期，P32-P36[9]李勋，林广艳，卢景山：《单片微型计算机大学读本（第一版）》，北京航空航天大学出版社，1998.11，P197-P203项目的创新点1.可实现自动拨号的功能。2.可通过键盘或拨打电话的方式来查询报警历史记录。3.通过拨打电话的方式对系统进行远程操作。4.在录放间的时长和语音质量方面都有较大突破，采用EEPROM存储模式进行存储，断电后信息可以持续保存100年。器件可以重复录制10万次。5.具有自动掉线模式。6.语音提示电路比同类电路有很大突破：它主要由信息储存器件ISD1400ChipCorder系列是单片来实现，具有高质量，短周期的录放音电路的特点。采用CMOS工艺，内部包含片上时钟，麦克前置放大器，自动增益控制，带通滤波器，平滑滤波器和功率放大器。由ISD1400组成的最小应用系统仅包含一个麦克，喇叭，几个阻容元件，两个开关和电源。研究详细内容、研究方案（研究方法、技术路线）一、系统主要功能如下：（一）报警：当室内发生火灾、煤气泄漏或有非法进入时，相应的检测装置产生一报警脉冲信号传入单片机，单片机立即启动循环拨号程序，从存储装置中取出预先存入的电话号码，通过双音多频信号收发器发出，发送完毕后启动信号音检测程序，检测是否拨通，若未拨通则取下一个号码重新拨打，直到拨通为止。拨通后，等待对方接听，当检测到对方已摘机接听，启动放音程序，播放相应的录音，通知当事人家里发生的情况。（二）远程控制：就是通过拨打电话的方式对系统进行远程操作。拨打并有本系统的电话，响铃规定次数后若还无人接听，则认为室内无人，系统自动摘机；首先需要进行身份校验，身份校验通过后，就可根据系统的语音提示，通过按下电话按键对系统进行如撤防，设防，报警记录查询，修改电话号码，修改校验密码等操作。（三）报警记忆功能：可通过键盘或拨打电话的方式来查询报警历史记录。（四）身份验证：系统设有校验密码，只有通过了身份验证，才能对系统进行远程操作。（五）密码修改功能。（六）电话号码修改功能。（七）语音提示功能。二、系统功能模块介绍：该系统几个部分分别为:振铃检测电路、模拟摘/挂机电路、双音频信号检测电路、语音提示电路、中央处理单元、看门狗电路、密码检测、信号分析处理、扬声器报警电路等。(一)振铃检测电路如图1.1所示，电话振铃信号到来时，电话线路上的25Hz,90V振铃信号经过一个桥式整流及滤波后，驱动光电耦合器，有振铃信号时，振铃信号输出端为低电平，无振铃信号为高电平，CPU可以由此判断有无振铃信号及振铃次数。当振铃次数打到某个数时在AT890C51单片机中产生一个INT0中断,以INT0中断服务子程序开始,系统准备处理用户操作。图1.1振铃检测电路(二)模拟摘/挂机电路如图1.2所示，模拟摘挂机电路主要由一个三极管开关电路控制继电器的开关，继电器控制接入电话线两端的200Ω电阻。摘挂机信令由单片机通过使TXD/P3.1口变为高电平，使三极管P1处于导通状态，从而开启继电器J1，J1使电阻R3接入电话线两端。因为R3的电阻为200Ω，使回路电流变大，控制电路向交换机发出模拟摘机的信号，交换机响应摘机信号，完成电话线路接通。整个电路完成自动模拟摘机过程。图1.2自动摘挂机电路(三)双音频信号检测电路双音多频（DTMF）信号收发器MT8888在本系统中的主要功能是自动拨号、电话信号音检测以及DTMF信号的接收。MT8888的接口电路如图1.3所示。MT8888输出的DTMF信号还需经过放大再送到电话线上。DTMF信号放大电路如图1.4所示。图1.3图1.4(四)语音提示电路这部分电路主要由ISD1400系列芯片及其附件组成,当用户摘机,准备进行远程拨号之前,由该电路模块产生必要的语音提示信息,使用户获得帮助,协助其完成控制操作。这部分电路的硬件并不复杂,但提示音的播放需要程序参与。图1.5参考电路(五)中央处理单元这部分电路主要由AT89C51芯片组成,它是系统的核心,所有的控制功能都在单片机AT89C51的协调下有序完成。单片机用来完成信号音计数、密码校验、在线修改密码、信息分析等功能模块。(六)看门狗电路(七)密码检测本单元可以在系统初始化的时候，在单片机内部的存储器的内部开辟一块空间放置密码。当用户输入密码的时候，单片机把输入的密码写入另外的一块空间，然后利用减法运算比较两者是否相等。这样就可以实现密码检测的功能。(八)信号分析处理本单元可以利用查表方式，也可以用简单的语句，稍微长一点的语句实现，例如CASE语句等。(九)扬声器报警电路采用音频功率放大器LM386对凌阳单片机输出的语音信号进行放大，驱动扬声器报警。扬声器报警电路如图1.6所示。图1.6扬声器报警电路三、系统流程图：图1.7主程序流程图图1.8远程控制中断服务程序四、项目成员的组成、特长、分工及成员间相互协调配合的情况卢克对单片机编程十分熟悉身为学姐的她实力绝对过硬，余东升、钟孝发计算机能力不错，王德松、陆凡、陈楠楠心思细密，做事有耐心,并有一定的电路实验技能基础。组员基本都进行过实物焊接与组装，比如电子琴、机器猫和微型录音机,理论和实践动手能力都较好。导师：孙老师长期从事电子电路的教学科研工作，经验丰富，是电子电工实验室的高级实验师。此系统主要有信号采集、双音频信号检测电路、语音提示电路、中央处理单元几个功能模块组成，功能相对集中，因而采用分阶段的方法依次对各个模块进行分析研究与设计。以组员平时活动方便为最优原则将成员分成男女两小组，卢克、余东升、钟孝发主攻编程，王德松、陆凡、陈楠楠主攻电路的验证、分析。平时大家分头搜索资料，周末集中讨论解决问题。前期分析设计原理电路图，对器件进行特性分析并详细规划各个模块的流程，中期分别对各个模块进行分析研究与设计，先仿真验证再实物组装各功能模块。初步决定女生负责信号采集、语音提示电路模块，男生负责双音频信号检测电路、中央处理单元模块。后期整个小组一起对各个模块以最佳方式进行整合并调试，检测是否能够达到原定技术指标。五、项目选题的背景在这种趋势和要求下我们选择了本课题,就家庭安全防范这一问题进行了相关的思考研究。本研究项目以现在普及的固定电话为依托，以单片机为整个系统的监控核心，当室内发生