盛建榮

（金華廣播電視大學(xué)，浙江 金華 321022）

摘 要： 隨著(zhù)微電子、計算機技術(shù)以及通信技術(shù)的迅速發(fā)展，由單片機和無(wú)線(xiàn)傳輸模塊組成的無(wú)線(xiàn)數據通信系統在安防等行業(yè)的無(wú)線(xiàn)控制、數據采集、故障報警等諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應用。針對目前市場(chǎng)上的家用網(wǎng)絡(luò )攝像機只有一個(gè)報警輸入接口，而用戶(hù)實(shí)際需要接入多種報警源（防火、防盜、防搶?zhuān)┑膯?wèn)題，設計了可以接入多種報警源且任意I/O口都可以接受無(wú)線(xiàn)信號進(jìn)行解碼的報警接收控制器。

0 引言

在城市快速發(fā)展的過(guò)程中，城市人口數量巨增，給社會(huì )治安帶來(lái)很大壓力。工廠(chǎng)、機關(guān)和居家失盜、搶劫等事件時(shí)有發(fā)生。為此，政府部門(mén)提倡采用高科技手段實(shí)現技術(shù)防范措施。針對目前市場(chǎng)上的家用網(wǎng)絡(luò )攝像機報警只有一個(gè)輸入接口，而用戶(hù)實(shí)際需要接入多種報警源（防火、防盜、防搶?zhuān)┑膯?wèn)題，開(kāi)發(fā)設計可以接入種多報警源的報警接收控制器，它能配合網(wǎng)絡(luò )攝像機把報警現場(chǎng)的視頻實(shí)時(shí)傳回報警中心和業(yè)主，讓報警中心或業(yè)主根據報警現場(chǎng)的視頻情況及時(shí)處理，提高效率，降低成本。

1 硬件電路設計

本控制器的核心芯片采用STC11F08XE單片機，復位芯片選用美信半導體的MAX813L，無(wú)線(xiàn)接收芯片選用法國SYNOXO半導體公司SYN480R。系統整體功耗較小，兼容性好，穩定性高。

1.1 硬件結構

硬件的結構和可靠性直接影響著(zhù)整個(gè)系統的可靠性，所以合理安排電路能提高電子產(chǎn)品的性能。本控制器的系統框圖如圖1所示，其中實(shí)線(xiàn)大框內的是本項目的原理框圖。本系統以STC11F08XE單片機為控制核心，具有在線(xiàn)編程、低功耗、5 V工作電壓、內置資源豐富的特點(diǎn)。I/O口有40個(gè)，Flash程序存儲器為8 KB，SRAM為1 280 B，內置波特率發(fā)生器，2個(gè)定時(shí)器，內置看門(mén)狗等；ASK/OOK高靈敏度超外差接收芯片SYN480R，具有低功耗3.7 mA（315 MHz，完全工作），頻率范圍為315~433.92 MHz，接收靈敏度為-107 dBm，傳輸速率10 kb/s（SWP）。復位芯片MAX813L具有四個(gè)功能：上電和掉電狀態(tài)下的復位功能、WATCHDOG輸出功能、1.25 V掉電告警門(mén)限檢測器、手動(dòng)復位輸入[1]。

無(wú)線(xiàn)接收芯片SNY480R可以提供固定和掃頻兩種基本的工作模式，本系統采用固定模式[2]。在這種模式下，芯片內會(huì )產(chǎn)生固定的本振信號，僅僅需要輸入外部時(shí)鐘信號或外接一個(gè)石英晶振即可，但該接收模式下需要發(fā)射機有相對精確穩定的發(fā)射頻率，所以通常都使用聲表面濾波SAW和石英晶振。

1.2 電路設計

1.2.1 系統復位電路

在系統運行的過(guò)程中，有時(shí)可能需要對系統進(jìn)行復位。為了避免對硬件系統經(jīng)常加電和斷電造成的損害，設計了手動(dòng)的復位電路，如下圖2所示。該電路在系統的運行過(guò)程中需要復位時(shí)，只需使開(kāi)關(guān)閉合，在RESET端就會(huì )出現一定時(shí)間的高電平信號，從而使單片機實(shí)現復位。

1.2.2系統晶振電路

單片機必須在時(shí)鐘的驅動(dòng)下才能進(jìn)行工作。STC11FXX系列單片機內部都有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需外接晶振源，就能產(chǎn)生一定頻率的時(shí)鐘信號送到單片機內部的各個(gè)單元，決定單片機的工作速度[3]。本設計采用外接晶振的方法，電路中兩個(gè)電容的作用：一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率起到微調的作用。

1.2.3 系統輸入電路

按輸入的方式分有線(xiàn)信號輸入和無(wú)線(xiàn)信號輸入兩種，圖3是有線(xiàn)信號的輸入電路設計，圖中CAR0_IN是防火探頭的輸入端，常開(kāi)開(kāi)關(guān)輸入；CAR1_IN是防劫持按鈕的輸入端，常開(kāi)開(kāi)關(guān)輸入；CAR2_IN是有線(xiàn)防盜探測器信號輸入，常閉開(kāi)關(guān)輸入；CAR3_IN是目前市面上常用的報警主機的接入，由于這個(gè)信號是有電源電壓的輸入，為防止正負極性接錯而損壞設備，故在電路中設計了極性轉換電路；CAR4_IN、CAR5_IN為預留的外部防盜報警探頭的輸入，這兩路的輸入可以通過(guò)K1、K2這2個(gè)開(kāi)關(guān)設置輸入方式是常開(kāi)的還是常閉的輸入信號。K1/K2閉合，則CAR4_IN、CAR5_IN為常閉輸入，否則為常開(kāi)輸入[4]。

1.2.4 無(wú)線(xiàn)報警接收電路

無(wú)線(xiàn)報警探頭及遙控器的發(fā)送信號經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)接收電路接受后送入單片機，本電路的特點(diǎn)是，單片機任意I/O口都可以接受無(wú)線(xiàn)信號進(jìn)行解碼，如圖4所示。

1.2.5 系統輸出電路

輸出電路主要是報警輸出信號和指示燈的指示信號。報警輸出端口采用光電耦合管隔離，防止外接高電壓輸入燒壞單片機。指示燈采用雙色的二極管（紅色、綠色），當有輸出時(shí)，指示燈亮綠色，無(wú)輸出則亮紅色。

2 軟件設計

軟件設計的任務(wù)是在整體設計和硬件設計的基礎上，確定程序結構，分配內存RAM資源，劃分功能模塊，然后進(jìn)行主程序和各模塊程序的設計，最后與硬件相結合完成相應功能[5]。

2.1主程序設計

主程序采用模塊化設計，系統流程如圖5所示。開(kāi)機進(jìn)入主程序后對端口及相關(guān)寄存器、定時(shí)器等進(jìn)行初始化，檢測是否需要清除以前保存的數據信息（探頭的編碼及狀態(tài)信息），若需要清除則進(jìn)入清除數據子程序，若不需要清除數據，則進(jìn)入讀取已保存的數據信息并保存這些信息到相應的數組和變量中；初始化定時(shí)器，開(kāi)啟定時(shí)器，開(kāi)啟中斷功能，用串口發(fā)送已讀取的信息（便于系統調試、測試），再判斷當前EEPROM數據是否為空且不處于工作模式，如果是則設備不工作，并提示用戶(hù)進(jìn)行學(xué)習；否則按模式開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)入相關(guān)的工作模式。工作模式按工作子程序運行，學(xué)習模式按學(xué)習子程序運行。

2.2學(xué)習子程序

SYN480R與CPU的連接僅需要一條線(xiàn)，只要將SYN480R的DO和STC11F08XE的P4.0口連接即可。SYN480R片內自動(dòng)完成所有的RF及IF調諧，輸出信號通過(guò)CPU的端口進(jìn)行解碼。

PT2262編碼芯片是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，它每次發(fā)射時(shí)至少發(fā)射4組字碼。每組字碼之間由同步碼隔開(kāi)，用單片機軟件解碼時(shí)，程序只要判斷出同步碼，然后對后面的字碼進(jìn)行脈沖寬度識別即可。一個(gè)字碼由8位地址碼加4位數據碼即12位AD碼組成，地址碼和數據碼都用不同寬度的脈沖來(lái)表示，用1表示兩個(gè)寬脈沖；用0表示兩個(gè)窄脈沖；用F表示一個(gè)寬脈沖和一個(gè)窄脈沖，也就是地址碼的懸空。設置地址碼時(shí)應考慮：同一個(gè)系統地址碼須一致；不同的系統可以依靠不同的地址碼加以區分；至于設置什么樣的地址碼完全由用戶(hù)決定。

根據上述特點(diǎn)我們用定時(shí)器計數的方式測量電平脈沖的寬度，根據這個(gè)寬度判斷是同步碼、0碼、1碼、F碼和錯誤碼，然后做相應的處理完成解碼過(guò)程。為了確保接收到的碼是正確的，采用連續兩次收到相同的碼后才能確認的方式來(lái)解碼。

2.3工作子程序

在進(jìn)入工作子程序時(shí)，先檢測各個(gè)外接有線(xiàn)輸入端口是否有有效信號輸入，如果有則根據規則輸出相應的信號，比如：火警輸入信號有效，則立刻對外輸出報警信號；如果有有線(xiàn)報警信號輸入，則需要檢測目前是否是布防狀態(tài)，是布防狀態(tài)則立即對外輸出報警信號，若是撤防狀態(tài)則什么也不做。有線(xiàn)信號檢測完畢后進(jìn)入無(wú)線(xiàn)信號接收，無(wú)線(xiàn)信號接收和學(xué)習模式相同，當收到一組解碼信息后，立刻與布防數組、撤防數組、防劫數組、報警探頭1數組、報警探頭2數組的信息對比，一旦有一個(gè)數組信息與收到的解碼信息相同就執行相應的動(dòng)作，比如：若收到與解碼信號的布防碼信號一致，則系統檢查當前的狀態(tài)，若是撤防狀態(tài)就修改當前狀態(tài)為布防狀態(tài)，修改相應的輸出指示及狀態(tài)標志，如果是布防狀態(tài)則什么也不做。若收到的解碼信號與防劫按鈕學(xué)習碼一致則立即對外輸出報警信號，輸出信號保存1 s后停止輸出信號。若收到的是報警探頭的解碼信號，則系統檢測當前的布防狀態(tài)標記，如果是布防狀態(tài)，則立即對外輸出報警信號，輸出信號保存1 s后停止輸出信號；如果是撤防狀態(tài)則系統什么也不做。工作子程序的流程如圖6所示。

3 結論

該控制器采用先進(jìn)的微處理技術(shù)作為控制核心，集成度高，可靠性好，具有多種靈活接口?？梢越邮?路無(wú)線(xiàn)報警探頭信號和2路有線(xiàn)防盜報警探頭信號的輸入；可以接入24小時(shí)布防的火警探測器、防搶劫按鈕等有線(xiàn)探測器的輸入；可以對接其他報警主機的報警信號輸入，實(shí)現多種探測器的輸入；通過(guò)報警輸出口和網(wǎng)絡(luò )攝像機報警輸入口配套使用，還可實(shí)現無(wú)線(xiàn)遙控布防、撤防。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，相信多功能報警接收控制器必將會(huì )廣泛應用。

參考文獻

[1] 張齊.單片機應用系統設計技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[2] 唐德禮.單片機原理及應用[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.

[3] 李升.單片機原理與接口技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2011.

[4] 蔡向東.單片機軟件模擬SPI接口的解決方案[J].信息技術(shù)，2006（6）：134-136.

[5] 王曉東.用軟、硬結合的方法實(shí)現對PT2262的解碼[J].山西電子技術(shù)，2008（5）：40-41.