智能化住宅小区安全服务系统

摘要：简要介绍一种以公共电话网日传输媒介的住宅小区自动安防报警系统。系统以微控制器核心，日小区内住户提供安全监视和服务，具有可靠性高、成本低、易普及等优点。 关键词：智能小区 电话报警 DTMF收发 液晶显示 随着人们生活水平的不断提高，家庭安全服务正在逐渐引起人们的重视。在住宅小区中设置联网报警系统，使小区管理中心能对住户的警情进行及时处理，正是人们所期盼的。电话设备的大规模普及，使得利用公用电话网实现小区自动报警联勤系统成为可能。 一、系统工作原理和硬件设计 系统以微控制器AT89C52为核心，由两部分组成：一部分是设置在居民住宅中的报警前端；另一部分是设置在物业管理中心的监视终端。前者，由安放在住宅中的各种传感器收集相应的模拟量信号，当信号达到报警门限的时候，启动报警装置，将报警信息通过电话线路传到住宅小区的物业管理中心（或相应的安全服务部门）。后者，将收到的报警信息进行存储和显示，同时以声、光的形式通知管理人员采取相应措施对警情予以处理。 传感器部分包括煤气泄漏检测模块、门磁开关模块、红外人体移动探测模块、温度/烟雾传感模块以及玻璃破碎振动模块等。传感器阵列的模块化设计使用户能模拟需要增减功能，增强了系统的适应性。 考虑到家用报警系统通讯的数据量不大，可采用双音多频远程数据传输技术（DTMF）传送报警数据。由传感器阵列或手工输入方式收集的报警信息，通过公用网远程连接物业管理中心的监视终端，当前端系统确认需要报警和帮助时，自动拨通监控终端。接通以后以DTMF方式发送报警信息（包括本机号码和警种等）。监视终端收到振铃信号后，控制DTMF发送、接收芯片模拟摘机动作，接收警情信息，启动声光报警，根据其中的本机号码信息得到报警地点，将当前时间以及报警地点和警种等信息存入Flash存储器中以备日后查询，同时将这些信息在液晶显示器上显示出来。管理人员按下清除键清除声光报警，并根据情况采取对策，处理时间也被同时记录在系统的存储器中。整个系统的工作流程和监控终端的原理框图如图分别如图1、图2所示。 系统使用闪速存储器保存报警信息，以便日后查询。另外，小区住户的电话号码和住户地址对应表也存在其中，用于将收到的报警信息中的电话号码信息转换为住户地址信息。 系统选用28SF040型4MB SuperFlash EEPROM。该存储器通过优化接口特性使得其读写速度非常快、功耗很低。此外，该芯片还采用了硬件和软件保护的方法对片内存储的数据进行有效的保护。在硬件方面，将引脚OE拉低或将引脚CE或WE置高以及当电源电压降到2.5V以下时，都会禁止往片内写入数据，在该器件上电时会自动处于软件保护状态。在处于软件写保护状态时，须要对7个特定的地址单元进行读操作才能解保护。同样，对另外7个特定地址单元进行读操作后使器件处于写保护状态，这种设计保证了存储数据的可靠性。 时间是报警信息中不可或缺的组成部分。本系统采用RICOH公司的RS5C348时钟芯片提供时间信息。该芯片以SPI总线方式与CPU进行接口，有闰年自动判断和电压检测功能，得到准确的时间和日历信息只须读取几个寄存器，简化了电路设计，提高了设计的可靠性。但由于AT89C52没有SPI接口，故在编程时要用软件来模拟SPI接口时序。 收到报警信息后须要提示时间、地点、警钟等信息，以便管理人员及时作出反应和处理紧急事件。系统采用的是EPSON公司的图形点阵式液晶显示驱动器SED1353来驱动SHARP和320%26;#215;240点阵LM32019T型LCD。该驱动器可与Intel的51系列或Motorola的68系列MCU直接接口，支持1024%26;#215;1024点阵LCD，具有分屏显示功能，可将2个完全不同的点阵图形显示在上下2个半屏上。为优化显示速度和性能设置了SRAM接口作为显示缓存，缓存容量可达128KB。SED1353与89C52的接口示意如图3所示，其中MEMCS，MEMR和MEMW是针对显示缓存SRAM的片选、读和写的信号接口。 为了避免发生报警前对电话设备和线中的破坏，系统采用联勤方式，报警信息可通过其他住户的电话线向监控终端发送信息。 二、系统软件设计 监视系统的主要功能是在声光报警的同时将收到的报警信息进行显示和存储，存储内容可通过RS232接口读到计算机中以便查询，以及利用计算机校正系统的时钟。主程序完成的功能为MCU的各个相关SFR的初始化、用户定义的存储单元的初始化，以及各主要外围器件（如时钟芯片、电话芯片、LCD驱动芯片）和闪速存储器等的初始化。电话接口电路的振铃信号接到单片机的外中断口线上，中断服务子程序的功能是接收报警信息并予以存储和显示，主要软件流程如图4所示。系统设置的2个按键分别对应清除声光报警（亦即管理人员对报警作出响应）及申请和上位微机进行通信（包括将存储器内容读到微机中，利用微机校正系统的时钟芯片的时间设置和将保存在微机中的地址电话对应表写入闪速存储器中）的功能，主要软件流程如图5所示。 在闪速存储器28SF040中存放的是收到的报警信息和预先定入的地址电话对应表。报警信息包括报警时间（年、月、日、时、分、秒）、报警地点（栋、单元、楼层、房间）、警种和管理人员的处理时间（时、分、秒）。按BCD码存放，每1项点1个字节（其中“年”取后2位数字），合起来作为逻辑上的1个目录，共点14个字节，考虑到编程方便，以每16个字节为1个记录。另外，地址电话对应表设为每8个字节为1个记录，每个记录中电话号码和地址均以BCD码存放，各占4个字节。如有16KB存放地址电话对应表，共可记录2048个住户的地址电话信息和31743个警讯记录，其中存储的第1个记录用来存放存储器中最后1个警讯记录的第1个字节所在的地址，以便于存入新记录时的定位。 表1 控制寄存器 寄存器类型 I/O地址 数 据 R/W特性 No. 名 称 A3 A2 A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 R1 模式寄存器 0 0 0 1 DISP REV PANEL OR GRAY 4/8 LCDE RAMS W R2 每行字节数寄存器 0 0 1 0 C/P W R3 水平同脉宽寄存器 0 0 1 1 LPW W R4 总显示行数寄存器（纵向分辨率） 0 1 0 0 SLTL W R5 0 1 0 1 SLTH W R6 屏1显示开始地址寄存器 0 1 1 0 SAD1L R/W R7 0 1 1 1 SAD1H R/W R8 屏2显示开始地址寄存器 1 0 0 0 SAD2L R/W R9 1 0 0 1 SAD2H R/W R10 屏1显示行数寄存器 1 0 1 0 SL1L W R11 1 0 1 1 SL1H W R13 地址调节寄存器 1 1 0 1 APAJD W R14 GS1灰度寄存器 1 1 1 0 GS1 W R15 GS2灰度寄存器 1 1 1 1 GS2 W 系统选用320%26;#215;240点阵的LCD，标准的汉字为16%26;#215;16点阵，字符为8%26;#215;16点阵，即LCD上可显示15行20列的汉字。液晶显示控制和驱动器内置14个控制寄存器，控制显示器的工作状态，如表1所列。当IOCS为低电平时，其地址由AB0～AB3来控制。其中R1为模式寄存器，各位的功能如下。 （1）DISP：DISP=0，关显示；DISP=1，开显示。 （2）REV：REV=0，正显；REV=1，反显。 （3）PANEL：PANEL=0，驱动单LCD屏；PANEL=1，驱动双LCD屏。 （4）OR：OR=0，显示分成上下两屏，连接显示；OR=1，显示分成前后两层，叠加显示。 （5）GRAY：GRAY=0，黑白显示；GRAY=1,灰度显示。 （6）4/8选择驱动LCD时的数据宽度。 4/8=0,4位数据传输；4/8=1，8位数据传输。与数据总线无关，建议设置宽度，该选项设为0。 （7）LCDE：LCDE=0，LCD电源关；LCD=1，LCD电源开。 （8）RAMS：显示存储器（VRAM）地址线配置。RAMS=0，地址8K%26;#215;8 SRAM"S；RAMS=1，地址32K%26;#215;8 SRAM"S。建议设置为1。 例如，设置液晶屏为单模块、分屏、黑白模式，屏1定义为上半部，屏2定义为下半部，且屏幕分辨率为320%26;#215;240。显示存储器与单片机内存统一编址，显示存储器由单片机直接寻址操作。屏幕初始化时，各寄存器的设置参数如下： 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。 对于实际情况中的字符显示，通常可在坐标纸上画出字符的形状。根据它占用的每个字节的内容制作一个数值表（称点阵数据），将这个表放在ROM中，显示字符时，调用程序将这个表写入VRAM的相应位置中实现显示。ROM中的这个数值表称为字模。若字符很少，这样制作尚可。如果要显示全部ASCII码或者显示汉字，就要设法套用现成的字模。ASCII字符可选用UCDOS的ASC16文件做字模库，汉字字符可以选用UCDOS的HZK16文件做字模库。此外，还有一些基于UCDOS或Windows的字模提取软件，输入字符或汉字后就会得到相应的字模，这对于要显示的数目不大的字符或汉字是很方便的。本系统由于只在警种部分涉及一些汉字，再有就是一些数字，故采用的就是这种简单的提取字模的方法。 结束语 本文所述系统已通过全面试验并投入运行，住宅小区安防报警系统的不断改进必将对智能楼宇体系的建设与发展和人民生活水平的不断提高积极的影响。