隨著城鄉(xiāng)居民生活水平的提高和住房條件的改善，人們對住宅安全防范設(shè)施的需求也變得越來越迫切。雖然目前國內(nèi)外生產(chǎn)的用于住宅安全防范的報警裝置五花八門、品種繁多，但大多不是因價格昂貴（數(shù)千元）而無法承受，就是因為質(zhì)量欠佳而不敢使用，真正符合我國國情、適合我國城鄉(xiāng)居民需求的安全報警裝置卻幾乎沒有。

鑒于此，我們在深入研究目前國內(nèi)外各類報警裝置的基礎(chǔ)上，針對我國城鄉(xiāng)居民住宅區(qū)的實際情況，本著高能低價的設(shè)計思想，將相對簡單廉價的傳感信號的檢測部分（分端控制器）與整個系統(tǒng)中相對復(fù)雜、價格較高的控制管理部分（中央控制器）分開，兩者之間利用方便可靠的電話線路進行通信，由一個中央控制器控制管理多個前端控制器，研制完成了一種采用分層次分布式互連拓樸結(jié)構(gòu)的居民住宅安全綜合報警系統(tǒng)。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本安全報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由前端控制器、中央控制器與能信線路三部分組成。

前端控制器安裝于居民住宅，用于對居民住宅各個不同部位的不同類型傳感器（如紅外、有害氣體及震動等）進行監(jiān)測與控制。并對從各個傳感器采集來的數(shù)據(jù)進行處理。當出現(xiàn)異常情況時，通過家中的電話線路與中央控制器建立聯(lián)系，將相關(guān)信息傳至中央控制器中。前端控制器還能接收并執(zhí)行通過電話線路傳來的各種帶密碼標志的控制命令，前端控制器在執(zhí)行該類控制命令時會進行密碼校驗，只有擁有正確密碼的控制命令才會繼續(xù)執(zhí)行。

中央控制器安裝于居民樓或小區(qū)的值班室內(nèi)，它可同時控制、管理多個前端控制器，因此它的費用也由多個用戶共同分擔(dān)。中央控制器主要用于接收處理從前端控制器傳來的數(shù)據(jù)信息，一旦收到報警信自，立即通過顯示器喇叭等設(shè)備告知值班人員，以便及時做出相應(yīng)的處理。除了和前端控制器一樣能接收并執(zhí)行通過電話線路傳來的各種帶密碼標志的控制命令外，中央控制器還擁有Internet接口，可較方便地接入Internet。因此用戶可利用任意一臺可上網(wǎng)的電腦在任何地方通過Internet用普通的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器對中央控制器進行自己權(quán)限范圍內(nèi)的異地訪問與控制。

系統(tǒng)工作原理

前端控制器

前端控制器主要由傳感器組、AT89C2051單片機、DTMF收發(fā)芯片MT8888、電話接口以及聲響電路等五部分組成。如圖2所示，它具有非常簡單的電路結(jié)構(gòu)，且傳感器組中傳感器的類型與數(shù)量也可根據(jù)用戶的實現(xiàn)需要及經(jīng)濟實力自由組合。前端控制器有自動工作與受控工作兩種工作狀態(tài)。

自動工作狀態(tài)

工作時，單片機定斯循環(huán)檢測各個傳感器，對于每一個傳感器，在單片機的內(nèi)存中均設(shè)有一個與之對應(yīng)的狀態(tài)位，當檢測到某一傳感器有報警輸出時，對應(yīng)的狀態(tài)位被置“1”。根據(jù)每一循環(huán)的檢測結(jié)果，單片機均作一綜合的分析與判斷，一旦確信有限情發(fā)生，單片機即根據(jù)事先存儲的電話號碼，通過DTMF收發(fā)芯片 MT8888經(jīng)電話接口撥通中央控制器，將報警信息（險情發(fā)生地、險情類型）以DTMF方式傳給中央控制器。隨后開啟麥克風(fēng)將現(xiàn)場聲響經(jīng)電話接口傳至中央控制器端，供值班人員監(jiān)聽。由于具有電話進程音檢測與判斷功能，單片機在準備撥號前若沒有檢測到撥號音，則認為電話線路有故障或遭人為破壞，單片機可立即開啟現(xiàn)場聲響報警電路，發(fā)出報警聲；若單片機在撥號后檢測到忙音，則等5秒后重撥，直到撥通。

受控工作狀態(tài)

前端控制器可以接收并執(zhí)行能過電話線路傳來的控制命令，這些控制命令包括：

a、令。通過它，中央控制器可以定期對各個前端控制器工作狀態(tài)進行檢測，以確認每個前端控制器是否處于正常工作狀態(tài)，有得于及時排除隱患。

b、開啟與關(guān)閉命令。通過它，中央控制器與住戶可以根據(jù)情況開啟或關(guān)閉某個前端控制器或某一個前端控制器中的某幾路傳感器輸入。

受控工作狀態(tài)受密碼保護，只有輸入正確的密碼后，才能執(zhí)行上述命令。

中央控制器

如圖3所示，中央控制器主要由AT89C52單片機、DTMF收發(fā)芯片MT8888、語音芯片ISD1420、串行接口芯片MAX232、電話接口以及聲響電路等7部分組成。

（1）接收來自前端控制器的報警信息

 從前端控制器通過電話網(wǎng)以DTMF方式傳來的報警信息經(jīng)電話接口送至MT8888芯片，由它解碼成數(shù)字信號后輸入至AT89C52單片機，再由單片機將該數(shù)字信號中所包含的險情發(fā)生地、險情類型等信息送至數(shù)碼顯示器顯示出來，隨后單片機啟動語音合成芯片ISD1420，通過聲響電路發(fā)出合成的報警語音，通知值班人員。

（2）對前端控制器的監(jiān)測與控制

中央控制器可以對多個前端控制器進行監(jiān)測與控制：它可在值班人員的操作下定期循環(huán)檢測每個前端控制器，以確認每個受其控制的前端控制器是否處于正常工作狀態(tài)；也可在值班人員的操作下開啟或關(guān)閉某個前端控制器或某一個前端控制器的某幾路傳感器輸入。

（3）接受異地電話控制

值班人員除了在值班室里通過鍵盤對中央控制器進行操作外，也可對中央控制器實施異地遙控。只要輸入正確的密碼，即可能過任意一部音頻電話機，在中央控制器的語音提示下，通過電話機的鍵盤完成對中央控制器的異地操作與控制。

（4）接入Internet

中央控制器利用emWare的EMIT（Embedded Micro Internetworking Technology）實現(xiàn)與Internet互聯(lián)。EMIT主要由設(shè)備服務(wù)軟件emMicro、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議emNet及網(wǎng)關(guān)軟件emGateway等幾部分組成。EmMicro駐留在留在單片機內(nèi)，監(jiān)測中央控制器中預(yù)先定義的各種狀態(tài)變量，并將結(jié)果經(jīng)MAX232傳輸?shù)絜mGateway中；同時 emMicro還可以解釋emGateway的命令，在中央控制器中的各種狀態(tài)變量進行修改或控制。EmMicro與emGateway之間的信息交換遵循emNet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。EmGateway安裝在PC機中，它是中央控制器與Internet之間的通信橋梁，除了與emMicro之間的信息交換外，它還與Internet網(wǎng)絡(luò)瀏覽器建立連接。這樣，用戶便可借助任意一臺可上網(wǎng)的電腦，在世界的任何地方，通過鏈接的控制網(wǎng)頁完成對中央控制器的訪問或控制。

（5）中央控制器互聯(lián)

由于本報警系統(tǒng)采用分層次互連拓樸結(jié)構(gòu)，極大地增強了系統(tǒng)的可靠性與可擴展性，多個中央控制器之間可以十分方便地實現(xiàn)互聯(lián)互通，組成更大規(guī)模的安全報警網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)論

由于在本報警系統(tǒng)的研制過程中充分利用了廉價單片機的軟硬件資源，在滿足實時性的前提下最大限度地用軟件來實現(xiàn)傳統(tǒng)的硬件電路功能，大大減少了電子元器件的使用數(shù)量，從而使得整個硬件電路顯得十分簡潔緊湊。這樣不但提高了整個硬件電路的可靠性，也有效地降低了硬件成本。

另外在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，由于采用分層次互連拓撲結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)運行過程中的定時自檢與互檢的控制方式，十分有利于整個系統(tǒng)的維護和管理，確保系統(tǒng)的安全可靠運行；而且由于前端控制器結(jié)構(gòu)簡單、造價低，中央控制器的費用又由多個用戶共同分攤，因此也大大降低了每個用戶實現(xiàn)所需支付的費用（每個用戶的總費用只需數(shù)百元）。