一种多功能家庭安防报警系统的研究与设计学术论文.doc

一种多功能家庭安防报警系统的研究与设计
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题发展动态 1
1.3 设计要求 2
1.4 主要技术指标 2
第2章 器件选择 3
2.1 控制器件论证 3
2.2 探测器的选择 3
2.3 其他芯片的选择 5
第3章 硬件电路设计 6
3.1 家庭安防报警系统功能原理 6
3.2 单片机外围电路设计 7
3.2.1 ATMEGA64 单片机 7
3.2.2 时钟电路 7
3.2.3 复位电路 8
3.2.4 数据存储器 EEPROM 9
3.2.5 I/O口扩展电路 9
3.3 警情监测模块的设计 12
3.3.1 无线发射与接收模块 12
3.3.2 编解码电路 13
3.4 自动拨号报警模块的设计 16
3.4.1 DTMF收发电路 17
3.4.2 电话模拟摘挂机、振铃检测和接口电路 25
3.5 语音电路的设计 27
3.5.1 ISD1420语音芯片简介 27
3.5.2 ISD1420语音芯片引脚介绍 28
3.5.3 ISD1420语音芯片工作模式 29
3.5.4 ISD1420语音芯片构成的语音电路 30
3.6 电源电路的设计 31
第4章 系统软件设计 32
4.1 系统主程序 32
4.2警情检测模块程序 34
4.3 自动拨号报警模块程序 36
4.3.1 DTMF收发程序设计 36
4.3.2 DTMF接收程序设计 37
4.3.3 拨号程序流程图 38
结 论 39
参考文献 40
致 谢 41
附录A 总电路图 42
附录B 程序清单 43

摘 要
随着社会经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对家居的安全性能方面也提出了更高的要求。
本文介绍了一种多功能的家庭安防报警系统。该系统与家用电话机并联，当探测器检测到意外情况后，系统能自动电话拨号实现报警功能，只在报警期间占用电话线路，报警结束后系统与电话线路脱离，不影响电话机的正常使用。
该家庭安防报警系统是以ATMEGA64单片机为核心,加上双音多频收发芯片MT8888、语音录放芯片ISD1420构成的。同时还介绍了相关芯片的硬件连接原理以及软件的程序主循环流程、自动拨号及电话呼入程序流程。当探测器检测到险情的时候，向单片机发出中断申请，再由单片机控制电话接口电路，实现模拟摘机，根据险情类别，自动拨打相关部门的电话号码。
全文对家庭安防报警系统进行了深入研究，详细介绍了该报警系统的硬件电路设计和相应的软件程序。在社会高速发展的今天，家庭报警系统能更好的服务每个家庭，减少由各种险情处理不及时带来的各种损失，为大家营造出一种的和谐的气氛，为社会做出相应的贡献。

关键词：双音多频; 自动拨号; 语音录放; MT8888

Abstract
With the rapid economic development of society and the continuous improvement of people's living standard, people on the requirements of the house more and more is also high, and in not only hope to have the residence of comfortable, warmth, and for the safety performance of the household also put forward higher request.
This paper introduces a kind of multi-functional family security alarm system. The system and household telephone in parallel, when the probe detected after the accident, the system can automatically telephone dial-up realize alarm functions, the only during phone lines occupied, after the alarm system and telephone lines from, do not affect the normal use of the telephone.
The family security alarm system is based on ATMEGA64 microcontroller as the core, with a frequency MT8888, voice recording and send and receive chip a chip ISD1420 chips are introduced. Also introduced the related chip of the hardware connection principle and software program the main circulation flow, automatic dial-up and telephone call in processes. When the probe detected danger, a single chip microcomputer to interrupt application, again by single chip microcomputer to control the phone interface circuit, simulating pick machine, according to the category, automatic dial the phone number of the related departments.
Full text to family security alarm system is studied, the detailed introduces the alarm system hardware circuit design and the corresponding software program. The high speed of development in society today, family alarm system can better service every family, reduce risk by various processing is not seasonable with all kinds of loss, for all of us to create a harmonious atmosphere, make corresponding contribution for the society.

Key Words: a frequency; Automatic dial-up; Voice recording; MT8888

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第1章 绪论
随着社会经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对家居的安全性能等方面也提出了更高的要求。随着社会的不断发展，家庭安防报警系统越来越受到人们的关注，成为了现代都市人家庭生活中不可或缺的一部分。在本章中主要介绍家庭报警系统的发展动态，研究背景以及本设计中的一些要求和相关的技术性指标等，使之对家庭安防报警系统有一个初步的认识。
1.1 课题背景
近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展，人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子使越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。与此同时，液化石油气、管道煤气、天然气等进入了大多数家庭，各种家用电器也得到了广泛的使用，人们在享受这些现代化设施所带来便利的同时，却也增加了火灾隐患和有害气体中毒等的危险。因此人们迫切需要一种智能型的多功能家庭安防报警系统，使其能可靠的进行日常安全防范工作，及时发现各种警情并做出相应处理，以便将警情消灭在萌芽状态，保障居民生命和财产的安全[1]。
1.2 课题发展动态
防盗报警与电视监控、巡更管理、消防报警等共同组成公共安全防范报警系统，在近几年，产品技术将在数字化、无线化、集成化核心前提下力求突破。整个防盗报警系统在向多功能、大容量、智能化发展，越来越成为一套完整的集安全防范、自动化控制等为一体的综合管理系统体系，并且互联网技术、多媒体技术将更加广泛的应用到防盗报警系统中，防盗报警产品的技术发展趋势：更稳定、可靠：如探测器必需可RFI(射频干扰)、EMI(电磁干扰)、防雷电等，以适应恶劣气候；更多样的功能：如探测器可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等；更精美、小巧的外观：以符合品味日益提高的室内装潢需求；更智能化的设计：方便地设防、撤防，人性化的操作界面；更强大的联网功能；更方便的扩展性。在国外的话，家庭报警系统应用较为广泛。从八十年代中期开始发到九十年代中期已发展成熟，并得到广泛应用的采用具有人工智能理论和技术的高级算法软件的智能集中型模拟量可寻址智能火灾自动报警技术（既由智能控制器做报警决策的智能火灾自动报警技术）[2]和九十年代初期开发，并得到应用的采用人工智能理论和技术的高级算法软件（主要指模糊逻辑和神经网络软件技术）的智能分布型智能火灾自动报警技术（即由智能探测器做报警决策的智能火灾自动报警技术）[3]。
1.3 设计要求
本系统采用单片机ATMEGA64控制，所要实现的主要功能：通过前端的探测器对家庭住宅等可能出现的各种警情进行监控，当探测器检测到报警信号后立即通过无线或者有线信道将相应的报警信号（探测器的编号）加密后传送给报警主机，报警主机通过双音多频拨号芯片自动拨打用户预先设置好的5组报警电话号码(如户主的手机号码、小区物管中心的码等)进行远程拨号报警。当报警系统拨通用户设置的电话号码后，启动语音电路，播放相应警情的语音提示音，以便通知相关人员及时进行处理。若电话占线或者其它原因无法拨通，则循环拨打预存的5组电话号码。报警系统在拨号报警的同时启动现场报警器，进行事件的现场声（蜂鸣器、警笛）、光（LED）等报警。
1.4 主要技术指标
本设计主要采用单片机控制，用的单片机是ATMELGA64。对于DTMF收发电路我们采用的芯片是MT8888，具有很强的代表性。为了更智能化，在本设计中我采用了一个具有录放功能的自动语音播报系统，采用的芯片是ISD1420，其次我为了更好的设计一个报警系统，可以增加一个存储器防止突然断电，或者加一个看门狗芯片，防止误报。本设计中一些具体的性能指标如下：
ATMELGA64单片机的工作电压：4.5～5V
MT8888的适用温度：-40℃～80℃
ISD1420语音芯片：静态电流 典型值0.5μA,最大值2μA
动态电流 典型值15mA,最大值30mA
第2章 器件选择
2.1 控制器件论证
1．采用可编程逻辑器件
在电子设计技术中CPLD有多方面的优势：在系统编程，时延特性可预测，引脚锁定能力强等。使得用CPLD实现控制器的系统具有设计快速，调试方便，噪声低，语音回放效果好，PCB（Protected Circuit Board）板面积小等多方面的优点。但其实现起来较为复杂，开发周期较长。
2．采用DSK来控制
DSK（DSP Starter Kit）是美国T1公司为初学DSP者开发的学习工具，以第三代DSP芯片TMS320C50 DSP为核心，配以必要的硬件电路和简化的开发软件，通过与PC机简单接口，就可以学习使用DSP，亲自体会实时处理的强大功能。
3．采用单片机来控制
单片机是将中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM或EPROM）、定时器芯片和一些输入/输出接口电路集成在一个芯片上的微控制（Microcontroller）。而对于一个典型的单片机系统而言，主要由单片机、晶振和复位电路、输入控制电路、输出显示电路以及外围功能器件组成。
在报警系统中我们通常采用单片机来控制，它能更好更智能的控制和处理多种险情。
2.2 探测器的选择
在本设计中我们需要用到探测器收集各类报警信息，然后将报警信息传送到单片机。探测器的选取原则是灵敏度要高，外观而且要具有良好的隐蔽性。我们所认知的红外传感器就具有隐蔽和灵敏的特点。物体辐射出的红外线其波长随着温度的不同而不同，温度越高，辐射出的光的波长越短。红外传感器有两种主要功能，一是利用由入射光能量激励的电子而产生的电导率变化或者电动势的量子型红外传感器。二是因基于黑体辐射的红外能量的吸收而产生的温度变化的加热型红外传感器。其主要代表是热释型红外传感器。传感器还有很多种类，比如光敏感传感器，热敏电阻器，湿度传感器，气体传感器，电流传感器，压力传感器，位置传感器等，这些传感器都能应用在家庭安防系统中[4]。比如煤气泄漏，气体传感器就是最好的选择，如果有盗贼进入，则安装在门上的位置传感器就是最好的选择，或者破窗而入的话压力传感器也是不错的选择。下面简要介绍几种安防系统的常用的传感器。
1．气体传感器
气体传感器是用于检测甲烷和丙烷气体等可燃性气体，一氧化碳、硫化氢等有毒气体，以及酒精等各种气体浓度的传感器。其可燃性气体传感器大量的应用于城市煤气和液化石油等家用燃气泄露报警装置中，对酒精敏感的传感器广泛的应用于检测司机呼出的气体的酒精含量的酒精浓度检测器和啤酒厂的生产线中。
2．位置传感器
位置传感器简称角度传感器，分为很多种类，从电位计之类的简单模拟式传感器到旋转编码器之类的数字式传感器。在编码器类的角度传感器之中，又分为增量型传感器和绝对型传感器。大多数的应用场合都适合采用增量型。其中，在采用增量型传感器的时候，通常都需要有计数器电路和旋转方向检测电路等。另外，在旋转编码器之类的传感器中，还有光学式和磁学式之分；不过，以光学式为主。光学式传感器利用光刻技术制作出狭缝，具有容易实现高分辨的特征。
3．压电传感器
压电传感器(Piezoelectric sensor)是一种典型的有源传感器,它是以某些电介质的压电效应为基础，在外力作用下，电介质表面产生电荷，从而实现外力与电荷量间的转换，达到非电量的电测目的。
压电传感器的应用:可分为单向力,双向力和三向力传感器。压电传感器的物理基础是压电效应，压电敏感元件感受力的作用而产生电压或电荷输出,即根据输出电压或电荷的大小和极性，就可确定作用力的大小和方向。由此可见，压电传感器可以直接用于测力,或测与力有关的压力、位移、振动加速度等。
4．磁电传感器
磁电传感器可分为两大类，一类是基于铁芯线圈电磁感应原理的磁电感应式传感器，一类是基于半导体材料磁敏效应的磁敏传感器。
磁敏管的应用：不但具有很高的磁灵敏度,同时能识别磁场极性；而且体积小功耗低，因而具有广泛的应用前景。
5．无线红外传感器
无线红外传感器又名无线红外探测器，无线智能幕帘/广角红外探测器采用美国军用红外传感器进行信号采集探测与摩托罗拉芯片组合集成单片机智能技术控制，自动温度补偿，微电流损耗，无误报，无漏报，探测距离远，工作稳定，性能可靠，外形精巧，美观大方。机内设置电源外拨开关，外出设防可以接通电源，达到更加省电的效果。
它是根据人体红外光谱而工作，当人体在其接收范围内活动时，探测器输出报警信号，广泛用于银行、仓库和家庭等场所的安全防范。
它是目前可靠性较高的产品，红外探测部分采用报警器用传感器和红外专用处理IC。
工作原理：红外广角型探头的防范区域是以其透镜始点，向前散发120度，长12米的圆锥形的探测区域，在这区域内，只要是热能动物在区域内活动，其散发的红外热能将被吸收。
幕帘型探头工作原理：红外幕帘型探头的防范区域是以其透镜始点，向前散发120度，长12米的圆锥形的探测区域，在这区域内，只要是热能动物在区域内活动，其散发的红外热能将被吸收。
2.3 其他芯片的选择
1．语音芯片
ISD系列的语音芯片几乎都具有语音录放功能，在本设计中选取ISD1420作为语音自动录放模块的语音芯片。
2．DTMF芯片
DTMF信号发生器现有专用芯片可以提供，市场上有MT8888和MT8880等型号，在本设计中选用MT8888作为DTMF信号发生器的芯片。
3．.编解码芯片
常用的编解码芯片主要有两组，分别是HT-12E/HT-12D和PT2262/PT2272，在本设计中采用的编解码芯片是PT2262/PT2272，该组编解码芯片的使用会使系统的成本降低、可靠性增强。

第3章 硬件电路设计
3.1 家庭安防报警系统功能原理
本家庭安防报警系统主要由系统处理器单元、警情监测模块、自动拨号报警模块、语音电路、电话线接口电路以及电源模块等几部分组成。图3.1是系统结构框图。
语音模块
电话线
接口电路

警情检
测电路
电源模块
自动拨号
报警模块

ATMEGA64
单片机

图3.1系统结构框图.
各种前端探测器安装在用户家里需要防范的部位，例如门窗、厨房、卧室等。当系统设定为布防状态时，一旦有人非法入室、室内起火、煤气泄漏等情况发生时，与之相对应的报警探测器立即通过无线或者有线信道将相应的报警信号（探测器的编号）加密后传送给报警主机，报警主机对报警信号进行解码和判断，得出报警类型，确认无误后，通过双音多频拨号芯片自动拨打用户预先设置好的5 组报警电话号码(如户主的手机号码、小区物管中心的号码等)进行远程拨号报警。当报警系统拨通用户设置的电话号码后，启动语音电路，播放相应警情的语音提示音。若电话占线或者其它原因无法拨通，则循环拨打预存的 5 组电话号码。报警系统在拨号报警的同时启动现场报警器，进行事件的现场声（蜂鸣器、警笛）、光（LED）等报警[5]。
3.2 单片机外围电路设计
系统处理器单元作为整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制器，又是数据处理器。系统处理器单元由 ATMEGA64单片机、时钟电路、数据存储器 EEPROM、复位电路和I/O口扩展电路等组成[6]。
3.2.1 ATMEGA64 单片机
为了简化电路、降低成本、提高可靠性，本系统采用的是ATMEL公司的8位AVR 单片机ATMEGA64作为主控制器。该单片机是基于增强的AVR RISC结构的低功耗 8位 CMOS微控制器。由于其具有先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATMEGA64 的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而使整个系统具有较低功耗和较高的处理速度。通过将8位RISC CPU与系统内可编程的Flash存储器集成在一个芯片内，ATMEGA64成为一个功能强大的单片机，为许多嵌入式控制的应用提供了灵活而低成本的解决方案。
3.2.2 时钟电路
ATMEGA64的时钟源选择比较灵活，可以有多种方式为CPU提供时钟源。在本系统中采用了外接晶振加单片机内部高增益反向放大器的时钟源产生方式ATMEGA64单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引XTALl和 XTAL2分别是此放大电路的输入端和输出端，如图3.2时钟电路图所示，在其外接晶体振荡器（简称晶振）或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式，片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。

图3.2 单片机时钟电路图
3.2.3 复位电路
ATMEGA64单片机有多个复位电路，它们分别是：上电复位、外部复位、看门狗复位、掉电检测复位和JTAG AVR复位等五种，常用的有上电复位、外部复位和看门狗复位。
1．上电复位
上电复位（POR）脉冲由片内检测电路产生，POR在VCC低于检测电平时产生。POR电路保证器件在上电时复位，它可以用来触发启动复位，或者用来检测电源故障。当VCC达到上电门限电压后触发延迟计数器，在计数器溢出之前器件一直保持为复位状态。当VCC下降时，只要低于检测门限，复位信号立即生效。
2．外部复位
外部复位由外加于复位引脚的低电平产生。即使此时并没有时钟信号在运行，只要当复位低电平持续时间大于最小脉冲宽度时即触发复位过程。当外加信号达到复位门限电压 VRST（上升沿）时，tTOUT延时周期开始，当延时结束后MCU即启动。
3．看门狗复位
由于单片机工作时常常会受到来自外界的各种干扰，造成程序的“跑飞”，即程序无法正常运行，使得单片机控制的系统无法继续工作，造成整个系统陷入停滞状态，发生不可预料的后果。使用看门狗可以在这种情况下对系统进行强制复位，让程序重新运行。
图3.3为单片机常用的复位电路图。

图3.3 单片机复位电路图
3.2.4 数据存储器 EEPROM
为了保障单片机断电后重要的数据不丢失，ATMEGA64内含2K字节的电可擦除可编程只读存储器 EEPROM（ Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）。EEPROM 可以进行至少 100000 次擦除操作，可以满足整个产品寿命周期的数据存储。
3.2.5 I/O口扩展电路
1．74HC373 锁存器
74HC373为三态输出的八位锁存器。它常应用在地址锁存及输出口的扩展中。74HC373的输出端Q0～Q7可直接与总线相连。当三态允许控制端低电平时，Q0～Q7 为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当为高电平时，Q0～Q7呈高阻态，即不驱动总线，也不作为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，数据输出Q随数据输入D而变。当LE为低电平时，锁存已建立的数据电平。74HC373 锁存器与单片机I/O口连接的电路图如图 3.4 所示。

图3.4 74HC373应用电路图
2．74HC165D 移位寄存器
74HC165D 为八位并行输入/串行输出移位寄存器。其中,为异步并行输入端（低电平有效），D0～D7为并行数据输入端，为时钟使能输入端（低电平有效）为互补串行输出，Q7为串行输出，CP为时钟输入。在为低电平的情况下，当为低电平的时候，并行数据（D0～D7）被锁存到了内部寄存器中，在为高电平的时候，随着 CP 引脚的时钟输入将会从 Q7 顺序的移出。图3.5为74HC165D与单片机的电路连接图。

图3.5 74HC165D应用电路图
3．74LS164 移位寄存器
74LS164 是一个串行输入/并行输出的 8 位移位寄存器，并带有清除端，具有异步清除作用。其中，A，B 为串行数据输入端，Q0～Q7 为并行输出端，CP 为时钟输入端, 为同步清除输入端（低电平有效），为0时，输出清零。当清除端为低电平时，输出端（Q0～Q7）均为低电平。串行数据输入端（A，B）可控制数据输入。当 A、B 任意一个为低电平，则禁止新数据输入，在时钟端 CP 脉冲上升沿作用下 Q0 为低电平。当 A、B 有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在 CP 上升沿作用下决定 Q0 的状态。
图3.6为74LS164与单片机的电路连接图。

图3.6 74LS164应用电路图
3.3 警情监测模块的设计
本模块采用标准编码芯片PT2262、无线发射模块F05、无线接收模块J05和标准解码芯片PT2272等共同完成设防状态下对红外、烟雾、煤气、门磁、窗磁等探测器报警信号的传输和接收功能。
3.3.1 无线发射与接收模块
无线发射模块F05系列采用声表谐振器稳频，SMT树脂封装，频率一致性较好，免调试，特别适合多发一收无线遥控报警及短距离无线数据传输系统。F05是一种发射频率主要为315MHz的高频发射器件，它具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，12V为其最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流为5～8mA。F05用PT2262编码芯片加240mm小拉杆天线在开阔区最大发射距离约为250米，在障碍区发射距离相对要近些。在F05典型应用电路中采用标准编码芯片PT2262，振荡电阻取4.7M 效果较好，当17脚（Dout）无信号输出时，F05不工作，发射电流为零；当14脚（）为低电平时，17脚（Dout）输出已设定的编码脉冲对F05进行调制发射，通过测试F05工作电流可大致判断F05是否处于正常发射状态。无线接收模块J05系列所有的射频接收、混频、滤波、数据解调、放大整形全部在芯片内完成，接收功能高度集成化，免去射频频率调试及超再生接收电路的不稳定性，具有体积小、可靠性高、频率稳定等特点，安装使用极为方便[7]。
3.3.2 编解码电路
为了保证报警信号传输的快速性和安全性，大部分报警信号在加密后通过无线信道进行传输。设计时采用了台湾普城公司生产的一种以 CMOS 工艺制造的低功耗、低价位通用编解码芯片——PT2262/PT2272。
3.3.2.1 PT2262/2272 芯片介绍
PT2262/PT2272最多可有12位(AO～A11)三态地址端管脚(悬空，接高电平，接低电平)，任意组合可提供531441地址码，PT2262最多可有6位(DO～DS)数据端管脚，设定的地址码和数据码从第17脚串行输出，用于无线发射电路。
PT2262 的管脚说明见表3.1所示，PT2272 的管脚说明见表3.2 所示。
表3.1 PT2262 的管脚说明表
名称
管脚
说 明
A0～A11
1～8、10～13
地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”,“1”,“f”(悬空)
D0～D5
7～8、10～13
数据输入端，有一个为“1”即有编码发出
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
TE
14
编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效
OSC1
16
振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端
Dout
17
编码输出端（正常时为低电平）

表3.2 PT2272 的管脚说明表
名称
管脚
说 明
A0～A11
1～8、10～13
地址管脚，用于进行地址编码,可置为“0”，“1”，“f”,必须与PT2262一致，否则不解码
D0～D5
7～8、10～13
地址或数据管脚，当做为数据管脚时，只有在其地址码与PT2262 一致时，数据管脚才能输出与PT2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平，锁存型只有在接收到下一数据才能转换
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
DIN
14
数据信号输入端，来自接收模块输出端
OSC1
16
振荡电阻输入端，与 OSC2 所接电阻决定振荡频率
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端
VT
17
解码有效确认输出端（常低），解码有效变成高电平（瞬态）

无线报警传感器除了设置8位地址码外，还必须设一个4位的数据码，数据码作为无线报警传感器编号。该编号的作用是，由于同一个报警器同时增配有多个无线报警传感器，单片机需要用数据码来区分是哪个无线报警传感器发来的报警信号，以实现多路报警。每种无线报警传感器编码集成块PT2262的13脚、12脚、11脚、10脚分别是数据码D0、Dl、D2、D3，就是通过这4个点来设置编号的，引脚和正电源连通，表示设置为1；引脚和低电平地连通，表示设置为0。我们共可以安装16个无线传感器，其编号列表如表3.3所示 。
表3.3 PT2262数据码与传感器对照表
13脚D0
12脚D1
11脚D2
10脚D3
对应的报警传感器编号
0
0
0
0
对应01号无线传感器
0
0
0
1
对应02号无线传感器
0
0
1
0
对应03号无线传感器
0
0
1
1
对应04号无线传感器
0
1
0
0
对应05号无线传感器
0
1
0
1
对应06号无线传感器
0
1
1
0
对应07号无线传感器
0
1
1
1
对应08号无线传感器
1
0
0
0
对应09号无线传感器
1
0
0
1
对应10号无线传感器
1
0
1
0
对应11号无线传感器
1
0
1
1
对应12号无线传感器
1
1
0
0
对应13号无线传感器
1
1
0
1
对应14号无线传感器
1
1
1
0
对应15号无线传感器
1
1
1
0
对应16号无线传感器

3.3.2.2 PT2262/2272 编解码电路工作原理
PT2262 最多可有6位（D0～D5）数据端管脚。由于门磁信号不会超过 16路，故只将D0～D3对信号采集模块进行ID设定，A0～A7作为地址码。编码芯片 PT2262 发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字。地址码必须与报警主机内解码芯片 PT2272地址相同；数据码可用于区分探测器类型。当有报警信号时，PT2262的14 脚 为低电平，使能 PT2262，探测器的地址和数据编码从 PT2262 的 17 脚 DOUT 串行输出，通过无线发射模块发射出去。该信号通过无线信道发送给报警主机的无线接收模块，该串编码从PT2272 的 14 脚输入，解码芯片 PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对，VT 脚才输出高电平，送到ATMEGA64 的INT0，触发中断处理程序，以便于读取D0～D3 的数据，得知报警探测器的 ID。这样就保证了报警信号传输的安全性和信号处理的及时性。由 PT2272 解码芯片等构成的无线探测器报警信号接收电路如图 3.7所示。

图3.7 无线探测器报警信号接收电路图
3.4 自动拨号报警模块的设计
本模块完成报警主机和电话线的连接，包括遇到各种警情时自动拨号远程报警、远程警情恢复以及用户远程参数设定等。该模块包含DTMF收发电路和电话模拟摘挂机、振铃检测和接口电路等。本模块采用DTMF收发芯片MT8888，并通过单片机对其控制来完成DTMF拨号、收号和信号音检测等功能。本系统设计的自动拨号报警电路可通过电话网络实现自动寻呼，对所指定的机构或人员发出求救信号，简述事故性质及地点，使救援人员采取相应措施来制止事故，系统主要功能如下：
（1）报警优先功能：主机与用户电话机共用一条电话线，非报警时，不影响电话的正常使用，电话机的正常使用不影响主机报警。主机报警时，优先拨打报警电话[8]。
（2）自动拨号功能：可设定1～6组电话或手机号码，每组不超过15位数。
（3）可自行录制语音：语音播送，由使用者自行录制信息。
以下分别对DTMF信号以及DTMF收发芯片MT8888等相关内容作具体介绍。
3.4.1 DTMF收发电路
3.4.1.1 DTMF信号介绍
DTMF (Dual Tone Multiple Frequency)双音多频信号的产生原理如下：双音多频信号是2个正弦波信号的叠加，选定2个频率f 1 和f 2后可得到这种信号的数学表达式：
f (t) = A×sin (2×π×f1×t) + A×sin (2×π×f2×t) （公式3.1)
如果用合适的采样频率对这个信号进行A/D转换，则很容易计算出每一个采样点的A/D值，而如果将这些采样值形成一张表，在单片机里用同样的采样频率将这张表中的数值用D/A转换器输出，就是双音频信号。
国际电报电话咨询委员会（CCITT）和我国国家标准都规定了电话键盘按键与双音多频信号的对应关系如表 3.4 所示。
在实际应用中常用1b的DM编码来实现A/D和D/A的转换过程，其中A/D过程可以在PC机上完成，用程序生成对应每一个DTMF信号的DM编码表，D/A过程在单片机上完成。与单音编码不同，DTMF信号是采用八中取二的方式来构成一个音频信号，可抗虚假信号的干扰，所以应用范围特别广[9]。
对照表 3.4 可以发现每一个 DTMF 信号都是由两个不同频率的音频信号叠加而成的复合信号，这些音频信号不存在任何谐波关系，分为高频组（1209、1336、1477、1633 Hz）和低频组（697、770、852、941Hz）。每一个 DTMF 信号从两组中各选一个频率叠加组合，共有 16 种组合方式，依次对应着 16 个不同的 BCD 码，可获得 16 种通信信令，具有很强的抗干扰能力。所以应用范围特别广泛。

表3.4 DTMF信号的编码译码表
FLOW(HZ)
FHIGH(HZ)
DIGIT
D3
D2
D1
D0
697
1209
1
0
0
0
1
697
1336
2
0
0
1
0
697
1477
3
0
0
1
1
770
1209
4
0
1
0
0
770
1336
5
0
1
0
1
770
1477
6
0
1
1
0
852
1209
7
0
1
1
1
852
1336
8
0
0
0
0
852
1447
9
1
0
0
1
941
1336
0