基于DTMF和GSM的遠(yuǎn)程監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

對安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)的重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控是保護(hù)設(shè)備及監(jiān)測其正常運(yùn)行的有效手段。目前市場上比較流行的遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要有視頻監(jiān)控，GSM和GPRS等技術(shù)。視頻監(jiān)控設(shè)備最大的優(yōu)點(diǎn)即可視化，需要專用傳輸線路進(jìn)行信號傳輸，并且占用帶寬較大，價(jià)格也相對較高，需要專人進(jìn)行盯守，所以成本較高，系統(tǒng)也過于復(fù)雜，資源消耗大。GSM和GPRS遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)受通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的限制，對于偏遠(yuǎn)地區(qū)設(shè)備不能進(jìn)行有效監(jiān)控。鑒于公用電話網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，可靠性高，成本低，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)開發(fā)一種基于公用電話網(wǎng)絡(luò)和GSM網(wǎng)絡(luò)為一體的遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由上位控制中心和下位檢測終端兩部分組成，均采用低功耗MSP430F149作為處理器，僅在控制中心處理器上安裝GSM模塊。下位控制中心負(fù)責(zé)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀況，出現(xiàn)異常時(shí)，將監(jiān)測信息通過電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至上位控制中心，上位控制中心接收監(jiān)測信息并通過GSM將監(jiān)測信息發(fā)送至管理員手機(jī)實(shí)現(xiàn)即時(shí)監(jiān)測。

1 系統(tǒng)基本原理簡介

如圖1所示，該系統(tǒng)主要由上位控制中心和下位檢測終端兩部分組成，當(dāng)下位監(jiān)測終端處理器MSP430F149接收到來自傳感器檢測單元的異常信號時(shí)，處理器控制HT9200A撥打上位控制中心電話，控制中心在判斷振鈴信號次數(shù)滿6次后，控制中心系統(tǒng)摘機(jī)，接著控制中心接收來自監(jiān)測終端的監(jiān)測信息，在收到完整的監(jiān)測信息后，上位控制中心向監(jiān)測終端發(fā)送校驗(yàn)碼，當(dāng)監(jiān)測終端在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)接收到校驗(yàn)碼后，則控制中心和監(jiān)測終端均掛機(jī)，監(jiān)測信息發(fā)送完畢。如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測終端沒有收到正確的校驗(yàn)碼，則在掛機(jī)幾分鐘后繼續(xù)發(fā)送。直到收到正確的校驗(yàn)碼時(shí)，監(jiān)測中心停止發(fā)送監(jiān)測信息?？刂浦行氖盏奖O(jiān)測信息后通過GSM網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測信息發(fā)送至管理人員手機(jī)。至此，監(jiān)測過程結(jié)束。



2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)部分主要由振鈴檢測電路、摘掛機(jī)電路、DTMF撥碼電路、DTMF譯碼電路組成。下面將各個(gè)部分硬件設(shè)計(jì)介紹如下。

2.1 振鈴檢測電路

圖2為振鈴檢測電路。當(dāng)有振鈴信號時(shí)，兩端電壓比待機(jī)時(shí)高，電流更大，為1 s通，4 s斷的脈沖信號。有振鈴信號時(shí)，PC817導(dǎo)通，P10口狀態(tài)由高變低，沒有振鈴信號時(shí)，P10口為高電平進(jìn)行計(jì)數(shù)。



2.2 模擬摘掛機(jī)電路

圖3為模擬摘掛機(jī)電路。當(dāng)振鈴檢測計(jì)數(shù)達(dá)到6次時(shí)，由MSP430F149發(fā)出摘機(jī)命令，單片機(jī)P11口輸出高電平，控制繼電器閉合，實(shí)現(xiàn)模擬摘機(jī)。每次將校驗(yàn)碼發(fā)送完畢后，系統(tǒng)將自動掛機(jī)，繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測。


2.3 DTMF撥碼電路

圖4為DTMF撥碼電路。當(dāng)處理器收到外部異常信號時(shí)，控制HT9200A產(chǎn)生DTMF信號，經(jīng)過音頻隔離變壓器將信號耦合至公用電話網(wǎng)絡(luò)，傳輸至控制中心。


2.4 DTMF譯碼電路

圖5為DTMF信號譯碼電路。通過軟件檢測DV端，當(dāng)其為高時(shí)讀取D3～D0，所得到的值就是所對應(yīng)的譯碼值。每讀取一次譯碼值，必須用軟件的方式對HT9170B復(fù)位一次方可接收下次的譯碼值。


3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件主要包括DTMF、接收和發(fā)送兩部分。下面主要將這兩部分程序做簡要介紹。

3.1 接收DTMF程序

當(dāng)執(zhí)行到接收DTMF信號程序時(shí)，首先采用查詢方式，當(dāng)每接收一個(gè)有效DTMF信號時(shí)則HT9170B的DV端將置1，否則為0。依次將DTMF信號的每一位進(jìn)行處理并存放至Number[i]中，當(dāng)接收到預(yù)定的位數(shù)時(shí)，軟件控制上位控制中心掛機(jī)。接收DTMF軟件設(shè)計(jì)如下：


3.2 發(fā)送DTMF程序

當(dāng)執(zhí)行到DTMF信號發(fā)送程序時(shí)，將調(diào)用以下子程序進(jìn)行DTMF信號傳輸。每一個(gè)DTMF信號包括五位，應(yīng)將這五位按照從低到高的次序依次發(fā)送。在每發(fā)送一個(gè)有效的DTMF信號后需要對HT9200A軟件復(fù)位一次。發(fā)送DTMF軟件設(shè)計(jì)如下：



4 結(jié)語

該設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用在變壓器防盜報(bào)警系統(tǒng)中，運(yùn)行效果良好。對該設(shè)備進(jìn)行微小改動也可以應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場，小區(qū)管理，遙控家電等領(lǐng)域。與其他的報(bào)警系統(tǒng)相比較，具有低功耗、可靠性高、安裝方便、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的市場發(fā)展前景。