基于DTMF和GSM的遠程監測報警系統研究與實現

摘 要:設計開發一種基于公共電話網絡的智能遠程監測系統。系統由上位控制中心和下位監測終端組成?？刂破鞑捎玫凸腗SP430F149單片機，由HT9200A和HT9170B實現DTMF撥碼和譯碼，經監測終端將監測信息通過公用電話網絡傳輸至控制中心，控制中心再對監測信息進行處理并將信息通過GSM網絡發送至管理人員。系統在實際應用中取得了良好的監測效果，具有廣泛的發展前景。

關鍵詞:MSP430F149;DTMF;GSM;電話網絡

中圖分類號:TN915 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)03-071-02

Research and Implementation of Remote Alarm System Based on DTMF and GSM

CUI Chaoxiong，DUAN Zhongxing，HUO Yating，YAN Zhenni

(School of Information and Control Engineering，Xi′an University of Architecture and Technology，Xi′an，710055，China)

Abstract:The design of intellectual remote alarm system equipment mainly composed of single chip computer，DTMF receiver and transmitter chip，GSM module is introduced.The HT9200A is used for transmitting the DTMF signal and the HT9170B is used for decoding the DTMF signal.If the anomaly things happened，the detection information can be send to the information processing center through the telephone network，and the detection information can be send to the managers through the GSM networks for achieving the purpose of detection.In practical applications，the system works well and has a broad development prospects.

Keywords:MSP430F149;DTMF;GSM;telephone-network

對安裝在偏遠地區的重要設備進行監控是保護設備及監測其正常運行的有效手段。目前市場上比較流行的遠程設備監控系統主要有視頻監控[1]，GSM和GPRS等技術。視頻監控設備最大的優點即可視化，需要專用傳輸線路進行信號傳輸，并且占用帶寬較大，價格也相對較高，需要專人進行盯守，所以成本較高，系統也過于復雜，資源消耗大。GSM[2]和GPRS遠程設備監控系統受通信網絡覆蓋面的限制，對于偏遠地區設備不能進行有效監控。鑒于公用電話網絡覆蓋范圍廣，可靠性高，成本低，安裝方便等優點，本文設計開發一種基于公用電話網絡和GSM網絡為一體的遠程設備監測系統。該系統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[3]作為處理器，僅在控制中心處理器上安裝GSM模塊。下位控制中心負責監測設備運行狀況，出現異常時，將監測信息通過電話網絡發送至上位控制中心，上位控制中心接收監測信息并通過GSM將監測信息發送至管理員手機實現即時監測。

1 系統基本原理簡介

如圖1所示，該系統主要由上位控制中心和下位檢測終端兩部分組成，當下位監測終端處理器MSP430F149接收到來自傳感器檢測單元的異常信號時，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滿6次后，控制中心系統摘機，接著控制中心接收來自監測終端的監測信息，在收到完整的監測信息后，上位控制中心向監測終端發送校驗碼，當監測終端在規定的時間內接收到校驗碼后，則控制中心和監測終端均掛機，監測信息發送完畢。如果在規定的時間內監測終端沒有收到正確的校驗碼，則在掛機幾分鐘后繼續發送。直到收到正確的校驗碼時，監測中心停止發送監測信息?？刂浦行氖盏奖O測信息后通過GSM網絡將監測信息發送至管理人員手機。至此，監測過程結束。

圖1 系統流程圖

2 系統硬件設計

系統硬件設計部分主要由振鈴檢測電路、摘掛機電路、DTMF撥碼電路、DTMF譯碼電路組成。下面將各個部分硬件設計介紹如下。

2.1 振鈴檢測電路

圖2為振鈴檢測電路。當有振鈴信號時，兩端電壓比待機時高，電流更大，為1 s通，4 s斷的脈沖信號。有振鈴信號時，PC817導通，P10口狀態由高變低，沒有振鈴信號時，P10口為高電平進行計數。

圖2 振鈴檢測電路

2.2 模擬摘掛機電路

圖3為模擬摘掛機電路[4，5]。當振鈴檢測計數達到6次時，由MSP430F149發出摘機命令，單片機P11口輸出高電平，控制繼電器閉合，實現模擬摘機。每次將校驗碼發送完畢后，系統將自動掛機，繼續進行監測。

圖3 模擬摘機電路

2.3 DTMF撥碼電路

圖4為DTMF撥碼電路。當處理器收到外部異常信號時，控制HT9200A[6]產生DTMF信號，經過音頻隔離變壓器將信號耦合至公用電話網絡，傳輸至控制中心。

圖4 HT9200A撥碼電路

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，當其為高時讀取D3～D0，所得到的值就是所對應的譯碼值。每讀取一次譯碼值，必須用軟件的方式對HT9170B[7，8]復位一次方可接收下次的譯碼值。

3 系統軟件設計

本系統軟件主要包括DTMF接收和發送兩部分。下面主要將這兩部分程序做簡要介紹。

3.1 接收DTMF程序

當執行到接收DTMF信號程序時，首先采用查詢方式，當每接收一個有效DTMF信號時則HT9170B的DV端將置1，否則為0。依次將DTMF信號的每一位進行處理并存放至Number[i]中，當接收到預定的位數時，軟件控制上位控制中心掛機。接收DTMF軟件設計如下:

void Receive_ShebeiNumber(void)

{int k=0x00，i=0;

while(k==0x00)//不斷查詢

{ if(P5INBIT4)//判斷是不是收到有效的DTMF信號

{

HT9170_OE_H; //讀取D0~D3

……//譯碼

TXBUF0 = Number[i];

while((UTCTL00X01)==0);

delayms(1000);

HT9170_OE_L;

while(P5INBIT4);

i++;

}

}

}

圖5 HT9170B譯碼電路

3.2 發送DTMF程序

當執行到DTMF信號發送程序時，將調用以下子程序進行DTMF信號傳輸。每一個DTMF信號包括五位，應將這五位按照從低到高的次序依次發送。在每發送一個有效的DTMF信號后需要對HT9200A軟件復位一次。發送DTMF軟件設計如下:

void HT9200SndByte(char num)//將num的低5位發送出去，先發低，后發高

{char i;

for(i=0;i<5;i++)

{

if((0x01num)==0x01) //下降沿發送數據

HT9200_DATA_H;

else

HT9200_DATA_L;//產生下降沿

……

num >>=1;//右移1位

}

}

4 結 語

該設備已經應用在變壓器防盜報警系統中，運行效果良好。對該設備進行微小改動也可以應用在工業現場，小區管理，遙控家電等領域。與其他的報警系統相比較，具有低功耗、可靠性高、安裝方便、維護方便等優點，具有廣泛的市場發展前景。

參考文獻

[1]劉文萍.基于GPRS的遠程報警視頻監控系統[J].計算機工程，2007，33(24):253-257.

[2]袁飛.基于GSM短信息的遠程環境監測系統的設計與實現[J].計算機應用研究，2005(5):171-175.

[3]沈建華.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用[M].北京:清華大學出版社，2004.

[4]邱明樹.電話機集成電路使用指南[M].北京:電子工業出版社，1995.

[5]周波.新型防盜報警器之設計[J].四川理工學院學報，2009，22(1):56-57.

[6]胡嗣云.DTMF電路HT9200A與單片機的接口[J].國外電子元器件，2000(11):28-29.

[7]劉春生，孫志勇.DTMF芯片HT9170在數據通信中的應用[J].國外電子元器件，2002(1):22-24.

[8]白蓉，鄭杰.基于單片機的電話智能控制器的研制[J].微型機與應用，2002(10):36-38.

[9]BenQ Corporation.M23 GSM/GPRS Wireless Module Datasheet[Z].2005.

[10]Siemens Corporation.TC35i AT Command Set Datasheet[Z].2005.