基于电话网的视频报警系统设计

目前国内外的报警系统，多采用电话报警方式。报警触发后，根据报警类型拨打预定的电话号码，但是由于不能及时准确的获得报警现场的真实信息，容易造成虚警的发生，从而阻碍了此类系统的推广应用。

为了解决传统报警系统这些缺陷而开发的基于电话网的视频报警系统，它将传统的报警系统和视频监控系统有机地结合起来，不但具有传统报警系统的基本功能，而且可以通过视频系统采集现场信息，并通过电话网传送到监控中心，从而可以准确判断是否有警情发生。

1、系统工作原理及性能指标

系统以公用电话网作为数据传输网络，报警监控点通过无线报警装置采集报警信息，在进入设防状态后，任何探测器被触发，通过无线发射接收模块检测到信号并经解码后，由单片机控制报警过程。首先由自动拨号电路拨通接警号码并启动监控系统，待接警后，系统自动将现场的视频数据传至监控中心，以便迅速掌握现场情况，减少由于各种原因造成的误触发报警。

本系统采用多路传感接口，集成了社区报警系统的主要功能，利用无线接入有线电话网的报警方式，实现自动报警，采用先进的视频传输技术，实现了现场监控。总体性能指标：

（1）存储16组电话、手机或传呼机号码，报警时自动按序循环拨叫。

（2）有无线门磁、无线红外探测器、有线入侵探测器标准接口。

（3）具有优先报警、电话外线防剪报警、遥控器触发紧急报警、集群联网报警等功能。

（4）接口特性：普通电话网。

（5）最大传输速率：33.6kbps。

（6）最大影像传输速率：15fps。

（7）传输模式：同步方式。

（8）视频连接时间：15-20s。

2、系统硬件设计与实现

2.1  系统硬件体系结构

系统硬件以80C196NP单片机作为控制中心，主要由主控制模块、视频采集压缩发送模块、信号检测模块、无线发射接收模块等组成。

2.2  主控制模块

系统主控部分采用Intel公司生产的高性能l6位单片机80Cl96NP，此芯片有1M的寻址能力，并且工作于25MHz晶振下，具有较快的工作速度。看门狗电路采用美国Xicor公司的X25045，它将电压监控、看门狗定时器和EEPROM 组合在单个芯片之内，其体积小且占用I/O口少。X25045 含512*8位的串行EEPROM ，可以直接与微控制器的I／O 口串行相接，用于存储电话号码及系统设置数据等，其内有一个位指令寄存器，该寄存器可以通过S1来访问。如果在看门狗定时器预置的超时时间内没有总线的活动，那么X25O45将输出复位信号。P1口作为无线红外和无线门磁等报警信号的输入口。

2.3视频采集压缩发送模块

由于只能通过调制解调器来实现数据传输，图像数据必须经过大比例的压缩，使用高效的图形压缩格式。该系统选择JPEG格式。摄像头输出模拟复合视频信号，由视频编／解码器SAA7111对其进行亮色分离和A／D转换，输出数字视频信号和时钟信号、行场同步信号及奇偶场指示信号，进入JPEG编解码芯片ZR36060。编解码芯片对视频解码器输出的同步信号采样并与之同步，同时接收数字视频信号并对其进行压缩，再将压缩后的JPEG格式的图像数据写入SRAM，由单片机控制这些数据，经通用异步发送接收器16C550串行化后，通过调制解调器发送到监控中心。

2.4信号检测模块

对于主叫，在拨打电话号码的过程中，可能遇到的电信信号有：拨号音、忙音和回铃音。这些信号的特点为：

(1)  拨号音：450Hz单频连续。

(2)  忙音：450Hz单频，0.35s等间隔断续。

(3)  回铃音：450Hz单频，1s续4s断。

从3个信号的特点可以看出，他们频率相同，通断时间不同。根据单片机的需要，由外线经电容耦合来的调制信号需经检波处理。电路由NE567音频锁相环完成解调过程。NE567内部正交相位探测器比较输入信号和电流控制振荡器信号的频率和相位，当输入信号落在给定频带内时，信号被锁定，8脚输出低电平。内部振荡器频率f可通过RC设定。即f= 1／1.1RC。电话载频为450Hz，R通常在2KΩ～20KΩ内取值，若R取20KΩ，计算出C=0.1pF。

Vi为输入信号有效值，要求不大于200mV，C取0.1pF 时，可满足电话信号载频的要求。

在系统中将所有信号从电话接口电路中的同一个点引出，经过NE567锁相环电路用来确定线路中有无450Hz的音频信号，并输出高低电平持续时间不同的脉冲信号，然后由单片机利用高低电平持续时间的不同来识别这些电信信号。

2.5无线发射接收模块

由于一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质的微调电容，温差变化及震动也很难保证已经调好的频点不会发生偏移，因此在这个设计中使用了发射模块（F05）和接收模块（J01E）,F05系列采用声表面谐振器稳频。SMT树脂封装，频率一致性较好，免调试。F05具有较宽的工作电压范围及低功耗特性。当发射电压为3V时，发射电流约2mA，发射功率较小。12V为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流为5～8mA。F05系列采用AM方式调制以将低功耗，数据信号停止，发射电流降为零。

J01E采用独特的超再生电路结构，SMT工艺树脂封装，内含放大整形，输出数据直接至解码器，使用极为方便，是一种性价比较好的超再生模块。J01E无信号时输出零电平状态（无噪声干扰）可适合于单片机输入端接口。J01E具有较宽的接收带宽，具有较低的功耗，3V时只消耗0.2mA的电流，可长期处于守机状态。

为提高系统的可靠性和保密性，使用了PT2262、PT2272。PT2262是编码模块，PT2272是解码模块。编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成，解码芯片PT2272接收到信号后，要对地址码进行两次核对，如果与自己的地址码匹配，VT引脚输出高电平，同时相应的数据脚也输出高电平。PT2272通过D0～D3四个数据引脚连接主控制模块的P1.4～P1.7引脚向主机传递数据，无报警时这四个P1引脚的输入均为0。主机启动后，会始终监听这四个P1引脚，发现输入不为0时说明报警发生，并根据它们的当前值来确定报警源。

3、系统软件设计与实现

3.1主程序部分

主程序流程如图3所示，系统可接受来自主机或遥控的按键命令分别进入撤防和设防状态，撤防状态下的功能操作主要是电话号码的输入，并可接受主机或遥控的按键信号进入设防状态。在布防状态下，80C196NP不断扫描P1口以判断是否有警情发生，若有警情则启动报警子程序以及视频监控子程序。

系统初始化包括中断设置、X25045存储区赋初值、数据采集模块的初始化等，对主机键盘的响应采取查询方式并进行延时处理,系统将由INT1进行中断响应报警。

3.2 视频数据处理子模块

视频数据处理流程如图4所示，初始化主要完成接收和发送通道的初始化、内存区域的分割、定时时钟和计数器的清零或初值设置、中断的关闭或开放、确定数据在传输时的块格式、图像数据的起始位置和大小等。系统完成初始化以后，启动图形数据采集模块，开始采集一帧图像，通过写地址和写信号将数据存储到SRAM中。采集结束时，采集标志信号撤消，80C196NP开始读取SRAM中的图像数据，数据经SC16C550输出串行数据，并通过Modem发送至接收端。数据发送完毕后，将启动下一次数据采集。

3.3 报警控制子模块

本系统的报警扫描采用端口扫描方式，对P1口进行不断扫描，当出现警情时，经过一定的延时后，再进行扫描，若仍有报警信号则进入摘挂机处理程序段。

为方便编程，在X25045中存储的电话号码以F0H作为一组号码的开始标志，FFH做作为全部号码的结束标志。报警系统由存入号码的标志位决定摘机、拨号和启动视频监控，摘机后延时2秒开始拨号，每位拨号0.1s，拨完后延时0.1s。拨完一组电话号码等待2 s后开始启动视频监控子程序。报警控制子程序流程如图5所示。

4、结语

通过以上软硬件设计方案和用户使用情况调查，此系统具有如下优势：

（1）系统以公用电话网作为传输媒体，符合国家公用电话网的信令标准，无须单独布线；

（2）经济耐用，采用软硬件结合的方式，便于扩展升级；

（3）由于集成电话报警与视频传输，较好地解决了系统误报的问题；

由于本系统是在通讯技术和多媒体技术结合的基础上设计研发的，在系统运行的过程中也会受到通信网络状态的影响，由于带宽较窄，视频传输受到一定限制，速度较慢，但对于掌握现场情况，区分报警类型已基本能够满足要求。

参考文献：

[1]     张恒,孟庆春．多功能智能报警仪[J]．微计算机信息． 2004年第五期：68-68,53

[2]     丁元杰,赵秀菊．单片微机原理及应用：第二版[M]．北京：机械工业出版社．1999

[3]     李坚．PT2262-PT2272芯片应用[J]．现代通讯．1997年第二期：28—29

何利民．单片机应用系统设计[M]．北京：北京航空航天大学出版社．1994