摘要：介紹一種以公共電話網絡PSTN（Public Switch Telecommunication Network）為傳輸媒介的住宅小區緊急求助系統。系統以單片機為核心，以雙音多頻（DTMF，Dual Tone Multiple Frequency）作為通信方式。該系統為小區內住戶提供緊急求助服務，具有可靠性高、成本低、易普及等優點。文中給出系統原理圖、主要硬件電路和程序框圖。最后對該系統的應用前景進行了預測。

引言

隨著人們生活水平的不斷提高，家庭安全服務正在逐漸引起人們的重視。由于子婦女的上班，很多老人尤其是病患者不能得到很好的照顧，出現險情時不能得到及時處理，存在很大的安全隱患。因此，在住宅小區中設置聯網緊急求助系統，使小區物業管理中心能對住戶的險情進行及時處理，這正是人們所期盼的。隨著電話設備的大規模普及，使得利用公共電話網絡實現緊急求助變得簡單易行。在此，本文將介紹一種基于公共電話網絡的社會緊急求助系統，這時改善人居環境和實現樓宇自動化都將有大幫助。

1 系統工作原理

該系統以單片機為核心，由DTMF撥號電路、遙控發射及接收電路、電話號碼存儲電路和免提通話電路四部分組成。當有險情發生時，按下呼叫器或遙控器上的緊急按鈕，單片機檢測到該信號后，將 存儲的電路號碼發送出去，接通后可以實現提對講。此外，由于該系統中的電話號碼是存儲在一片帶I2C總線接口的E2PROM芯片中，所以該號碼可以隨時修改，極其方便。系統原理框圖如圖1所示。

圖2

2 主要硬件電路

2.1 DTMF撥號芯片與單片機的接口原理

雙音多頻信號（DTMF），通常簡稱為雙音頻信號。它是用兩個特定的單音信號組合疊加，來代表某一數字或符號。兩個單音的頻率不同，所代表的數字或功能也不同。在雙音多頻電話機中，有16個按鍵，其中10個數字鍵（0～9）、6個功能鍵（*、#、A、B、C、D）。這樣，按照組合的原理，它必須有8種不同的單音頻信號。根據CCITT（國際電報電話咨詢委員會）提出的雙音頻撥號的頻率組合建議，國際上采用4個低頻頻率（697Hz、770Hs、852H2、941Hz）和4個高頻頻率（1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz）中任意抽出一種頻率進行組合，共有16種不同的組合方式，代表16種不同的數字或符號，如表1所示。

表1 雙音多頻的撥號代碼

本系統中，雙音多頻信號由DTMF信號發生器專用芯片UM95087產生。其輸入端R1～R4（行）、C1～C4（列）既可接普通電話鍵盤，也可用于電平輸入。輸入的兩個音頻信號被線性地疊加在一起，產生的DTMF信號由UM95087的16腳輸出。一個音頻信號由輸入端R1～R4從低頻組中選定，另一個音頻信號由輸入端C1～C4從高頻組中選定。當定（Ri）輸入為低電平時，選擇其低頻組中的一個；當列（Ci）輸入為電平時，選擇其高頻組中的一個。輸出的音頻單音幅度為400～500mV，雙音頻輸出的諧波失真和音頻失真小于10%，頻率誤差為±10%，準確度小于0.75%，高頻比低頻加重2dB。UM95087的15腳用來防止單音產生，當為低電平時，輸出將不會產生單音輸出；10腳是靜噪輸出端；2腳為發射機開關控制端；7腳為片內振蕩器輸入端；8腳為片內振蕩器輸出端。應用時，在第7腳和第8腳之間接入3.57954MHz晶振即可。現采用單片機AT89C51控制DTMF發生器UM95087來實現信道編碼，其接口電路如較2所示。

    根據雙音頻信號（DTMF）的組合原理和以上接口電路，可得DTMF信號與二進制編碼信號的對應關系，如表2所示。

表2 DTMF信號與二進制編碼對應關系

2．2 免提通話電路

免提通話電路要求做到聲音清晰、洪亮，又不會因受話、送話而相互干擾。因此，對免提通話電路的技術要求較高，送話放大器靈敏度要高；受話放大器輸出功率要大；能有效地抑制受話引起的側音效應。本系統采用專用免提通話芯片MC34018來構成免提通話電路。MC34018是一種應用廣泛、高質量的免提通話集成芯片，它采用聲控方式半雙工免提通話，包含有發送放大器、揚聲功率放大器、衰減控制系統、背景噪聲監控系統、發送與接收衰減器。其衰減控制系統不僅受相應的送話與受話電平控制，也受背景噪聲電平控制。由MC34018構成的免提通話電路如圖3所示。

3 系統軟件設計

軟件設計包括單片機求助信號的采集、電路號碼的讀取和發送、電話號碼的設置等三部分。其中，電話號碼的讀取和設置是軟件設計的重點。由于電話號碼存儲在一片帶I2C接口的E2PROM中，而本系統所采用的單片機并沒有I2C接口，所以通過軟件來模擬I2C總線的時序。在單片機上，擴展一個模擬I2C總線接口來實現單片機與E2PROM芯片之間的通信。

在單片機完成復位和初始化后，當有求助信號輸入時，單片機將所存儲的電話號碼取出并發送給UM95087芯片，使電話接通，完成通話對講功能。其程序流程框如圖4所示。

結語

近年來，我國對住宅小區建設的投資力度越來越大。以1999年為例，國家對住宅小區的總投資為1700～1800億元人民幣。根據建設部對住宅小區實、中、高三個等級的劃分，小區智能化為住宅小區總投資的1%～3%。以此比例計算，僅1999年度對小區智能化的需求就達17～54億元人民幣。而隨著住宅體制改革的不斷深入以及人們對住宅環境末求的不斷提高，該數值還將會大幅度提高。

本文所述社區求助系統具有較強的實用性、成本低廉、推廣方便，已經通過全面實驗并投入生產。住宅小區緊急求助系統的不斷推廣必將對智能樓宇體系的建設與發展和人們生活水平的提高帶來積極影響。