用公共电话网构建社区紧急求助系统

   摘要：介绍一种以公共电话网络PSTN（Public Switch TelecommunicaTIon Network）为传输媒介的住宅小区紧急求助系统。系统以单片机为核心，以双音多频（DTMF，Dual Tone MulTIple Frequency）作为通信方式。该系统为小区内住户提供紧急求助服务，具有可靠性高、成本低、易普及等优点。文中给出系统原理图、主要硬件电路和程序框图。最后对该系统的应用前景进行了预测。

引言

随着人们生活水平的不断提高，家庭安全服务正在逐渐引起人们的重视。由于子妇女的上班，很多老人尤其是病患者不能得到很好的照顾，出现险情时不能得到及时处理，存在很大的安全隐患。因此，在住宅小区中设置联网紧急求助系统，使小区物业管理中心能对住户的险情进行及时处理，这正是人们所期盼的。随着电话设备的大规模普及，使得利用公共电话网络实现紧急求助变得简单易行。在此，本文将介绍一种基于公共电话网络的社会紧急求助系统，这时改善人居环境和实现楼宇自动化都将有大帮助。

1 系统工作原理

该系统以单片机为核心，由DTMF拨号电路、遥控发射及接收电路、电话号码存储电路和免提通话电路四部分组成。当有险情发生时，按下呼叫器或遥控器上的紧急按钮，单片机检测到该信号后，将 存储的电路号码发送出去，接通后可以实现提对讲。此外，由于该系统中的电话号码是存储在一片带I2C总线接口的E2PROM芯片中，所以该号码可以随时修改，极其方便。系统原理框图如图1所示。
图2
2 主要硬件电路

2.1 DTMF拨号芯片与单片机的接口原理

双音多频信号（DTMF），通常简称为双音频信号。它是用两个特定的单音信号组合叠加，来代表某一数字或符号。两个单音的频率不同，所代表的数字或功能也不同。在双音多频电话机中，有16个按键，其中10个数字键（0～9）、6个功能键（*、#、A、B、C、D）。这样，按照组合的原理，它必须有8种不同的单音频信号。根据CCITT（国际电报电话咨询委员会）提出的双音频拨号的频率组合建议，国际上采用4个低频频率（697Hz、770Hs、852H2、941Hz）和4个高频频率（1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz）中任意抽出一种频率进行组合，共有16种不同的组合方式，代表16种不同的数字或符号，如表1所示。
表1 双音多频的拨号代码

本系统中，双音多频信号由DTMF信号发生器专用芯片UM95087产生。其输入端R1～R4（行）、C1～C4（列）既可接普通电话键盘，也可用于电平输入。输入的两个音频信号被线性地叠加在一起，产生的DTMF信号由UM95087的16脚输出。一个音频信号由输入端R1～R4从低频组中选定，另一个音频信号由输入端C1～C4从高频组中选定。当定（Ri）输入为低电平时，选择其低频组中的一个；当列（Ci）输入为电平时，选择其高频组中的一个。输出的音频单音幅度为400～500mV，双音频输出的谐波失真和音频失真小于10%，频率误差为±10%，准确度小于0.75%，高频比低频加重2dB。UM95087的15脚用来防止单音产生，当为低电平时，输出将不会产生单音输出；10脚是静噪输出端；2脚为发射机开关控制端；7脚为片内振荡器输入端；8脚为片内振荡器输出端。应用时，在第7脚和第8脚之间接入3.57954MHz晶振即可。现采用单片机AT89C51控制DTMF发生器UM95087来实现信道编码，其接口电路如较2所示。

    根据双音频信号（DTMF）的组合原理和以上接口电路，可得DTMF信号与二进制编码信号的对应关系，如表2所示。
表2 DTMF信号与二进制编码对应关系