CN103491268B

CN103491268B - 有线转无线报警系统

Info

Publication number: CN103491268B
Application number: CN201210194471.1A
Authority: CN
Inventors: 黄宇航; 莫盛秋; 陶宇红
Original assignee: Changzhou College of Information Technology CCIT
Current assignee: Changzhou College of Information Technology CCIT
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: CN103491268A

Abstract

本发明涉及报警技术领域，特别是涉及一种有线转无线报警系统，具有关电源电路、单片机、GPRS无线模块、SIM卡座、CFSK解码模块、摘机电路、音频译码器、有无线供电切换电路、电源升压电路和报警器等电路组成；本发明采用GPRS数据通信来完成报警信号的发送，是一种非常可靠的数据通信方式，当设置应答工作方式后，就不会丢失报警数据，而且实时发送报警信息，费用低廉、可靠性好、灵敏度高；不仅自动适应普通的Contact ID格式，也能自动识别最特殊的CFSK Ⅲ数字报警格式，无需对现有报警器作任何更改即可将现有的报警器提升为有无线两用报警器或作为有线报警的备用通信方式。

Description

有线转无线报警系统

技术领域

本发明涉及报警技术领域，特别是涉及一种有线转无线报警系统。

背景技术

随着各类报警技术的不断涌现，目前在用的无线通信方式最经济和可靠的是采用公共移动通信网络，而移动通信网络有GSM语音通信通道及GPRS数据通信通道两类。由于有线报警信号是音频范围内的模拟信号，能通过移动网络的语音通道进行传输，但这种方式显然不可靠，因为它非常容易受到各种无线干扰，包括：高频谐波干扰、近端及远端回声干扰导致报警信号及握手信号的不稳定；另外它只能使用CID的报警格式，无法满足CFSK Ⅲ数字报警信号格式，再者，一次性通信费用较高，目前市场上又不能提供实时无线通信模块。因此，需要针对以上模拟音频报警信号中出现的问题加以改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种可靠性好、灵敏度高的一种有线转无线报警系统。

实现本发明目的的技术方案是：一种有线转无线报警系统，其特征在于：具有开关电源电路、单片机IC1、GPRS无线模块M22、SIM卡座、CFSK解码模块IC5、摘机电路、音频译码器IC7、有无线供电切换电路、电源升压电路和报警器；所述开关电源电路的输出端接单片机IC1的电源输入端；所述单片机IC1的输出端接有无线供电切换电路的输入端；所述GPRS无线模块M22的输入端通过电平转换电路与单片机IC1的输出端连接，GPRS无线模块M22的输出端接SIM卡座的输入端；所述CFSK解码模块IC5与单片机IC1之间通过串行通信电路连接；所述摘机电路的输入端接单片机IC1的输出端，摘机电路的输出端接音频译码器IC7的输入端；所述音频译码器IC7的输入端接双音频选频网络的输出端，音频译码器IC7的输出端通过三极管N9接单片机IC1的输入端；所述电源升压电路的输入端接电源，电源升压电路的输出端接电话线路和三阶低通滤波器IC2A电路的输出端；所述报警器与有无线供电切换模块的输出端连接；所述单片机的型号为ATMEGA128。

上述技术方案所述开关电源电路的输出端接电源稳压电路的输入端；所述开关电源电路包括镇流二极管D1、输入滤波电路、开关电压调节模块IC15、并联稳压二极管Z1、电源取样分压电路和输出稳压电路；所述镇流二极管D1的负极接输入滤波电路的输入端；所述输入滤波电路的输出端接开关电压调节模块IC15的输入端，输入滤波电路包括并联的电容C6和电容CD1；所述开关电压调节模块IC15的输出端接并联稳压二极管Z1的负极；所述电源取样分压电路和输出稳压电路并联后的输入端接开关电压调节模块IC15的输出端，并联后的输出端接电源稳压电路的输入端；所述电源取样分压电路包括电阻R5和电阻R6；所述输出稳压电路包括电感L4、电容CD2和电容C7；所述电源稳压电路包括电源稳压模块IC16；所述电源稳压模块IC16的使能端接电阻R7，电源稳压模块IC16的输出端接输出滤波电容C9。

上述技术方案所述有无线供电切换电路包括三极管N7、三极管N8、有无线供电切换模块IC11和稳压模块IC13；所述三极管N7的基极接单片机IC1上的GPRS电源驱动信号输出端，集电极接有无线供电切换模块IC11的输入端，发射极接地；所述三极管N8的基极接单片机IC1上的电话线驱动信号输出端，集电极接有无线供电切换模块IC11的输入端，发射极接地；所述有无线供电切换模块IC11的输出端通过电容C10和电容CD3滤波后接GPRS无线模块的电源输入端；所述稳压模块IC13的输入端通过限流电阻R9连接到有无线供电切换模块IC11的输出端，稳压模块IC13的输出端连接继电器TQ2-5V的电源输入端。

上述技术方案所述摘机电路通过线路传输变压器T1接CFSK解码模块IC5的发送引脚，摘机电路包括限流电阻R40和驱动三极管N5；所述CFSK解码模块IC5的输入端连接晶振电路的输出端。

上述技术方案还具有报警器驱动电路；所述报警器驱动电路具有报警器和三极管N6；所述三极管N6的基极接单片机IC1的输出端，集电极接报警器，发射极接地。

上述技术方案还具有线路检测驱动电路；所述线路检测驱动电路的输出端连接在电话线路上，输入端连接在单片机IC1的输出端上，线路检测驱动电路包括继电器TQ2-5V、三极管N2和电阻R44；所述三极管N2的基极连接电阻R44，集电极连接继电器TQ2-5V的线圈，发射极接地。

上述技术方案还具有摘机信号测试电路；所述摘机信号测试电路包括桥堆BG1、限幅二极管、光电耦合器IC3和滤波电容CD4；所述桥堆BG1的输入端连接在串接于电话线上的电容C32的两端，输出端连接在串联的限幅二极管D5和D6的两端；所述光电耦合器IC3的输入端连接在串联的限幅二极管D5和D6的两端，输出端连接在滤波电容CD4的两端并接地。

上述技术方案还具有线路检测判断电路；所述线路检测判断电路包括桥堆BG2、限幅二极管、光电耦合器IC4和三极管N1；所述桥堆BG2的输入端连接在电话线上，输出端连接在串联的限幅二极管D8和D9的两端；所述光电耦合器IC4的输入端连接在串联的限幅二极管D8和D9的两端，输出端的一个引脚通过限流电阻R48连接到电源上，另一个引脚连接到三极管N1的基极；所述三极管N1的集电极连接到单片机IC1的输入端，发射极接地。

上述技术方案所述单片机IC1还包括晶振电路和复位电路；所述晶振电路包括频率为7.3728MHz的晶体振荡器。

上述技术方案还具有报警器指示灯；所述报警器指示灯连接到单片机的输出端。

采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：

（1）本发明采用GPRS数据通信来完成报警信号的发送，是一种非常可靠的数据通信方式，当设置应答工作方式后，就不会丢失报警数据，而且实时发送报警信息，费用低廉；与原有的采用GSM语音通信方式，仅支持Contact ID报警信息格式的同类产品相比，本发明不仅自动适应普通的Contact ID格式，也能自动识别最特殊的CFSK Ⅲ数字报警格式，无需对现有报警器作任何更改即可将现有的报警器提升为有无线两用报警器或作为有线报警的备用通信方式。

（2）本发明能实时监控有线电话线路的工作状态，当有线电话线路工作状态正常时，进入等待状态，报警器报警信号通过有线电话线路传输；当有线电话线路出现故障（短路或断路）时,进入工作状态，报警器报警信号通过无线通信链路传输；它解决了两类主要问题，即：能对有线报警信息实时解码（Contact ID及CFSKⅢ格式）与实时传输，接收端通过串行口连接到有线报警中心平台。

（3）本发明与同类产品相比，信号工作环境要求低，通信费用少，且可以监测模块本身的状态。

（4）本发明对电话线路进行实时监测，一旦出现故障即时报警并转换通信方式；可靠性好、灵敏度高。

（5）本发明工作稳定、结构设计合理，充电安全可靠，其无线通信接收灵敏度：＜-109dBm，无线通信发送功率：>0dBm，适合于各类政府、银行和各类商场等场合使用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的模块框图；

图2为单片机IC1的示意图；

图3为GPRS无线模块的示意图；

图4为音频译码器的示意图；

图5为CFSK解码电路的示意图；

图6为开关电源电路的示意图；

图7为有无线供电切换电路的示意图；

图8为电源升压电路、摘机信号测试电路和线路检测驱动电路的示意图；

图9为线路检测判断电路的示意图；

图10为报警器驱动电路的示意图。

具体实施方式

见图1至图10，本发明具有开关电源电路、单片机IC1、GPRS无线模块M22、SIM卡座、CFSK解码模块IC5、摘机电路、音频译码器IC7、有无线供电切换电路、电源升压电路、报警器和报警器指示灯；开关电源电路的输出端接单片机IC1的电源输入端；单片机IC1的输出端接有无线供电切换电路的输入端；GPRS无线模块M22的输入端通过电平转换电路与单片机IC1的输出端连接，GPRS无线模块M22的输出端接SIM卡座的输入端；CFSK解码模块IC5与单片机IC1之间通过串行通信电路连接；摘机电路的输入端接单片机IC1的输出端，摘机电路的输出端接音频译码器IC7的输入端；音频译码器IC7的输入端接双音频选频网络的输出端，音频译码器IC7的输出端通过三极管N9接单片机IC1的输入端；报警器指示灯连接到单片机的输出端；电源升压电路的输入端接电源，电源升压电路的输出端接电话线路和三阶低通滤波器IC2A电路的输出端；报警器与有无线供电切换模块的输出端连接；单片机IC1还包括晶振电路和复位电路；晶振电路包括频率为7.3728MHz的晶体振荡器。

见图2，本发明的核心是单片机IC1，它选用高性能的ATMEGA128。开关电源电路产生的3.3V直流电压经过滤波电容连接到单片机IC1的21和52脚上，单片机IC1的2，3和11脚接编程接口，单片机IC1的10脚接线路检测驱动电路中的三极管N2的基极，单片机IC1的12和13脚上接线路检测判断电路中的三极管N1的集电极，单片机IC1的14脚接有无线供电切换电路中的三极管N7的基极，单片机IC1的15脚是双音频信号输出端接三阶低通滤波器IC2A电路的输入端，单片机IC1的16脚接电平转换电路的对应引脚，单片机IC1的17脚接GPRS无线模块M22电路中的GPRS模块电源开关的三极管N4的基极，单片机IC1的20脚是复位端，接复位电路，单片机IC1的19、26脚分别接电平转换电路对应引脚，单片机IC1的18脚接有无线供电切换电路中的三极管N8的基极，单片机IC1的23和24脚接晶振电路，单片机IC1的32脚接SIM卡座的7脚，单片机IC1的30脚接电平转换电路的对应引脚，单片机IC1的31、27和28脚接电平转换电路的对应引脚，单片机IC1的25、45、46、47和48脚分别接CFSK解码模块IC5的4、16、15、14、13脚，单片机IC1的38脚接摘机电路的驱动三极管N5的基极，单片机IC1的39脚接报警器驱动电路的三极管N6的基极，单片机IC1的40脚接CFSK解码模块IC5的电源滤波电路，单片机IC1的49脚接LED发光二极管负极，该管可表示GPRS模块的工作状态。

见图3，GPRS无线模块M22用于无线短信信号的发送，其中GPRS无线模块M22的9脚（数据载波检测）接电平转换电路的对应引脚，其中GPRS无线模块M22的11、12、13、23脚分别接SIM卡座的1、2、3、5脚，电阻R60和电容C32组成抗干扰电路，GPRS无线模块M22的38脚接三极管N4的集电极，而三极管N4的基极接单片机IC1的17脚。

见图4，音频译码器IC7用来接收DTMF信号，是一块完整的DTMF接收器，输入DTMF信号，送出按键值。其中，音频译码器IC7的1、2脚是正反向的输入端，电阻R63、电阻R64、电阻R65、电容C18和电容C19共同组成双音频选频网络，音频译码器IC7的3脚是增益选择端，电阻R66是反馈电阻，音频译码器IC7的4脚是参考电压输出端，音频译码器IC7的7、8脚外接晶振电路，音频译码器IC7的5、6、9脚接地线。音频译码器IC7的18脚接3.3V电源电压，音频译码器IC7的17脚是动作输入/监视时间端，电容C31是监视时间电容器，音频译码器IC7的16脚是提前动作输出，R68是启动电阻，音频译码器IC7的15脚是延迟动作输出，音频译码器IC7的11、12、13、14脚是三态译码数据输出，音频译码器IC7的10脚是三态输出端。音频译码器IC7的10和15脚接到三极管N9的基极，通过三极管N9驱动单片机IC1的8脚，以控制双音频信号DTMF的接收。

见图5，摘机电路通过线路传输变压器T1接CFSK解码模块IC5的发送引脚，摘机电路包括限流电阻R40和驱动三极管N5；CFSK解码模块IC5的输入端连接晶振电路的输出端。

见图6，开关电源电路的输出端接电源稳压电路的输入端；开关电源电路包括镇流二极管D1、输入滤波电路、开关电压调节模块IC15、并联稳压二极管Z1、电源取样分压电路和输出稳压电路；镇流二极管D1的负极接输入滤波电路的输入端；输入滤波电路的输出端接开关电压调节模块IC15的输入端，输入滤波电路包括并联的电容C6和电容CD1；开关电压调节模块IC15的输出端接并联稳压二极管Z1的负极；电源取样分压电路和输出稳压电路并联后的输入端接开关电压调节模块IC15的输出端，并联后的输出端接电源稳压电路的输入端；电源取样分压电路包括电阻R5和电阻R6；输出稳压电路包括电感L4、电容CD2和电容C7；电源稳压电路包括可受单片机控制的电源稳压模块IC16；电源稳压模块IC16的使能端接电阻R7，电源稳压模块IC16的输出端接输出滤波电容C9，电源稳压模块IC16的5脚输出电压是3.3V，给CPU作为电源电压。

其中，开关电压调节模块IC15能输出3A的驱动电流，并具有很好的线性和负载调节特性，它有固定和可调输出电压两种方式，可调输出电压1.2V—37V，输入电压可达40V，它属于第二代开关电源调节器，功耗小，效率高，待机电流达80uA，具有过热与过流保护功能。

见图7，有无线供电切换电路包括三极管N7、三极管N8、有无线供电切换模块IC11和稳压模块IC13；三极管N7的基极接单片机IC1上的GPRS电源驱动信号输出端，集电极接有无线供电切换模块IC11的输入端，发射极接地；三极管N8的基极接单片机IC1上的12V电话线驱动信号输出端，集电极接有无线供电切换模块IC11的输入端，发射极接地；有无线供电切换模块IC11的5脚和6脚通过电容C10和电容CD3滤波后接GPRS无线模块的1、41、42、43脚；稳压模块IC13的7、8脚送出12V电话线路信号通过限流电阻R9连接到有无线供电切换模块IC11的1脚，稳压模块IC13的输出端连接继电器TQ2-5V的电源输入端以及5V滤波电容C12，有无线供电切换模块IC11的4脚供出4.2V给报警器用。

当线路正常时，由电话线馈电供电12V，当有故障时，系统即要从内部取得馈电电压。

见图8，还具有线路检测驱动电路和摘机信号测试电路；；线路检测驱动电路的输出端连接在电话线路上，输入端连接在单片机IC1的输出端上，线路检测驱动电路包括继电器TQ2-5V、三极管N2和电阻R44；三极管N2的基极连接电阻R44，集电极连接继电器TQ2-5V的线圈，发射极接地。电阻R44、三极管N2和继电器TQ2-5V共同组成电话线路检测开关。继电器TQ2-5V完成将电话线路分别接到内线或电源升压电路。

摘机信号测试电路包括桥堆BG1、限幅二极管、光电耦合器IC3和滤波电容CD4；桥堆BG1的输入端连接在串接于电话线上的电容C32的两端，输出端连接在串联的限幅二极管D5和D6的两端；光电耦合器IC3的输入端连接在串联的限幅二极管D5和D6的两端，输出端连接在滤波电容CD4的两端并接地。

其中，桥堆BG1用于测试摘机信号，光电耦合器IC3用作电话线与单片机IC1的隔离。

见图9，还具有线路检测判断电路；线路检测判断电路包括桥堆BG2、限幅二极管、光电耦合器IC4和三极管N1；桥堆BG2的输入端连接在电话线上，输出端连接在串联的限幅二极管D8和D9的两端；光电耦合器IC4的输入端连接在串联的限幅二极管D8和D9的两端，输出端的一个引脚通过限流电阻R48连接到电源上，另一个引脚连接到三极管N1的基极；三极管N1的集电极连接到单片机IC1的输入端，发射极接地。

其中，桥堆BG2用于电话机的状态检测，可以判断电话线是通还是断，光电耦合器IC4用作内线与单片机的隔离，在光电耦合器的输出端接有CPU 3.3V电源的限流电阻R48，将电压加到三极管N1的基极端最终去控制单片机IC1的12脚。

见图10，还具有报警器驱动电路；报警器驱动电路具有报警器和三极管N6；三极管N6的基极接单片机IC1的39脚，集电极接报警器，发射极接地。

本发明的工作原理为：由于有线报警信号不能直接在GPRS通道上传输，必须对有线报警信号进行实时解码，转换成数据信号通过GPRS数据通道传输，在接收端再编码转换成报警中心能识别的信号；当有线电话线路工作状态正常时，进入等待状态，报警器报警信号通过有线电话线路传输；当有线电话线路出现故障（短路或断路）时,进入工作状态，报警器报警信号通过无线通信链路传输。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种有线转无线报警系统，其特征在于：具有开关电源电路、单片机(IC1)、GPRS无线模块(M22)、SIM卡座、CFSK解码模块(IC5)、摘机电路、音频译码器(IC7)、有无线供电切换电路、电源升压电路和报警器；所述开关电源电路的输出端接单片机(IC1)的电源输入端；所述单片机(IC1)的输出端接有无线供电切换电路的输入端；所述GPRS无线模块(M22)的输入端通过电平转换电路与单片机(IC1)的输出端连接，GPRS无线模块(M22)的输出端接SIM卡座的输入端；所述CFSK解码模块(IC5)与单片机(IC1)之间通过串行通信电路连接；所述摘机电路的输入端接单片机(IC1)的输出端，摘机电路的输出端接音频译码器(IC7)的输入端；所述音频译码器(IC7)的输入端接双音频选频网络的输出端，音频译码器(IC7)的输出端通过三极管N9接单片机(IC1)的输入端；所述电源升压电路的输入端接电源，电源升压电路的输出端接电话线路和三阶低通滤波器(IC2A)电路的输出端；所述报警器与有无线供电切换模块的输出端连接；所述单片机的型号为ATMEGA128；所述开关电源电路的输出端接电源稳压电路的输入端；所述开关电源电路包括镇流二极管D1、输入滤波电路、开关电压调节模块(IC15)、并联稳压二极管Z1、电源取样分压电路和输出稳压电路；所述镇流二极管D1的负极接输入滤波电路的输入端；所述输入滤波电路的输出端接开关电压调节模块(IC15)的输入端，输入滤波电路包括并联的电容C6和电容CD1；所述开关电压调节模块(IC15)的输出端接并联稳压二极管Z1的负极；所述电源取样分压电路和输出稳压电路并联后的输入端接开关电压调节模块(IC15)的输出端，并联后的输出端接电源稳压电路的输入端；所述电源取样分压电路包括电阻R5和电阻R6；所述输出稳压电路包括电感L4、电容CD2和电容C7；所述电源稳压电路包括电源稳压模块(IC16)；所述电源稳压模块(IC16)的使能端接电阻R7，电源稳压模块(IC16)的输出端接输出滤波电容C9。

2.根据权利要求1所述的有线转无线报警系统，其特征在于：所述有无线供电切换电路包括三极管N7、三极管N8、有无线供电切换模块(IC11)和稳压模块(IC13)；所述三极管N7的基极接单片机(IC1)上的GPRS电源驱动信号输出端，集电极接有无线供电切换模块(IC11)的输入端，发射极接地；所述三极管N8的基极接单片机(IC1)上的电话线驱动信号输出端，集电极接有无线供电切换模块(IC11)的输入端，发射极接地；所述有无线供电切换模块(IC11)的输出端通过电容C10和电容CD3滤波后接GPRS无线模块的电源输入端；所述稳压模块(IC13)的输入端通过限流电阻R9连接到有无线供电切换模块(IC11)的输出端，稳压模块(IC13)的输出端连接继电器TQ2-5V的电源输入端。

3.根据权利要求1所述的有线转无线报警系统，其特征在于：所述摘机电路通过线路传输变压器T1接CFSK解码模块(IC5)的发送引脚，摘机电路包括限流电阻R40和驱动三极管N5；所述CFSK解码模块(IC5)的输入端连接晶振电路的输出端。

4.根据权利要求1所述的有线转无线报警系统，其特征在于：还具有报警器驱动电路；所述报警器驱动电路具有报警器和三极管N6；所述三极管N6的基极接单片机(IC1)的输出端，集电极接报警器，发射极接地。

5.根据权利要求1所述的有线转无线报警系统，其特征在于：还具有线路检测驱动电路；所述线路检测驱动电路的输出端连接在电话线路上，输入端连接在单片机(IC1)的输出端上，线路检测驱动电路包括继电器TQ2-5V、三极管N2和电阻R44；所述三极管N2的基极连接电阻R44，集电极连接继电器TQ2-5V的线圈，发射极接地。

6.根据权利要求1所述的有线转无线报警系统，其特征在于：还具有摘机信号测试电路；所述摘机信号测试电路包括桥堆BG1、限幅二极管、光电耦合器IC3和滤波电容CD4；所述桥堆BG1的输入端连接在串接于电话线上的电容C32的两端，输出端连接在串联的限幅二极管D5和D6的两端；所述光电耦合器IC3的输入端连接在串联的限幅二极管D5和D6的两端，输出端连接在滤波电容CD4的两端并接地。

7.根据权利要求1所述的有线转无线报警系统，其特征在于：还具有线路检测判断电路；所述线路检测判断电路包括桥堆BG2、限幅二极管、光电耦合器IC4和三极管N1；所述桥堆BG2的输入端连接在电话线上，输出端连接在串联的限幅二极管D8和D9的两端；所述光电耦合器IC4的输入端连接在串联的限幅二极管D8和D9的两端，输出端的一个引脚通过限流电阻R48连接到电源上，另一个引脚连接到三极管N1的基极；所述三极管N1的集电极连接到单片机(IC1)的输入端，发射极接地。

8.根据权利要求1所述的有线转无线报警系统，其特征在于：所述单片机(IC1)还包括晶振电路和复位电路；所述晶振电路包括频率为7.3728MHz的晶体振荡器。

9.根据权利要求1所述的有线转无线报警系统，其特征在于：还具有报警器指示灯；所述报警器指示灯连接到单片机的输出端。