无人看守安全宣传系统

扬州市煤炭工业公司

徐州北郊王庄煤矿(徐州221006)  

苗启元

【摘要】介绍了运用DTMF解码器、MCS-51单片机设计的无人看守远程遥控的安全宣传系统,及其各个单元电路工作原理。

关键词：双音频解码器，MCS-51单片机，远程遥控，电话线广播

一：引言

根据煤矿安全宣传工作的需要,成功研制了一整套无人看守安全宣传系统,增强了安全宣传的力度，丰富了安全宣传的内容，并且增设了远程调度、喊人、紧急通知等功能；安装方便,无需重新架设线路,直接利用现有的电话电缆,节约资源,真正做到了一线多用。

1．主要解决问题及使用:

1、可以随时在井下或者在井上有电话的地方控制无人看守安全宣传站的开和关。（只要了解操作程序，隔市、隔省也能准确无误地控制无人看守安全宣传系统的开和关），真正做到了随时随地操纵无人看守安全宣传站

2、把编辑有安全宣传内容的磁带放入自动翻带的地面主控机中，可以做到随时等候遥控播放。

3、解决布置信号线、控制线难的问题，安装时无需重新架设传输音源的线路，直接利用现有的电话电缆传输信号、开关控制信号。提高了抗干扰的能力，并且做到一线多用，这样一来可以减少大量人力`，物力和财力。

4、利用线路的变化来控制安全宣传站的开关和功能的转换，在工作时不会干扰周边调度电话的正常使用,在使用时也不会占用调度程控交换机的资源。

5、地面控制系统安装地点具有随意性强，可以设在调度室机房、信息科机房、安监科、组宣广播室或者平时无人去的场所，只要电话线能够到达的地方都能安装地面控制系统；井下安全宣传站设在井下候车场。

二:主要系统组成硬件部分

无人看守安全宣传系统是由地面主控制设备、音频播放远程传送系统和远程受控扩音设备（安全宣传分站）组成。

1.安装示意图:

由于该系统模拟了电话程控交换机的信号传输方式，所以信号传输的距离能够达到20KM，可并联6台---7台宣传站同时使用，完全能够满足安全宣传、调度工作的需要。

2.安全宣传主控制系统原理图

4.振铃检测\模拟摘机工作原理：（如下图）

电话线空载待机电压为48V左右，振铃电压有效值90V左右， 电话振铃信号通过电容C1隔直、LED1、D1稳压二极管、R1限流电阻输入至光电耦合器TL817的输入端1口，C1、D1、LED1和R1共同组成振铃信号变换电路，它们使输入电压和电流不会太大，对后面的光电耦合器起保护作用。光电耦合器TL817起的是隔离作用，它一般是将发光二极管和光敏三极管的光路耦合在一起，输入和输出之间不可共同接地，输入

电信号加于发光二极管上，输出信号由光敏三极管取出。
    光电耦合器以光电转换原理传输信息，它不仅使信息发出端（一次侧）与信息接收并输出端（二次侧）是绝缘的，从而对电位差干扰有很强的抑制能力，而且有很强的抑制电磁干扰能力。速度高、价格低、接口简单、安全绝缘、有保护电路的作用。
    振铃信号通过光耦TL817的4脚输出振铃正弦波，信号到了开关三极管T1的基极就变成了方波。输出到单片机AT89C51的T0/P3.4口，计数方式采用外部计数，根据电话振铃的技术指标：频率25Hz的正弦波，1秒通，4秒断，为了使振铃信号被单片机AT89C51的T0/P3.4端口计5次振铃后中断溢出,如图所示，由计算后得;设定时器T0的计数初值为X=8080H,计数5次产生T0中断，控制J1继电器模拟摘机，完成振铃音检测。

控制J1继电器模拟摘机动作是由AT89C51的10脚P3.0输出高电平,使三极管T2导通,驱动继电器J1得电,触点吸合,使电话线直接接于R3电阻,从而实现模拟电话摘机,保持十秒钟后自动挂机,模拟摘机后线路电压为6V左右，电流30—25mA.

5.提示音电路

模拟摘机后单片机 AT89C51引脚P2。3送出800HZ音频的提示音，经电容C8到LM386进行放大，再经C6耦合到电话线路中，以提示操纵者已经可以输入密码，以便实现远程安全宣传或远程调度功能等。为了避免有人在不知道密码的情况下故意的去操作安全宣传站或者恶意喊人，经本系统确认输入的是非法密码时，将发出错误提示音挂断电话线路，拒绝执行功能操作。

三：DTFM音频解码

1．DTFM音频解码的运用

DTMF信号解码电路由MT8870主要承担。MT8870的工作原理如下图所示，它的2、3脚接收来自电话机的双音多频脉冲信号该双音多频信号先经其内部的拨号音滤波器，滤除拨号音信号，然后经前置放大后送入双音频滤波器，将双音频信号按高，低音频信号分开，再经高，低群滤波器，幅度检测器送入输出译码电路，经过数字运算后，在其数据输出端（11~14脚）输出相对应的8421码。MT8870的数据输出端Q4 ~ Q1连到AT89C51的P1口的P1.0 ~ P1.3，CPU经P1口识别4位代码。电话按键与相应译码（Q4~Q1）输出，“*”，“#”，“0”字号码，MT8870输出的8421码分别为“1011”，“1100”，“1010”。 MT8870的16/17引脚外接的R7电阻和0.47VF电容组成外部定时电路,用于确定芯片对输入信号反应的时间。为了使单片机AT89C51获取有效数据，当MT8870获取有效双音多频信号后， MT8870的STD有效端经4069反相后接CPU的/INT0引脚， CPU检测后，指示P1口接收有效二进制代码。而无效的双音频信号（电话线路杂音、人们的语音信号等）是不会引起MT8870的STD端变化的。DTMF接收器的外围电路如下图所示。其中，接在电源处的电容对抗干扰有一定的作用。

四:单片机AT89C51的应用

单片机AT89C51构成电话遥控主控部分，进行主要的信息处理，接收外部操作指令形成各种控制信号，并完成对于各种信息的记录；接口电路提供单片机与电话外线的接口。其中包括铃流检测、摘挂机控制、DTMF解码器MT8870识别，及语音提示电路LM386。

1.单片机AT89C51的引脚使用：

P1.0---P1.3引脚接MT8870的Q1---Q4作数据8421码输入

INTO接MT8870的STD引脚15作中断数据处理

T0为电话振铃计数入口

P3.7引脚用于模拟摘机/挂机

P2.3引脚作提示音输出接LM386输入

P1.6引脚控制电话线广播

P1.7引脚控制远程调度、紧急通知，喊人

3.汇编语言程序

;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;;;;电话振铃计数，模拟摘机，挂机程序;;;

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

        ORG    0000H

        LJMP   MAIN

            ORG    0003H

            LJMP   INTO

        ORG    000BH

        LJMP   T0SER

        ORG    001BH

        LJMP   T1SER

        ORG   0090H

      CLR   ET0

    ……………………………..

      RETI

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

   ;;;;;;;;;;提示音程序;;;;;;;;;;;;;;;

   ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

TISHIYIN:  MOV  R1,#3

LOOP:      MOV  R2,#250

……………………………….

 ………………………………..

           DJNZ   R4,DIL1

           CLR    P2.3

           RET

  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

  ;;;;;报错音;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

  ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

BAOCUO:  MOV  R1,#5

OLOOP:      MOV  R2,#250

…………………………………………………

           DJNZ   R1,OLOOP

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

 ;;;;;;;;;;;;中断INT0 服务  ;;;;;;;;;;;;

 ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

INTO:     PUSH   Acc       ;保护现场

         PUSH   PSW       ;

          MOV    A,P1

          PUSH   PSW     ;恢复现场

         PUSH   Acc        ;

          RETI

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

  ;;;;;;;;;;开启1;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

K1:CLR    P1.7

   LCALL   DYYY30T

   SETB   P1.7

RET

      END

五:关于安全宣传/远程调度的切换

1．电路切换原理

如图:当DZ/DF有12V直流电源输入时,12VJDQ工作,变压器输出双AC18V经IN4007全波整流,E1\C3滤波,LM317稳压,R3电阻限流,则形成了30mA左右的恒流源电路 ,同时自动翻带播放器得电工作从L/R端输出音频,经电容E5\E6耦合到恒流源电路中,进行远程传送,传送距离可达20KM左右,远程分站得到恒流电源开始工作。

如果要进行远程调度时,则由安全主控电路控制远程调度继电器断开DZ/DF,并接通电话线路经JDQ2的常闭触点送远程分站,远程分站得到电话恒流电源开始工作。

2．远程受控安全宣传分站工作过程:如上图

地面主控机输出恒定电流30mA左右,送远程受控分站,远程分站得到恒定电流后与该区域电话线路相与,使功率放大器TDA2003经L9继电器得到12 V电源后，对音频变压器L13拾取的音频进行音频放大工作,音频变压器可以选用电脑中淘汰的电话调制解调器上的音频变压器,两只音频变压器串联使用效果更好。当该区域电话被摘机,则IC2被断开,TDA2003失电停止放音工作,这样一来就不会影响该区域电话的正常使用,当地面主控机停止对输出线路供电，光电耦合器IC1输出端截止，继电器失电，TDA2003停止工作。远程调度或安全宣传工作暂停。

参考文献

1.《模拟集成电路-原理及应用》谈文心、钱聪等著  西安交通大学出版社

2.《程控交换原理》朱世华著   西安交通大学出版社

3.《单片微型机原理、应用与实验》张友德、赵志英等著   复旦大学出版社

4．《MCS-51单片机应用系统设计》何立民著   北京航空航天大学出版社

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