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前言
随着国民经济的迅速发展和城市规模的不断扩大，工商企业逐渐增多，新建居住小区不断涌现，流动人口迅速增加，这些既带来了经济的繁荣和人民生活水平的不断提高，也给整个城市的综合管理及安全保障带来了许多的负面影响和问题。火灾、盗抢、煤气泄漏等严重影响了人民的生命财产安全和正常生活秩序。如何提高大中城市整体安全防范体系，增强城市综合管理能力，是摆在政府相关部门的一项重要课题。
对此，我们在分析、比较国内外类似系统和产品的实际应用后，推出了《城市智能安防综合管理系统》，该系统采用计算机及网络拓朴技术，以城市监控管理中心为枢纽，以智能控制终端为服务对象，从建立调度、监控、综合管理以及信息发布等多方面实现科学化、系统化和数字化，充分利用现代遥感技术（RS）、地理信息系统技术（GIS）、办公自动化技术（OA）、全球定位系统技术（GPS）和现代通讯、网络技术，建立、健全一个全局性的《城市智能安防综合管理系统》。该系统现已在省会中心城市建网试用，效果良好。
新型终端监控器是与控制中心双向实时数据交换、本地控制执行、随时提供相关用户终端信息的控制单元，是城市智能安防综合管理系统网络的重要组成部分。
 图1 系统构架图 |
总体设计方案和主要技术功能
新型终端监控器设计主要从安保监控管理子系统应用和用户脱网单独使用考虑，满足双向数据传输和本地服务需求，确保控制器稳定可靠，用户操作简便实用，减少误报，提高出警准确性。
①：采用世界著名IC微电脑芯片，功能完善，集成度高，抗干扰性强，EMC（电磁兼容性）优良。
②：率先使用来电显示检测电路，主动识别监控来电和用户私人电话，降低振铃声对用户的干扰。
③：集双音多频自动拨号电路和解码电路，满足与网络双向数据传输和个人单独监控使用。
④：智能警情排序设计，可根据报警优先等级自动识别处理。 ⑤：微电脑内含永久记忆体，断电永久保存当前工作参数，来电时保持原工作状态。
⑥：适合多规格多型号传感器输入，对开关量信号及脉冲电信号输入均能有效处理，微电脑内含10位模／数转换单元，输入信号分辨率最小可达4mV，大大提高了报警器工作可靠性，有效防止误报。
⑦：监控器设计有多项自检电路，对主要功能随时在线检测，故障上报及本地提示。⑧：配有工程键盘安装接口和用户红外遥控器，满足不同用途需求。
硬件电路设计功能框图
 图2 硬件功能框图 |
主要电路设计简介
自动摘机电话接口电路
硬件原理如图3所示，整流桥提供极性变换，光电耦合器TLP521-1电路单元提供铃流检测，三极管Q1、Q2电路单元提供摘机负载和双音多频（DTMF）输出功能。工作时单片机设置端口RB0为中断输入下降沿有效，RB1为输出控制端口。在无来电时，RB0呈高电平，无信号跳变，当有铃流来到时，光电耦合器TLP521-1导通，RB0呈现低电平,经多次有效中断计数后，确认铃流有效，则RB1输出高电平，驱动高压三极管Q2导通，经负载回路使极性变换后电压降至DC 8V左右，自动摘机完成。该工作电路简单实用，工作稳定可靠，接口电路负载特性符合电信有关标准，改变了以往常用的用1：1隔离变压器做摘机接口的电路特点，降低了成本，提高了可生产性。
来电显示检测电路
 图3 自动摘机电话接口电路图 |
 图4 来电显示检测电路 |
BELL202数据流协议
来电显示（即主叫号码识别）现已成为电话通信中的一项重要功能，在许多交换机和客户服务呼叫中心都是不可缺少的，普通电话用户大多也已开通，但具体使用在安保监控系统中却鲜有报道。我公司在城市智能安防系统新型终端监控器中率先开发应用此项技术，对提高系统整体性能和改善客户服务奠定了良好的基础。
主叫号码识别是一种按V.23或BELL202数据流协议（即Caller ID），把主叫电话号码等信息在电话的呼叫阶段传给被叫客户的一种方法，典型的Caller ID协议由下列三个层次组成：
物理层：通过物理层异步传输8位字符，含起始位和停止位及6位数据。数据链路层：链路层是将内容数据帧组合成一个数据包，数据格式如下：
示意层：数据格式如下：
FSK（频移键控）
FSK（频移键控）是数据在电话线上进行二进制传输的一种调制方法，是用不同的载波频率来表示二进制数据"0"和"1"，具有数据传送效率高，抗干扰能力好的特点。
电路原理和工作过程
在该单元电路中，我公司设计采用美国MITEL公司的MT88E39的FSK（频移键控）解码芯片。该器件为16PinSOIC封装，5个输入脚，8个输出脚，1对电源脚，1个内部连接脚，具体如下：
（1）第1、2脚：运放的模拟输入端IN+和IN-，FSK调制信号即由此输入。
（2） 第3脚（GS）：运放增益调整端。
（3） 第4脚（VRE）：参考电压输出端（2.5V）。
（4） 第5脚（CAP）：外接0.1 F瓷片电容器接入端（另一端接地）。
（5）第6、7脚（OSC1和OSC2）：晶振的连接端OSC1和OSC2。OSC1时钟输入，OSC2是时钟输出端。
（6）第9脚（DCLK）：在不同工作方式，有不同功能。在模式0，它是串行数据输出位同步时钟，在无FSK信号输入时，其为高电平；在有信号时，其上升沿指示数据位已稳定，可以被读取。在模式1，它作输入端，需与微处理器的读信号相连。
（7）第10脚（DATA）：串行数据输出端，在无FSK信号输入时，其为高电平；在有信号时，每字节按低位在前，高位在后送出。
（8） 第11脚（/DR）：一个数据字准备好标志信号，即输出字同步时钟。
（9） 第12脚（/CD）：在指定的时间内，载波被检测标志。
（10）第13脚（PWDN）：低功耗运行控制输入端。高电平禁止，此时运放、振荡器及内部电路不工作。
（11）第14脚（MODE）：工作模式选择输入端，分为模式0和模式1。两钟模式的不同仅在于数据输出与微处理器的接口方式，模式0使用较多。
（12）第15脚（IC），内部连接端，行数据输出端。
（13）第8、16脚(Vss、Vdd)：一对电源脚。
 图5 音频拨号电路 |
 图6 主流程流程图 |
在电路中，我们选择MT88E39为工作方式0, 禁用低功耗模式，数据信号（DATA）接收波特率为1200B/s。 当检测到有效振铃信号后，单片机端口RA1随时监测MT88E39第9脚DCLK, 有下降沿跳变时，端口RA2以1200的波特率（单片机内部定时）从MT88E39第10脚DATA(数据输出)取得有效数据，按照上述BELL202数据流协议格式分析后即完成来电显示识别工作。
实例分析
此实例为从四川省成都电信局接受到的FSK数据，主叫号是手机13980881870,被叫号是85141190，来电显示采样数据为：0X55,0X55……0X55,0X55,0XFB,0X04,0X13,0X310X30,0X31,0X38,0X31,0X30,0X30,0X35,0X31,0X33,0X39,0X38,0X30,0X38,0X38,0X31,0X38,0X37,0X30,0X53数据解释：①信道有效数据：0X55,0X55……0X55,0X55 数目从24个至 32个不等，与首次振铃起始有关②起始信号：0XFB 此数据每次采样均有变化③信息类型：0X04④数据长度：0X13⑤通话时间ASCⅡ码：0X31,0X30,0X31,0X38,0X31,0X30,0X30,0X35分析为10月18日10时05分⑥主叫手机号13980881870：0X31,0X33,0X39,0X38,0X30,0X38,0X38,0X31,0X38,0X37,0X30⑦校验和：0X53
音频拨号电路
音频拨号电路中的DTMF双音多频拨号IC选用的是台湾和泰科技股份有限公司的HT9200A。该芯片系列有HT9200A,HT9200F,HT9200B等系列，其中9200A输入信号为串口接收方式；9200F与9200A 接收方式相同，但时钟只允许外输入，芯片增加了片选起始信号；9200B输入信号则为4线并口接收方式。考虑到成本和系统要求，我们选用了HT9200A款，由于DTMF输出端双音多频幅度不够，所以增加了一级三极管驱动，效果良好。
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