針對我國城鄉居民住宅區的實際情況，本著高能低價的設計思想，將相對簡單廉價的傳感信號的檢測部分(分端控制器)與整個系統中相對復雜、價格較高的控制管理部分(中央控制器)分開，兩者之間利用方便可靠的電話線路進行通信，由一個中央控制器控制管理多個前端控制器，研制完成了一種采用分層次分布式互連拓樸結構的居民住宅安全綜合報警系統。

　　系統結構

　　本安全報警系統的結構如圖1所示，它由前端控制器、中央控制器與能信線路三部分組成。

　　前端控制器安裝于居民住宅，用于對居民住宅各個不同部位的不同類型傳感器(如紅外、有害氣體及震動等)進行監測與控制。并對從各個傳感器采集來的數據進行處理。當出現異常情況時，通過家中的電話線路與中央控制器建立聯系，將相關信息傳至中央控制器中。前端控制器還能接收并執行通過電話線路傳來的各種帶密碼標志的控制命令，前端控制器在執行該類控制命令時會進行密碼校驗，只有擁有正確密碼的控制命令才會繼續執行。

　　中央控制器安裝于居民樓或小區的值班室內，它可同時控制、管理多個前端控制器，因此它的費用也由多個用戶共同分擔。中央控制器主要用于接收處理從前端控制器傳來的數據信息，一旦收到報警信自，立即通過顯示器喇叭等設備告知值班人員，以便及時做出相應的處理。除了和前端控制器一樣能接收并執行通過電話線路傳來的各種帶密碼標志的控制命令外，中央控制器還擁有Internet接口，可較方便地接入Internet。因此用戶可利用任意一臺可上網的電腦在任何地方通過Internet用普通的網絡瀏覽器對中央控制器進行自己權限范圍內的異地訪問與控制。

　　系統工作原理

　　前端控制器

　　前端控制器主要由傳感器組、AT89C2051單片機、DTMF收發芯片MT8888、電話接口以及聲響電路等五部分組成。如圖2所示，它具有非常簡單的電路結構，且傳感器組中傳感器的類型與數量也可根據用戶的實現需要及經濟實力自由組合。前端控制器有自動工作與受控工作兩種工作狀態。

　　自動工作狀態

　　工作時，單片機定斯循環檢測各個傳感器，對于每一個傳感器，在單片機的內存中均設有一個與之對應的狀態位，當檢測到某一傳感器有報警輸出時，對應的狀態位被置“1”。根據每一循環的檢測結果，單片機均作一綜合的分析與判斷，一旦確信有限情發生，單片機即根據事先存儲的電話號碼，通過DTMF收發芯片 MT8888經電話接口撥通中央控制器，將報警信息(險情發生地、險情類型)以DTMF方式傳給中央控制器。隨后開啟麥克風將現場聲響經電話接口傳至中央控制器端，供值班人員監聽。由于具有電話進程音檢測與判斷功能，單片機在準備撥號前若沒有檢測到撥號音，則認為電話線路有故障或遭人為破壞，單片機可立即開啟現場聲響報警電路，發出報警聲;若單片機在撥號后檢測到忙音，則等5秒后重撥，直到撥通。

　　受控工作狀態

　　前端控制器可以接收并執行能過電話線路傳來的控制命令，這些控制命令包括：

　　a、令。通過它，中央控制器可以定期對各個前端控制器工作狀態進行檢測，以確認每個前端控制器是否處于正常工作狀態，有得于及時排除隱患。

　　b、開啟與關閉命令。通過它，中央控制器與住戶可以根據情況開啟或關閉某個前端控制器或某一個前端控制器中的某幾路傳感器輸入。

　　受控工作狀態受密碼保護，只有輸入正確的密碼后，才能執行上述命令。

　　中央控制器

　　如圖3所示，中央控制器主要由AT89C52單片機、DTMF收發芯片MT8888、語音芯片ISD1420、串行接口芯片MAX232、電話接口以及聲響電路等7部分組成。

　　(1)接收來自前端控制器的報警信息

　　從前端控制器通過電話網以DTMF方式傳來的報警信息經電話接口送至MT8888芯片，由它解碼成數字信號后輸入至AT89C52單片機，再由單片機將該數字信號中所包含的險情發生地、險情類型等信息送至數碼顯示器顯示出來，隨后單片機啟動語音合成芯片ISD1420，通過聲響電路發出合成的報警語音，通知值班人員。

　　(2)對前端控制器的監測與控制

　　中央控制器可以對多個前端控制器進行監測與控制：它可在值班人員的操作下定期循環檢測每個前端控制器，以確認每個受其控制的前端控制器是否處于正常工作狀態;也可在值班人員的操作下開啟或關閉某個前端控制器或某一個前端控制器的某幾路傳感器輸入。

　　(3)接受異地電話控制

　　值班人員除了在值班室里通過鍵盤對中央控制器進行操作外，也可對中央控制器實施異地遙控。只要輸入正確的密碼，即可能過任意一部音頻電話機，在中央控制器的語音提示下，通過電話機的鍵盤完成對中央控制器的異地操作與控制。

　　(4)接入Internet

　　中央控制器利用emWare的EMIT(Embedded Micro Internetworking Technology)實現與Internet互聯。EMIT主要由設備服務軟件emMicro、網絡協議emNet及網關軟件emGateway等幾部分組成。EmMicro駐留在留在單片機內，監測中央控制器中預先定義的各種狀態變量，并將結果經MAX232傳輸到emGateway中;同時 emMicro還可以解釋emGateway的命令，在中央控制器中的各種狀態變量進行修改或控制。EmMicro與emGateway之間的信息交換遵循emNet網絡協議。EmGateway安裝在PC機中，它是中央控制器與Internet之間的通信橋梁，除了與emMicro之間的信息交換外，它還與Internet網絡瀏覽器建立連接。這樣，用戶便可借助任意一臺可上網的電腦，在世界的任何地方，通過鏈接的控制網頁完成對中央控制器的訪問或控制。

　　(5)中央控制器互聯

　　由于本報警系統采用分層次互連拓樸結構，極大地增強了系統的可靠性與可擴展性，多個中央控制器之間可以十分方便地實現互聯互通，組成更大規模的安全報警網絡。

　　結論

　　在系統結構的設計上，由于采用分層次互連拓撲結構及系統運行過程中的定時自檢與互檢的控制方式，十分有利于整個系統的維護和管理，確保系統的安全可靠運行;而且由于前端控制器結構簡單、造價低，中央控制器的費用又由多個用戶共同分攤，因此也大大降低了每個用戶實現所需支付的費用(每個用戶的總費用只需數百元)。

        由于在本報警系統的研制過程中充分利用了廉價單片機的軟硬件資源，在滿足實時性的前提下最大限度地用軟件來實現傳統的硬件電路功能，大大減少了電子元器件的使用數量，從而使得整個硬件電路顯得十分簡潔緊湊。這樣不但提高了整個硬件電路的可靠性，也有效地降低了硬件成本。