电缆防盗报警器的设计与实现Word文件下载.doc
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1引言
近几年，随着通信技术的迅猛发展，固定电话在我国广大农村日益普及，电信部门需要铺设对数越来越多、距离越来越长的电缆，这些电缆大部分都是在荒郊野外以架空方式来敷设的，这样就给某些不法分子偷盗电缆带来了可乘之机。
由此笔者想到了利用555定时器的定时功能来判断断缆的距离并制作出了经济、可靠、实用的电缆防盗报警器。
本电缆防盗报警器只需经过简单的设置便可对外线电缆进行监控，只要电缆被盗割，本设备可立即发出声光报警并能迅速测量出电缆断点离中心配线架的距离，为电缆的自动保护提供了切实、有效的方法。
2硬件设计实现
我们设计的电缆防盗报警器可以同时监控16条电缆的通断情况，硬件上分为2部分：
控制面板和主板。
控制面板主要实现输入、输出功能（从按键接收数据、通过七段数码管显示时间、断缆号、距离等）；
主板主要实现与监控电缆的接口、报警接口、对电缆进行循环监测、测量断缆长度等功能；
控制面板和主板之间通过串口进行通信，其硬件原理图如图1、图2所示。
按键
主板接口
LED
图1控制面板硬件原理图
EEPROM
继电器1
控制面板
接口
电话接口
外线电缆接口
数字语音
芯片
555
继电器控制电路
多选一
通道电路
本地报警
继电器N
图2主板硬件原理图
双音频收发电路
在控制面板中单片机（MCU）选用的是ATMEL公司的AT89C52；
外部存储器为ATMEL的AT24C02，主要用于存储报警联系用的电话号码、电缆的校验距离等数据；
LED在正常状态下显示时间信息，在有断缆的情况下显示断缆编号和断缆距离；
按键主要包括数字键、控制键等，为输入电话号码、校验时间、距离、进行系统控制等功能提供人机接口。
在该电缆防盗报警器中可以设置6组电话号码，当出现断缆时，除报警器自带的喇叭会用语音报警外，主机还轮流拨打这6组电话进行报警，报警电话摘机后，接收报警的人可以通过电话上的按键确认该报警。
当某路电缆的报警被确认后，主机再循环检测各条电缆通断情况时会跳过该电缆。
在主板中单片机（MCU）选用的是ATMEL公司的AT89C52；
数字语音芯片用的是API840、ISD1420，用于录制、存储报警用的语音信息。
语音报警的部分内容（如电缆所在的电信局名称等）可以通过录音键现场录制到ISD1420中，0-9、10等数字的语音内容（主要用于语音报警时可报出断缆编号、断缆距离等信息）已经提存放在API840芯片内，无须用户现场录制；
双音频收发电路采用MT8880，主要用于报警时拨打报警电话及从对方接收控制信息。
3系统工作原理
R
TRIG
VCC
Q
+5V
M74HC595
单片机
远端分线箱
图3电缆防盗报警器距离测量原理图（正常）
R1
C2
MC14051
CVolt
DIS
THR
GND
R2
继电器
外线2
外线1
一对双绞线
利用555测量断缆距离的电路原理图如图3、图4所示（图中只画出了一条电缆的情况）。
5V
图4电缆防盗报警器距离测量原理图（断缆）
"
由于外线电缆被盗割时都是整条电缆全部被割断，所以判断电缆是否被盗割只需判断电缆中的任一对双绞线是否断掉即可。
在应用时只需从被保护的电缆中拿出一对双绞线接到图3的外线1、2上，且这对双绞线不能作为用户线使用。
平常工作时，这对双绞线在用户端的分线箱或交接箱上是连在一起的，且多选一通道开关MC14051的输入端与各继电器的常闭触点连在一起，由单片机控制多选一通道开关循环检测各外线输入电平。
由于外线的一端接地，所以在正常情况下外线到单片机上的电平应该是低电平，若为高电平则说明该路电缆已被割断（如图4所示），这样外线1和外线2之间就会形成一个对地电容C，实验表明被盗割电缆的地方距监控中心距离与C成比关系。
当检测到电缆被盗割后，通过单片机和M74HC595控制相应的继电器吸合，将外线接到继电器的常开触点上，这样相当于将555的DIS和THR端通过电容C1接地，从而组成了555的单稳态电路。
此时再通过单片机送一个低脉冲信号到555的TRIG端，就会在555的Q端触发出一个高电平脉冲信号，其持续时间为1.1*C*R1秒。
通过单片机监测此高电平的持续时间，再和保存在EEPROM中此电缆的校验值对比，即可准确地判断出断缆的距离（经过实际使用，误差在4%以内）。
4软件设计与实现
电缆防盗报警器的软件使用汇编语言编写，配合硬件完成各种功能。
控制面板程序主要由主程序、串行中断处理程序、定时器中断处理程序组成。
重新计算时间并保存
返回
图6控制面板定时中断处理程序框图
接收数据
校验正确
根据数据中的控制信息作相应操作
图7控制面板串行中断处理程序框图
Y
N
复位
初始化（串口、定时器等）
取出并显示时间
进行相应处理
有按键按下
有电缆断
从主板接收断缆编号、距离并显示
图5控制面板主程序框图
主板程序主要由主程序、串行中断处理程序、MT8880中断处理程序等组成。
图9主板串行中断处理程序框图
保存
图10主板MT8880中断处理程序框图
初始化
启动继电器闭合，测量断缆距离并将断缆数据送到控制面板，启动报警
关闭该路电缆的监测和报警
循环检测是否有断缆
图8主板主程序框图
收到确认信息
5结束语
利用单片机和555集成电路设计的电缆防盗报警器的最大特点就是可靠性高、精度高、造价低、安装调试简单。
通过此方法，笔者开发出了能同时监测16条电缆的防盗报警器，在实际应用中效果良好，得到了电信运营商的一致好评，创造了较好的经济效益和社会效益。
[参考文献]
[1]何立民，单片机应用系统设计系统配置与接口技术，北京航空航天大学出版社，1999
[2]（美）KenC.pohlmann著,苏菲译,数字音频原理与应用（第四版）,电子工业出版社,2002
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