智能無(wú)線報(bào)警系統(tǒng) (2)

1、專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目 智能無(wú)線報(bào)警系統(tǒng) 院系 自動(dòng)化工程學(xué)院 專業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級(jí) 電子學(xué)2班 姓名 2015年9月目錄前言1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1.2實(shí)現(xiàn)要求2. 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 2.1系統(tǒng)的總體框架2.2模型連接示意圖2.3 系統(tǒng)總流程圖2.4系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果3. 系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn) 3.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組建 3.2 燃?xì)鈧鞲心K的設(shè)計(jì) 3.3 人體紅外傳感模塊的設(shè)計(jì)3.4 GPRS模組4. 設(shè)計(jì)總結(jié)前言無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是有大量的傳感器節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比，采用這種新技術(shù)的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測(cè)

2、對(duì)象的信息。ZigBee技術(shù)以其功耗低、短時(shí)延、可靠性高以及靈活的組網(wǎng)方式等特點(diǎn)，在傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控。安全系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。GSM是我國(guó)覆蓋范圍最廣的移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，短信息服務(wù)（SMS）作為一項(xiàng)基于GSM的增值服務(wù)，非常適用于遠(yuǎn)程監(jiān)控。將無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、ZigBee技術(shù)和GSM技術(shù)三者實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，即構(gòu)成一種新型的智能報(bào)警系統(tǒng)，這也是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。1、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)為星型組網(wǎng)方式，使協(xié)調(diào)器建立一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，其他終端節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，直接以協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在 ZigBee 協(xié)

3、議棧中添加人體紅外傳感器驅(qū)動(dòng)程序和氣體傳感器的驅(qū)動(dòng)程序，使得節(jié)點(diǎn)可以周期性發(fā)送熱釋紅外傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)和氣體傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)器。1.2 實(shí)現(xiàn)要求通過(guò) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)獲取人體紅外傳感器、燃?xì)鈧鞲衅鞯臄?shù)據(jù)信息，當(dāng)有人闖入或燃?xì)庑孤稌r(shí)，通過(guò)GPRS模組的SIM900Z通訊芯片，自動(dòng)發(fā)送警報(bào)短信到指定手機(jī)，達(dá)到安防功能。2、 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)的總體框架燃?xì)鈧鞲?.2 模型連接示意圖2.3 系統(tǒng)總流程圖2.4系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)備說(shuō)明：左側(cè)手機(jī)用來(lái)接收?qǐng)?bào)警短信，中間是Cortex A8芯片顯示屏，右上角是氣體傳感器，右側(cè)中間是紅外傳感器。顯示屏下方為GPRS通訊芯片(本圖未顯示，

4、在3.4 GPRS模組 中電路圖中有GPRS通訊芯片的圖片介紹)。1）運(yùn)行程序測(cè)試傳感器說(shuō)明：在空白條框內(nèi)輸入接收短信手機(jī)號(hào)，屏幕下方出現(xiàn)的閃爍頭像，表明傳感器已被觸發(fā)。 說(shuō)明：此時(shí)，左側(cè)手機(jī)接到報(bào)警短信，由GPRS模塊發(fā)出。設(shè)計(jì)結(jié)束。3、 系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)3.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組建1. 星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 通過(guò)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)為星型組網(wǎng)方式，使協(xié)調(diào)器建立一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，其他終端節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)時(shí)，直接以協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 2. ZigBee 星狀網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)節(jié)點(diǎn)流程圖3.2 燃?xì)鈧鞲心K的設(shè)計(jì)1. 氣體傳感器簡(jiǎn)介氣體傳感器是氣體檢測(cè)系統(tǒng)的核心，通常安裝在

5、探測(cè)頭內(nèi)。從本質(zhì)上講，氣體傳感器是一種將某種氣體體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。探測(cè)頭通過(guò)氣體傳感器對(duì)氣體樣品進(jìn)行調(diào)理，通常包括濾除雜質(zhì)和干擾氣體、干燥或制冷處理、樣品抽吸，甚至對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理，以便化學(xué)傳感器進(jìn)行更快速的測(cè)量。2. 電路連接圖3. 燃?xì)鈧鞲衅鞴?jié)點(diǎn)程序流程圖4. 數(shù)據(jù)通信程序流程圖 3.3 人體紅外傳感模塊的設(shè)計(jì) 1. 熱釋紅外傳感器簡(jiǎn)介普通人體會(huì)發(fā)射10um左右的特定波長(zhǎng)紅外線，用專門(mén)設(shè)計(jì)的傳感器就可以針對(duì)性的檢測(cè)這種紅外線的存在與否，當(dāng)人體紅外線照射到傳感器上后，因熱釋電效應(yīng)將向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生控制信號(hào)。這種專門(mén)設(shè)計(jì)的探頭只對(duì)波長(zhǎng)為10m左右的紅

6、外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會(huì)引發(fā)探頭動(dòng)作。探頭內(nèi)包含兩個(gè)互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個(gè)電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對(duì)兩個(gè)熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測(cè)器無(wú)信號(hào)輸出。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測(cè)信號(hào)。 為了增強(qiáng)敏感性并降低白光干擾，通常在探頭的輻射照面覆蓋有特殊的菲泥爾濾光透鏡，菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。 傳感器的光譜范圍為110m，中心為6m，均處于

7、紅外波段，是由裝在TO5 型金屬外殼的硅窗的光學(xué)特性所決定。熱釋電紅外傳感器不但適用于防盜報(bào)警場(chǎng)所，亦適于對(duì)人體傷害極為嚴(yán)重的高壓電及X 射線、射線工業(yè)無(wú)損檢測(cè)。 2. 熱釋紅外傳感器電路連接圖3.程序流程圖4. 節(jié)點(diǎn)程序流程圖3.4 GPRS模組1. GPRS 模組的工作原理 GPRS模組采用SIM900Z通訊芯片，利用無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音傳輸和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)，模組內(nèi)具備TCP/IP協(xié)議棧，可以直接利用它實(shí)現(xiàn)無(wú)線上網(wǎng)。 模組使用標(biāo)準(zhǔn)的UART串行通信接口與主芯片進(jìn)行通信，可以與任何帶有通用UART串行通信接口的控制器進(jìn)行連接。該模組具有以下特性：1) 支持 EGSM900M，DCS18

8、00M，PCS1900M 三種頻段，兼容GSM Phase 2/2+2) 集成 PAP 協(xié)議，可供PPP 連接使用3) 集成 TCP/IP 協(xié)議，方便實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能4) 支持包交換廣播控制通道（PBCCH）5) 無(wú)限制的輔助服務(wù)數(shù)據(jù)支持（USSD）2. 電路連接1）SIM900Z通訊芯片2）GPRS模組接口GPRS模組使用標(biāo)準(zhǔn)串口與主控制器進(jìn)行通訊。模組帶有一個(gè)10 針的接口，該接口可以直接和MCU相連接?；蛘哂脩艨梢酝ㄟ^(guò)模組上的RS232 接口和PC機(jī)直接相連接使用。3）啟動(dòng)時(shí)序圖GPRS模組需通過(guò)J4 的電源開(kāi)關(guān)信號(hào)（PWRKEY）輸入引腳向GPRS模組輸入如圖 6.1 所示的上電時(shí)序GPRS才能被啟動(dòng)，啟動(dòng)后GPRS的信號(hào)指示燈會(huì)閃爍。也可以手動(dòng)按下GPRS模組上的ON/OFF按鍵，大約2 秒之后松開(kāi)，GPRS模組亦可以被啟動(dòng)。GPRS 模組啟動(dòng)之后，即可通過(guò)UART 接口發(fā)送AT 指令來(lái)控制語(yǔ)音或數(shù)據(jù)收發(fā)。4. 設(shè)計(jì)總結(jié)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，也對(duì)我們?cè)贚inux系統(tǒng)的操作方面提出了要求，要想在嵌入式方面做到游刃有余，Linux則是基本中的基本，而在這方面我們要學(xué)習(xí)的還有很多。之前對(duì)智能家居比較感興趣，所以選擇了智能無(wú)限報(bào)警系