報警終端論文：公共場所移動報警終端設計

報警終端論文：公共場所移動報警終端設計

摘要：本文以單片機AT89S52為核心，建立了一套在現(xiàn)有公安110配置下多渠道快速分散反應的報警模式。該報警模式的報警特征量數(shù)據(jù)采集使用紅外及超聲波探測，無線通訊部分使用NRF2401芯片，系統(tǒng)與計算機之間采用串行通信方式進行通訊。結果表明，該系統(tǒng)可以準確地進行報警特征量的采集，并通過串行通訊方式傳遞給計算機，有利于后臺人員對報警狀況進行及時處置，建立了一套多渠道、快速反應的報警模式。關鍵詞：報警終端；nRF2401；AT89S52；紅外線探測TheMobileAlarmDeviceDesignofPublicPlaceKongWeipeng1，2,ZhouJie1,ChenHaiyan2(1.TheSchoolofElectronicandInformationEngineering,NanjingUniversityofInformationScience&Technology,Nanjing210044,China;2.NanjingBaotongTelecomCompany,Nanjing210008,China)Abstract:Inviewofthecurrentsituation,asetofmulti-channelfastreactionalarmmodeunderpolice’s110configurationwasestablished.ThissystemisbasedonSCMAT89S52,andinfraredandultrasonicdetectorisusedtocollectalarmcharacteristicdata.ChipNRF2401isforwirelesscommunicationspart,communicationbetweensystemandacomputerisbyserialcommunication.Thesystemcancollectalarmcharacteristicdataaccuratelly,andtransferittothereciever,thendeliverittothecomputerthroughserialcommunication.Itisbeneficialforthebackstagepersonneltodisposalthealarmimmediately.Keywords:Alarmdevice;NRF2401;AT89S52;Infrareddetectio近年來，我國旅館、典當?shù)葮I(yè)發(fā)展迅猛，而這些行業(yè)對于突發(fā)事件的及時報警渠道相當欠缺，這就凸顯出及時報警功能的重要性。在現(xiàn)有的安全機制下，一旦出現(xiàn)突發(fā)事件，一般只能通過撥打110電話進行報警，反應速度較慢，而且可能由于各種原因信道不通，或者報警同時被犯罪分子察覺使得案件進一步升級。因此建立了一套多渠道、快速反應的報警模式是非常迫切的。基于信息綜合報警系統(tǒng)的定點報警發(fā)射機的廣泛應用，將改變傳統(tǒng)的報警工作方式，實現(xiàn)報警的隱蔽操作以及綜合管理，提高公安機關的工作效率，突出管理重點，減少了工作盲目性，增加傳統(tǒng)報警方式的科技含量，而帶有移動報警終端的信息綜合報警系統(tǒng)與綜合警務平臺、公安GIS平臺、旅館治安管理系統(tǒng)等有著密切的聯(lián)系。一、信息綜合報警系統(tǒng)信息綜合報警系統(tǒng)（InformationComprehensiveAlarmSystem）可以和警務平臺、旅館治安管理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換平臺、公安GIS系統(tǒng)等系統(tǒng)進行實時數(shù)據(jù)交換。該系統(tǒng)設計為前端、后端、報警端三部分協(xié)同工作模式。系統(tǒng)按功能分為報警前置系統(tǒng)和報警后臺處理系統(tǒng)（如圖1所示）。系統(tǒng)查詢平臺采用基于J2EE的三層體系結構，客戶端瀏覽器、業(yè)務中間件、Web應用服務器系統(tǒng)等構成一個整體，并且可以滿足批量并發(fā)用戶的訪問需要。系統(tǒng)功能劃分為：報警前端處理，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)查詢服務，后臺數(shù)據(jù)管理功能，以及報警處理功能。二、移動報警終端移動報警終端（MobileAlarmDevice）是報警信息處理系統(tǒng)中非常重要的一部分，用以接收、處理、傳遞報警信息。移動報警終端由發(fā)送端和接收端組成。報警信號經發(fā)送端發(fā)出后，由無線芯片nRF2401接收，然后通過單片機AT89S52處理，從串口傳輸?shù)絇C，經由網絡傳輸?shù)骄瘎掌脚_，圖2為該終端的系統(tǒng)圖。我們所研究的移動報警終端主要由nRF2401芯片、單片機AT89S52及數(shù)據(jù)傳輸模塊三部分組成，利用nRF2401無線收發(fā)模塊通過無線方式進行數(shù)據(jù)的傳輸。nRF2401的工作頻段為2.4GHz，能夠在全球無線市場暢通無阻，并支持多點間通信。其最高傳輸速率超過1Mbit/s，比藍牙具有更高的傳輸速度。nRF2401芯片址突出的特點是有兩種通信模式[1,2]：DirectMode（直接模式）和ShockBurstMode（突發(fā)模式）。本系統(tǒng)采用的是突發(fā)（ShockBurst）模式，地址和校驗碼硬件自動添加和去除。ShockBurstTM發(fā)射主要通過接口引腳CE、CLKI和DATA來完成。這種模式的優(yōu)點是：（1）低功耗。（2）射頻信號高速發(fā)射，抗干擾性強。（3）減小整個系統(tǒng)的平均電流。因此，系統(tǒng)整體的性能和效率得到明顯提高。其工作原理是：nRF2401的ShockBurstTMRX/TX模式采用片上先進先出（FIFO）來進行低數(shù)據(jù)率的時鐘同步和高數(shù)據(jù)率的傳輸。因此極大的降低了功耗。（一）移動裝置接收端設計單片機與nRF2401的接口連接是通過硬件電路實現(xiàn)的。發(fā)送端與接收端硬件連接幾乎一樣，具有通用性，可以實現(xiàn)半雙工通信。報警終端中單片機使用的是MCS51系列的AT89S52，成本低，控制簡單，容易擴展。由于nRF2401的供電電壓范圍為1.9-3.6V[3]，而AT89S52單片機的供電電壓是5V，為了使芯片正常工作，需要進行電平轉換和分壓處理，所以在該設計中使用了MAX884來進行電平轉換，如圖3所示。5V單片機I/O口與nRF2401引腳的聯(lián)接需要進行分壓處理，單片機向nRF2401發(fā)送控制信號和配置信號時采用電阻分壓的方法。而nRF2401向單片機傳送數(shù)據(jù)或者發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)信號時采用74HC04反向器兩級反向，這樣就可以實現(xiàn)兩個芯片在電壓允許范圍內的雙向通信，也可以使用專用的雙向電平轉換芯片。nRF2401芯片以及其外圍元件電路組成了發(fā)送接收模塊。PCB板的設計是關鍵點。使用兩層的PCB板，通孔多一些，使頂層和底層充分接觸，空余部分大面積連續(xù)接地。電源濾波電容盡量靠近VDD引腳，調整電阻、電容和電感的位置，這樣能夠獲得好的射頻性能。單片機對nRF2401芯片的控制包括在配置模式下對nRF2401的初始化配置、發(fā)送數(shù)據(jù)和接收存儲數(shù)據(jù)。配置字一共18byte，發(fā)送端和接收端的配置必須匹配，只有在配置字的最低段位不同。數(shù)據(jù)包格式包括前綴、地址、有效數(shù)據(jù)和CRC[4]。發(fā)送數(shù)據(jù)包時單片機只向nRF2401傳送地址和數(shù)據(jù)，前綴和CRC會在nRF2401芯片內部自動加進去。接收數(shù)據(jù)包時，接收端檢測到本機地址的數(shù)據(jù)包，檢驗正確后會自動移去前綴、地址和CRC，將有效數(shù)據(jù)傳送給單片機。單片機在接收報警端數(shù)據(jù)之后，將通過串口將信息傳送至PC中[5]，如圖4所示。然后由網絡把信息傳送到警務平臺，由最近的派出所或者公安分局做出反應，進行警情處理。（二）移動報警裝置發(fā)送端發(fā)送端信號的傳輸包括人工手持發(fā)送、紅外線發(fā)送和超聲波發(fā)送三種方式。1.人工手持報警設備手持機與主控機之間通過無線的方式進行數(shù)據(jù)的傳輸，然后再由數(shù)據(jù)主控器與后臺的PC機之間通過串口進行通訊。常見的點對多點的通信系統(tǒng)一般采用環(huán)形和星形兩種模型，而環(huán)形系統(tǒng)主要用在傳輸距離比較遠，而對實時性要求不高的地方，星形系統(tǒng)則主要用于距離比較近，數(shù)據(jù)量大且實時性要求高的場合[6]。所以在本系統(tǒng)中采用星形模式如圖5，既節(jié)約了成本，增加了報警點，又可以保證數(shù)據(jù)的實時傳輸。手持報警機由nRF2401芯片與按鍵電路組成。2.紅外線報警設備紅外線報警設備運用紅外線傳感器對警戒區(qū)域侵入式報警信息的特征量進行采集[7]。其工作原理是，把LM567產生的方波電信號調制在紅外線光信號上并發(fā)射出去，紅外線光敏二極管接收該信號，并把其變?yōu)殡娦盘?，經放大，又被該LM567自身檢測。這樣LM567自身的振蕩頻率與要接收的信號頻率永遠相同，即使由于某種原因使LM567的振蕩頻率發(fā)生了變化，那么將會輸出信號，信號將通過nRF2401傳輸?shù)浇邮斩恕?.超聲波報警設備一旦物品位置移動超聲波報警設備將進行報警。此項措施可應用于值班人員少，或工作人員下班后的辦公地點。三、軟件設計按設計的硬件電路，設計系統(tǒng)軟件為：系統(tǒng)上電，進行nRF2401狀態(tài)字的初始配置[8]，接著檢測CE。若CE為1，則繼續(xù)檢驗檢測通道1的中斷DR1是否為1，DR1為1，則有中斷信號，那么nRF2401為發(fā)送狀態(tài)，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，每發(fā)送完1位，系統(tǒng)檢查1幀數(shù)據(jù)發(fā)送是否完成，若未完成，則繼續(xù)發(fā)送，若發(fā)送完成，則結束該幀的發(fā)送程序并繼續(xù)檢測系統(tǒng)狀態(tài)。在接收端，單片機向PC機串口發(fā)送數(shù)據(jù)，PC機接收到數(shù)據(jù)后對其進行處理并通過網絡發(fā)送至信息處理中心，具體的程序流程如圖6。四、結論本文設計了一個由nRF2401、單片機ATS52以及紅外線傳輸?shù)饶K等構成的移動報警終端。與傳統(tǒng)的報警模式相比，該終端使公共場所的實時報警更安全更及時。但其也有其不足之處，在該升級時，或加入視頻圖像信息的傳輸和接收時，會受到單片機ATS52的讀取和寫入速度的限制。上述情況可以通過更換單片機來解決，提高移動報警終端數(shù)據(jù)傳輸速度，或者利用DSP來處理圖像的信息，以提高報警信息的實時性?？偟膩碚f，該系統(tǒng)可以準確地進行報警特征量的采集，有利于后臺人員對報警狀況進行及時處置，建立了一套多渠道、快速反應的報警模式。參考文獻：[1]彭金萍,趙鋒,李福安.單片nRF2401及其在電力系統(tǒng)近距離無線抄表中的應用[J].電測與儀表,2005,470,42:39-41[2]劉文吉,李健,孫運強.基于射頻收發(fā)芯片nRF2401的近距離射頻研究[J].自動化表,2006,1:75-78[3]AnipakalaSureshPerfor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