智能无线报警系统 2Word格式文档下载.docx
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目录
前言
1.设计内容及要求
1.1设计内容
1.2实现要求
2.系统的总体设计
2.1系统的总体框架
2.2模型连接示意图
2.3系统总流程图
2.4系统运行结果
3.系统的具体实现
3.1ZigBee网络的组建
3.2燃气传感模块的设计
3.3人体红外传感模块的设计
3.4GPRS模组
4.设计总结
无线传感器网络是有大量的传感器节点采用无线自组织方式构成的网络,与传统的数据采集系统相比,采用这种新技术的系统能够实现实时检测、感知和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息。
ZigBee技术以其功耗低、短时延、可靠性高以及灵活的组网方式等特点,在传感器网络、家庭监控。
安全系统等领域得到广泛的应用。
GSM是我国覆盖范围最广的移动通讯网络系统,短信息服务(SMS)作为一项基于GSM的增值服务,非常适用于远程监控。
将无线传感网络技术、ZigBee技术和GSM技术三者实现无缝连接,即构成一种新型的智能报警系统,这也是当前物联网研究的热点领域之一。
1、设计内容及要求
1.1设计内容
设置网络中各个节点的网络拓扑参数为星型组网方式,使协调器建立一个ZigBee网络,其他终端节点连接到网络时,直接以协调器节点作为父节点,构成星型网络拓扑结构。
在ZigBee协议栈中添加人体红外传感器驱动程序和气体传感器的驱动程序,使得节点可以周期性发送热释红外传感器的状态数据和气体传感器的状态数据给协调器。
1.2实现要求
通过Zigbee网络获取人体红外传感器、燃气传感器的数据信息,当有人闯入或燃气泄露时,通过GPRS模组的SIM900Z通讯芯片,自动发送警报短信到指定手机,达到安防功能。
2、系统的总体设计
2.1系统的总体框架
2.2模型连接示意图
1)设计准备
说明:
左侧手机用来接收报警短信,中间是CortexA8芯片显示屏,右上角是气体传感器,右侧中间是红外传感器。
显示屏下方为GPRS通讯芯片(本图未显示,在3.4GPRS模组中电路图中有GPRS通讯芯片的图片介绍)。
1)运行程序测试传感器
在空白条框内输入接收短信手机号,屏幕下方出现的闪烁头像,表明传感器已被触发。
说明:
此时,左侧手机接到报警短信,由GPRS模块发出。
设计结束。
3、系统的具体实现
3.1ZigBee网络的组建
1.星状网络结构
通过设置网络中各个节点的网络拓扑参数为星型组网方式,使协调器建立一个ZigBee网络,其他终端节点连接到网络时,直接以协调器节点作为父节点,构成星型网络拓扑结构。
2.ZigBee星状网络实验节点流程图
3.2燃气传感模块的设计
1.气体传感器简介
气体传感器是气体检测系统的核心,通常安装在探测头内。
从本质上讲,气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。
探测头通过气体传感器对气体样品进行调理,通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸,甚至对样品进行化学处理,以便化学传感器进行更快速的测量。
2.电路连接图
3.燃气传感器节点程序流程图
4.数据通信程序流程图
1.热释红外传感器简介
普通人体会发射10um左右的特定波长红外线,用专门设计的传感器就可以针对性的检测这种红外线的存在与否,当人体红外线照射到传感器上后,因热释电效应将向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能产生控制信号。
这种专门设计的探头只对波长为10μm左右的红外辐射敏感,所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。
探头内包含两个互相串联或并联的热释电元,而且制成的两个电极化方向正好相反,环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用,使其产生释电效应相互抵消,于是探测器无信号输出。
一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同,不能抵消,于是输出检测信号。
为了增强敏感性并降低白光干扰,通常在探头的辐射照面覆盖有特殊的菲泥尔滤光透镜,菲泥尔滤光片根据性能要求不同,具有不同的焦距(感应距离),从而产生不同的监控视场,视场越多,控制越严密。
传感器的光谱范围为1~10μm,中心为6μm,均处于红外波段,是由装在TO-5型金属外壳的硅窗的光学特性所决定。
热释电红外传感器不但适用于防盗报警场所,亦适于对人体伤害极为严重的高压电及X射线、γ射线工业无损检测。
2.热释红外传感器电路连接图
3.程序流程图
4.节点程序流程图
1.GPRS模组的工作原理
GPRS模组采用SIM900Z通讯芯片,利用无线移动网络实现语音传输和点对点数据传输。
同时,模组内具备TCP/IP协议栈,可以直接利用它实现无线上网。
模组使用标准的UART串行通信接口与主芯片进行通信,可以与任何带有通用UART串行通信接口的控制器进行连接。
该模组具有以下特性:
1)支持EGSM900M,DCS1800M,PCS1900M三种频段,兼容GSMPhase2/2+
2)集成PAP协议,可供PPP连接使用
3)集成TCP/IP协议,方便实现上网功能
4)支持包交换广播控制通道(PBCCH)
5)无限制的辅助服务数据支持(USSD)
2.电路连接
1)SIM900Z通讯芯片
2)GPRS模组接口
GPRS模组使用标准串口与主控制器进行通讯。
模组带有一个10针的接口,该接口可以直接和MCU相连接。
或者用户可以通过模组上的RS232接口和PC机直接相连接使用。
3)启动时序图
GPRS模组需通过J4的电源开关信号(PWRKEY)输入引脚向GPRS模组输入如图6.1所示的上电时序GPRS才能被启动,启动后GPRS的信号指示灯会闪烁。
也可以手动按下GPRS模组上的ON/OFF按键,大约2秒之后松开,GPRS模组亦可以被启动。
GPRS模组启动之后,即可通过UART接口发送AT指令来控制语音或数据收发。
在设计过程中,也对我们在Linux系统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则是基本中的基本,而在这方面我们要学习的还有很多。
之前对智能家居比较感兴趣,所以选择了智能无限报警系统这个设计。
这个设计中,把ZigBee组建,传感器的使用和GPRS芯片很好的结合在一起,对这些器件的运用有了更好地理解,也对总体的智能家居有了更深一步的了解。
其中对ZigBee的使用,感触颇多,相比较蓝牙,在智能家居中,ZigBee的低功耗,组网简易,短距离等优势更加明显。
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