基于物联网的智能防盗报警系统

基于物联网的智能防盗报警系统内容摘要：

E B 2 5 3 0 核心 板E B 2 5 3 0 核心 板红 外 热 释 电 传 感 器H C S R 5 0 1继 电 器Z i g b e e 协议蜂 鸣 器串 口 通 信P C 机O L E D显 示屏 图 31 硬件电路总体框图 主控 设备 电路 主控 设备 框图如 图 32 所示 ： 18 EB2530核心 板PC机OLED显 示 屏蜂 鸣 器 图 32 主控设备框图 主控 设备 接受来自传感 设备 的信息并控制蜂鸣器和 OLED 显示屏。 EB2530 核心板电路 主控 设备 的核心组成部分是 EB2530 核心板，下面着重介绍 EB2530 核心板。 作为主控 设备 的核心， EB2530 核心板 集成 了 CC2530 无线传输芯片，支持 zigbee 传输协议，集成度高，功耗低，运 行速度快。 最小模块介绍 CC2530 最小模块体积小（ *），重量轻，引出全部 IO 口，标准 排针接口。 可直接应用在万用板或自制 PCB 上。 模块使用 全向天线，可靠传输距离达 250 米。 自动重连距离高达 110 米。 [7] CC2530 最小模块电路图如 图 33 所示 ： 19 图 33 CC2530 最小模块电路图 核心板 底板电路 底板电路的设计主要是增强 ZigBee的使用性，加入一些按键和 LED的功能，其自带的 usb转串口芯片可方便用户调试。 串口通讯：自带 USB转 串口功能（ PL2303） ,方便笔记本用户。 供电方式：方口 USB。 功能接口： Debug接口，兼容 TI标准仿真工具，引出所有 I/O口，常用的串口引脚以及 5V/。 功能按键： 1个复位， 2个普通按键。 LED 指示灯：电源指示灯、组网指示灯和普通 LED。 图 34为底板电路原理图 ： 20 图 34 EB2530 底板电路原理图 OLED 显示电路 显示模块用来显示警报信息以通知用户有人闯入监控区。 本文中显示模块采用 OLED 显示屏。 OLED 显示屏如 图 35 所示： 图 35 OLED 显示屏 显示屏介绍 OLED，即有机发光二极管（ Organic LightEmitting Diode），又称为有机电激光显示（ OrganicElectroluminesence Display, OELD）。 OLED 由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、 21 可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。 [8] LCD 都需要背光，而 OLED 不需要，因为它是自发光的。 这样同样的显示， OLED 效果要来得好一些。 以目前的技 术， OLED 的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。 在本设计中，我们使用的是 ALINETEK的 OLED 显示模块，该模块有以下特点： •模块有单色和双色两种可选，单色为纯蓝色，而双色则为黄蓝双色。 •尺寸小，显示尺寸为 寸，而模块的尺寸仅为 27mm*26mm 大小。 •高分辨率，该模块的分辨率为 128*64。 •多种接口方式，该模块提供了总共 5 种接口包括： 6800、 8080 两种并行接口方式、 3 线或 4 线的串行 SPI 接口方式 、 IIC 接口方式。 •不需要高压，直接接。 但是应当注意 的是，该模块不和 接口兼容，不能直接接到 5V 的系统上去，否则可能烧坏模块。 显示屏原理图如 图 36： 图 36 .OLED 显示屏原理图 OLED 显示屏通过插槽与 EB2530 核心板相连。 当有报警信号发出时，屏幕显示“危险”，否之则显示“安全”。 22 传感 设备 电路 传感设备 框图如 图 37 所示 ： E B 2 5 3 0核 心 板红 外 热 释 电 传 感 器H C S R 5 0 1继 电 器 图 37 传感设备框图 传感 设备 利用红外热释电传感器采集闯 入信息并传递信息给主控模块。 在收到报警信号后控制继电器接通报警电路。 EB2530 核心板电路 传感 设备 的核心部分之一依旧是 EB2530 核心板，在这里不再累述。 探测器电路 红外热释电传感器 HCSR501 介绍 DSUN PIR 人体红外感应模块是基于红外线技术的自动控制产品。 灵敏度高、可靠性强、超低功耗，超低电压工作模式。 ： 23 ① 产品型号 HCSR501 人体感应模块 ② 工作电压范围 直流电压 ③ 静态电流 50uA ④ 电平输出 高 ⑤ 触发方式 L 不可重复触发 /H 重复触发 ⑥ 延时时间 (可调 )可制作范围零点几秒 几十分钟 ⑦ 封锁时间 (默认 )可制作范围零点几秒 几十秒 ⑧ 电路板外形尺寸 32mm*24mm ⑨ 感应角度 100 度锥角 ⑩ 工作温度 15+70 度 : ① 全自动感应 :人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。 ② 光敏控制（可选择，出厂时未设）可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。 ③ 温度补偿 (可选择，出厂时未设 )：在夏天当环境温度升高至 30～ 32℃，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。 ④ 两种触发方式：（可跳线选择） 不可重复触发方式 :即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平； 可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点 )。 ⑤ 具有感应封锁时间 (默认设置 : 封锁时间 )：感应模 块在每一次感 24 应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。 此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。 (此时间可设置在零点几秒 — 几十秒钟 )。 ⑥ 工作电压范围宽：默认工作电压。 ⑦ 微功耗 :静态电流 50 微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。 ⑧ 输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。 : ① 感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期 间模块会间隔地输出 03 次，一分钟后进入待机状态。 ② 应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜，以免引进干扰信号产生误动作；使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。 ③ 感应模块采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（ A 元 B 元）位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时 ,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时，双元检测不到红外光谱距离的变化，无差值，因此感应不灵敏或不工作；所以安装感应器时应使探头双元的方向与人体活动 最多的方向尽量相平行，保证人体经过时先后被探头双元所感应。 为了增加感应角度范围，本模块采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，但左右两侧仍然比上下两个方向感应范围大、灵敏度强，安装时仍须尽量按以上要求。 如图 38 所示： 25 图 38 HCSR501 感应范围 原理图 如图 39 所示。 图 39 HCSR501 原理图 ： ① VCC:接电源正极（ 5V） ② OUT:检测引脚 ③ GND:接电源负极 传感模块 使用 P0_4 作为检测引脚 , 人进入其感应范围模块输出高电平 ， 人离 开感应区后 输出低电平。 26 继电器电路 传感 设备 使用继电器控制报警照明电路开闭 ，继电器原理图如 图 310。 图 310 继电器电路 接线方式： VCC:接电源正极 GND:接电源负极 IN: 信号输入端 继电器的信号输入端连接 EB2530 核心版上的 P0_5 口， 当 P0_5 输出高电平时，继电器吸合，接通报警照明电路；当 P0_5 跳变为低电平后，继电器断开，断开报警照明电路。 27 第 4 章 软件设计 最小系统程序 IAR 集成开发环境介绍 嵌入式 IAR Embedded Workbench IDE 提供一个框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入。 其中，这些工具包括： 1. 高度优化的 IAR AVR C/C++编译器； 2. AVR IAR 汇编器； 3. 通用 IAR XLINK Linker； 4. IAR XAR 库创建器和 IAR XLIB Librarian； 5. 一个强大的编辑器； 6. 一个工程管理器； 7. TM IAR CSPY 调试器 ； 8. 一个具有世界先进水平的高级语言调试器。 嵌入式 IAR Embedded Workbench 适用于大量 8 位、 16 位以及 32 位的微处理器和微控制器，使用户在开发新的项目时也能在所熟悉的开发环境中进行。 它为用户提供一个易学和具有最大量代码继承能力的开发环境，以及对大多数和特殊目标的支持。 嵌入式 IAR Embedded Workbench 有效提高用户的工作效率，通过 IAR 工具，用户可以大大节省工作时间。 我们称这个理念为：“不同架构，同一解决方案”。 [9] 28 软件界面 如图 41 所示： 图 41 IAR Embedded Workbench IDE 软件界面 通信网络 建立 撇开本 系统 不谈，先给大家介绍一下实现一个简单的无线数据通信时的一般步骤： 组网：调用协议栈的组网函数、加入网络函数，实现网络的建立与节点的加入。 发送：发送节点调用协议栈的无线数据发送函数，实现无线数据发送。 接收：接收节点调用协议栈的无线数据接收函数，实现无线数据接收。 对于一些基本的操作，协议栈都已经封装好了，用户可以直接调用： afStatus_t AF_DataRequest( afAddrType_t *dstAddr, endPointDesc_t *srcEP, uint16 cID, uint16 len, //发送数据的长度 29 uint8 *buf, //指向存放发送数据的缓冲区的指针 uint8 *transID, uint8 options, uint8 radius ) 用户 只需要调用该函数就 可 以 实现无线数据的发送。 [10] 协调器与终端节点通信网络的建立 ： 由于协议栈本身代码即可实现协调器与终端节点通信网络建立，因此只需要如下图所示分别选择 CoordinatorEBPro 和 EndDeviceEBPro 将代码下载到开发板即可实现通信网络 的 建立。 如图 42 所示。 图 42 协调器与终端 建立 通信 设置串口 为了使 pc 机接受到来自协调器的报警 信息， 需要调用相应的函数进行配置，具体方法如 图 43 所示 ： 30 图 43 设置串口 MT_UartInit()。 //串口初始化 MT_UartRegisterTaskID(task_id)。 //注册串口任务 配置 IO 口 寄存器的作用和配置方法。 如 表 41 所示： 表 41 IO 口配置表 寄存器 作用 描述 P1 (0x90) 端口 1 端口 1。 通用 I / O 端口。 可以从 SFR 位寻址。 P1SEL(0xF4) 端口 1 功能选择 到 功能选择 0： 通用 I / O 31 将 P0_4 设置为普通输入口；将 P0_5 设置为普通输出口；代码如下： P0SEL amp。 = ~0x10。 //设置 为普通 IO 口 P0DIR amp。 = ~0x10。 // 定义为输入口 P0SEL amp。 = ~0x20。