原標(biāo)題：智能防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

基于ATTiny44處理器+ATmega128微處理器+Chipcon CC1100無(wú)線收發(fā)芯片+CC1150單發(fā)芯片實(shí)現(xiàn)智能防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

引言

隨著科技的進(jìn)步，智能家居設(shè)備已經(jīng)成為現(xiàn)代生活的重要組成部分。智能防盜報(bào)警系統(tǒng)作為智能家居的重要部分，通過(guò)先進(jìn)的傳感技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)，為家庭安全提供可靠的保障。本文設(shè)計(jì)了一種基于ATTiny44處理器、ATmega128微處理器、Chipcon CC1100無(wú)線收發(fā)芯片和CC1150單發(fā)芯片的智能防盜報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)利用各類傳感器檢測(cè)環(huán)境變化，通過(guò)無(wú)線通信模塊將信息傳輸至控制中心，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

系統(tǒng)架構(gòu)

智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由前端感知模塊、處理與控制模塊、無(wú)線通信模塊和報(bào)警顯示模塊組成。

1. 前端感知模塊：負(fù)責(zé)檢測(cè)環(huán)境變化，包括紅外傳感器、門磁傳感器、震動(dòng)傳感器等。

2. 處理與控制模塊：主要包括ATTiny44處理器和ATmega128微處理器，用于數(shù)據(jù)處理和控制指令的執(zhí)行。

3. 無(wú)線通信模塊：采用Chipcon CC1100無(wú)線收發(fā)芯片和CC1150單發(fā)芯片，實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。

4. 報(bào)警顯示模塊：通過(guò)蜂鳴器、LED顯示屏等方式進(jìn)行報(bào)警提示。

主控芯片介紹

ATTiny44處理器

ATTiny44是一款低功耗、高性能的8位AVR RISC架構(gòu)微控制器。其主要特點(diǎn)包括：

• 具有4KB的閃存、256B的EEPROM和256B的SRAM。

• 工作電壓范圍為1.8V到5.5V。

• 擁有豐富的外設(shè)接口，如10位ADC、SPI、I2C等。

• 低功耗特性使其適用于電池供電的便攜式設(shè)備。

在本系統(tǒng)中，ATTiny44處理器主要用于前端感知模塊的數(shù)據(jù)采集與初步處理。各類傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給ATTiny44進(jìn)行預(yù)處理，如去噪、濾波等操作，然后將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口發(fā)送給ATmega128微處理器。

ATmega128微處理器

ATmega128是AVR系列中性能較高的一款8位微處理器。其主要特點(diǎn)包括：

• 具有128KB的閃存、4KB的EEPROM和4KB的SRAM。

• 豐富的外設(shè)接口，包括USART、SPI、I2C、ADC等。

• 支持多種低功耗模式，適合節(jié)能應(yīng)用。

在本系統(tǒng)中，ATmega128微處理器作為主控制單元，負(fù)責(zé)綜合處理來(lái)自ATTiny44的傳感數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警策略進(jìn)行判斷。當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，ATmega128將通過(guò)無(wú)線通信模塊發(fā)送報(bào)警信號(hào)，并控制報(bào)警顯示模塊進(jìn)行提示。

無(wú)線通信模塊

無(wú)線通信模塊采用Chipcon公司的CC1100無(wú)線收發(fā)芯片和CC1150單發(fā)芯片。

CC1100無(wú)線收發(fā)芯片

CC1100是一款高性能的低功耗UHF無(wú)線收發(fā)芯片，適用于315/433/868/915 MHz ISM/SRD頻段。其主要特點(diǎn)包括：

• 支持多種調(diào)制方式，如FSK、GFSK、ASK等。

• 集成了高效的鏈路層協(xié)議，支持自動(dòng)包處理、CRC校驗(yàn)、FEC等功能。

• 低功耗模式下工作電流僅為1.2μA。

在本系統(tǒng)中，CC1100無(wú)線收發(fā)芯片主要用于接收來(lái)自前端感知模塊的數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線信道傳輸給控制中心。其高效的鏈路層協(xié)議和低功耗特性，使其適用于智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

CC1150單發(fā)芯片

CC1150是一款低功耗、高性能的UHF單發(fā)芯片，適用于315/433/868/915 MHz ISM/SRD頻段。其主要特點(diǎn)包括：

• 支持多種調(diào)制方式，如FSK、GFSK、ASK等。

• 低功耗模式下工作電流僅為1.6μA。

• 輸出功率可調(diào)，支持長(zhǎng)距離無(wú)線傳輸。

在本系統(tǒng)中，CC1150單發(fā)芯片用于發(fā)送報(bào)警信號(hào)至遠(yuǎn)端接收設(shè)備。其高效的調(diào)制方式和低功耗特性，保證了報(bào)警信號(hào)的可靠傳輸和系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。

報(bào)警顯示模塊

報(bào)警顯示模塊由蜂鳴器和LED顯示屏組成。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，ATmega128微處理器將控制蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)在LED顯示屏上顯示報(bào)警信息。用戶可以通過(guò)查看顯示屏上的信息，了解具體的報(bào)警位置和類型，從而采取相應(yīng)的措施。

設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)包括各模塊的電路設(shè)計(jì)和連接。各模塊之間通過(guò)SPI、I2C等接口進(jìn)行通信。下面簡(jiǎn)要介紹各模塊的硬件設(shè)計(jì)。

1. 前端感知模塊電路設(shè)計(jì)：

• 紅外傳感器、門磁傳感器和震動(dòng)傳感器連接至ATTiny44的ADC接口。

• ATTiny44通過(guò)SPI接口與ATmega128進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2. 處理與控制模塊電路設(shè)計(jì)：

• ATmega128連接至CC1100無(wú)線收發(fā)芯片的SPI接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收。

• ATmega128連接至CC1150單發(fā)芯片的SPI接口，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)的發(fā)送。

3. 無(wú)線通信模塊電路設(shè)計(jì)：

• CC1100和CC1150的射頻接口連接至天線，實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)的收發(fā)。

• 電源模塊為各芯片提供穩(wěn)定的電源電壓。

4. 報(bào)警顯示模塊電路設(shè)計(jì)：

• 蜂鳴器和LED顯示屏分別連接至ATmega128的I/O接口。

• ATmega128通過(guò)GPIO口控制蜂鳴器的開關(guān)和LED顯示屏的顯示內(nèi)容。

軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括各模塊的功能實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)。軟件主要采用C語(yǔ)言編寫，利用AVR Studio進(jìn)行開發(fā)調(diào)試。下面簡(jiǎn)要介紹各模塊的軟件設(shè)計(jì)。

1. 前端感知模塊軟件設(shè)計(jì)：

• 傳感器數(shù)據(jù)采集：通過(guò)ADC接口采集傳感器數(shù)據(jù)，并進(jìn)行去噪、濾波等處理。

• 數(shù)據(jù)發(fā)送：處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口發(fā)送給ATmega128。

2. 處理與控制模塊軟件設(shè)計(jì)：

• 數(shù)據(jù)接收：通過(guò)SPI接口接收來(lái)自ATTiny44的數(shù)據(jù)。

• 異常檢測(cè)：根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警策略，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷是否存在異常情況。

• 報(bào)警控制：當(dāng)檢測(cè)到異常情況時(shí)，控制報(bào)警顯示模塊進(jìn)行提示，并通過(guò)無(wú)線通信模塊發(fā)送報(bào)警信號(hào)。

3. 無(wú)線通信模塊軟件設(shè)計(jì)：

• 數(shù)據(jù)收發(fā)：通過(guò)CC1100和CC1150的SPI接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。

• 鏈路層協(xié)議：實(shí)現(xiàn)自動(dòng)包處理、CRC校驗(yàn)、FEC等功能，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/span>

4. 報(bào)警顯示模塊軟件設(shè)計(jì)：

• 蜂鳴器控制：根據(jù)報(bào)警信號(hào)，控制蜂鳴器的開關(guān)。

• LED顯示控制：根據(jù)報(bào)警信號(hào)，顯示相應(yīng)的報(bào)警信息。

結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種基于ATTiny44處理器、ATmega128微處理器、Chipcon CC1100無(wú)線收發(fā)芯片和CC1150單發(fā)芯片的智能防盜報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)各類傳感器檢測(cè)環(huán)境變化，利用無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和報(bào)警信號(hào)發(fā)送，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控。各模塊的硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)具有較高的可靠性和低功耗特性，適用于家庭安全防護(hù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

未來(lái)工作中，可以進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的功耗和傳輸距離，增加更多的傳感器類型，提高系統(tǒng)的智能化程度和實(shí)用性，為用戶提供更加安全和便捷的防護(hù)體驗(yàn)。