[摘 要] 介紹了一種基于3G網(wǎng)絡(luò)的智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)由無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，GSM無(wú)線收發(fā)電路，語(yǔ)音電路，視頻監(jiān)控電路，TFT觸摸彩屏顯示等組成，實(shí)現(xiàn)了家居的安全防護(hù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。實(shí)踐表明，本智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)可廣泛用于家庭、辦公場(chǎng)所、工廠等場(chǎng)所的安全防護(hù)及監(jiān)控，具有性能可靠、功能豐富、易于使用等特點(diǎn)。
[關(guān)鍵詞] 家居防盜 3G GSM C8051F020 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò) 安防報(bào)警 遠(yuǎn)程監(jiān)控
基金項(xiàng)目：浙江省“新苗人才計(jì)劃”大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目 編號(hào)2010R404026
1、引言
由于通信與信息技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻成熟。伴隨著各種通信、家電、安保防范設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制與管理的商業(yè)系統(tǒng)被普遍的應(yīng)用于智能住宅小區(qū)，家庭安全防范產(chǎn)品的發(fā)展也出現(xiàn)了前所未有的變化。安全家居、智能家居的概念越來(lái)越受到人們的重視，因此市場(chǎng)上家用防盜報(bào)警器種類繁多，既有利用固定電話報(bào)警的，也有利用局域網(wǎng)進(jìn)行視頻錄像的[3]，但往往性能參數(shù)較優(yōu)的價(jià)格也較高，價(jià)格稍低的性能又不太令人滿意。3G防盜報(bào)警器系統(tǒng)利用全球GSM短信息數(shù)據(jù)傳輸模式完成智能數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸及控制報(bào)警，由于GSM全球無(wú)線移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋面積廣，真正實(shí)現(xiàn)了低價(jià)優(yōu)質(zhì)的超遠(yuǎn)距離方便、靈活的智能無(wú)線控制及報(bào)警，解決了固定電話或有線寬帶網(wǎng)絡(luò)有線報(bào)警的局限性[4]。
2、基于3G網(wǎng)絡(luò)的智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖
為實(shí)現(xiàn)基于3G網(wǎng)絡(luò)的智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)目標(biāo),系統(tǒng)主要有：C8051F020主控器、TFT帶觸摸屏的彩屏液晶顯示電路、nRF24L01無(wú)線收發(fā)電路、無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)組成的傳感網(wǎng)絡(luò)、WTV020SD-20S語(yǔ)音模塊、SD卡存儲(chǔ)模塊及電源切換、聲光報(bào)警電路、視頻監(jiān)控電路、GSM模塊及3G網(wǎng)絡(luò)等部分組成，系統(tǒng)框圖如下圖所示：
2.2系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)方案
1)主控制器
采用C8051F020[5]做為系統(tǒng)主控制器。通過(guò)收集和處理由nRF24L01和C8051F330[6]組成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信息[1]，控制GSM無(wú)線收發(fā)模塊、語(yǔ)音模塊以及視頻監(jiān)控模塊等模塊的工作，實(shí)現(xiàn)智能家庭安全系統(tǒng)的安防監(jiān)測(cè)功能。
2)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
采用nRF24L01無(wú)線收發(fā)芯片組成智能家庭安全系統(tǒng)的自適應(yīng)無(wú)線傳感和控制網(wǎng)絡(luò)[2]，拓?fù)鋱D如圖2-2所示
3）語(yǔ)音模塊
采用了以WTV020SD-20S語(yǔ)音芯片為主的核心電路，由單片機(jī)通過(guò)CLK旪鐘和DI數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)對(duì)WTV020SD-20S迚行控制[7]�？呻S意播放任何一個(gè)地址的語(yǔ)音。
4）鍵盤(pán)與顯示電路
鍵盤(pán)與顯示電路是反映電路性能、外觀的最直觀部分，所以此部分電路設(shè)計(jì)的好壞直接影響到電路的好壞。本系統(tǒng)采用帶觸摸屏的TFT彩色液晶顯示器作為鍵盤(pán)與顯示電路。
5）GSM與視頻監(jiān)控模塊
GSM模塊采用新版西門(mén)子工業(yè)GSM模塊TC35i通過(guò)主控制器控制數(shù)據(jù)的收發(fā)，而視頻監(jiān)控電路選擇以O(shè)V7670CAMERACHIPTM圖像傳感器為核心部件，通過(guò)AL422B進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)圖像采集及視頻監(jiān)控。
3、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
為有效的建立無(wú)線傳感器檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在主控器和各個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)間采用一定格式數(shù)據(jù)包格式傳輸信息。在主控制器和無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間采用兩種數(shù)據(jù)包格式如下表所示：
控制器C8051F020完成初始化后，把nRF24L01配置成TX工作模式。通過(guò)觸摸屏鍵盤(pán)控制系統(tǒng)各個(gè)功能，并實(shí)時(shí)顯示在TFT上，人機(jī)交換流暢。發(fā)送完控制命令后，若發(fā)送成功，則產(chǎn)生TX_DS中斷；若重發(fā)超限，則產(chǎn)生MAX_RT中斷；若發(fā)送成功，則轉(zhuǎn)為接收模式，偵聽(tīng)節(jié)點(diǎn)信息幀。軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境為Keil3.0。控制器主程序流程圖4-1所示。
4、結(jié)束語(yǔ)
基于3G的無(wú)線智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)家庭的防盜預(yù)警作用，也可用控制一些設(shè)備，與常規(guī)的防盜報(bào)警方式，如單一防盜報(bào)警器、有線寬帶防盜報(bào)警器、固定電話報(bào)警器等相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進(jìn)行專門(mén)的布線，不占用無(wú)線電頻率資源，避免了電磁污染。同時(shí)，由于GSM全球無(wú)線移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋面積廣，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國(guó)家。智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用C8051F020單片機(jī)作為系統(tǒng)的中央控制單元，并結(jié)合軟件編程，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音提示,圖像視頻信息等安全認(rèn)證機(jī)制，豐富了系統(tǒng)功能，符合未來(lái)家居的智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向。經(jīng)過(guò)分析此課題完成的難點(diǎn)主要在軟件上，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的建立是本次論文的創(chuàng)新之處，需要建立組網(wǎng)協(xié)議。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]曾勇,楊濤，馮月暉.基于nRF24L01的超低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2008,7：45-48.
[2]毛鶯池，梁奕，周曉峰.一種能量異構(gòu)自適應(yīng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋協(xié)議控制[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2009,36(5)：39-44.
[3]曹秀英.無(wú)線局域網(wǎng)安全系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.
[4]王建國(guó),李宇宏，王北鎮(zhèn).無(wú)線網(wǎng)技術(shù)的區(qū)域家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)[J].單片機(jī)與嵌入式應(yīng)用,2010,3：12-15.
[5]c8051f33X芯片手冊(cè)[M].2008.
[6]c8051f02X芯片手冊(cè)[M].2008.
[7]張立臣.DTMF信號(hào)收/發(fā)芯片MT8880原理及應(yīng)用[J].國(guó)外電子元器件,2001.
[關(guān)鍵詞] 家居防盜 3G GSM C8051F020 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò) 安防報(bào)警 遠(yuǎn)程監(jiān)控
基金項(xiàng)目：浙江省“新苗人才計(jì)劃”大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目 編號(hào)2010R404026
1、引言
由于通信與信息技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻成熟。伴隨著各種通信、家電、安保防范設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制與管理的商業(yè)系統(tǒng)被普遍的應(yīng)用于智能住宅小區(qū)，家庭安全防范產(chǎn)品的發(fā)展也出現(xiàn)了前所未有的變化。安全家居、智能家居的概念越來(lái)越受到人們的重視，因此市場(chǎng)上家用防盜報(bào)警器種類繁多，既有利用固定電話報(bào)警的，也有利用局域網(wǎng)進(jìn)行視頻錄像的[3]，但往往性能參數(shù)較優(yōu)的價(jià)格也較高，價(jià)格稍低的性能又不太令人滿意。3G防盜報(bào)警器系統(tǒng)利用全球GSM短信息數(shù)據(jù)傳輸模式完成智能數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸及控制報(bào)警，由于GSM全球無(wú)線移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋面積廣，真正實(shí)現(xiàn)了低價(jià)優(yōu)質(zhì)的超遠(yuǎn)距離方便、靈活的智能無(wú)線控制及報(bào)警，解決了固定電話或有線寬帶網(wǎng)絡(luò)有線報(bào)警的局限性[4]。
2、基于3G網(wǎng)絡(luò)的智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖
為實(shí)現(xiàn)基于3G網(wǎng)絡(luò)的智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)目標(biāo),系統(tǒng)主要有：C8051F020主控器、TFT帶觸摸屏的彩屏液晶顯示電路、nRF24L01無(wú)線收發(fā)電路、無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)組成的傳感網(wǎng)絡(luò)、WTV020SD-20S語(yǔ)音模塊、SD卡存儲(chǔ)模塊及電源切換、聲光報(bào)警電路、視頻監(jiān)控電路、GSM模塊及3G網(wǎng)絡(luò)等部分組成，系統(tǒng)框圖如下圖所示：
2.2系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)方案
1)主控制器
采用C8051F020[5]做為系統(tǒng)主控制器。通過(guò)收集和處理由nRF24L01和C8051F330[6]組成的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的信息[1]，控制GSM無(wú)線收發(fā)模塊、語(yǔ)音模塊以及視頻監(jiān)控模塊等模塊的工作，實(shí)現(xiàn)智能家庭安全系統(tǒng)的安防監(jiān)測(cè)功能。
2)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)
采用nRF24L01無(wú)線收發(fā)芯片組成智能家庭安全系統(tǒng)的自適應(yīng)無(wú)線傳感和控制網(wǎng)絡(luò)[2]，拓?fù)鋱D如圖2-2所示
3）語(yǔ)音模塊
采用了以WTV020SD-20S語(yǔ)音芯片為主的核心電路，由單片機(jī)通過(guò)CLK旪鐘和DI數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)對(duì)WTV020SD-20S迚行控制[7]�？呻S意播放任何一個(gè)地址的語(yǔ)音。
4）鍵盤(pán)與顯示電路
鍵盤(pán)與顯示電路是反映電路性能、外觀的最直觀部分，所以此部分電路設(shè)計(jì)的好壞直接影響到電路的好壞。本系統(tǒng)采用帶觸摸屏的TFT彩色液晶顯示器作為鍵盤(pán)與顯示電路。
5）GSM與視頻監(jiān)控模塊
GSM模塊采用新版西門(mén)子工業(yè)GSM模塊TC35i通過(guò)主控制器控制數(shù)據(jù)的收發(fā)，而視頻監(jiān)控電路選擇以O(shè)V7670CAMERACHIPTM圖像傳感器為核心部件，通過(guò)AL422B進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)圖像采集及視頻監(jiān)控。
3、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
為有效的建立無(wú)線傳感器檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在主控器和各個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)間采用一定格式數(shù)據(jù)包格式傳輸信息。在主控制器和無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)之間采用兩種數(shù)據(jù)包格式如下表所示：
控制器C8051F020完成初始化后，把nRF24L01配置成TX工作模式。通過(guò)觸摸屏鍵盤(pán)控制系統(tǒng)各個(gè)功能，并實(shí)時(shí)顯示在TFT上，人機(jī)交換流暢。發(fā)送完控制命令后，若發(fā)送成功，則產(chǎn)生TX_DS中斷；若重發(fā)超限，則產(chǎn)生MAX_RT中斷；若發(fā)送成功，則轉(zhuǎn)為接收模式，偵聽(tīng)節(jié)點(diǎn)信息幀。軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境為Keil3.0。控制器主程序流程圖4-1所示。
4、結(jié)束語(yǔ)
基于3G的無(wú)線智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)家庭的防盜預(yù)警作用，也可用控制一些設(shè)備，與常規(guī)的防盜報(bào)警方式，如單一防盜報(bào)警器、有線寬帶防盜報(bào)警器、固定電話報(bào)警器等相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進(jìn)行專門(mén)的布線，不占用無(wú)線電頻率資源，避免了電磁污染。同時(shí)，由于GSM全球無(wú)線移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋面積廣，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國(guó)家。智能家居防盜監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用C8051F020單片機(jī)作為系統(tǒng)的中央控制單元，并結(jié)合軟件編程，實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音提示,圖像視頻信息等安全認(rèn)證機(jī)制，豐富了系統(tǒng)功能，符合未來(lái)家居的智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向。經(jīng)過(guò)分析此課題完成的難點(diǎn)主要在軟件上，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的建立是本次論文的創(chuàng)新之處，需要建立組網(wǎng)協(xié)議。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]曾勇,楊濤，馮月暉.基于nRF24L01的超低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2008,7：45-48.
[2]毛鶯池，梁奕，周曉峰.一種能量異構(gòu)自適應(yīng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋協(xié)議控制[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2009,36(5)：39-44.
[3]曹秀英.無(wú)線局域網(wǎng)安全系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2004.
[4]王建國(guó),李宇宏，王北鎮(zhèn).無(wú)線網(wǎng)技術(shù)的區(qū)域家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)[J].單片機(jī)與嵌入式應(yīng)用,2010,3：12-15.
[5]c8051f33X芯片手冊(cè)[M].2008.
[6]c8051f02X芯片手冊(cè)[M].2008.
[7]張立臣.DTMF信號(hào)收/發(fā)芯片MT8880原理及應(yīng)用[J].國(guó)外電子元器件,2001.
