【正文】 bedded Workbench 有效提高用戶的工作效率，通過(guò) IAR 工具，用戶可以大大節(jié)省工作時(shí)間。 嵌入式 IAR Embedded Workbench 適用于大量 8 位、 16 位以及 32 位的微處理器和微控制器，使用戶在開發(fā)新的項(xiàng)目時(shí)也能在所熟悉的開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行。 27 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng)程序 IAR 集成開發(fā)環(huán)境介紹 嵌入式 IAR Embedded Workbench IDE 提供一個(gè)框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入 。 26 繼電器電路 傳感 設(shè)備 使用繼電器控制報(bào)警照明電路開閉 ，繼電器原理圖如 圖 310。 如圖 38 所示： 25 圖 38 HCSR501 感應(yīng)范圍 原理圖 如圖 39 所示。 ③ 感應(yīng)模塊采用雙元探頭，探頭的窗口為長(zhǎng)方形，雙元（ A 元 B 元）位于較長(zhǎng)方向的兩端，當(dāng)人體從左到右或從右到左走過(guò)時(shí) ,紅外光譜到達(dá)雙元的時(shí)間、距離有差值，差值越大，感應(yīng)越靈敏，當(dāng)人體從正面走向探頭或從上到下或從下到上方向走過(guò)時(shí)，雙元檢測(cè)不到紅外光譜距離的變化，無(wú)差值，因此感應(yīng)不靈敏或不工作；所以安裝感應(yīng)器時(shí)應(yīng)使探頭雙元的方向與人體活動(dòng) 最多的方向盡量相平行，保證人體經(jīng)過(guò)時(shí)先后被探頭雙元所感應(yīng)。 : ① 感應(yīng)模塊通電后有一分鐘左右的初始化時(shí)間，在此期 間模塊會(huì)間隔地輸出 03 次，一分鐘后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。 ⑦ 微功耗 :靜態(tài)電流 50 微安，特別適合干電池供電的自動(dòng)控制產(chǎn)品。 (此時(shí)間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒 — 幾十秒鐘 )。 ⑤ 具有感應(yīng)封鎖時(shí)間 (默認(rèn)設(shè)置 : 封鎖時(shí)間 )：感應(yīng)模 塊在每一次感 24 應(yīng)輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設(shè)置一個(gè)封鎖時(shí)間段，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號(hào)。 ③ 溫度補(bǔ)償 (可選擇，出廠時(shí)未設(shè) )：在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至 30～ 32℃，探測(cè)距離稍變短，溫度補(bǔ)償可作一定的性能補(bǔ)償。 ： 23 ① 產(chǎn)品型號(hào) HCSR501 人體感應(yīng)模塊 ② 工作電壓范圍 直流電壓 ③ 靜態(tài)電流 50uA ④ 電平輸出 高 ⑤ 觸發(fā)方式 L 不可重復(fù)觸發(fā) /H 重復(fù)觸發(fā) ⑥ 延時(shí)時(shí)間 (可調(diào) )可制作范圍零點(diǎn)幾秒 幾十分鐘 ⑦ 封鎖時(shí)間 (默認(rèn) )可制作范圍零點(diǎn)幾秒 幾十秒 ⑧ 電路板外形尺寸 32mm*24mm ⑨ 感應(yīng)角度 100 度錐角 ⑩ 工作溫度 15+70 度 : ① 全自動(dòng)感應(yīng) :人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。 探測(cè)器電路 紅外熱釋電傳感器 HCSR501 介紹 DSUN PIR 人體紅外感應(yīng)模塊是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品。在收到報(bào)警信號(hào)后控制繼電器接通報(bào)警電路。 當(dāng)有報(bào)警信號(hào)發(fā)出時(shí)，屏幕顯示“危險(xiǎn)”，否之則顯示“安全”。 但是應(yīng)當(dāng)注意 的是，該模塊不和 接口兼容，不能直接接到 5V 的系統(tǒng)上去，否則可能燒壞模塊。 ?多種接口方式，該模塊提供了總共 5 種接口包括： 6800、 8080 兩種并行接口方式、 3 線或 4 線的串行 SPI 接口方式 、 IIC 接口方式。 ?尺寸小，顯示尺寸為 寸，而模塊的尺寸僅為 27mm*26mm 大小。以目前的技 術(shù)， OLED 的尺寸還難以大型化，但是分辨率確可以做到很高。 [8] LCD 都需要背光，而 OLED 不需要，因?yàn)樗亲园l(fā)光的。 OLED 顯示屏如 圖 35 所示： 圖 35 OLED 顯示屏 顯示屏介紹 OLED，即有機(jī)發(fā)光二極管（ Organic LightEmitting Diode），又稱為有機(jī)電激光顯示（ OrganicElectroluminesence Display, OELD）。 圖 34為底板電路原理圖 ： 20 圖 34 EB2530 底板電路原理圖 OLED 顯示電路 顯示模塊用來(lái)顯示警報(bào)信息以通知用戶有人闖入監(jiān)控區(qū)。 功能按鍵： 1個(gè)復(fù)位， 2個(gè)普通按鍵。 供電方式：方口 USB。 [7] CC2530 最小模塊電路圖如 圖 33 所示 ： 19 圖 33 CC2530 最小模塊電路圖 核心板 底板電路 底板電路的設(shè)計(jì)主要是增強(qiáng) ZigBee的使用性，加入一些按鍵和 LED的功能，其自帶的 usb轉(zhuǎn)串口芯片可方便用戶調(diào)試。模塊使用 全向天線，可靠傳輸距離達(dá) 250 米。 最小模塊介紹 CC2530 最小模塊體積?。?*），重量輕，引出全部 IO 口，標(biāo)準(zhǔn) 排針接口。 EB2530 核心板電路 主控 設(shè)備 的核心組成部分是 EB2530 核心板，下面著重介紹 EB2530 核心板。 17 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路包括主控設(shè)備和傳感設(shè)備，硬件電路總體框圖如圖 31 所示。 當(dāng)感應(yīng)區(qū)內(nèi)沒有人時(shí)， OLED 重新顯示為 “安全”狀態(tài)，終端繼電器斷開，外圍報(bào)警照明電路斷開。與此同時(shí)，協(xié)調(diào)器再向 所有終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送廣播信號(hào)，終端節(jié)點(diǎn)在收到信號(hào)后，使繼電器吸合，聯(lián)通外圍報(bào)警照明電路。另外， ZDO 提供綁定服務(wù)。 （ 5） 應(yīng)用程序框架（ AF） 運(yùn)行在 ZigBee 協(xié)議棧上的應(yīng)用程序?qū)嶋H上就是廠商自定義的應(yīng)用對(duì) 14 象，并且遵循規(guī)范（ profile）運(yùn)行在端點(diǎn) 1 ~ 240 上。ZigBee 設(shè)備對(duì)象還負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，并且決定向他們提供何種應(yīng)用服務(wù)。 應(yīng)用支持層的功能包括：維持綁定表、在綁定的設(shè)備之間傳送消息。 網(wǎng)絡(luò)層功能： ?網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)； ?網(wǎng)絡(luò)形成； ?允許設(shè)備連接； ?路由器初始化； ?設(shè)備同網(wǎng)絡(luò)連接； ?直接將設(shè)備同網(wǎng)絡(luò)連接； ?斷開網(wǎng)絡(luò)連接； ?重新復(fù)位設(shè)備； ?接收機(jī)同步； ?信息庫(kù)維護(hù)。 （ 3） 網(wǎng)絡(luò)層（ NWK） 13 ZigBee 協(xié)議棧的核心部分在網(wǎng)絡(luò)層。 （ 2） 介質(zhì)接入控制子層（ MAC） MAC 層負(fù)責(zé)處理所有的物理無(wú)線信道訪問(wèn)，并產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、同步信號(hào)；支持 PAN 連接和分離，提供兩個(gè)對(duì)等 MAC 實(shí)體之間可靠的鏈路。 圖 24 中各層的作用 如下 ： （ 1） 物理層（ PHY） 物理層定義了物理無(wú)線信道和 MAC 子 層之間的接口，提供物理層數(shù)據(jù)服務(wù)和物理層管理服務(wù)。 ZigBee 協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)如圖 24 所示： [4] 圖 24 ZigBee 協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)圖 每一層為它的上層提供一套特定的服務(wù)。每一層為其上層提供特定的服務(wù)：即由數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；管理實(shí)體提供所有的其他管理服務(wù)。 AODV 操作是無(wú)環(huán)回的，并避免了當(dāng) Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘯r(shí)快速收斂的無(wú)限計(jì)算問(wèn)題 ( 特別是當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí) )。 當(dāng)鏈路斷開時(shí)， AODV 會(huì)通知受影響的節(jié)點(diǎn)，從而使這些節(jié)點(diǎn)能被確認(rèn)為無(wú)效路由。節(jié)點(diǎn)僅記住下一跳，而非像源節(jié)點(diǎn)路由那樣記住整個(gè)路由。 ZigBee 采用按需路由算法 AODV ，在節(jié)能和網(wǎng)絡(luò)性能上都有著很大的優(yōu)勢(shì)。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)，同時(shí)它也可作為與其它類型網(wǎng)絡(luò)的通訊節(jié)點(diǎn)（網(wǎng)關(guān)）。 Mesh 是一種特殊的、按接力方式傳 輸?shù)狞c(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其路由可自動(dòng)建立和維護(hù)。 表 21ZigBee 設(shè)備類型表 設(shè)備類型 拓?fù)漕愋? 可否成為協(xié) 器 通話對(duì)象 全功能設(shè)備（ FFD ） 星形，樹形，網(wǎng)狀 可以 任何 ZigBee 設(shè)備 簡(jiǎn)化功能設(shè)備（ RFD） 星形 不可以 只能與協(xié)調(diào)器通話 ZigBee 網(wǎng)狀（ MESH）網(wǎng)絡(luò) ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)如圖 23 所示 。 RFD 由于省掉了內(nèi)存和其他電路，降低了 ZigBee 部件的成本，而簡(jiǎn)單的 8 位處理器和小協(xié)議棧也有助于降低成本。 ? 在網(wǎng)絡(luò)中通常用作終端設(shè)備。 ? 也能用作終端設(shè)備精簡(jiǎn)功能設(shè)備 (RFD) ： RFD 只能傳送信息給 FFD 或從 FFD 接收信息。 ? 附帶由標(biāo)準(zhǔn)指定的全部 功能和所有特征 。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間的路由消息、不斷地接收信息。 [1]如圖 22 所示。 ZigBee 介紹 ZigBee 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有星形網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)型網(wǎng)絡(luò)。它的工作頻段是 ~，通信距離 10m 左右，數(shù)據(jù)傳輸速率為 1Mb/s，遠(yuǎn)大于 zigbee 的傳輸速率，密鑰是以 8bit 為單位增減，最大長(zhǎng)度為 128bit； 但是由于藍(lán)牙的高功耗，使其注定不能長(zhǎng)期工作，不適 8 用于防盜報(bào)警系統(tǒng)。它的通訊速率分別為 250kb/s， 40kb/s 和 20kb/s 三種，在我國(guó)是采用 250kb/s 的速率，可以組成星型等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)備的短地址為 16bit，擴(kuò)展地址為 64bit，低功耗，低速率，而且?guī)в心芰繖z測(cè)和鏈路識(shí)別功能。 傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議選擇 方案一：采用 Zigbee 協(xié)議， IEEE 標(biāo)準(zhǔn)，是針對(duì)低速無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)制定的標(biāo)準(zhǔn)。 因此，本設(shè)計(jì)采用 紅外熱釋電 傳感器作為 防盜探測(cè) 采集部分的核心。 （ 2）抗電磁干擾：探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合 GB10408 中 要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。 方案比較： 經(jīng)過(guò)對(duì)比上述三種煙霧傳感器的應(yīng)用特性， 發(fā)現(xiàn)紅外熱釋電傳感器具有 本身不發(fā)任何類型的輻射 、 器件功耗很小 、 隱蔽性好 、 價(jià)格低廉 等優(yōu)點(diǎn) ，并且其本身具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可有效降低報(bào)警系統(tǒng)的 7 誤報(bào)警率。當(dāng)人體或物體相對(duì)于傳感器移動(dòng)時(shí)，反射回來(lái)的信號(hào)與原信號(hào)間產(chǎn)生頻移，集成電路再把微弱的頻移信號(hào)進(jìn)行放大，再經(jīng)多普勒檢測(cè)、放大、限幅等措施，最后取得和物體移動(dòng)信號(hào)響應(yīng)相關(guān)的直流輸出電平。當(dāng)波源與觀測(cè)者之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，引起波的頻率的改變，這種現(xiàn)象稱之為多普勒效應(yīng)。 并且，由于考慮其較為高昂的造價(jià)，因此并不適用于本設(shè)計(jì)。當(dāng)有人站在傳感器前時(shí)，由于人體的反射，在接收電路中將檢測(cè)到信號(hào)，這個(gè)信號(hào)被放大后，輸入到單片機(jī)中進(jìn)行判別報(bào)警。 方案二 ： 超聲傳感器。在硅片表面上貼上截止波長(zhǎng)為 7～ 10μm的濾光片，只允許波長(zhǎng)超過(guò) 7～ 10μm的紅外線通過(guò)，而小于 7μm的紅外線被濾除掉，于是就得到只對(duì)人體敏感的熱釋電紅外線傳感器。凡是存在于自然界的物體，例如人體、火焰等物體都會(huì)放射出紅外線，只是其發(fā)射的紅外線的 波長(zhǎng)不同而已。 原理系統(tǒng)主要由三大部分組成：無(wú)線終端設(shè)備、無(wú)線集中器、 外圍報(bào)警顯示電路 。 5 第 2 章 整體方案的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能及 組成 現(xiàn)今社會(huì)，人民生活水平日益提高，隨著個(gè)人財(cái)產(chǎn)的日益增多，人們對(duì)于家庭財(cái)產(chǎn)安全的關(guān)注度也日益提高，身邊一起起的盜竊案無(wú)時(shí)無(wú)刻不給人們敲響警鐘，家庭防盜的必要 性逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。 研究的重點(diǎn)和難點(diǎn) 本文所講系統(tǒng) 基于 zigbee 協(xié)議棧 設(shè)計(jì)而成 ，系統(tǒng)中包含一個(gè) 主控模塊、一個(gè)傳感模塊 。微波／被動(dòng)紅外成為了應(yīng)用最多的雙技術(shù)探測(cè)器。 探測(cè)技術(shù)的組合：將兩種不同原理的探測(cè)技術(shù)組合起來(lái)，使其在性能上互補(bǔ)，這是有效的方法，這就是所謂的雙鑒探測(cè)器。將兩個(gè)元這樣的輸出作差分處理就可以提高探測(cè)的靈敏度。多元紅外探測(cè)器利用不同元的幾何位置差與光學(xué)系統(tǒng)（菲涅爾鏡組）的光學(xué)調(diào)制作用的配合，產(chǎn)生抑制干擾的作用。所以，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和防護(hù)級(jí)別較高的場(chǎng)合，安防報(bào)警系統(tǒng)必須采用多種不同探測(cè)技術(shù)組成入侵探測(cè)系統(tǒng)來(lái)克服或減小由于某些意外 的情況或受環(huán)境因素的影響而發(fā)生誤報(bào)警，同時(shí)加裝音頻和視頻裝置，當(dāng)防區(qū)有異常情況時(shí)，啟動(dòng)音頻和視頻系統(tǒng)，對(duì)報(bào)警防區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控并且發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警。因此，安防報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)因?yàn)槟承┮馔獾那闆r或受環(huán)境因素的影響而觸發(fā)，從而發(fā)生誤報(bào)警。特別是在我國(guó)，隨著人們生活水平的日益提高，住宅小區(qū)的智能化程度將成為評(píng)價(jià)住宅小區(qū)的重要指標(biāo)。目前，公安部、建設(shè)部均要求智能住宅小區(qū)必須具有安防系 3 統(tǒng)。 我國(guó)智能住宅與智能小區(qū)雖然起步比較晚，但發(fā)展速度確實(shí)很快。據(jù)稱，該系統(tǒng)的軟件除了可以控制門鎖外，還可控制家中的恒溫設(shè)備、安全設(shè)備、娛樂設(shè)備等，甚至可用于監(jiān)護(hù)住在家中的病人。進(jìn)入 90 年，英國(guó)、法國(guó)、加拿大、瑞典等國(guó)家都相繼建成一批有自己特色的智能建筑。日本建設(shè)省 1985 年成立了國(guó)家智能建筑專業(yè)委員會(huì)，對(duì)智能建筑的發(fā)展 給予政策上的支持，使日本在智能建筑 上成為發(fā)展非?？斓膰?guó)家。 國(guó)內(nèi)外智能防盜系統(tǒng)現(xiàn)狀 1984 年世界上第一座智能大廈在美國(guó)誕生，很快掀起一股“智能建筑”熱潮。因此小區(qū)安全防 盜 系統(tǒng)建設(shè)已逐漸納入許多小區(qū)建設(shè) 的必備 項(xiàng)目 中了。 所 以作為新一代的 智能 家居安全防盜 報(bào)警 器系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，并日益受到廣泛的重視和運(yùn)用。 研究背景和研究意義 隨著社會(huì)的發(fā)展，家庭的防 盜 問(wèn)題就顯得尤為重要。 cc2530 III 目錄 第 1 章 緒論 .....................................1