專利名稱：基于SimpliciTI的家庭安防系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于SimpIiciTI的家庭安防系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種SimpliciTI為無(wú)線通訊手段，實(shí)現(xiàn)家庭安防的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]隨著科技的飛速發(fā)展及生活水平的不斷提高，人們對(duì)家庭安防的要求越來(lái)越高。對(duì)家庭中煙霧的報(bào)警，煤氣泄漏的報(bào)警，非法人員入侵的報(bào)警可以很好的解決家庭中最常見(jiàn)的安防問(wèn)題。[0003]SimpliciTI是TI開(kāi)發(fā)的一份專門針對(duì)其CCxxxx系列無(wú)線通信芯片的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。SimpliciTI是一個(gè)基于連接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊協(xié)議。它支持兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):直接的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信結(jié)構(gòu)和基于星型連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在星型連接中hub點(diǎn)在SimpliciTI中被稱為Access Point，簡(jiǎn)寫為AP。AP負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和維護(hù)，它具備存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，因此可以對(duì)長(zhǎng)期工作在休眠模式的低功耗設(shè)備提供較好的支持。同時(shí)SimpliciTI還支持泛洪方式進(jìn)行廣播數(shù)據(jù)傳輸，這種數(shù)據(jù)通訊方式在各種報(bào)警器網(wǎng)絡(luò)中使用尤為廣泛，同時(shí)也顯得非常必要?；赟impliciTI的以上特點(diǎn)，其非常適合作為家庭安防系統(tǒng)的無(wú)線通信協(xié)議。[0004]CC2530是用于IEEE802.15.4應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它能夠以非常低的總材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM和許多其他強(qiáng)大的功能。CC2530有四種不同的閃存版本:CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB的閃存CC2530具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。[0005]ARM9系列處理器是英國(guó)ARM公司設(shè)計(jì)的主流嵌入式處理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。新一代的ARM9處理器，通過(guò)全新的設(shè)計(jì)，采用了更多的晶體管，能夠達(dá)到兩倍以上于ARM7處理器的處理能力。這種處理能力的提高是通過(guò)增加時(shí)鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實(shí)現(xiàn)的。[0006]S3C2440A采用了 ARM920t的內(nèi)核，0.13um的CMOS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)單元。其低功耗，簡(jiǎn)單，優(yōu)雅，且全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適合于對(duì)成本和功率敏感性的應(yīng)用。它采用了新的總線架構(gòu) Advanced Micro controller BusArchitecture (AMBA)。[0007]Windows CE作業(yè)系統(tǒng)是Windows家族中最新的成員，專門設(shè)計(jì)給掌上型電腦所使用的電腦環(huán)境。這樣的作業(yè)系統(tǒng)可使完整的可攜式技術(shù)與現(xiàn)有的Windows桌面技術(shù)整合工作。Windows CE被設(shè)計(jì)成針對(duì)小型設(shè)備的通用操作系統(tǒng)，具有模塊化，易于開(kāi)發(fā)。發(fā)明內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型的目的是，提供一種基于SimpliciTI的家庭安防系統(tǒng)。其無(wú)線節(jié)點(diǎn)低功耗、低成本、抗干擾、安全可靠。嵌入式顯不模塊能夠發(fā)出安防警報(bào)。GSM模塊能夠?qū)⒕o急安防警報(bào)以短信的形式發(fā)送到所設(shè)置手機(jī)上。該系統(tǒng)能夠滿足廣大消費(fèi)者對(duì)家庭安防的需要。[0009]本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:基于SimpliciTI的家庭安防系統(tǒng)由四部分組成一一無(wú)線通信模塊，安防傳感器模塊，嵌入式顯示模塊，GSM模塊。[0010]無(wú)線通信模塊是在CC2530模塊上，運(yùn)用SimpliciTI協(xié)議棧組成星型網(wǎng)絡(luò)。星型網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)AP與嵌入式顯示模塊相連，它們之間通過(guò)串口通訊。星型網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)ED(END DEVICE)與安防傳感器連接。在無(wú)任務(wù)狀態(tài)下，終端節(jié)點(diǎn)ED處于睡眠狀態(tài)，其可以在規(guī)定時(shí)間間隔被喚醒，或被外部事件喚醒。這種睡眠、喚醒模式的切換非常有效的減少終端節(jié)點(diǎn)能量的消耗，再加之無(wú)線通信速率很低，這在滿足安防系統(tǒng)通信要求的前提下降低了功耗，其用兩節(jié)5號(hào)電池供電可以工作一年左右。[0011]安防傳感器模塊采用人體紅外傳感器，煙霧傳感器，煤氣傳感器，玻璃破碎傳感器。人體紅外傳感器采用HC-SR501，其是一款熱釋電紅外傳感器，能全自動(dòng)感應(yīng)，當(dāng)有人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸入高電平，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。兩種觸發(fā)方式——不可重復(fù)觸發(fā)方式和可重復(fù)觸發(fā)方式。具有感應(yīng)封鎖時(shí)間，即感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后，其輸出保持一段時(shí)間，在此時(shí)間段內(nèi)感應(yīng)器不接收任何感應(yīng)信號(hào)。并且該模塊工作電壓范圍大，功耗低。煙霧傳感器采用MQ-2，其是旁熱式結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體式煙霧傳感器，工作環(huán)境溫度為-20°C +55°C，工作環(huán)境濕度彡95%RH，工作環(huán)境含氧量為21%，該傳感器有廣泛的探測(cè)范圍，高靈敏度，快速響應(yīng)恢復(fù)，優(yōu)異的穩(wěn)性，壽命長(zhǎng)，簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路特點(diǎn)。煤氣傳感器采用MQ-5，MQ-5對(duì)液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度，對(duì)乙醇，煙霧幾乎不響應(yīng)，再加之其快速的響應(yīng)恢復(fù)特性，長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性，使其能夠準(zhǔn)確檢測(cè)室內(nèi)泄露的可燃?xì)怏w。玻璃破碎傳感器采用PA-456，其安裝方便，探測(cè)器的監(jiān)測(cè)范圍為一整個(gè)房間(與窗戶多少無(wú)關(guān))，靈敏度連續(xù)可調(diào)，可以根據(jù)環(huán)境情況設(shè)定一個(gè)最佳工作點(diǎn)，防誤報(bào)而不減靈敏度。以上安防傳感器與終端節(jié)點(diǎn)CC2530連接，傳感器可把信息直接傳給CC2530節(jié)點(diǎn)。這些安防傳感器可以非常靈活的布置在家中合適的位置。[0012]嵌入式顯示模塊能夠顯示無(wú)線節(jié)點(diǎn)傳輸過(guò)來(lái)的安防警報(bào)信息，可以把緊急安防警報(bào)通過(guò)串口傳輸給GSM模塊。在妥善處理好安防情況后嵌入式顯示模塊可以解除安防警報(bào)。[0013]GSM模塊可以通過(guò)串口接收嵌入式顯示模塊發(fā)送的緊急安防警報(bào)信息，并將緊急安防警報(bào)以短信形式發(fā)送到所設(shè)置的手機(jī)上。[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比，其通信部分用無(wú)線方式取代了有線方式，免去了布線的麻煩。無(wú)線通信方案采用SimpliciTI協(xié)議棧，在CC2530硬件上實(shí)現(xiàn)星型網(wǎng)絡(luò)。該無(wú)線節(jié)點(diǎn)具有低功耗、低成本、抗干擾、安全可靠性能。安防傳感器選取了性價(jià)比比較高的傳感器，所選取的安防傳感器類別已經(jīng)完全能夠滿足家庭中最常見(jiàn)的安防問(wèn)題。在出現(xiàn)緊急安防警報(bào)時(shí)，GSM模塊能夠達(dá)到解決家中無(wú)人的情況。 本系統(tǒng)簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用，能夠滿足廣大家庭對(duì)于家庭安防的需要。


[0015]圖1是本實(shí)用新型涉及的基于SimpliciTI的家庭安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0016]圖2是本實(shí)用新型中無(wú)線通信模塊終端節(jié)點(diǎn)的工作流程圖；[0017]圖3是本實(shí)用新型中無(wú)線通信模塊中中心節(jié)點(diǎn)的工作流程圖；[0018]圖4是本實(shí)用新型中嵌入式顯示終端的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
[0019]結(jié)合附圖，本實(shí)用新型涉及一種基于SimpliciTI的家庭安防系統(tǒng)，其包括無(wú)線通信模塊，安防傳感器模塊，嵌入式顯不模塊，GSM模塊四部分。[0020]圖1示出了本裝置的整體結(jié)構(gòu)，在裝置結(jié)構(gòu)中，人體紅外傳感器與無(wú)線終端節(jié)點(diǎn)EDl相連，煙霧傳感器與無(wú)線終端節(jié)點(diǎn)ED2相連，煤氣傳感器與無(wú)線終端節(jié)點(diǎn)ED3相連，玻璃破碎傳感器與無(wú)線終端節(jié)點(diǎn)ED4相連。無(wú)線終端節(jié)點(diǎn)ED1、ED2、ED3、ED4、ED8都是CC2530無(wú)線模塊，它們通過(guò)無(wú)線的方式與中心節(jié)點(diǎn)相連，組成星型網(wǎng)絡(luò)。中心節(jié)點(diǎn)通過(guò)串口與嵌入式顯示終端相連。嵌入式顯示終端與GSM模塊相連。[0021]無(wú)線通信模塊是基于SimpliciTI協(xié)議棧，運(yùn)行在CC2530硬件上，組成星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)連接一個(gè)安防傳感器。本系統(tǒng)的安防傳感器模塊包括人體紅外、煙霧、煤氣和玻璃破碎四類傳感器，這些傳感器可以根據(jù)家庭的情況安裝在合適的位置。嵌入式顯示模塊是在S3C2440A上運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)WINCE，在WINCE基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的顯示終端。GSM模塊與嵌入式顯示模塊的串口相連，嵌入式顯示模塊使用標(biāo)準(zhǔn)的AT命令來(lái)控制GSM模塊向指定的手機(jī)發(fā)送警報(bào)信息。[0022]圖2示出了無(wú)線通信模塊終端節(jié)點(diǎn)的工作流程。終端節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后先進(jìn)性硬件的初始化，再對(duì)連接的安防傳感器初始化，再做網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置，然后申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)如果得到中心節(jié)點(diǎn)允許加入網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)答，就成功加入網(wǎng)絡(luò)，否則繼續(xù)申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，直到加入網(wǎng)絡(luò)成功。在加入網(wǎng)絡(luò)成功后，終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)入低功耗的休眠模式。當(dāng)與終端節(jié)點(diǎn)連接的安防傳感器有所感應(yīng)時(shí)，它就馬上被喚醒，被喚醒的終端節(jié)點(diǎn)將安防傳感器發(fā)來(lái)的信息發(fā)送到中心節(jié)點(diǎn)。[0023]圖3示出了無(wú)線通信模塊中心節(jié)點(diǎn)的工作流程。中心節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后先進(jìn)性硬件初始化，再進(jìn)行串口初始化，再對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)做配置，然后等待節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)如果有節(jié)點(diǎn)發(fā)出加入網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，那么就進(jìn)入等待加入狀態(tài)，此時(shí)判斷申請(qǐng)加入的節(jié)點(diǎn)是否滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，如果滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，中心節(jié)點(diǎn)就作出允許加入的應(yīng)答，節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)成功；如果不滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，就禁止加入，節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)失敗。中心節(jié)點(diǎn)不會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，它時(shí)刻監(jiān)聽(tīng)終端節(jié)點(diǎn)，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送了警報(bào)信息時(shí)，中心節(jié)點(diǎn)馬上通過(guò)串口向嵌入式顯示模塊發(fā)送警報(bào)。此時(shí)如果沒(méi)有人為的解除警報(bào)，中心節(jié)點(diǎn)會(huì)一直通過(guò)串口向嵌入式顯示模塊發(fā)送警報(bào)。[0024]圖4示出了嵌入式顯示模塊工作流程。嵌入式顯示模塊啟動(dòng)開(kāi)始后，先進(jìn)行硬件初始化，再進(jìn)行串口初始化，然后進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，判斷是否有串口發(fā)送過(guò)來(lái)的警報(bào)信息，如果有，就再判斷是否解除了警報(bào)，如果沒(méi)有，就發(fā)出警報(bào)，此時(shí)可以在顯示屏上顯示警報(bào)提示，也可以以不同顏色的燈光閃爍提示，也可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器以不同頻率的聲音提示。然后判斷安防警報(bào)是否為緊急報(bào)警，如果不是，就返回繼續(xù)判斷是否解除了警報(bào)；如果是緊急警報(bào)，就再判斷是否已向GSM模塊發(fā)送過(guò)此緊急警報(bào)，如果已經(jīng)發(fā)送過(guò)，就返回繼續(xù)判斷是否解除了警報(bào)，如果沒(méi)發(fā)送過(guò)此緊急警報(bào)，就將此緊急警報(bào)信息發(fā)送到GSM模塊。GSM模塊會(huì)將緊急警報(bào)信息發(fā)送到所設(shè)置的手機(jī)上，這樣可以解決在出現(xiàn)危險(xiǎn)安防情況時(shí)，家中無(wú)人的狀況。如果用戶解除安防警報(bào)，嵌入式顯示終端就又進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。如果又有串口發(fā)來(lái)的警報(bào)信息，其過(guò)程同上。
權(quán)利要求1.一種基于SimpliciTI的家庭安防系統(tǒng)，其特征是:安防傳感器模塊與組成星型網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信模塊的終端節(jié)點(diǎn)相連，組成星型網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信模塊的中心節(jié)點(diǎn)與嵌入式顯示模塊相連，嵌入式顯不模塊與GSM模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SimpliciTI的家庭安防系統(tǒng)，其特征是:所述的安防傳感器模塊采用人體紅外傳感器HC-SR 501，煙霧傳感器MQ-2，煤氣傳感器MQ-5，玻璃破碎傳感器 PA-456。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SimpliciTI的家庭安防系統(tǒng)，其特征是:所述的GSM模塊能夠?qū)⑶度胧斤@示模塊發(fā)送的安防警報(bào)命令以短信的形式發(fā)送到所設(shè)置的手機(jī)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于SimpliciTI的家庭安防系統(tǒng)，包括無(wú)線通信模塊，安防傳感器模塊，嵌入式顯示模塊，GSM模塊。無(wú)線通信模塊是在CC2530模塊上，運(yùn)用SimpliciTI協(xié)議棧組成星型網(wǎng)絡(luò)。星型網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)AP與嵌入式顯示模塊通過(guò)串口連接通信。星型網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)ED與安防傳感器連接。無(wú)線節(jié)點(diǎn)支持休眠和喚醒模式的切換，還可以由外部事件喚醒。GSM模塊可以接收嵌入式顯示模塊的緊急安防警報(bào)信息，并將其以短信形式發(fā)送到所設(shè)置的手機(jī)上。嵌入式顯示模塊可以顯示家庭安防狀況，安防警報(bào)，解除警報(bào)。GSM模塊可以短信警報(bào)。本系統(tǒng)成本低、靈活、實(shí)用，因此可為廣大消費(fèi)者提供家庭安防解決方案。
文檔編號(hào)H04W4/14GK202976425SQ20122061085
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者華常春, 李軍朋 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)