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光伏發電和ZigBee協議在智能防盜系統中的應用 - 全文

2012年04月13日 10:18 《現代電子技術》 作者:柴維路,牛一波,宋 用戶評論(0

  隨著社會的發展和人民生活水平的提高,人們對于生活環境的安全性要求日益提高。主要闡述光伏發電和ZigBee協議在家庭智能防盜系統中的應用。為達到報警目的,由紅外傳感器對人體體溫檢測,通過低功耗的2.4 GHz芯片JF24C將信號經由無線傳感器網絡傳向主機,主機計算后發出報警信號并通過GSM網絡通知戶主;采用光伏發電系統和家用電源的雙電源系統供應能源的方法,不僅環保節能,而且使安全可靠性提高。  

??????? 1 總體設計方案

  光伏紅外遠程報警系統總體設計圖如圖1所示。

  

總體設計圖

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  1.1 電源提供模塊

  (1)光伏電源為各個無線設備提供電力,為有線設備提供輔助電力。

  (2)家用電源連接變壓裝置以及蓄電池構成供電電源。

  1.2 紅外傳感模塊

  無線熱釋電紅外傳感器利用菲涅爾透鏡以提高傳感器的靈敏度,并使傳感器的檢測范圍具有指向性,并連接到紅外傳感信號處理電路,再接到報警控制主機的數字接口。無線傳感器固定在隱蔽位置,和光伏電源蓄電池相連,通過無線通信芯片將信號傳到主控機上。多個紅外線應裝置組成一個紅外線感應網絡,通過無線傳感網絡程序綜合處理外界信號。

  1.3 GSM模塊

  模塊采用無線撥號傳輸模塊,由報警控制主機通過RS 232串口連接手機撥號器,按預定程序撥出用戶手機號碼。

  1.4 錄像與報警存儲模塊

  攝像機大容量硬盤存儲的嵌入式監控DVR模塊,里面可以配置大容量硬盤作為前端存儲介質,實現超長時長監控。多個攝像頭存儲圖像真實性好,保留全部錄像信息。為實現弱電控制強電,當報警控制主機發出信號時,通過繼電器開關控制DVR模塊,攝像頭自動開啟或關閉錄像。當系統工作時,報警控制主機會發出指令使警鈴報警,LED指示燈同時亮紅燈;當系統休眠時,警鈴不報警,LED指示燈亮綠燈。

  2 電路設計

  2.1 主控電路

  單片機采用ATMEL公司的AT89S52,它內部集成256 B程序運行空間,8 KB FLASH存儲空間,支持最大64 KB外部存儲擴展,時鐘頻率可以設置在0~33 MHz之間,片內資源有4組32個I/O控制端口、3個16位定時器、8個向量兩級中斷結構、軟件設置在低能耗模式、還有看門狗和斷電保護等。主控電路如圖2所示。

  

主控電路結構

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  它在4~5.5V寬電壓范圍內正常工作,功耗低,同時還支持計算機并口下載。AT89S52有多種封裝,本設計中采用的是DIP-40的封裝。

  2.2 光伏發電與家庭供電接口電路

  主機采用太陽能電池和家用220 V電源的雙供電方式。當有家用電時,通過直流低壓繼電器巧妙斷開太陽能電池;當家用電斷開時,太陽能電池充當電源。

  太陽能電池通過太陽能智能充電器連接太陽能板,充電器在陽光充足時為電池充電,充滿電池時自動斷開充電。在充足太陽是充電電流能達到1 A以上,完全滿足電路需要。

  2.3 GSM網絡接入電路

  本系統使用的是西門子公司的TC35系列GSM芯片TC35i與GSM2/2兼容、雙頻(GSM900/GSM1800)、RS 232數據接口,TC35i由供電模塊(AS IC)、閃存、ZIF連接器天線接口等六部分組成。該模塊及射頻電路和基帶與一體,向用戶提供標準的AT命令接口,為數據、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸。

  2.4 ZigBee協議無線通信電路(從片)

  從片電路主要基于2.4 GHz雙向無線傳輸模塊JF24C.該模塊以較小的體積實現了告訴數據傳輸功能,速率最高可達1 Mb/s,并具有快速跳頻,向前糾錯,CRC等功能。通過控器的信號,將信息通過電磁波的形式發射出去,臨近的芯片控制相應的JF24CJ進行數據的接收,從而實現信息的傳遞。ZigBee電路設計模塊如圖3所示。

  

ZigBee電路設計模塊

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  2.5 電源電路及報警、錄像監控電路

  光伏電源和錄像監控控制電路如圖4所示。

  

光伏電源和錄像監控控制電路

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  報警電路采用一個簡單高效的三極管放大電路,連接蜂鳴器或者可以選用大功率100 dB以上的報警鈴。

  錄像監控電路采用弱電控制強電的直流繼電器,線圈端接單片機,直流電流端接DVR.

  3 軟件設計

  從片編程算法流程圖如圖5所示。

  主片編程算法流程圖如圖6所示。

  

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  4 實驗結果

  在室內模擬了該裝置的工作環境,太陽能電池板暴露在室外(溫度24℃)14時陽光直射下,采用三個從片相互協調實現信號檢測與數據傳輸功能。

  將蓄電池接到室內電源插座上,打開主控制器開關,LED界面顯示"welcome to zzu"英文字符,報警電話號碼(1503819****)設定完畢后,直接轉入工作模式。當靠近從片1約3.5 m時,從片1發出報警信號并發送到最近的從片2,從片2檢測到報警信號后又轉發到主機上。當主機接收到報警信號后,顯示器顯示出"TERMINAL 1"字樣,并控制GSM模塊向1503819****撥打電話。與此同時,報警器發出報警,攝像機實現錄像的功能,并將數據存儲起來。將蓄電池接到太陽能板上,斷開室內電源,重復以上動作,實現了同樣功能。經過30次實驗,報警成功率為28次,無誤報。

  5 結論

  經過實地測試,該系統的報警成功率為93%,能夠較為準確地實現報警功能。

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