原標(biāo)題：智能防盜報警系統(tǒng)設(shè)計方案

基于ATTiny44處理器+ATmega128微處理器+Chipcon CC1100無線收發(fā)芯片+CC1150單發(fā)芯片實現(xiàn)智能防盜報警系統(tǒng)設(shè)計方案

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。智能防盜報警系統(tǒng)作為智能家居的重要部分，通過先進(jìn)的傳感技術(shù)和無線通信技術(shù)，為家庭安全提供可靠的保障。本文設(shè)計了一種基于ATTiny44處理器、ATmega128微處理器、Chipcon CC1100無線收發(fā)芯片和CC1150單發(fā)芯片的智能防盜報警系統(tǒng)。系統(tǒng)利用各類傳感器檢測環(huán)境變化，通過無線通信模塊將信息傳輸至控制中心，從而實現(xiàn)實時報警和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

系統(tǒng)架構(gòu)

智能防盜報警系統(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、無線通信模塊和報警顯示模塊組成。

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

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. 無線通信模塊：采用Chipcon CC1100無線收發(fā)芯片和CC1150單發(fā)芯片，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。

4. 報警顯示模塊：通過蜂鳴器、LED顯示屏等方式進(jìn)行報警提示。

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)綜合處理來自ATTiny44的傳感數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的報警策略進(jìn)行判斷。當(dāng)檢測到異常情況時，ATmega128將通過無線通信模塊發(fā)送報警信號，并控制報警顯示模塊進(jìn)行提示。

無線通信模塊

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

CC1100無線收發(fā)芯片

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

• 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，支持自動包處理、CRC校驗、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無線收發(fā)芯片主要用于接收來自前端感知模塊的數(shù)據(jù)，并通過無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警系統(tǒng)的設(shè)計。

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)，支持長距離無線傳輸。

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

報警顯示模塊

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

設(shè)計實現(xiàn)

硬件設(shè)計

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

1. 前端感知模塊電路設(shè)計：

• 紅外傳感器、門磁傳感器和震動傳感器連接至ATTiny44的ADC接口。

• ATTiny44通過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：

• ATmega128連接至CC1100無線收發(fā)芯片的SPI接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收。

• ATmega128連接至CC1150單發(fā)芯片的SPI接口，實現(xiàn)報警信號的發(fā)送。

3. 無線通信模塊電路設(shè)計：

• CC1100和CC1150的射頻接口連接至天線，實現(xiàn)無線信號的收發(fā)。

• 電源模塊為各芯片提供穩(wěn)定的電源電壓。

4. 報警顯示模塊電路設(shè)計：

• 蜂鳴器和LED顯示屏分別連接至ATmega128的I/O接口。

• ATmega128通過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

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

1. 前端感知模塊軟件設(shè)計：

• 傳感器數(shù)據(jù)采集：通過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SPI接口發(fā)送給ATmega128。

2. 處理與控制模塊軟件設(shè)計：

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

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

• 報警控制：當(dāng)檢測到異常情況時，控制報警顯示模塊進(jìn)行提示，并通過無線通信模塊發(fā)送報警信號。

3. 無線通信模塊軟件設(shè)計：

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

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

4. 報警顯示模塊軟件設(shè)計：

• 蜂鳴器控制：根據(jù)報警信號，控制蜂鳴器的開關(guān)。

• LED顯示控制：根據(jù)報警信號，顯示相應(yīng)的報警信息。

結(jié)論

本文設(shè)計了一種基于ATTiny44處理器、ATmega128微處理器、Chipcon CC1100無線收發(fā)芯片和CC1150單發(fā)芯片的智能防盜報警系統(tǒng)。系統(tǒng)通過各類傳感器檢測環(huán)境變化，利用無線通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和報警信號發(fā)送，從而實現(xiàn)實時報警和遠(yuǎn)程監(jiān)控。各模塊的硬件設(shè)計和軟件實現(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)用場景。

未來工作中，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)的智能化程度和實用性，為用戶提供更加安全和便捷的防護(hù)體驗。