基于遠(yuǎn)距離傳輸wifi模塊的無(wú)線紅外線報(bào)警器，伴隨著人們安全意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)家庭安全和工業(yè)安全設(shè)備的需求也不斷增加。常規(guī)的安全設(shè)備布線復(fù)雜，可靠性低，同時(shí)受到環(huán)境因素的影響，本論文提出了一種基遠(yuǎn)距離傳輸wifi模塊的無(wú)線紅外報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，全系統(tǒng)使用操作簡(jiǎn)便，能根據(jù)實(shí)際情況要求在單臺(tái)或有網(wǎng)絡(luò)兩種狀態(tài)下自動(dòng)切換，通過(guò)語(yǔ)音報(bào)警，實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)所有不安全事故的發(fā)生發(fā)出警報(bào)。能很好地保護(hù)工業(yè)生產(chǎn)和家庭安全。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用溫濕度傳感器.人體紅外線傳感器.語(yǔ)音報(bào)警模塊.光電阻及時(shí)鐘遠(yuǎn)距離傳輸wifi模塊無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)，接收和匯總終的數(shù)據(jù)，可以通過(guò)OLED屏幕實(shí)時(shí)地顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)值，或者把它們發(fā)送到調(diào)制器，協(xié)調(diào)程序再次對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，并通過(guò)WIFI模塊發(fā)送給阿里云服務(wù)器上位機(jī)。端架部件包括：語(yǔ)音報(bào)警模塊.溫濕度檢測(cè)傳感器.人體紅外線，光電阻和時(shí)鐘模塊分別采集到的值在OLED屏幕上顯示不同的位置，還可以通過(guò)終端主控制MCU以串口發(fā)送到無(wú)線Zigbee模塊，Zigbee負(fù)責(zé)在多終端和協(xié)調(diào)程序之間建立內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，把所有數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)調(diào)器，以便整合數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)人的硬件部分包括：無(wú)線Zigbee接收模塊.遠(yuǎn)距離傳輸wifi模塊WIFI發(fā)送模塊和主控制器三大部分，通過(guò)Zigbee接收到的數(shù)據(jù)與MCU進(jìn)行比較，再一次通過(guò)分析后以無(wú)線WIFI的方式發(fā)送到云平臺(tái)上位機(jī)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示等多種功能。

所選單片機(jī)為32位.72M頻率型號(hào)為ST，占據(jù)系統(tǒng)核心的位置，可驅(qū)動(dòng)各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集.多項(xiàng)工作，如實(shí)時(shí)顯示及無(wú)線傳輸。MCU內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、定時(shí)計(jì)數(shù)區(qū)和其他寄存區(qū)，并配有多種數(shù)據(jù)輸出及輸入方式，如：12位ADCADCADC，可配置多通道多路工作方式，能用準(zhǔn)確的方法讀出外部設(shè)備的電壓值，但不能太高。PB11和PB10分別是通信協(xié)議的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)，由DAC.串口發(fā)送和通過(guò)軟件配置組合來(lái)驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備以實(shí)現(xiàn)多種功能的高速處理器。

本系統(tǒng)所用的Zigbee模塊型號(hào)是CC2530，并配有CC2591功放芯片，傳送到室外空曠地帶或無(wú)障礙物的區(qū)域。數(shù)據(jù)傳輸采用兩種方式，一種是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，一種是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，這種方式可以實(shí)現(xiàn)零誤碼率的傳輸；另一種是傳輸方式下的廣播方式，可配置多個(gè)發(fā)送端，一個(gè)接收模塊。該模塊的基本數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程參數(shù)配置，需要長(zhǎng)按模塊上方鍵，進(jìn)入不同的參數(shù)配置流程，修改自己需要的功能任務(wù)。

話音報(bào)警器模塊選擇了SYN6288，正常工作電壓為5V/500MA，模塊使用簡(jiǎn)單，直接與單片機(jī)串口相連，采用串口1通訊，其模塊具有忙信號(hào)管腳，當(dāng)需要廣播時(shí)，使得這個(gè)管腳輸出是高水平，而空閑時(shí)是低電平，而模塊則是低功耗；該模塊與單片機(jī)的接線分別是PA9.PA10和PA4。本模塊的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需原始音頻文件，可以將漢字轉(zhuǎn)換成水平信號(hào)，用45W揚(yáng)聲器可以將水平信號(hào)直接播入語(yǔ)音。

在軟件方面，主要包括紅外線數(shù)據(jù)和溫濕度數(shù)據(jù)采集子程序，包括人體紅外傳感器的初始化、模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的采集、SHT30型溫濕度傳感器的模擬IIC的初始化和溫濕度采集部分。終端組網(wǎng)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸子程序，其主要功能是通過(guò)紫蜂網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將分布在室內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)線傳輸，并通過(guò)接收主機(jī)發(fā)出的不同數(shù)據(jù)包，將不同的有效數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)上的協(xié)調(diào)程序。中控主機(jī)數(shù)據(jù)處理分析顯示控制子程序，本程序的功能就是解壓各終端節(jié)點(diǎn)所發(fā)回的數(shù)據(jù)包，并在包內(nèi)提取有效數(shù)據(jù)，還可判定不同節(jié)點(diǎn)有效數(shù)據(jù)是否超過(guò)用戶自行設(shè)計(jì)的參數(shù)上限(可設(shè)定存儲(chǔ)值)，如超過(guò)則進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，該數(shù)據(jù)將在OLEDLCD的相應(yīng)位置同時(shí)顯示出來(lái)。第三個(gè)是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸子程序，這個(gè)部分主要完成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能，利用WIFI模塊與因特網(wǎng)上的用戶遠(yuǎn)程服務(wù)器相連，并實(shí)時(shí)發(fā)送給用戶進(jìn)行監(jiān)控；在用戶發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后可及時(shí)響應(yīng)，同時(shí)也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)出實(shí)時(shí)關(guān)閉報(bào)警信息。

所設(shè)計(jì)的傳感器數(shù)據(jù)采集軟件子程序主要分為基于人眼紅外線感光電阻和基于SHT30的夜測(cè)人體設(shè)計(jì)和SHT30的溫濕度數(shù)據(jù)采集部分。由于主控芯片具有外部ADC硬件外設(shè)，故將人體紅外模塊分為模擬采集和數(shù)字采集兩種方式。所以選擇精度較高的ADC采集數(shù)據(jù)方式，先通過(guò)在終端中控制芯片上初始化ADC外設(shè)通道三，對(duì)其工作精度進(jìn)行了12比特配置，即采集范圍可達(dá)0~4095，完全滿足人體紅外采集精度的要求，另外一種ADC的通道二也被用于在白天或在陽(yáng)光直射時(shí)獲得感光電阻數(shù)據(jù)，在已有人活動(dòng)且未觸發(fā)報(bào)警的情況下，本模塊的數(shù)據(jù)采集仍然采用12位模數(shù)轉(zhuǎn)換，軟件初始化完成后，用模數(shù)轉(zhuǎn)換來(lái)獲得通道值的光強(qiáng)和人體紅外線的數(shù)值，經(jīng)檢測(cè)后判斷，當(dāng)光線數(shù)值小于80時(shí)判斷為夜間，人體紅外模組數(shù)據(jù)大于4000時(shí)有人活動(dòng)，主控制芯片對(duì)這些信息進(jìn)行聯(lián)合判斷，得出當(dāng)前某人是否非法入侵，然后將有效數(shù)據(jù)匯總到中心主控制器。第二個(gè)是在設(shè)計(jì)上增加了一個(gè)溫度濕度傳感器SHT30，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度和濕度數(shù)據(jù)。傳感與中控芯片采用IIC通訊方式進(jìn)行通訊，這種通訊方式具有數(shù)據(jù)傳輸率高、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。它通過(guò)主控芯片通過(guò)普通IO口系統(tǒng)的準(zhǔn)確定時(shí)器，來(lái)模擬多種IIC協(xié)議的信號(hào)，比如協(xié)議的起始函數(shù)，協(xié)議的終結(jié)子程序，協(xié)議校驗(yàn)子程序等等，在初始化完成之后，將相關(guān)數(shù)據(jù)寫(xiě)入傳感器數(shù)據(jù)，并在傳感器的數(shù)據(jù)手冊(cè)中提到的寄存器內(nèi)，在讀取了一個(gè)包之后，在數(shù)據(jù)包中解壓了有效的數(shù)據(jù)，在溫度濕度數(shù)據(jù)上分別把八位高、低和低溫濕度數(shù)據(jù)組合成一種浮點(diǎn)型，等待上載到中控臺(tái)。

利用紫蜂協(xié)議實(shí)現(xiàn)多終端遠(yuǎn)距離傳輸wifi模塊網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，該協(xié)議可實(shí)現(xiàn)多個(gè)終端間無(wú)數(shù)據(jù)格式直接傳輸，在宿主程序中，可以采用約定分組格式的方式獲得不同節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法為：主站先以廣播的形式發(fā)送信息包，每個(gè)終端可以同時(shí)接收到信息包，然后每個(gè)終端接收到信息包，在包頭緩沖器中先放置包頭，再判斷中斷號(hào)與包頭數(shù)據(jù)是否一致，若具有一致性，則啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸功能，如果數(shù)據(jù)包不一致，則將其丟棄，在終端發(fā)送了包含有效數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包之后，主機(jī)會(huì)收到，然后分析這是哪個(gè)終端所返回的包，然后把來(lái)自不同終端的有效數(shù)據(jù)放到各自的緩沖區(qū)。

軟件和硬件的設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)的調(diào)試。該系統(tǒng)仿真了系統(tǒng)在不同的測(cè)試狀態(tài)，一種是在有明顯光照、有人在紅外前方活動(dòng)時(shí)，話音模組不會(huì)提示報(bào)警信息，當(dāng)聲光傳感器模組被黑布覆蓋時(shí)，話音模塊開(kāi)始報(bào)警。終端機(jī)有人非法入侵”時(shí)，當(dāng)屏蔽終端二聲模塊報(bào)警：“警報(bào)警報(bào)，終端二人非法入侵”。與此同時(shí)，這些報(bào)警數(shù)據(jù)和溫度濕度實(shí)時(shí)顯示在服務(wù)器的上位機(jī)上。

提出一種基于遠(yuǎn)距離傳輸wifi模塊的紅外報(bào)警系統(tǒng)，其感知層由人體紅外傳感模塊與光敏模塊聯(lián)合構(gòu)成，能有效地實(shí)時(shí)監(jiān)控監(jiān)控范圍內(nèi)人的活動(dòng)，同時(shí)通過(guò)光敏模塊確保白天有人在時(shí)不會(huì)誤觸發(fā)。并輔以溫濕度傳感器，實(shí)現(xiàn)溫度、濕度的監(jiān)控。傳輸層采用基于紫蜂協(xié)議的ZIgBee無(wú)線傳輸模塊，主機(jī)以輪詢方式發(fā)送接收包給不同終端要求實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)匯總到主機(jī)上后，經(jīng)主控芯片分析處理顯示在OLED人機(jī)交互式顯示屏上，數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)距離傳輸wifi模塊上載到服務(wù)器上，用戶可通過(guò)PC遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器，實(shí)時(shí)查看監(jiān)控區(qū)域。