基于遠距離傳輸wifi模塊的無線紅外線報警器

基于遠距離傳輸wifi模塊的無線紅外線報警器，伴隨著人們安全意識的增強，人們對家庭安全和工業安全設備的需求也不斷增加。常規的安全設備布線復雜，可靠性低，同時受到環境因素的影響，本論文提出了一種基遠距離傳輸wifi模塊的無線紅外報警系統，系統將物聯網技術應用到安全系統設計中，全系統使用操作簡便，能根據實際情況要求在單臺或有網絡兩種狀態下自動切換，通過語音報警，實時監控，對所有不安全事故的發生發出警報。能很好地保護工業生產和家庭安全。

該系統設計利用溫濕度傳感器.人體紅外線傳感器.語音報警模塊.光電阻及時鐘遠距離傳輸wifi模塊無線組網技術，接收和匯總終的數據，可以通過OLED屏幕實時地顯示當前數據值，或者把它們發送到調制器，協調程序再次對數據進行打包，并通過WIFI模塊發送給阿里云服務器上位機。端架部件包括：語音報警模塊.溫濕度檢測傳感器.人體紅外線，光電阻和時鐘模塊分別采集到的值在OLED屏幕上顯示不同的位置，還可以通過終端主控制MCU以串口發送到無線Zigbee模塊，Zigbee負責在多終端和協調程序之間建立內部網絡，把所有數據發送給協調器，以便整合數據。協調人的硬件部分包括：無線Zigbee接收模塊.遠距離傳輸wifi模塊WIFI發送模塊和主控制器三大部分，通過Zigbee接收到的數據與MCU進行比較，再一次通過分析后以無線WIFI的方式發送到云平臺上位機，對數據進行存儲、顯示等多種功能。

所選單片機為32位.72M頻率型號為ST，占據系統核心的位置，可驅動各傳感器進行數據采集.多項工作，如實時顯示及無線傳輸。MCU內部集成了數據緩沖區、數據存儲區、定時計數區和其他寄存區，并配有多種數據輸出及輸入方式，如：12位ADCADCADC，可配置多通道多路工作方式，能用準確的方法讀出外部設備的電壓值，但不能太高。PB11和PB10分別是通信協議的數據和時鐘信號，由DAC.串口發送和通過軟件配置組合來驅動外部設備以實現多種功能的高速處理器。

本系統所用的Zigbee模塊型號是CC2530，并配有CC2591功放芯片，傳送到室外空曠地帶或無障礙物的區域。數據傳輸采用兩種方式，一種是點對點方式，一種是點對點的方式，這種方式可以實現零誤碼率的傳輸；另一種是傳輸方式下的廣播方式，可配置多個發送端，一個接收模塊。該模塊的基本數據傳輸過程參數配置，需要長按模塊上方鍵，進入不同的參數配置流程，修改自己需要的功能任務。

話音報警器模塊選擇了SYN6288，正常工作電壓為5V/500MA，模塊使用簡單，直接與單片機串口相連，采用串口1通訊，其模塊具有忙信號管腳，當需要廣播時，使得這個管腳輸出是高水平，而空閑時是低電平，而模塊則是低功耗；該模塊與單片機的接線分別是PA9.PA10和PA4。本模塊的優點是無需原始音頻文件，可以將漢字轉換成水平信號，用45W揚聲器可以將水平信號直接播入語音。

在軟件方面，主要包括紅外線數據和溫濕度數據采集子程序，包括人體紅外傳感器的初始化、模數轉換數據的采集、SHT30型溫濕度傳感器的模擬IIC的初始化和溫濕度采集部分。終端組網數據無線傳輸子程序，其主要功能是通過紫蜂網絡協議，將分布在室內的各節點的數據進行無線傳輸，并通過接收主機發出的不同數據包，將不同的有效數據傳送給主機上的協調程序。中控主機數據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點所發回的數據包，并在包內提取有效數據，還可判定不同節點有效數據是否超過用戶自行設計的參數上限(可設定存儲值)，如超過則進行語音報警，該數據將在OLEDLCD的相應位置同時顯示出來。第三個是網絡數據傳輸子程序，這個部分主要完成系統的網絡數據傳輸功能，利用WIFI模塊與因特網上的用戶遠程服務器相連，并實時發送給用戶進行監控；在用戶發現問題后可及時響應，同時也可通過網絡數據發出實時關閉報警信息。

所設計的傳感器數據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的夜測人體設計和SHT30的溫濕度數據采集部分。由于主控芯片具有外部ADC硬件外設，故將人體紅外模塊分為模擬采集和數字采集兩種方式。所以選擇精度較高的ADC采集數據方式，先通過在終端中控制芯片上初始化ADC外設通道三，對其工作精度進行了12比特配置，即采集范圍可達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光直射時獲得感光電阻數據，在已有人活動且未觸發報警的情況下，本模塊的數據采集仍然采用12位模數轉換，軟件初始化完成后，用模數轉換來獲得通道值的光強和人體紅外線的數值，經檢測后判斷，當光線數值小于80時判斷為夜間，人體紅外模組數據大于4000時有人活動，主控制芯片對這些信息進行聯合判斷，得出當前某人是否非法入侵，然后將有效數據匯總到中心主控制器。第二個是在設計上增加了一個溫度濕度傳感器SHT30，用于實時監測室內溫度和濕度數據。傳感與中控芯片采用IIC通訊方式進行通訊，這種通訊方式具有數據傳輸率高、數據傳輸穩定等優點。它通過主控芯片通過普通IO口系統的準確定時器，來模擬多種IIC協議的信號，比如協議的起始函數，協議的終結子程序，協議校驗子程序等等，在初始化完成之后，將相關數據寫入傳感器數據，并在傳感器的數據手冊中提到的寄存器內，在讀取了一個包之后，在數據包中解壓了有效的數據，在溫度濕度數據上分別把八位高、低和低溫濕度數據組合成一種浮點型，等待上載到中控臺。

利用紫蜂協議實現多終端遠距離傳輸wifi模塊網絡數據傳輸，該協議可實現多個終端間無數據格式直接傳輸，在宿主程序中，可以采用約定分組格式的方式獲得不同節點的數據，具體設計實現方法為：主站先以廣播的形式發送信息包，每個終端可以同時接收到信息包，然后每個終端接收到信息包，在包頭緩沖器中先放置包頭，再判斷中斷號與包頭數據是否一致，若具有一致性，則啟動數據傳輸功能，如果數據包不一致，則將其丟棄，在終端發送了包含有效數據的數據包之后，主機會收到，然后分析這是哪個終端所返回的包，然后把來自不同終端的有效數據放到各自的緩沖區。

軟件和硬件的設計，完成系統的調試。該系統仿真了系統在不同的測試狀態，一種是在有明顯光照、有人在紅外前方活動時，話音模組不會提示報警信息，當聲光傳感器模組被黑布覆蓋時，話音模塊開始報警。終端機有人非法入侵”時，當屏蔽終端二聲模塊報警：“警報警報，終端二人非法入侵”。與此同時，這些報警數據和溫度濕度實時顯示在服務器的上位機上。

提出一種基于遠距離傳輸wifi模塊的紅外報警系統，其感知層由人體紅外傳感模塊與光敏模塊聯合構成，能有效地實時監控監控范圍內人的活動，同時通過光敏模塊確保白天有人在時不會誤觸發。并輔以溫濕度傳感器，實現溫度、濕度的監控。傳輸層采用基于紫蜂協議的ZIgBee無線傳輸模塊，主機以輪詢方式發送接收包給不同終端要求實時監控數據。當數據匯總到主機上后，經主控芯片分析處理顯示在OLED人機交互式顯示屏上，數據通過遠距離傳輸wifi模塊上載到服務器上，用戶可通過PC遠程登錄服務器，實時查看監控區域。