引言隨著電子資訊科技和計算機網路技術的發展，實現家居資訊化、網路化是當前智慧型家居系統發展的新趨勢。 報警系統作為智慧型家居系統的乙個重要組成部分，其效能的好壞直接關係到整個智慧型家居系統的優劣。把無線網路技術應用到家居報警系統中，通過各種感測器實時採集家居的環境資訊，通過無線的方式將資訊傳輸給家居控制中心，能夠彌補有線裝置的缺陷，具有價廉、可靠性高、等優點。
筆者根據無線網路技術和智慧型家居的特點，設計了一種基於無線網路技術的家居無線報警系統。該無線報警系統可以對整個家居的安全環境進行實時監控。監控的範圍包括室內防盜、火災報警、煤氣洩露、水管破裂等一系列不安全因素。
一旦有上述安全事故的發生，該報警系統就會發出相應的報警資訊，可以使戶主在得到報警資訊後，立即採取有效的應急措施， 對事故進行緊急處理
系統結構
本報警網路採用了星型拓撲結構，由中心節點和無線報警網路節點組成。中心節點是乙個與計算機相連的無線通訊模組,可以和網路中的任何乙個網路節點通訊。無線報警網路節點是組成智慧型家居報警系統的基本單位，是構成智慧型家居報警系統的基礎平台。
它由微處理器（at89c2051）、無線通訊模組（nrf2401）、環境監測感測器（門磁開關、紅外線感測器、火災煙感感測器、煤氣洩露感測器、玻璃破碎報警器等）和一些外圍器件構成，負責家居環境的監測和報警資訊的傳遞。
採用這種星型拓撲結構能夠很好地擴充套件組合，容易增加網路節點，滿足在家居中網路節點分布的不確定性， 可在房間、隔離處放置乙個節點，避免無線干擾和報警區域不確定性的問題，由中心節點對多個網路節點所傳遞的資料進行綜合處理，分析是否發出報警訊號。在一定程度上降低報警系統的誤報，提高無線報警系統的可靠性。在報警系統網路中，網路節點的主要功能是採集資料，並把資料以無線傳輸的方式傳送給網路中心節點，由中心節點對這些資料進行綜合分析處理，以此決定是否給予報警。
無線報警網路節點硬體設計
無線報警網路節點主要由微處理器at89c2051、nrf2401無線通訊晶元、外圍裝置和開關量輸入介面的感測器構成。微處理器at89c2051是整個網路節點硬體系統的核心控制部件，負責接收感測器觸發的開關量報警訊號，傳送nrf2401通訊命令，控制資訊的傳輸。nordic公司的單片射頻收發晶元nrf2401是實現無線資料傳輸的關鍵器件。
nrf2401工作於2.4～2.5ghzi**頻段，晶元內建頻率合成器、功率放大器、晶體振盪器和調製器等功能模組，輸出功率和通訊頻道可通過程式配置，晶元功耗非常低，以-5dbm的功率發射時，工作電流只有10.
5ma，接收時工作電流只有18ma，多種低功率工作模式，節能設計更方便。網路節點採用nrf2401進行資料傳輸，來實現報警資訊的無線傳輸。網路節點通過連線的感測器感知外部環境異常變化。
例如，安裝在門窗位置的紅外置近開關可以用來監測盜竊者的非法入侵；安裝在天花板上的煙霧報警器可以監測到室內出現的突發火災；安裝在地板上的水浸感測器，可以感知到因水管爆裂、窗戶進雨，屋頂滲漏等因素引起的室內進水事件；安裝在廚房的煤氣報警開關可以用來監測有無煤氣洩漏。這些安全監測感測器，均為開關量輸入器件，可以提供全方位的安全監測保障。
在網路節點中電源是能源中心，在節點中起著非常重要的作用，特別是在無線通訊系統中，電源不光是能源**者，它也直接影響通訊的質量。器件對加到輸入引腳或輸出引刪的電壓通常是有限制的。這些引腳由二極體或分離元件接到vcc。
如果接入的電壓過高，電流將會通過二極體或分離元件流向電源。而現行的電壓輸出模組中多為5v電壓，因而需要設計出乙個輸出穩定的5v轉3v的電壓調節模組。在該系統中，選用專為通訊控制晶元提供轉換電壓的lm1117，它具有功耗低，體積小的優點。
又因為電壓中含有許多高頻干擾源，這些高頻成分很容易經過電源進入通訊系統中。另外系統自身的傳送頻率也會經過電源感應反饋到通訊系統造成干擾。兇而可在電源電路中加入220μh的電感，與併入多個不同容值的電容所構成的濾波電路來抑制各種高頻訊號。
使節點能夠得到穩定可靠且低干擾的電源，保證節點的可靠執行。
在網路節點設計過程中遇到的主要問題及解決方法有：nrf2401射頻電路工作在2.4ghz～2.
5ghz高頻率工作頻段，抗干擾設計直接關係到射頻效能和整個網路節點的運轉情況。在無線通訊部分佈線時，合理的布局與佈線及採用多層板既是佈線所必須的也是降低電磁干擾提高抗干擾能力的有效手段。佈線時需要注意以下幾點：
一是無線通訊部分電路沒有用做佈線的面積均需用銅填充並連線到地，以提供rf遮蔽達到有效抗干擾的目的；二是nrf2401晶元底部應接地；為了降低延遲、減少串擾，確保高頻訊號的傳輸，要使用多個接地過孔將nrf2401晶元底部和地層相連；三是盡可能地減少串擾，減少分布引數的影響，器件要緊密地分布在nrf2401的四周。
系統軟體設計
在智慧型家居報警系統中，採用的是網路中心節點輪匈和突出事件報告機制。中心節點每隔一定的時間向每乙個網路節點傳送要數命令，網路節點收到要數命令後，向中心節點回發資料。如果發生緊急事件，網路節點可以主動向中心節點傳送報告，由中心節點進行處理並發出相應報警資訊。
中心節點可以對網路節點的閾值引數進行設定，以滿足不同使用者的需要。在智慧型家居報警系統中，每乙個網路節點都有乙個固定的位址，傳送的資料基本都是短訊息，資訊的格式包括幀頭、目的位址、資料大小、資料內容和校驗位。
網路節點開啟電源，初始化，建鏈後直接進入休眠模式，當中心節點收到網路節點的報警中斷請求時，觸發中斷，啟用網路節點，接收報警資訊包，處理完畢後繼續進入休眠狀態，等待有報警中斷請求時，再次啟用。若有多個網路節點同時向中心節點傳送報警中斷請求時，中心節點來不及處理而丟掉一些請求，則網路節點發現自己的請求沒有得到響應後幾秒鐘，再次發出請求，直到得到中心節點的響應為止。網路節點採用序列口通訊方式。
在程式設計中主要採用中斷的方法公尺完成資料的接收和傳送。
結語根據無線網路技術和智慧型家居的特點，提出了基於無線網路技術的智慧型家居報警系統的構成方案，系統的沒計採腫了模組化設計，使其具有很好的移植性和擴充套件性。並在實驗室搭建了乙個小型報警系統進行實驗，初步實驗結果表明：採用基於無線網路技術的報警系統具有較高的通訊效率和較好的穩定可靠性。
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