现 代 化 居 住 格 局 使 家 庭 生 活 的 封 闭 性 越 来 越 强 , 安 全 问 题 显 得 尤 为 重 要 。 当 前 安 全 防 范 及 报 警 系 统 是 确 保 住 宅 、 住 户 安 全 的 极 为 重 要 的 途 径 之 一 , 同 时 也 是 数 字 化 家 庭 的 重 要 组 成 部 分 。 遇 到 匪 警 、 火 警 、 煤 气 泄 漏 等 紧 急 情 况 时 , 及 时 通 过 电 话 完 成 对 外 报 警 求 助 十 分 必 要 。 本 文 介 绍 了 一 种 由 嵌 入 式 报 警 主 机 、 无 线 传 感 器 网 络 节 点 构 成 的 智 能 电 话 报 警 系 统 。 采 用 无 线 传 感 器 网 络 技 术 , 使 家 庭 的 安 防 传 感 器 形 成 一 个 无 线 网络 ; 利 用 双 音 多 频 编 解 码 技 术 实 现 了 主 动 拨号 、 语 音 报 警 及 简 单 的 电 话 控 制 ; 采 用 以S3C2410为 核 心 处 理 器 的 嵌 入 式 开 发 平 台 , 构建 了 一 个 配 置 容 易 、 功 能 强 大 、 覆 盖 范 围 大 的 新 型 嵌 入 式 报 警 系 统 。1系 统 的 硬 件 结 构 和 工 作 原 理1.1系 统 的 硬 件 结 构该 系 统 由 一 个 报 警 主 机 和 无 线 传 感 器 网 络 节 点 组 成 。 图 1是 系 统 的 总 体 结 构 简 图 , 图 中 的 无 线 通 讯 模 块基于无线传感器网络的家庭安防报警系统设计 *黄 布 毅 1, 2, 何 超 前 1, 李 冬 富 1, 石 军 1(1. 郑 州 轻 工 业 学 院 , 河 南 郑 州 450002; 2. 河 南 省 科 学 技 术 厅 , 河 南 郑 州 450003摘 要 :介 绍 了 一 种 由 嵌 入 式 报 警 主 机 、 无 线 传 感 器 网 络 节 点 构 成 的 智 能 电 话 报 警 系 统 。 阐 述 了 系 统 的 功 能 及 组 成 , 介 绍 了 无 线 通 讯 协 议 以 及 部 分 软 件 流 程 。采 用 无 线 传 感 器 网 络 技 术 , 使 安 防 传 感 器 节 点 形 成 一 个 无 线 网 络 ; 利 用 双 音 多 频 编 解 码 技 术 实 现 了 拨 号 、 语 音 报 警 及 简 单 的 电 话 远 程 控 制 , 使 其 成 为 操 作 简 便 、 实 时 性 好 的 新 型 报 警 系 统 。关 键 词 :无 线 传 感 器 网 络 电 话 报 警 双 音 多 频 电 话 控 制*河 南 省 杰 出 人 才 创 新 基 金 项 目 :嵌 入 式 家 庭 网 络 中 央 控 制 器 研 究 与 应 用(项 目 编 号 :0321000300(接 上 页 PLL 锁 相 环 进 行 倍 频 作 为 模 糊 控 制 器 逻 辑 推 理 的 输 入 时 钟 , 控 制 系 统 的 Min 模 块 需 要 6个 时 钟 周 期 才 能 完 成 逻 辑 推 理 , 即 推 理 速 度 能 达 到 30MHz , 同 时 各 项 控 制 性 能 指 标 也 能 达 到 设 计 要 求 。 由 于 本 文 设 计 的 模 糊 控 制 器 芯 片 离 实 际 应 用 还 有 一 定 的 距 离 , 在 实 时 工 况 下 的 各 项 控 制 性 能 指 标 也 有 待 测 试 验 证 , 本 文 作 者 还 将 做 进 一 步 的 研 究 。参 考 文 献1PARRIS C P, HAGGARD R L. An architecture for a high speed fuzzy logic inference engine in FPGAs J. System Theory,1997.Proceedings of the Twenty-Ninth Southeastern Symposium, on9-11March 1997:179-182. 2HUNG D L. Design and rapid prototyping a high per-formance hardware fuzzy controller with adaptabilityJ. Industrial Technology, 1994. Proceedings of the IEEE International Conference on5-9Dec.1994:263-267. 3MELGAREJO M A, ANTONIO G R, CARLOS A. Pefia-Reyes. Pro-Two:a hardware based platform for real time type-2fuzzy inference J. FUZZ-IEEE 2004:977-982. 4GAONA A, OLEA D, MELGAREJO M. Distributed arith-metic in the design of high speed hardware fuzzy infer-ence systemsJ.Fuzzy Information Processing Society, 22nd International Conference of the North American 24-26 July 2003:116-120.5朱 伟 兴 , 唐 骏 , 何 仁 . 自 适 应 阶 梯 模 糊 控 制 在 电 涡 流 缓 速 器 中 的 应 用 J. 江 苏 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 , 2006, 27(2 :126-129. (收 稿 日 期 :2006-08-24!74电子技术应用 2007年第 1期 欢迎网上投稿 www.aetnet.cn www.aetnet.com.cn结 构 完 全 相 同 。 报 警 主 机 由 基 于 S3C2410的 32位 嵌 入 式 微 控 制 器 的 开 发 平 台 和 无 线 通 讯 模 块 组 成 。 报 警 主 机 与 无 线 传 感 器 网 络 节 点 构 成 星 型 拓 扑 无 线 网 络 。利用 S3C2410本身所具有的 IIS 接口 , 通过扩展 UDA1341构 成 音 频 处 理 模 块 1, 实 现 了 两 个 通 道 的 音 频 输 入 和 一 个 通 道 的 音 频 输 出 , 报 警 主 机 通 过 IIS 接 口 来 交 换 音 频 数 据 , 音 频 信 号 经 过 音 频 功 率 放 大 后 由 音 频 变 压 器 耦 合 进 入 电 话 线 路 以 尽 可 能 减 小 对 双 音 多 频 DTMF (Dual Tone Multi Frequency 信 号 的 影 响 。振 铃 检 测 模 块 2首 先 将 电 话 线 的 信 号 通 过 整 流 滤 波后 送 入 S3C2410的 外 部 中 断 输 入 端 , S3C2410根 据 不 同 的 铃 音 信 号 控 制 电 话 接 口 电 路 实 现 不 同 的 操 作 , 同 时 识 别 信 号 的 类 型 和 次 数 并 提 供 给 上 层 应 用 程 序 。 当 摘 挂 机 控 制 模 块 接 收 到 CPU 发 出 的 摘 挂 机 控 制 信 号 时 , 模 块 中 的 继 电 器 接 入 或 断 开 一 个 300电 阻 以 实 现 自 动 摘 挂 机 3。 该 系 统 中 , DTMF 编 解 码 电 路 采 用 MT88L89作 为 DTMF 信 号 的 编 解 码 核 心 器 件 。 远 端 用 户 的 电 话 按 键 产 生 的 DTMF 信 号 经 耦 合 电 容 的 隔 直 流 后 , 由 MT88L89接 收 并 进 行 译 码 , 结 束 后 由 中 断 控 制 端 发 送 中 断 信 号 , 通 知 CPU 数 据 准 备 好 以 备 读 取 , MT88L89输 出 的 四 位 并 行 二 进 制 数 据 通 过 Local Bus 与 CPU 相 连 , 此 时 CPU 可 获 取 键 值 信 息 ; CPU 通 过 Local Bus 向 MT88L89依 次 发 送 要 拨 打 的 电 话 号 码 , 经 MT88L89转 换 为 DTMF 信 号 实 现 拨 号 功 能 。1.2系 统 的 工 作 原 理当 发 生 盗 情 、 火 灾 、 煤 气 泄 漏 等 安 全 隐 患 时 , 传 感 器 通 过 无 线 传 感 器 网 络 向 报 警 主 机 发 射 经 数 字 编 码 的 报 警 信 号 。 报 警 主 机 立 即 发 出 警 笛 声 , 同 时 主 动 拨 通 用 户 预 先 设 置 的 电 话 号 码 , 将 警 情 以 语 音 的 形 式 通 知 用 户 。 语 音 提 示 用 户 以 按 键 形 式 确 认 收 到 报 警 信 息 , 智 能 电 话 报 警 器 识 别 用 户 按 键 的 键 值 后 确 定 下 一 步 动 作 。 系 统 还 具 有 远 程 布 /撤 防 功 能 , 即 主 人 在 身 份 验 证 后 , 能 通 过 电 话 远 程 对 系 统 进 行 布 /撤 防 控 制 。 具 备 被 叫 抢 线 功 能 , 当 用 户 家 中 无 人 、 电 话 占 线 或 有 人 从 外 面 打 入 电 话 企 图 占 住 报 警 线 路 行 窃 , 盗 警 发 生 时 , 系 统 会 自 动 抢 线 拨 号 报 警 。 2无 线 传 感 器 网 络 节 点 设 计在 不 同 的 应 用 中 , 无 线 传 感 器 网 络 节 点 的 组 成 不 尽 相 同 , 但 一 般 都 由 数 据 采 集 、 数 据 处 理 、 数 据 传 输 和 电 源 这 四 部 分 组 成 4。被 监 测 物 理 信 号 的 形 式 决 定 了 传 感 器 的 类 型 。 处 理 器 通 常 选 用 嵌 入 式 CPU , 如 Motorola 公 司 的 68HC16、 C51系 列 单 片 机 等 。 数 据 传 输 单 元 主 要 由 低 功 耗 、 短 距 离 的 无 线 通 信 模 块 组 成 , 如 讯 通 公 司 的 PTR8000、 ZigBee 无 线 模 块 等 。 图 2描 述 了 节 点 的 组 成 , 其 中 , 实 心 箭 头 的 方 向 表 示 数 据 在 节 点 中 的 流 动 方 向 。 2.1处 理 器选 用 AT89C2051芯 片 作 为 无 线 传 感 器 网 络 节 点 的 处 理 器 。 并 且 采 用 I/O 口 模 拟 SPI 口 方 式 与 nRF905通 讯 , 配 置 存 储 器 接 口 也 采 用 I/O 口 模 拟 。2.2传 感 器要 求 居 家 安 全 , 应 确 保 被 监 视 的 区 域 (阳 台 、 门 窗 、 过 道 、 金 库 等 置 于 传 感 器 的 敏 感 区 域 内 。现 有 的 传 感 器 产 品 很 多 , 如 红 外 热 释 电 探 头 、 微 波 多 普 勒 效 应 探 头 、 微 波 红 外 复 用 探 头 等 , 用 于 检 测 盗 贼 侵 入 很 灵 敏 。 离 子 烟 感 器 和 半 导 体 气 敏 传 感 器 用 于 监 视 火 警 及 煤 气 泄 漏 。 2.3无 线 通 讯 模 块外 围 MCU 通 过 SPI 总 线 配 置