应用传感器技术实现防盗功能

　　图2 RF 收发部分的电路

　　图中， C31为输入匹配电容， L32为输入匹配电感，同时L32还用于阻止直流偏置信号的输入； C41、C42和L41共同实现发射输出电路的匹配。通过CC1010内部的发射/接收开关电路，使得收发器通过同一个50Ω的天线进行发射/接收操作。L1 , C8和C9组成一个低通滤波器，用以滤除高频谐波，并且增加了频率的选择性，其阻抗为50Ω。元器件参数既可以按照CC1010datasheet上所给的值，也可利用Chipcon公司的SmartRF Studio软件得到。

　　2.1.2 CC1010 与加速度传感器的接口电路设计

　　本无线采集系统采用了Freescale 公司最新推出的一款低成本、单芯片、三轴加速度传感器MMA7260.该微型电容式加速传感器融合了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，提供了4 种加速度测量范围，分别为±1.5 g , ±2 g , ±4 g 和±6 g.考虑到前文将阈值定为0.2 g ,故设置参数将测量范围定为±1.5 g.在CC1010 与MMA7260 的接口中，首先要考虑噪声问题。因为MMA7260 内部采用了开关电容滤波器， 有时钟噪声产生， 所以需要在MMA7260 的XOU T ,YOU T 和ZOU T 三个输出端分别接RC 滤波器；其次要考虑电压匹配问题，由于x , y , z 轴方向的电压输出是0.45~2.85 V ,CC1010 的ADC 最大输入范围是0~V DD .此处，V DD = 3.3 V ,其范围恰好在ADC的输入范围之内， 所以不用考虑额外的分压电阻。CC1010 和MMA7260 的接口电路如图3 所示。R31 / C31 , R41 / C41 , R51 / C51 用于滤除MMA7260 内部采样的开关噪声，GS1 ,GS2 用于量程选择。

　　图3 CC1010 与加速度传感器的接口电路

　　2.2装置构建

　　定义节点1启动模式为事件触发模式，即节点经常处于低功耗的休眠模式，当节点在z轴向上有一定的移动时，加速度传感器能采集到加速度信息，便通知单片机激活节点为发送模式；当节点静止，即加速度传感器采集到加速度为0时，节点自动进入休眠模式，以减少功耗，并在主人离开座位前，将节点1固定于PC上。

　　据调查，主人在火车上离开电脑的时间不会太久，故系统将节点2 （LED灯上并接蜂鸣片）设置为接收模式，板内烧有一个判决程序：通过对火车晃动引起加速度的收集及综合分析，设定确定的阈值，阈值大于火车晃动引起的加速度小于异常移动引起的加速度。随身携带节点2 ,只要笔记本一有异常移动便会报警。由于节点数只有2个，系统可以快速建立通信；而且节点尺寸为37.67 mm×25.80 mm ,适合车厢内狭小的空间应用。

　　通过随时随地修改C语言源代码和变换传感器模块（通过扩展插槽） ,还可以组建其他功能无线通信网：可以用1号板监视温度传感器变化，用2号板远程监视温度变化；可以增加无线节点板建设更复杂的多节点无线传感器网络（Simplici TI单个网络最多可以支持255个节点）。综上所述，可以定义“随用随建”为：通过几个简单的无线节点板和基本配置的PC ,随时随地快速组建一个基于Simplici TI通信协议的WSN ,实现信息的采集、处理、传输功能。它最大能容纳256个节点（包括网关） ,且可以随时修改源代码实现多种功能。这样既方便又最大程度地节省了成本和功耗。完成任务后，节点自动转入休眠模式，收回节点，按键关闭节点电源。

　　3测试结果及分析

　　通过测试从时延、功耗和误报率等几方面*价防盗器的性能。

　　（1）时延。为了节能，开启节点电源后其处于休眠模式。经过大量的实验室测试，节点从休眠到工作激活的时延为15 ms ,设备搜索时延一般为30 ms ,活动设备信道接入时延为15 ms ,理想时延共60 ms ,但考虑到车厢内电磁环境复杂，影响传播因素较多，把时延定为0.1 s.

　　（2）功耗。以433 MHz频率为标准，在正常工作模式下，所有引脚都工作的电流消耗为14.8 mA ;睡眠模式下为0.2μA ;节能模式下为29.4μA.整个系统的大部分时间处于休眠节能模式，如果PC有人为移动，就通过事件触发机制再次唤醒该节点的单片机。系统一旦进人节能模式，通过电源管理电路，将除单片机、射频模块和硬件看门狗以外器件的供电切断，这时只有硬件看门狗、单片机的串口中断逻辑和射频模块消耗电能，可以最大限度地节约电能。

　　（3）误报率。误报率是系统最复杂、最难解决的问题。在此，提出利用判决程序、计算阈值，通过判断是否超过阈值来决定是否报警，在大大降低了误报率的同时，尽可能地避免漏报。

　　4结语

　　无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一。在此，基于WSN ,着眼解决笔记本等贵重物品的防盗问题，设计出微功耗笔记本防盗器。文章创新点在于：

　　（1）通过分析大量的火车晃动所引起的x , y , z轴加速度数据和一般人移动PC所引起的加速度数据，利用统计方法确定一个阈值。阈值大于火车正常晃动加速度；小于人为移动加速度。利用阈值编写判决程序，判断笔记本是否为异常移动而进行报警。

　　（2）提出了“随用随建”的概念，使网络可以随时随地快速组建，大大地拓展了防盗器的应用场合；采用事件触发模式来激活节点，大大降低了节点和系统的功耗。