传感器在笔记本防盗器中的应用

现在通过简单实验获取数据来计算人为移动引起的az : 随意从桌上拿起笔记本,重复10 次,记录短距离10 cm) 所用时间。得到10 组数据如表1 所示。

利用表中的数据可计算平均用时(单位: s) 为:t = (0. 25 + 0. 24 + 0. 23 + 0. 22 + 0. 22 + 0. 23 +0. 20 + 0. 28 + 0. 30 + 0. 28) / 10 = 0. 245位移公式如式(1) :

式中: s , v0 , a 均为z 轴上的向量。根据前文分析, s =10 cm; v0 = 0 m/ s ; t = 0. 245 s。据式(1) 可计算出a ≈3. 332 m/ s2 , 约为0. 340 g ,即为az 。为了降低误报率和最大程度识别人为移动PC ,把阈值折衷定为0. 20 g。

2 　硬件实现

系统只有2 个节点,因此网络构建具有简单、迅速等特点,而且文章首次提出“随用随建”的概念。

2. 1 　节点设计

系统采用Chipcon 公司推出的单片、多频段、低功耗、超高频射频芯片CC1010。芯片采用0. 35 μmCMOS 技术制成,内嵌高性能的8051 微控制器、33 通道10 位ADC、4 个定时器、2 个PWM、2 个UART、SPI及26 个通用I/ O 等。

2. 1. 1 　CC1010 与天线间的RF 收发电路的设计

RF 收发部分的电路如图2 所示。

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50 Ω 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50 Ω。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