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基于ATTIny44处理器+ATmegal28微处理器+Chipcon CCIIOO无线收发芯片+CCII50单发芯片实现智能防盗报警系统设计方案

来源: dzsc
2022-08-10
类别:工业控制
eye 22
文章创建人 拍明芯城

原标题:智能防盗报警系统设计方案

基于ATTiny44处理器+ATmega128微处理器+Chipcon CC1100无线收发芯片+CC1150单发芯片实现智能防盗报警系统设计方案

引言

随着科技的进步,智能家居设备已经成为现代生活的重要组成部分。智能防盗报警系统作为智能家居的重要部分,通过先进的传感技术和无线通信技术,为家庭安全提供可靠的保障。本文设计了一种基于ATTiny44处理器、ATmega128微处理器、Chipcon CC1100无线收发芯片和CC1150单发芯片的智能防盗报警系统。系统利用各类传感器检测环境变化,通过无线通信模块将信息传输至控制中心,从而实现实时报警和远程监控。

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系统架构

智能防盗报警系统的总体架构如图1所示。系统主要由前端感知模块、处理与控制模块、无线通信模块和报警显示模块组成。

  1. 前端感知模块:负责检测环境变化,包括红外传感器、门磁传感器、震动传感器等。

  2. 处理与控制模块:主要包括ATTiny44处理器和ATmega128微处理器,用于数据处理和控制指令的执行。

  3. 无线通信模块:采用Chipcon CC1100无线收发芯片和CC1150单发芯片,实现无线数据传输。

  4. 报警显示模块:通过蜂鸣器、LED显示屏等方式进行报警提示。

主控芯片介绍

ATTiny44处理器

ATTiny44是一款低功耗、高性能的8位AVR RISC架构微控制器。其主要特点包括:

  • 具有4KB的闪存、256B的EEPROM和256B的SRAM。

  • 工作电压范围为1.8V到5.5V。

  • 拥有丰富的外设接口,如10位ADC、SPI、I2C等。

  • 低功耗特性使其适用于电池供电的便携式设备。

在本系统中,ATTiny44处理器主要用于前端感知模块的数据采集与初步处理。各类传感器将采集到的数据传输给ATTiny44进行预处理,如去噪、滤波等操作,然后将处理后的数据通过SPI接口发送给ATmega128微处理器。

ATmega128微处理器

ATmega128是AVR系列中性能较高的一款8位微处理器。其主要特点包括:

  • 具有128KB的闪存、4KB的EEPROM和4KB的SRAM。

  • 丰富的外设接口,包括USART、SPI、I2C、ADC等。

  • 支持多种低功耗模式,适合节能应用。

在本系统中,ATmega128微处理器作为主控制单元,负责综合处理来自ATTiny44的传感数据,并根据预设的报警策略进行判断。当检测到异常情况时,ATmega128将通过无线通信模块发送报警信号,并控制报警显示模块进行提示。

无线通信模块

无线通信模块采用Chipcon公司的CC1100无线收发芯片和CC1150单发芯片。

CC1100无线收发芯片

CC1100是一款高性能的低功耗UHF无线收发芯片,适用于315/433/868/915 MHz ISM/SRD频段。其主要特点包括:

  • 支持多种调制方式,如FSK、GFSK、ASK等。

  • 集成了高效的链路层协议,支持自动包处理、CRC校验、FEC等功能。

  • 低功耗模式下工作电流仅为1.2μA。

在本系统中,CC1100无线收发芯片主要用于接收来自前端感知模块的数据,并通过无线信道传输给控制中心。其高效的链路层协议和低功耗特性,使其适用于智能防盗报警系统的设计。

CC1150单发芯片

CC1150是一款低功耗、高性能的UHF单发芯片,适用于315/433/868/915 MHz ISM/SRD频段。其主要特点包括:

  • 支持多种调制方式,如FSK、GFSK、ASK等。

  • 低功耗模式下工作电流仅为1.6μA。

  • 输出功率可调,支持长距离无线传输。

在本系统中,CC1150单发芯片用于发送报警信号至远端接收设备。其高效的调制方式和低功耗特性,保证了报警信号的可靠传输和系统的长时间稳定运行。

报警显示模块

报警显示模块由蜂鸣器和LED显示屏组成。当系统检测到异常情况时,ATmega128微处理器将控制蜂鸣器发出警报声,同时在LED显示屏上显示报警信息。用户可以通过查看显示屏上的信息,了解具体的报警位置和类型,从而采取相应的措施。

设计实现

硬件设计

硬件设计包括各模块的电路设计和连接。各模块之间通过SPI、I2C等接口进行通信。下面简要介绍各模块的硬件设计。

  1. 前端感知模块电路设计

    • 红外传感器、门磁传感器和震动传感器连接至ATTiny44的ADC接口。

    • ATTiny44通过SPI接口与ATmega128进行数据通信。

  2. 处理与控制模块电路设计

    • ATmega128连接至CC1100无线收发芯片的SPI接口,实现数据接收。

    • ATmega128连接至CC1150单发芯片的SPI接口,实现报警信号的发送。

  3. 无线通信模块电路设计

    • CC1100和CC1150的射频接口连接至天线,实现无线信号的收发。

    • 电源模块为各芯片提供稳定的电源电压。

  4. 报警显示模块电路设计

    • 蜂鸣器和LED显示屏分别连接至ATmega128的I/O接口。

    • ATmega128通过GPIO口控制蜂鸣器的开关和LED显示屏的显示内容。

软件设计

软件设计包括各模块的功能实现和系统的整体协调。软件主要采用C语言编写,利用AVR Studio进行开发调试。下面简要介绍各模块的软件设计。

  1. 前端感知模块软件设计

    • 传感器数据采集:通过ADC接口采集传感器数据,并进行去噪、滤波等处理。

    • 数据发送:处理后的数据通过SPI接口发送给ATmega128。

  2. 处理与控制模块软件设计

    • 数据接收:通过SPI接口接收来自ATTiny44的数据。

    • 异常检测:根据预设的报警策略,对接收到的数据进行分析,判断是否存在异常情况。

    • 报警控制:当检测到异常情况时,控制报警显示模块进行提示,并通过无线通信模块发送报警信号。

  3. 无线通信模块软件设计

    • 数据收发:通过CC1100和CC1150的SPI接口,实现数据的接收和发送。

    • 链路层协议:实现自动包处理、CRC校验、FEC等功能,保证数据传输的可靠性。

  4. 报警显示模块软件设计

    • 蜂鸣器控制:根据报警信号,控制蜂鸣器的开关。

    • LED显示控制:根据报警信号,显示相应的报警信息。

结论

本文设计了一种基于ATTiny44处理器、ATmega128微处理器、Chipcon CC1100无线收发芯片和CC1150单发芯片的智能防盗报警系统。系统通过各类传感器检测环境变化,利用无线通信模块实现数据传输和报警信号发送,从而实现实时报警和远程监控。各模块的硬件设计和软件实现具有较高的可靠性和低功耗特性,适用于家庭安全防护的应用场景。

未来工作中,可以进一步优化系统的功耗和传输距离,增加更多的传感器类型,提高系统的智能化程度和实用性,为用户提供更加安全和便捷的防护体验。

责任编辑:David

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