基于恩智浦LPC2478的家庭智能安全報警系統(tǒng)的設計

概述

　　目前市場上出現(xiàn)的智能報警系統(tǒng)性能較為單一，價格昂貴，一些系統(tǒng)往往是在門窗被破壞的時候才發(fā)出警報通知主人或報警中心，且響應都需要一些時間，而時間越久就對家里的財物越危險。安防的最好方法則是當不法分子有入侵企圖時就發(fā)出語音警報，增加其心理壓力，迫使其自動離開，而且當這種方法失效時，還可以通過記錄入侵時間，以發(fā)送短消息的方式通知主人或報警中心。本方案正是基于此思想，當有人體在門外活動時，熱釋電紅外傳感器探測到的信號經專用芯片處理后送給基于ARM7的主控制器 LPC2478，主控制器依據(jù)信號時間的長短發(fā)出一般提示或警告提示指令，同時警告信息會以短消息的形式發(fā)送到戶主手機上，以便戶主在第一時間報警。該方案智能化高、使用簡單，不需要戶主進行復雜的操作，十分適合一般家庭的使用。

系統(tǒng)原理

　　在系統(tǒng)工作前，戶主先根據(jù)自己家庭所處環(huán)境及人流情況，通過鍵盤設置最佳報警響應時間。當整個系統(tǒng)開始工作后，熱釋電紅外傳感器RE200B會對探測范圍內的紅外信號不斷地進行采集，當有人體出現(xiàn)時，經信號處理芯片BISS0001處理后會有一高電平輸出給主控制器——基于ARM7架構的LPC2478。當高電平的持續(xù)時間在最佳報警時間以內，則系統(tǒng)會對門外人員發(fā)出一般語音提示，如“請按動門鈴”;當超出最佳報警時間時，系統(tǒng)則會發(fā)出警告語音提示，同時開始啟動短信發(fā)送模塊向戶主手機發(fā)送報警短信，報警短信的等級則會根據(jù)超出最佳報警時間的長短一步步升級。LPC2478提供的IIS音頻總線接口可以作為一個編解碼接口與外部8/16位立體聲音頻編解碼芯片——UDA1341TS相連，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的語音報警模塊。短信發(fā)送模塊采用西門子公司的TC35i模塊，通過移動運營商的GSM無線網(wǎng)絡，由主控制器控制其警報短信的發(fā)送。在該系統(tǒng)中采用外接存儲單元——SD卡，容量大、價格低，使用方便，正常提示和報警提示的語音信息以及短信的發(fā)送內容均預存儲在該卡中。采用LPC2478作為該系統(tǒng)的主控制器，可以減少外部芯片的使用，從而使體積減小，功耗降低。

硬件部分

　　家庭智能安全報警系統(tǒng)的硬件部分主要由報警信號采集和處理模塊、主控制模塊、語音報警模塊、短消息發(fā)送模塊和預設信息存儲模塊五部分組成，系統(tǒng)總框圖見圖1。主控制模塊控制其他4個模塊的工作，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。

　　主控制模塊采用基于ARM7TDMI—S內核的微控制器LPC2478，集成度非常高。內嵌98K的片內靜態(tài)RAM和512KB的片內FLASH存儲器，片內集成ADC、DAC轉換器、看門狗、實時時鐘RTC、1個IIS音頻接口、3個IIC接口、4個UART接口等資源，方便擴展IIS接口、JTAG調試接口，外擴芯片少，而且采用超小LQFP208封裝，整個系統(tǒng)微型化，而且電路簡單，降低了開發(fā)和生產成本。芯片可以實現(xiàn)最高72MHz的工作頻率，功能較強，能夠滿足嵌入式系統(tǒng)mC/OS-II的要求。

報警信號采集和處理模塊主要由熱釋電紅外傳感器(PIR)RE200B和紅外傳感專用處理芯片BISS0001構成。熱釋電紅外傳感器利用熱釋電效應，以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉變?yōu)殡妷盒盘?。在實際使用時在傳感器前安裝菲涅爾透鏡，可將檢測距離提高到10m以上。針對PIR信號變化緩慢、幅值小的特點，選用了BISS0001紅外信號專用芯片，該芯片內部集成運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延時時間定時器和封鎖時間定時器，完全滿足紅外信號處理需要。RE200B的D、G、S端分別為電源端、地端和目標輸出電壓端。BISS0001芯片的輸出信號VO送至主控制器，供其讀取，具體電路見圖2。

語音報警模塊主要由NXP公司生產的一種支持IIS總線數(shù)據(jù)格式的音頻編解碼芯片UDA1341TS組成。IIS是SONY和NXP等公司共同推出的一種主要針對數(shù)字音頻處理技術和設備的標準接口，它將音頻數(shù)據(jù)和時鐘信號分離，從而避免了由時鐘帶來的抖動問題，系統(tǒng)中不再需要消除抖動的器件。UDA1341TS的IIS總線接口信號線為：位時鐘輸入BCK、字選擇輸入WS、數(shù)據(jù)輸入DATAI、數(shù)據(jù)輸出DATAO和音頻系統(tǒng)時鐘SYSCLK信號線。主控制器LPC2478提供了IIS總線接口發(fā)送和接收共兩組六根信號線，即IISRX_CLK、IISRX_WS、IISRX_SDA、IISTX_CLK、IISTX_WS、IISTX_SDA，具體電路見圖3。