[摘 要] 介紹了一種基于3G網絡的智能家居防盜監控系統，系統由無線傳感網絡，GSM無線收發電路，語音電路，視頻監控電路，TFT觸摸彩屏顯示等組成，實現了家居的安全防護和遠程監控功能。實踐表明，本智能家居防盜監控系統可廣泛用于家庭、辦公場所、工廠等場所的安全防護及監控，具有性能可靠、功能豐富、易于使用等特點。
[關鍵詞] 家居防盜 3G GSM C8051F020 無線傳感網絡 安防報警 遠程監控
基金項目：浙江省“新苗人才計劃”大學生科技創新項目 編號2010R404026
1、引言
由于通信與信息技術的發展，特別是計算機網絡技術的日臻成熟。伴隨著各種通信、家電、安保防范設備通過網絡技術進行監測、控制與管理的商業系統被普遍的應用于智能住宅小區，家庭安全防范產品的發展也出現了前所未有的變化。安全家居、智能家居的概念越來越受到人們的重視，因此市場上家用防盜報警器種類繁多，既有利用固定電話報警的，也有利用局域網進行視頻錄像的[3]，但往往性能參數較優的價格也較高，價格稍低的性能又不太令人滿意。3G防盜報警器系統利用全球GSM短信息數據傳輸模式完成智能數據遠程傳輸及控制報警，由于GSM全球無線移動通訊網絡信號覆蓋面積廣，真正實現了低價優質的超遠距離方便、靈活的智能無線控制及報警，解決了固定電話或有線寬帶網絡有線報警的局限性[4]。
2、基于3G網絡的智能家居防盜監控系統的設計方案
2.1系統總體設計框圖
為實現基于3G網絡的智能家居防盜監控系統的各項目標,系統主要有：C8051F020主控器、TFT帶觸摸屏的彩屏液晶顯示電路、nRF24L01無線收發電路、無線傳感節點組成的傳感網絡、WTV020SD-20S語音模塊、SD卡存儲模塊及電源切換、聲光報警電路、視頻監控電路、GSM模塊及3G網絡等部分組成，系統框圖如下圖所示：
2.2系統具體實現方案
1)主控制器
采用C8051F020[5]做為系統主控制器。通過收集和處理由nRF24L01和C8051F330[6]組成的無線傳感網絡的信息[1]，控制GSM無線收發模塊、語音模塊以及視頻監控模塊等模塊的工作，實現智能家庭安全系統的安防監測功能。
2)無線傳感網絡
采用nRF24L01無線收發芯片組成智能家庭安全系統的自適應無線傳感和控制網絡[2]，拓撲圖如圖2-2所示
3）語音模塊
采用了以WTV020SD-20S語音芯片為主的核心電路，由單片機通過CLK旪鐘和DI數據線發送數據對WTV020SD-20S迚行控制[7]。可隨意播放任何一個地址的語音。
4）鍵盤與顯示電路
鍵盤與顯示電路是反映電路性能、外觀的最直觀部分，所以此部分電路設計的好壞直接影響到電路的好壞。本系統采用帶觸摸屏的TFT彩色液晶顯示器作為鍵盤與顯示電路。
5）GSM與視頻監控模塊
GSM模塊采用新版西門子工業GSM模塊TC35i通過主控制器控制數據的收發，而視頻監控電路選擇以OV7670CAMERACHIPTM圖像傳感器為核心部件，通過AL422B進行圖像數據的采集和存儲，實現圖像采集及視頻監控。
3、系統的軟件設計
為有效的建立無線傳感器檢測網絡，在主控器和各個無線傳感器節點間采用一定格式數據包格式傳輸信息。在主控制器和無線傳感節點之間采用兩種數據包格式如下表所示：
控制器C8051F020完成初始化后，把nRF24L01配置成TX工作模式。通過觸摸屏鍵盤控制系統各個功能，并實時顯示在TFT上，人機交換流暢。發送完控制命令后，若發送成功，則產生TX_DS中斷；若重發超限，則產生MAX_RT中斷；若發送成功，則轉為接收模式，偵聽節點信息幀。軟件開發環境為Keil3.0。控制器主程序流程圖4-1所示。
4、結束語
基于3G的無線智能家居防盜監控系統實現了對家庭的防盜預警作用，也可用控制一些設備，與常規的防盜報警方式，如單一防盜報警器、有線寬帶防盜報警器、固定電話報警器等相比，顯示出一定的優越性，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于GSM全球無線移動通訊網絡信號覆蓋面積廣，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。智能家居防盜監控系統設計采用C8051F020單片機作為系統的中央控制單元，并結合軟件編程，實現了語音提示,圖像視頻信息等安全認證機制，豐富了系統功能，符合未來家居的智能化、網絡化發展方向。經過分析此課題完成的難點主要在軟件上，無線傳感網絡的建立是本次論文的創新之處，需要建立組網協議。
參 考 文 獻
[1]曾勇,楊濤，馮月暉.基于nRF24L01的超低功耗無線傳感器網絡節點設計[J].電子技術應用,2008,7：45-48.
[2]毛鶯池，梁奕，周曉峰.一種能量異構自適應的無線傳感網絡覆蓋協議控制[J].計算機科學,2009,36(5)：39-44.
[3]曹秀英.無線局域網安全系統[M].北京:電子工業出版社,2004.
[4]王建國,李宇宏，王北鎮.無線網技術的區域家庭防盜報警系統[J].單片機與嵌入式應用,2010,3：12-15.
[5]c8051f33X芯片手冊[M].2008.
[6]c8051f02X芯片手冊[M].2008.
[7]張立臣.DTMF信號收/發芯片MT8880原理及應用[J].國外電子元器件,2001.
[關鍵詞] 家居防盜 3G GSM C8051F020 無線傳感網絡 安防報警 遠程監控
基金項目：浙江省“新苗人才計劃”大學生科技創新項目 編號2010R404026
1、引言
由于通信與信息技術的發展，特別是計算機網絡技術的日臻成熟。伴隨著各種通信、家電、安保防范設備通過網絡技術進行監測、控制與管理的商業系統被普遍的應用于智能住宅小區，家庭安全防范產品的發展也出現了前所未有的變化。安全家居、智能家居的概念越來越受到人們的重視，因此市場上家用防盜報警器種類繁多，既有利用固定電話報警的，也有利用局域網進行視頻錄像的[3]，但往往性能參數較優的價格也較高，價格稍低的性能又不太令人滿意。3G防盜報警器系統利用全球GSM短信息數據傳輸模式完成智能數據遠程傳輸及控制報警，由于GSM全球無線移動通訊網絡信號覆蓋面積廣，真正實現了低價優質的超遠距離方便、靈活的智能無線控制及報警，解決了固定電話或有線寬帶網絡有線報警的局限性[4]。
2、基于3G網絡的智能家居防盜監控系統的設計方案
2.1系統總體設計框圖
為實現基于3G網絡的智能家居防盜監控系統的各項目標,系統主要有：C8051F020主控器、TFT帶觸摸屏的彩屏液晶顯示電路、nRF24L01無線收發電路、無線傳感節點組成的傳感網絡、WTV020SD-20S語音模塊、SD卡存儲模塊及電源切換、聲光報警電路、視頻監控電路、GSM模塊及3G網絡等部分組成，系統框圖如下圖所示：
2.2系統具體實現方案
1)主控制器
采用C8051F020[5]做為系統主控制器。通過收集和處理由nRF24L01和C8051F330[6]組成的無線傳感網絡的信息[1]，控制GSM無線收發模塊、語音模塊以及視頻監控模塊等模塊的工作，實現智能家庭安全系統的安防監測功能。
2)無線傳感網絡
采用nRF24L01無線收發芯片組成智能家庭安全系統的自適應無線傳感和控制網絡[2]，拓撲圖如圖2-2所示
3）語音模塊
采用了以WTV020SD-20S語音芯片為主的核心電路，由單片機通過CLK旪鐘和DI數據線發送數據對WTV020SD-20S迚行控制[7]。可隨意播放任何一個地址的語音。
4）鍵盤與顯示電路
鍵盤與顯示電路是反映電路性能、外觀的最直觀部分，所以此部分電路設計的好壞直接影響到電路的好壞。本系統采用帶觸摸屏的TFT彩色液晶顯示器作為鍵盤與顯示電路。
5）GSM與視頻監控模塊
GSM模塊采用新版西門子工業GSM模塊TC35i通過主控制器控制數據的收發，而視頻監控電路選擇以OV7670CAMERACHIPTM圖像傳感器為核心部件，通過AL422B進行圖像數據的采集和存儲，實現圖像采集及視頻監控。
3、系統的軟件設計
為有效的建立無線傳感器檢測網絡，在主控器和各個無線傳感器節點間采用一定格式數據包格式傳輸信息。在主控制器和無線傳感節點之間采用兩種數據包格式如下表所示：
控制器C8051F020完成初始化后，把nRF24L01配置成TX工作模式。通過觸摸屏鍵盤控制系統各個功能，并實時顯示在TFT上，人機交換流暢。發送完控制命令后，若發送成功，則產生TX_DS中斷；若重發超限，則產生MAX_RT中斷；若發送成功，則轉為接收模式，偵聽節點信息幀。軟件開發環境為Keil3.0。控制器主程序流程圖4-1所示。
4、結束語
基于3G的無線智能家居防盜監控系統實現了對家庭的防盜預警作用，也可用控制一些設備，與常規的防盜報警方式，如單一防盜報警器、有線寬帶防盜報警器、固定電話報警器等相比，顯示出一定的優越性，不需進行專門的布線，不占用無線電頻率資源，避免了電磁污染。同時，由于GSM全球無線移動通訊網絡信號覆蓋面積廣，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。智能家居防盜監控系統設計采用C8051F020單片機作為系統的中央控制單元，并結合軟件編程，實現了語音提示,圖像視頻信息等安全認證機制，豐富了系統功能，符合未來家居的智能化、網絡化發展方向。經過分析此課題完成的難點主要在軟件上，無線傳感網絡的建立是本次論文的創新之處，需要建立組網協議。
參 考 文 獻
[1]曾勇,楊濤，馮月暉.基于nRF24L01的超低功耗無線傳感器網絡節點設計[J].電子技術應用,2008,7：45-48.
[2]毛鶯池，梁奕，周曉峰.一種能量異構自適應的無線傳感網絡覆蓋協議控制[J].計算機科學,2009,36(5)：39-44.
[3]曹秀英.無線局域網安全系統[M].北京:電子工業出版社,2004.
[4]王建國,李宇宏，王北鎮.無線網技術的區域家庭防盜報警系統[J].單片機與嵌入式應用,2010,3：12-15.
[5]c8051f33X芯片手冊[M].2008.
[6]c8051f02X芯片手冊[M].2008.
[7]張立臣.DTMF信號收/發芯片MT8880原理及應用[J].國外電子元器件,2001.
