傳感器在筆記本防盜器中的應(yīng)用

2. 2 　裝置構(gòu)建

定義節(jié)點(diǎn)1 啟動(dòng)模式為事件觸發(fā)模式,即節(jié)點(diǎn)經(jīng)常處于低功耗的休眠模式,當(dāng)節(jié)點(diǎn)在z 軸向上有一定的移動(dòng)時(shí),加速度傳感器能采集到加速度信息,便通知單片機(jī)激活節(jié)點(diǎn)為發(fā)送模式;當(dāng)節(jié)點(diǎn)靜止,即加速度傳感器采集到加速度為0 時(shí),節(jié)點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)入休眠模式,以減少功耗,并在主人離開座位前,將節(jié)點(diǎn)1 固定于PC 上。

據(jù)調(diào)查,主人在火車上離開電腦的時(shí)間不會(huì)太久,故系統(tǒng)將節(jié)點(diǎn)2 (LED 燈上并接蜂鳴片) 設(shè)置為接收模式,板內(nèi)燒有一個(gè)判決程序:通過對(duì)火車晃動(dòng)引起加速度的收集及綜合分析,設(shè)定確定的閾值,閾值大于火車晃動(dòng)引起的加速度小于異常移動(dòng)引起的加速度。隨身攜帶節(jié)點(diǎn)2 ,只要筆記本一有異常移動(dòng)便會(huì)報(bào)警。由于節(jié)點(diǎn)數(shù)只有2 個(gè),系統(tǒng)可以快速建立通信;而且節(jié)點(diǎn)尺寸為37. 67 mm ×25. 80 mm ,適合車廂內(nèi)狹小的空間應(yīng)用。

通過隨時(shí)隨地修改C 語言源代碼和變換傳感器模塊(通過擴(kuò)展插槽) ,還可以組建其他功能無線通信網(wǎng):可以用1 號(hào)板監(jiān)視溫度傳感器變化,用2 號(hào)板遠(yuǎn)程監(jiān)視溫度變化;可以增加無線節(jié)點(diǎn)板建設(shè)更復(fù)雜的多節(jié)點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Simplici TI 單個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以支持255 個(gè)節(jié)點(diǎn)) 。綜上所述,可以定義“隨用隨建”為:通過幾個(gè)簡(jiǎn)單的無線節(jié)點(diǎn)板和基本配置的PC ,隨時(shí)隨地快速組建一個(gè)基于Simplici TI 通信協(xié)議的WSN ,實(shí)現(xiàn)信息的采集、處理、傳輸功能。它最大能容納256 個(gè)節(jié)點(diǎn)(包括網(wǎng)關(guān)) ,且可以隨時(shí)修改源代碼實(shí)現(xiàn)多種功能。這樣既方便又最大程度地節(jié)省了成本和功耗。完成任務(wù)后,節(jié)點(diǎn)自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠模式,收回節(jié)點(diǎn),按鍵關(guān)閉節(jié)點(diǎn)電源。

3 　測(cè)試結(jié)果及分析

通過測(cè)試從時(shí)延、功耗和誤報(bào)率等幾方面*價(jià)防盜器的性能。

(1) 時(shí)延。為了節(jié)能,開啟節(jié)點(diǎn)電源后其處于休眠模式。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,節(jié)點(diǎn)從休眠到工作激活的時(shí)延為15 ms ,設(shè)備搜索時(shí)延一般為30 ms ,活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15 ms ,理想時(shí)延共60 ms ,但考慮到車廂內(nèi)電磁環(huán)境復(fù)雜,影響傳播因素較多,把時(shí)延定為0. 1 s。

(2) 功耗。以433 MHz 頻率為標(biāo)準(zhǔn),在正常工作模式下,所有引腳都工作的電流消耗為14. 8 mA ;睡眠模式下為0. 2μA ;節(jié)能模式下為29. 4μA。整個(gè)系統(tǒng)的大部分時(shí)間處于休眠節(jié)能模式,如果PC 有人為移動(dòng),就通過事件觸發(fā)機(jī)制再次喚醒該節(jié)點(diǎn)的單片機(jī)。系統(tǒng)一旦進(jìn)人節(jié)能模式,通過電源管理電路,將除單片機(jī)、射頻模塊和硬件看門狗以外器件的供電切斷,這時(shí)只有硬件看門狗、單片機(jī)的串口中斷邏輯和射頻模塊消耗電能,可以最大限度地節(jié)約電能。

(3) 誤報(bào)率。誤報(bào)率是系統(tǒng)最復(fù)雜、最難解決的問題。在此,提出利用判決程序、計(jì)算閾值,通過判斷是否超過閾值來決定是否報(bào)警,在大大降低了誤報(bào)率的同時(shí),盡可能地避免漏報(bào)。

4 　結(jié)　語

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是21 世紀(jì)最重要的技術(shù)之一。在此,基于WSN ,著眼解決筆記本等貴重物品的防盜問題,設(shè)計(jì)出微功耗筆記本防盜器。文章創(chuàng)新點(diǎn)在于:

(1) 通過分析大量的火車晃動(dòng)所引起的x , y , z 軸加速度數(shù)據(jù)和一般人移動(dòng)PC 所引起的加速度數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計(jì)方法確定一個(gè)閾值。閾值大于火車正常晃動(dòng)加速度;小于人為移動(dòng)加速度。利用閾值編寫判決程序,判斷筆記本是否為異常移動(dòng)而進(jìn)行報(bào)警。

(2) 提出了“隨用隨建”的概念,使網(wǎng)絡(luò)可以隨時(shí)隨地快速組建,大大地拓展了防盜器的應(yīng)用場(chǎng)合;采用事件觸發(fā)模式來激活節(jié)點(diǎn), 大大降低了節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)的功耗。