傳感器在筆記本防盜器中的應用

2. 2 　裝置構建

定義節點(diǎn)1 啟動(dòng)模式為事件觸發(fā)模式,即節點(diǎn)經(jīng)常處于低功耗的休眠模式,當節點(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,便通知單片機激活節點(diǎn)為發(fā)送模式;當節點(diǎn)靜止,即加速度傳感器采集到加速度為0 時(shí),節點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)入休眠模式,以減少功耗,并在主人離開(kāi)座位前,將節點(diǎn)1 固定于PC 上。

據調查,主人在火車(chē)上離開(kāi)電腦的時(shí)間不會(huì )太久,故系統將節點(diǎn)2 (LED 燈上并接蜂鳴片) 設置為接收模式,板內燒有一個(gè)判決程序:通過(guò)對火車(chē)晃動(dòng)引起加速度的收集及綜合分析,設定確定的閾值,閾值大于火車(chē)晃動(dòng)引起的加速度小于異常移動(dòng)引起的加速度。隨身攜帶節點(diǎn)2 ,只要筆記本一有異常移動(dòng)便會(huì )報警。由于節點(diǎn)數只有2 個(gè),系統可以快速建立通信;而且節點(diǎn)尺寸為37. 67 mm ×25. 80 mm ,適合車(chē)廂內狹小的空間應用。

通過(guò)隨時(shí)隨地修改C 語(yǔ)言源代碼和變換傳感器模塊(通過(guò)擴展插槽) ,還可以組建其他功能無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng):可以用1 號板監視溫度傳感器變化,用2 號板遠程監視溫度變化;可以增加無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)板建設更復雜的多節點(diǎn)無(wú)線(xiàn)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)節點(diǎn)) 。綜上所述,可以定義“隨用隨建”為:通過(guò)幾個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)節點(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)現信息的采集、處理、傳輸功能。它最大能容納256 個(gè)節點(diǎn)(包括網(wǎng)關(guān)) ,且可以隨時(shí)修改源代碼實(shí)現多種功能。這樣既方便又最大程度地節省了成本和功耗。完成任務(wù)后,節點(diǎn)自動(dòng)轉入休眠模式,收回節點(diǎn),按鍵關(guān)閉節點(diǎn)電源。

3 　測試結果及分析

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

(1) 時(shí)延。為了節能,開(kāi)啟節點(diǎn)電源后其處于休眠模式。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗室測試,節點(diǎn)從休眠到工作激活的時(shí)延為15 ms ,設備搜索時(shí)延一般為30 ms ,活動(dòng)設備信道接入時(shí)延為15 ms ,理想時(shí)延共60 ms ,但考慮到車(chē)廂內電磁環(huán)境復雜,影響傳播因素較多,把時(shí)延定為0. 1 s。

(2) 功耗。以433 MHz 頻率為標準,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 ;節能模式下為29. 4μA。整個(gè)系統的大部分時(shí)間處于休眠節能模式,如果PC 有人為移動(dòng),就通過(guò)事件觸發(fā)機制再次喚醒該節點(diǎn)的單片機。系統一旦進(jìn)人節能模式,通過(guò)電源管理電路,將除單片機、射頻模塊和硬件看門(mén)狗以外器件的供電切斷,這時(shí)只有硬件看門(mén)狗、單片機的串口中斷邏輯和射頻模塊消耗電能,可以最大限度地節約電能。

(3) 誤報率。誤報率是系統最復雜、最難解決的問(wèn)題。在此,提出利用判決程序、計算閾值,通過(guò)判斷是否超過(guò)閾值來(lái)決定是否報警,在大大降低了誤報率的同時(shí),盡可能地避免漏報。

4 　結　語(yǔ)

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )被認為是21 世紀最重要的技術(shù)之一。在此,基于WSN ,著(zhù)眼解決筆記本等貴重物品的防盜問(wèn)題,設計出微功耗筆記本防盜器。文章創(chuàng )新點(diǎn)在于:

(1) 通過(guò)分析大量的火車(chē)晃動(dòng)所引起的x , y , z 軸加速度數據和一般人移動(dòng)PC 所引起的加速度數據,利用統計方法確定一個(gè)閾值。閾值大于火車(chē)正?；蝿?dòng)加速度;小于人為移動(dòng)加速度。利用閾值編寫(xiě)判決程序,判斷筆記本是否為異常移動(dòng)而進(jìn)行報警。

(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用場(chǎng)合;采用事件觸發(fā)模式來(lái)激活節點(diǎn), 大大降低了節點(diǎn)和系統的功耗。