基于藍牙的家庭監控報警系統

摘要： 本文提出基于藍牙技術(shù)的家庭監控報警系統，并對系統所用到的ROK101 007藍牙模塊和S3C4510B微處理器做了簡(jiǎn)要描述，論述了系統的硬件及軟件設計并給出了程序流程圖。該系統能夠實(shí)時(shí)監控終端探測設備的信息，并同監控中心交換數據，當有突發(fā)事件時(shí)，系統能夠及時(shí)發(fā)出報警。

關(guān)鍵詞： ROK101 007藍牙模塊；S3C4510B微控制器；監控報警

引言

市場(chǎng)上現有的監控設備也往往不能滿(mǎn)足用戶(hù)的遠程查詢(xún)要求，而且誤報率也比較高?；谒{牙技術(shù)的家庭監控報警系統，能夠實(shí)時(shí)監控終端探測設備的數據，并在有突發(fā)事件時(shí)及時(shí)報警；同時(shí)該系統還能滿(mǎn)足用戶(hù)隨時(shí)通過(guò)控制中心來(lái)統籌管理家居的要求。
　　
系統硬件電路結構

ROK101007藍牙模塊

ROK 101007是Ericsson公司生產(chǎn)的一種在電子設備中實(shí)現藍牙功能的短距離通信模塊。該藍牙模塊是由基帶控制器、快閃式存儲器、PBA313 01/2無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器3個(gè)芯片組成。其同時(shí)支持數據和語(yǔ)音的傳遞，通過(guò)一個(gè)符合USB2.0規格的USB接口或一個(gè)UART/PCM接口來(lái)實(shí)現模塊和主機控制器之間的通信。它的VCC電源典型值為3.3V。POR101 007符合藍牙1.1規范要求，支持多操作點(diǎn)工作方式，通過(guò)了FCC和ETSI認可。

S3C4510B微控制器

S3C4510B是基于以太網(wǎng)應用系統的高性?xún)r(jià)比16/32位RISC微控制器，內含一個(gè)由ARM公司設計的16/32位ARM7TDMI RISC處理器核。該處理器支持ROM/SRAM，LFASH，DRAM和外部I/O以及8/16/32位方式工作，包含有2個(gè)帶緩沖描述符(Buffer Descriptor)的HDLC通道，HDLC有地址搜索模式、工作速率可達10Mbps。擁有2個(gè)可工作于DMA方式或中斷方式的UART模塊。具有18個(gè)通用可編程I/O接口，這些I/O接口包括4個(gè)外部中斷請求、2個(gè)定時(shí)器溢出外部和DMA請求和應答。

系統硬件電路

家庭監控報警系統整體是由兩部分組成，包括終端探測電路部分和中心監控電路部分。系統總體結構框圖如圖1所示。

圖1  系統組成框圖

結構框圖中前半部分為一個(gè)基于藍牙模塊的終端探測單元電路，主要由傳感器、數模轉換模塊、S3C4510B單片機、報警電路及ROK101 008藍牙模塊組成；后半部分為中心控制單元電路，主要由PC機和藍牙模塊組成。

在終端探測單元，藍牙模塊和單片機之間通過(guò)串口輸入HCI指令實(shí)行數據通信。當使用UART進(jìn)行通信時(shí)，藍牙模塊作為一個(gè)DCE，其串行速度可達460.8Kbit/s。ROK101007藍牙模塊的UART接口符合工業(yè)標準16C450，支持多種波特率，提供四個(gè)信號TXD、RXD、RTS和CTS，均按照null modern方式連接，其中TXD和RXD用于數據流傳輸，RTS和CTS用于數據流控制。MAX232芯片的工作電壓為5V，這就需要額外使用5個(gè)100nF的電容構成外圍電路。S3C4510B微控制器和藍牙模塊的接口電路如圖2所示。

圖2  MCU和藍牙模塊接口電路

在中心監控單元，PC機和藍牙模塊的通信通過(guò)USB接口來(lái)實(shí)現。使用USB接口方式通信時(shí)，是將藍牙模塊當作一個(gè)USB從設備與主機通信的，通過(guò)雙向端口D+和D-傳輸數據。對于PC機應有喚醒和分離兩個(gè)邊帶信號來(lái)控制PC機的狀態(tài)，當主機處于低功耗模式，如果藍牙模塊接收到建立連接的請求時(shí)，Wake_up引腳輸出高電平，喚醒主機。主機的掛起狀態(tài)可通過(guò)Detach信號來(lái)實(shí)現，當Detach輸出高電平時(shí)，芯片脫離USB狀態(tài)。主機與藍牙模塊的接口電路如圖3所示。

圖3  主機與藍牙模塊的接口電路
　　　　　　　　
系統軟件設計

藍牙模塊間的ACL數據通信流程主要有藍牙模塊初始化、HCI流量控制設置、查詢(xún)、建立連接、進(jìn)行數據通信和斷開(kāi)連接。初始化程序是單片機對藍牙發(fā)送一系列HCI命令分組并判斷藍牙返回的事件分組是否正確，當藍牙設備正確初始化完成之后，通過(guò)Set_ Host_ Controller_ To_ Host_ Flow_ Control指令打開(kāi)主機控制器到主機的流量控制，并通過(guò)Host Buffer Size指令來(lái)對流量控制進(jìn)行配置。之后主設備查詢(xún)周?chē)乃{牙設備并發(fā)出建立連接指令，在成功建立ACL連接之后開(kāi)始數據通信。當通信完成后，主設備和從設備都可以發(fā)出Disconnect命令斷開(kāi)連接。

系統終端探測電路程序流程如圖4所示，軟件主要是在單片機上的編程，實(shí)現數據的采集，重點(diǎn)是HCI-RS232傳輸層的通信，單片機主要基于C語(yǔ)言編程，實(shí)現對前端來(lái)自傳感設備數據進(jìn)行HCI-RS232信息格式的打包，然后通過(guò)傳輸層接口RS232實(shí)現和藍牙模塊之間的數據傳遞。

圖4 系統終端探測電路程序流程

系統中心監控電路程序流程如圖5所示，軟件控制主要是實(shí)現藍牙模塊和PC機之間的通信，數據傳輸是關(guān)鍵部分。程序在循環(huán)中不斷查詢(xún)是否有藍牙數據需要接收和是否有監控命令數據傳來(lái)，需要送藍牙發(fā)送。藍牙數據接收采用中斷接收方式，而監控命令數據采用查詢(xún)接收方式，這樣可以達到最高的工作效率。

圖5 系統中心監控電路程序流程

結語(yǔ)

基于藍牙技術(shù)的家庭監控報警系統，硬件設計簡(jiǎn)單，靈敏度高，由于藍牙技術(shù)采用跳頻模式，信息傳輸就更為安全準確，同時(shí)在天線(xiàn)發(fā)射允許的范圍內藍牙模塊間信息的傳輸不受空間的限制。隨著(zhù)藍牙技術(shù)的普及，其低成本的優(yōu)勢將得到體現，正是由于藍牙的這些特點(diǎn)使得該系統適應性較強，在不需要做較大改動(dòng)的情況下就能適用于其它類(lèi)似的監控報警系統，具有較高的應用價(jià)值，可以推廣應用。

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