本文将介绍目前市场上最常见的安防主机、报警模块的技术原理,相关方案选型,并提供基础源码,供大家调试,二次开发。
本节主要是讲整个系统的框架、硬件设备的连接。下一节会上演示效果。
源码下载连接:https://github.com/lza1205/QD-MINI
请先看这一篇文章:7天搭建物联网项目 STM32 + ESP8266 第 1 节 上传数据到云平台
一、系统框架
先看下某宝上的产品
目前市场上最多的一类产品:无线安防主机。整体系统框架分为 无线网关,无线门磁传感器,无线红外传感器,无线烟雾传感器等。
可用于家居、公共设施数据检测等。
之所以选这个例子,是因为一旦我们掌握了这整个系统的开发流程,那我们就可以很快举一反三,根据自己的应用场景,开发属于自己的产品。
我们先看下系统框架,我们把整个系统分为 网关、节点、云平台、手机APP 三大部分:
二、无线通信技术选型
对于无线传感器 和 网关之间的无线传输技术,目前市场主流的方案有zigbee、433MHz等。
这里我们简单做个对比:也可以看此文章:zigbee模块和433无线模块的区别
315M/433M:这些无线射频技术广泛运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF等场所,也有厂商将其引入智能家居系统,但由于其抗干扰能力弱,组网不便,可靠性一般,标准混乱,安全性很低,在智能家居中的应用效果差强人意,泛善可陈,最终被主流厂商抛弃。
ZigBee:Zigbee的基础是IEEE802.15。但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议,因此Zigbee联盟扩展了IEEE,对其网络层协议和API进行了标准化。ZigBee是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术,主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、高安全的特点。主要适合应用于自动控制和远程控制等领域,可以嵌入各种设备。简而言之,ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。
对于本文所采用的无线通信技术为 315M/433M。尽管 zigbee 有着非常多的优势,但是考虑到成本、穿墙性能等,我们决定此次开发资料先使用 433MHz无线技术。Zigbee版本将在下一版无线安防主机中
三、系统硬件
网关硬件方案选项:
联网模块可支持wifi、2G/3G/4G 模块
Wifi方案选型: STM32 + ESP8266
2G/3G/4G 方案选型: STM32 + 2G/3G/4G模块。
其中 ESP8266 和 2G/3G/4G 主要起到网络通信功能,之所以采用这个框架,是为了整个系统更加灵活,可以根据自己的场景,灵活地决定使用wifi 或者4G模块等。而且这些模块都是支持串口通信的,对于我们来说,只需要开发好 STM32
单片机的程序即可。
开发板如下:
无线433 接收模块:
可支持 433MHz 、315MHz,支持编码方式:2262 1527等
固定串口波特率为 9600
可以支持如下传感器等
无线门磁传感器:
无线门磁是一种在保安监控、安全防范系统中非常常见的一种器件,无线门磁是用来监控门的开关状态,当门不管在任何情况下被打开后,无线门磁则会发射特定的无线电波,远距离向主机报警,从而起到一个警示作用,无线门磁的无线报警信号在开阔的地方能传输100米,传输的距离和周边环境也是有着密切的关系。
无线门磁工作原理
门磁是由无线发射模块和磁块组成的,无线发射模块有两个箭头,其中一个是“钢簧管”的元器件,磁体与钢簧管的距离保持在1.5厘米当中,钢簧管一直处于断开的状态,如果一旦磁体与钢簧管分离的距离超过了1.5厘米,钢簧管则会处于闭合状态,从而造成短路,报警指示灯也会亮而后同时主机会发射报警信号。
防范位置
1、门
2、抽屉
3、保险柜
4、窗户
无线烟感:
外发射管的红外光束被烟尘粒子散射,散射光的强弱与烟的浓度成正比。所以光敏管接收到的红外光束的强弱会发生变化,转化为点信号,最后转化成报警信号。
无线红外:
它是根据人体红外光谱而工作,当人体在其接收范围内活动时,探测器输出信号
无线煤气传感器:
四、演示效果:
无线433接收模块演示:
使用串口工具连接到 无线接收模块上,使用无线门磁模块,当门磁模块分离时,会看到如下串口数据:
说明无线接收模块可以收到无线门磁的数据,同时,我们可以看到数据内容为:
FD B0 43 D1 63 DF
事实上每个设备的数据都不相同的。我们可以区分他们。
硬件连接状态:
将 无线433 接收模块 连接到 STM32 单片机的串口 3上
将 ESP8266 模块连接到 STM32 单片机的 串口2 上
STM32的串口1 做调试串口使用。
下一节我们下载代码并演示效果。