基于ZigBee協(xié)議的紅外入侵檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

硬件節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)[3]是一個(gè)關(guān)鍵。其中，終端設(shè)備（無(wú)線紅外入侵檢測(cè)節(jié)點(diǎn)）與協(xié)調(diào)器結(jié)構(gòu)類似，但是比協(xié)調(diào)器多一個(gè)入侵檢測(cè)單元。如圖2所示，紅外檢測(cè)節(jié)點(diǎn)由四部分構(gòu)成：入侵檢測(cè)單元負(fù)責(zé)感知監(jiān)控點(diǎn)的安全狀態(tài)，并通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器發(fā)送給微控制器；微處理器部件負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)各部分的工作，進(jìn)行必要的處理、保存；無(wú)線通訊單元采用專用的ZigBee射頻芯片MRF24J40與其他節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)；能量供應(yīng)模塊為其他功能單元提供工作所必需的能源。

　　2.1 入侵檢測(cè)單元

　　如圖3所示，入侵檢測(cè)單元采用主動(dòng)式紅外傳感電路，它的特點(diǎn)是誤報(bào)警率低。該單元包括紅外發(fā)射部分和紅外接收部分，發(fā)射部分采用交流方式激發(fā)，用NE555組建脈沖產(chǎn)生電路，并加上一對(duì)透鏡增強(qiáng)發(fā)射距離。接收部分采用PIN光二極管負(fù)責(zé)接收紅外光并由U2將接收的微弱信號(hào)作20 000倍放大，U3是電壓比較器，參考電壓是0.8V。當(dāng)無(wú)物體入侵時(shí)，紅外線被光二極管正常接收、放大、整流，并在U3正輸入管腳產(chǎn)生一個(gè)高于參考值0.8V的電壓，此時(shí)Vout輸出為高電平。當(dāng)有物體入侵時(shí)，將部分或完全遮住所發(fā)射的紅外光線，此時(shí)光二極管接收的信號(hào)大幅度減弱或消失，于是U3正輸入管腳產(chǎn)生的電壓將小于參考電壓，Vout輸出為低電平，此時(shí)將產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。

2.2 無(wú)線發(fā)射部分

　　Microchip公司的射頻芯片MRF24J40是一個(gè)針對(duì)ZigBee協(xié)議及專有無(wú)線協(xié)議的2.4GHz IEEE 802.15.4收發(fā)器，適用于要求低功耗和卓越射頻性能的射頻應(yīng)用。 PIC 8位單片機(jī)具有獨(dú)特的RISC結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線(Harvard)結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長(zhǎng)的特性，且允許指令碼的位數(shù)可多于8位。這與傳統(tǒng)的采用CISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)相比可以達(dá)到2:1的代碼壓縮，速度提高4倍。基于上述特點(diǎn)，采用PIC 8位單片機(jī)和MRF24J40組成節(jié)點(diǎn)無(wú)線發(fā)射部分。