原標題：智能防盜報警系統設計方案

基于ATTiny44處理器+ATmega128微處理器+Chipcon CC1100無線收發芯片+CC1150單發芯片實現智能防盜報警系統設計方案

引言

隨著科技的進步，智能家居設備已經成為現代生活的重要組成部分。智能防盜報警系統作為智能家居的重要部分，通過先進的傳感技術和無線通信技術，為家庭安全提供可靠的保障。本文設計了一種基于ATTiny44處理器、ATmega128微處理器、Chipcon CC1100無線收發芯片和CC1150單發芯片的智能防盜報警系統。系統利用各類傳感器檢測環境變化，通過無線通信模塊將信息傳輸至控制中心，從而實現實時報警和遠程監控。

系統架構

智能防盜報警系統的總體架構如圖1所示。系統主要由前端感知模塊、處理與控制模塊、無線通信模塊和報警顯示模塊組成。

1. 前端感知模塊：負責檢測環境變化，包括紅外傳感器、門磁傳感器、震動傳感器等。

2. 處理與控制模塊：主要包括ATTiny44處理器和ATmega128微處理器，用于數據處理和控制指令的執行。

3. 無線通信模塊：采用Chipcon CC1100無線收發芯片和CC1150單發芯片，實現無線數據傳輸。

4. 報警顯示模塊：通過蜂鳴器、LED顯示屏等方式進行報警提示。

主控芯片介紹

ATTiny44處理器

ATTiny44是一款低功耗、高性能的8位AVR RISC架構微控制器。其主要特點包括：

• 具有4KB的閃存、256B的EEPROM和256B的SRAM。

• 工作電壓范圍為1.8V到5.5V。

• 擁有豐富的外設接口，如10位ADC、SPI、I2C等。

• 低功耗特性使其適用于電池供電的便攜式設備。

在本系統中，ATTiny44處理器主要用于前端感知模塊的數據采集與初步處理。各類傳感器將采集到的數據傳輸給ATTiny44進行預處理，如去噪、濾波等操作，然后將處理后的數據通過SPI接口發送給ATmega128微處理器。

ATmega128微處理器

ATmega128是AVR系列中性能較高的一款8位微處理器。其主要特點包括：

• 具有128KB的閃存、4KB的EEPROM和4KB的SRAM。

• 豐富的外設接口，包括USART、SPI、I2C、ADC等。

• 支持多種低功耗模式，適合節能應用。

在本系統中，ATmega128微處理器作為主控制單元，負責綜合處理來自ATTiny44的傳感數據，并根據預設的報警策略進行判斷。當檢測到異常情況時，ATmega128將通過無線通信模塊發送報警信號，并控制報警顯示模塊進行提示。

無線通信模塊

無線通信模塊采用Chipcon公司的CC1100無線收發芯片和CC1150單發芯片。

CC1100無線收發芯片

CC1100是一款高性能的低功耗UHF無線收發芯片，適用于315/433/868/915 MHz ISM/SRD頻段。其主要特點包括：

• 支持多種調制方式，如FSK、GFSK、ASK等。

• 集成了高效的鏈路層協議，支持自動包處理、CRC校驗、FEC等功能。

• 低功耗模式下工作電流僅為1.2μA。

在本系統中，CC1100無線收發芯片主要用于接收來自前端感知模塊的數據，并通過無線信道傳輸給控制中心。其高效的鏈路層協議和低功耗特性，使其適用于智能防盜報警系統的設計。

CC1150單發芯片

CC1150是一款低功耗、高性能的UHF單發芯片，適用于315/433/868/915 MHz ISM/SRD頻段。其主要特點包括：

• 支持多種調制方式，如FSK、GFSK、ASK等。

• 低功耗模式下工作電流僅為1.6μA。

• 輸出功率可調，支持長距離無線傳輸。

在本系統中，CC1150單發芯片用于發送報警信號至遠端接收設備。其高效的調制方式和低功耗特性，保證了報警信號的可靠傳輸和系統的長時間穩定運行。

報警顯示模塊

報警顯示模塊由蜂鳴器和LED顯示屏組成。當系統檢測到異常情況時，ATmega128微處理器將控制蜂鳴器發出警報聲，同時在LED顯示屏上顯示報警信息。用戶可以通過查看顯示屏上的信息，了解具體的報警位置和類型，從而采取相應的措施。

設計實現

硬件設計

硬件設計包括各模塊的電路設計和連接。各模塊之間通過SPI、I2C等接口進行通信。下面簡要介紹各模塊的硬件設計。

1. 前端感知模塊電路設計：

• 紅外傳感器、門磁傳感器和震動傳感器連接至ATTiny44的ADC接口。

• ATTiny44通過SPI接口與ATmega128進行數據通信。

2. 處理與控制模塊電路設計：

• ATmega128連接至CC1100無線收發芯片的SPI接口，實現數據接收。

• ATmega128連接至CC1150單發芯片的SPI接口，實現報警信號的發送。

3. 無線通信模塊電路設計：

• CC1100和CC1150的射頻接口連接至天線，實現無線信號的收發。

• 電源模塊為各芯片提供穩定的電源電壓。

4. 報警顯示模塊電路設計：

• 蜂鳴器和LED顯示屏分別連接至ATmega128的I/O接口。

• ATmega128通過GPIO口控制蜂鳴器的開關和LED顯示屏的顯示內容。

軟件設計

軟件設計包括各模塊的功能實現和系統的整體協調。軟件主要采用C語言編寫，利用AVR Studio進行開發調試。下面簡要介紹各模塊的軟件設計。

1. 前端感知模塊軟件設計：

• 傳感器數據采集：通過ADC接口采集傳感器數據，并進行去噪、濾波等處理。

• 數據發送：處理后的數據通過SPI接口發送給ATmega128。

2. 處理與控制模塊軟件設計：

• 數據接收：通過SPI接口接收來自ATTiny44的數據。

• 異常檢測：根據預設的報警策略，對接收到的數據進行分析，判斷是否存在異常情況。

• 報警控制：當檢測到異常情況時，控制報警顯示模塊進行提示，并通過無線通信模塊發送報警信號。

3. 無線通信模塊軟件設計：

• 數據收發：通過CC1100和CC1150的SPI接口，實現數據的接收和發送。

• 鏈路層協議：實現自動包處理、CRC校驗、FEC等功能，保證數據傳輸的可靠性。

4. 報警顯示模塊軟件設計：

• 蜂鳴器控制：根據報警信號，控制蜂鳴器的開關。

• LED顯示控制：根據報警信號，顯示相應的報警信息。

結論

本文設計了一種基于ATTiny44處理器、ATmega128微處理器、Chipcon CC1100無線收發芯片和CC1150單發芯片的智能防盜報警系統。系統通過各類傳感器檢測環境變化，利用無線通信模塊實現數據傳輸和報警信號發送，從而實現實時報警和遠程監控。各模塊的硬件設計和軟件實現具有較高的可靠性和低功耗特性，適用于家庭安全防護的應用場景。

未來工作中，可以進一步優化系統的功耗和傳輸距離，增加更多的傳感器類型，提高系統的智能化程度和實用性，為用戶提供更加安全和便捷的防護體驗。