振動(dòng)傳感器SW-180是一種彈簧型無(wú)方向性振動(dòng)感應(yīng)器件，它可以任意角度觸發(fā)。在靜止時(shí)任何角度都為開(kāi)路OFF狀態(tài)，當(dāng)受到外力碰撞或者大力晃動(dòng)時(shí)，彈簧變形和中心電極接觸導(dǎo)通使兩個(gè)引腳瞬間導(dǎo)通為ON狀態(tài);當(dāng)外力消失時(shí)，電路恢復(fù)為開(kāi)路OFF狀態(tài)。為了避免振動(dòng)傳感器受干擾誤觸發(fā)，利用電壓比較器LM393對(duì)振動(dòng)傳感器的開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，過(guò)濾干擾信號(hào)，經(jīng)過(guò)LM393后得到一個(gè)邊沿陡峭的觸發(fā)信號(hào)傳送到核心處理器STM32F103C8T6的中斷口。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻即可改變振動(dòng)傳感器的觸發(fā)靈敏度，振動(dòng)傳感器電路如圖4所示。

2.4 GPRS模塊單元

SIM900是SIMCOM公司推出的一款新型四頻GSM/GPRS模塊，支持MMS彩信功能，完全采用SMT封裝形式，同時(shí)采用了功能強(qiáng)大的ARM926EJ-S芯片處理器。SIM900的供應(yīng)電壓范圍為3.2～4.8 V，系統(tǒng)采用LDO器件MIC29302BU為其供電，LDO輸入端設(shè)計(jì)了π型濾波電路，輸出端加入了EMI器件，還有旁路電容，以保證電源的紋波足夠低，如圖5所示。

SIM900模塊采用單電源供電，模塊射頻發(fā)射時(shí)會(huì)導(dǎo)致電壓跌落，這時(shí)電流的峰值最高會(huì)達(dá)到2 A以上，因此電源供電能力盡可能達(dá)到2 A，建議VBAT引腳并接大電容，電容容量可以設(shè)置為100～300 μF，并且大電容應(yīng)盡量靠近GPRS模塊的VBAT引腳。

PCB布局時(shí)，VBAT上的旁路電容盡量要放在對(duì)應(yīng)引腳附近，為了減少PCB走線(xiàn)阻抗，VBAT走線(xiàn)應(yīng)盡量寬、走線(xiàn)盡量短、最好大面積鋪地，以提供一個(gè)穩(wěn)定的電源，保證SIM900正常工作。

當(dāng)采用的是兩層板設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)镻CB板層較厚，50Ω阻抗控制時(shí)，射頻線(xiàn)與RF_IN焊盤(pán)之間走線(xiàn)采用漸變線(xiàn)，以減少射頻線(xiàn)阻抗的突變。為了減少路徑損耗，SIM900RF_IN Pad和天線(xiàn)饋點(diǎn)的間距盡可能短。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)主程序工作流程

從圖1可以了解到系統(tǒng)各個(gè)部分的連接關(guān)系，所有系統(tǒng)外圍模塊都會(huì)接入核心處理器STM32F103C8T6的相關(guān)接口，各個(gè)模塊的工作都受到核心處理器的控制。因此核心處理器在上電后必須首先進(jìn)行一系列的初始化工作，以保證各個(gè)模塊的穩(wěn)定協(xié)調(diào)下作。STM32F103C8T6內(nèi)部有一套復(fù)雜的時(shí)鐘系統(tǒng)，系統(tǒng)上電后，核心處理器首先需要初始化其內(nèi)部工作時(shí)鐘，然后才能設(shè)置內(nèi)部外設(shè)的工作模式，這些下作完成后才能通過(guò)各個(gè)接口初始化核心處理器外圍的各類(lèi)模塊，例如OV7670和SIM900。

接下來(lái)主程序會(huì)進(jìn)入一個(gè)無(wú)限循環(huán)內(nèi)部，循環(huán)判斷振動(dòng)傳感器和熱釋紅外傳感器的報(bào)警信號(hào)（該標(biāo)志信號(hào)由中斷函數(shù)產(chǎn)生）是否有效觸發(fā)，一旦報(bào)警信號(hào)生效，核心控制器立刻通過(guò)OV7670抓拍圖像數(shù)據(jù)（OV7670初始化時(shí)被設(shè)置為輸出320×240的QVGA分辨率RGB565格式圖像），然后進(jìn)行圖像處理。包括白平衡、圖像格式轉(zhuǎn)換等，得到JPEG格式圖像，再將圖像文件寫(xiě)入SD卡內(nèi)保存。最后，利用SIM900接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，將圖像以彩信方式發(fā)送到指定手機(jī)上，至此一次完整的防盜報(bào)警完成，完整工作流程如圖6所示。

3.2 圖像傳感器OV7670工作流程

核心處理器STM32F103C8T6的I2C總線(xiàn)接口與OV7670的SCCB接口相連接。本系統(tǒng)中，在上電時(shí)核心處理器將OV7670配置為320×240分辨率的QVGA模式，輸出數(shù)據(jù)格式為RGB565。OV7670的部分初始化設(shè)置源代碼如下：

由于在OV7670與核心處理器之間增加了FIFO，該FIFO足夠存儲(chǔ)2幀QVGA圖像數(shù)據(jù)，所以核心處理器只需按照FIFO的通信時(shí)序，從FIFO中讀取圖像數(shù)據(jù)即可。核心處理器通過(guò)FIFO讀取一個(gè)像素圖像數(shù)據(jù)的程序流程如圖7所示。圖像傳感器抓取的原始圖像質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，如圖8所示。

結(jié)語(yǔ)

ARM和GPRS技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟，基于新型Cortex—M3架構(gòu)的ARM處理器的性?xún)r(jià)比較高，本系統(tǒng)正是充分利用現(xiàn)有成熟的技術(shù)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化搭配，設(shè)計(jì)了一套實(shí)用的家居安防系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是科學(xué)可行的，振動(dòng)和紅外傳感器靈敏度較高。