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笔记本电脑PC防盗系统的设计

发布时间:2019-09-30

  随着社会经济的不断发展,笔记本日益普及,郑州提取住房公积金流程什么时间能取?。随之带来的PC安全防盗问题也日渐显著。在有些场合随身携带笔记本很不方便,例如在乘火车旅行中,当主人去洗手间,此时如何防止、杜绝小偷盗走笔记本是个亟待解决的问题。如今应用广泛的汽车防盗技术已很成熟,但相对成本较高,且无需考虑电源问题,而PC防盗就必须解决这些问题;还要体积小,能随时安装在PC上。在此,提出仅使用2个基于Simplici

  系统设计方案非常简单。一般来讲火车车厢全长26.6 m ,而无线传感器网络(wireless sensor net2works ,WSN)的通信距离在几十米到几百米之间,一般为30 m ,因此一个节点就可以完全覆盖整个车厢。在系统中只有2个节点(不需PC协助) :节点1作为发信者,节点2作为收信者,组成最简单的网络,不需跳转。系统的结构简单,使得传输时延非常小,比较适合应用在上文中提到的场合。

  将火车车厢分为2个区:1区是PC所在位置,即主人的座位,人未离开时,1区是安全的;2区是车厢内除去1区的其余位置。当主人因事进入2区时,1区将成为盲区, PC也将变得不安全。方案实施步骤如框图1所示。

  (3)节点1上的加速度传感器获取速度信息,节点1上的RF芯片将速度信息发送出去;

  (4)节点2接收到信息,通过预定程序判断速度PC是否属于异常移动,若是则触发蜂鸣器进行报警,反之则不响应;

  严格地讲,系统只有2个节点:节点1 (固定)是一个带有加速度传感器的无线传感模块,用于采集、处理速度信息,然后射频芯片将信息发送出去;节点2 (移动)是一个带有蜂鸣器的无线传感模块,用于判断节点1发送的速度信息是否超过既定阈值,以决定是否触发蜂鸣器进行报警。

  理想情况下火车在匀速行驶时加速度为零,港股收复两万六关口 留意恒指牛53394 恒指熊52895,但在转弯、换轨等情况下将会有一定的三维加速度。设火车前进方向为x轴、前进方向的左侧为y轴、上侧为z轴。考虑到车体较长,铁轨较平等特点,且根据经验知,在正常转弯、换轨等情况下,车体主要为左右晃动和前后加速,上下震动很少。若设x轴加速度为a x , y轴加速度为a y ,z轴加速度为a z ,则ax , ay均大于零,而az接近于零。当PC相对于火车静止时,小偷若想移动它势必会在3轴上都引起加速度,这样车体晃动引起的加速度会和人为移动引起的加速度叠加,从而干扰判断给系统造成额外的计算负担。据此可以选用az作为判断笔记本是否移动的判决对象,因为一般情况下可以认为az即为人为移动引起的加速度。

  虽然车体震动引起的az可以近似为零,但在一些特殊情况下可能不为零。为了降低误报率,系统设定一定的缓冲值,使得防盗器能包容一些车体震动。但是为了能识别人为移动,这个缓冲值又不能超过人为移动引起的加速度,即为系统的判决阈值。

  现在通过简单实验获取数据来计算人为移动引起的az :随意从桌上拿起笔记本,重复10次,记录短距离10 cm)所用时间。得到10组数据如表1所示。

  系统只有2个节点,因此网络构建具有简单、迅速等特点,而且文章首次提出“随用随建”的概念。

  系统采用Chipcon公司推出的单片、多频段、低功耗、超高频射频芯片CC1010.芯片采用0.35μmCMOS技术制成,内嵌高性能的8051微控制器、33通道10位ADC、4个定时器、2个PWM、2个UART、SPI及26个通用I/ O等。

  图中, C31为输入匹配电容, L32为输入匹配电感,同时L32还用于阻止直流偏置信号的输入; C41、C42和L41共同实现发射输出电路的匹配。通过CC1010内部的发射/接收开关电路,使得收发器通过同一个50Ω的天线进行发射/接收操作。L1 , C8和C9组成一个低通滤波器,用以滤除高频谐波,并且增加了频率的选择性,其阻抗为50Ω。元器件参数既可以按照CC1010datasheet上所给的值,也可利用Chipcon公司的SmartRF Studio软件得到。

  本无线采集系统采用了Freescale 公司最新推出的一款低成本、单芯片、三轴加速度传感器MMA7260。该微型电容式加速传感器融合了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术,提供了4 种加速度测量范围,分别为±1.5 g , ±2 g , ±4 g 和±6 g。考虑到前文将阈值定为0.2 g ,故设置参数将测量范围定为±1.5 g。在CC1010 与MMA7260 的接口中,首先要考虑噪声问题。因为MMA7260 内部采用了开关电容滤波器, 有时钟噪声产生, 所以需要在MMA7260 的XOU T ,YOU T 和ZOU T 三个输出端分别接RC 滤波器;其次要考虑电压匹配问题,由于x , y , z 轴方向的电压输出是0.45~2.85 V ,CC1010 的ADC 最大输入范围是0~V DD 。此处,V DD = 3.3 V ,其范围恰好在ADC的输入范围之内, 所以不用考虑额外的分压电阻。CC1010 和MMA7260 的接口电路如图3 所示。R31 / C31 , R41 / C41 , R51 / C51 用于滤除MMA7260 内部采样的开关噪声,GS1 ,GS2 用于量程选择。

  定义节点1启动模式为事件触发模式,即节点经常处于低功耗的休眠模式,当节点在z轴向上有一定的移动时,加速度传感器能采集到加速度信息,便通知单片机激活节点为发送模式;当节点静止,即加速度传感器采集到加速度为0时,节点自动进入休眠模式,以减少功耗,并在主人离开座位前,将节点1固定于PC上。

  据调查,主人在火车上离开电脑的时间不会太久,故系统将节点2 (LED灯上并接蜂鸣片)设置为接收模式,板内烧有一个判决程序:通过对火车晃动引起加速度的收集及综合分析,设定确定的阈值,阈值大于火车晃动引起的加速度小于异常移动引起的加速度。随身携带节点2 ,只要笔记本一有异常移动便会报警。由于节点数只有2个,系统可以快速建立通信;而且节点尺寸为37.67 mm×25.80 mm ,适合车厢内狭小的空间应用。

  通过随时随地修改C语言源代码和变换传感器模块(通过扩展插槽) ,还可以组建其他功能无线号板监视温度传感器变化,用2号板远程监视温度变化;可以增加无线节点板建设更复杂的多节点无线传感器网络(SimpliciTI单个网络最多可以支持255个节点)。综上所述,可以定义“随用随建”为:通过几个简单的无线节点板和基本配置的PC ,随时随地快速组建一个基于SimpliciTI通信协议的WSN ,实现信息的采集、处理、传输功能。它最大能容纳256个节点(包括网关) ,且可以随时修改源代码实现多种功能。这样既方便又最大程度地节省了成本和功耗。完成任务后,节点自动转入休眠模式,收回节点,按键关闭节点电源。

  电流消耗为14.8 mA ;睡眠模式下为0.2μA ;节能模式下为29.4μA.整个系统的大部分时间处于休眠节能模式,如果PC有人为移动,就通过事件触发机制再次唤醒该节点的单片机。系统一旦进人节能模式,通过电源管理电路,将除单片机、射频模块和硬件看门狗以外器件的供电切断,这时只有硬件看门狗、单片机的串口中断逻辑和射频模块消耗电能,可以最大限度地节约电能。

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