笔记本电脑防盗系统的设计

0简介

随着社会经济的不断发展和笔记本电脑的日益普及，PC安全性和防盗问题变得越来越明显。。在某些情况下，例如随身携带笔记本电脑不便乘火车旅行时。在浴室中，如何防止和防止小偷偷笔记本电脑是一个需要解决的问题。 。如今，广泛使用的汽车防盗技术已经成熟，但是相对成本较高，因此无需考虑电源。 PC防盗必须解决这些问题。问题;它也很小，可以随时安装在PC上。在这里，建议仅使用基于Simplici TI通信协议（带有加速度传感器）的2个节点进行点对点通信，以完成防盗窃功能。

1个总体计划

系统设计方案非常简单。一般来说，火车车厢的总长度为2 6. 6 m，无线传感器网络（无线传感器net2works，WSN）的通信距离在几十到十万之间。米到几百米。通常为30 m，因此一个节点可以完全覆盖整个托架。。系统中只有2个节点（无需PC协助）：节点1是发送方，节点​​2是接收方，形成了最简单的网络。需要跳转。系统结构简单，使得传输时延非常小，更适合上述。

的应用

1. 1个项目的实现

火车车厢分为两个区域：1区是PC所在的位置，即所有者的座位。当人员不离开时，1区是安全的；区域2是除区域1 。之外的其余部分。当主机由于某些意外进入区域2时，区域1将成为盲区，PC将变得不安全。 。解决方案的实现步骤在方框1 。中显示

实施步骤：

（1）小偷B试图移动计算机；

（2）计算机的移动导致固定节点1移动；

（3）节点1上的加速度传感器获取速度信息，节点1上的RF芯片发送速度信息；

（4）节点2接收到该信息，并通过预定程序判断速度PC是否异常运动，如果是，则触发蜂鸣器报警，否则不响应；

（5）船长A听到警报后迅速回到座位上，以避免丢失PC 。

1. 2防盗装置原理

严格来说，系统只有2个节点：节点1（固定）是带有加速度传感器的无线传感器模块，用于收集和处理速度信息，然后由射频芯片发送信息；节点2（移动设备））是带有蜂鸣器的无线传感器模块，用于确定节点1发送的速度信息是否超过预定阈值，以确定是否触发蜂鸣器以发出警报。

理想情况下，当火车以恒定速度行驶时，火车的加速度为零，但是在转弯，改变轨道等情况下会存在一定的三维加速度。。设置前进方向考虑到车身更长，轨道更均等，则将火车的x轴作为x轴，将前进方向的左侧作为y轴，将上侧作为z轴。经验，在正常转弯，换道等情况下，车身主要左右摇摆并向前和向后加速，垂直振动很小。如果x轴加速度为ax，则y轴加速度为ay ，并且z轴加速度为az，则ax和ay都大于零，并且az接近零。 。当PC相对于火车静止不动时，如果小偷想要移动它，将不可避免地在所有三个轴上引起加速度，因此，由车身震动引起的加速度将与由人体运动引起的加速度相叠加。 ，这会干扰判断并给系统带来额外的计算负担。 。基于此，可以使用az来判断笔记本是否是运动的判断对象，因为通常可以认为az是人为运动引起的加速度。

尽管由车身振动引起的az可以近似为零，但在某些特殊情况下可能不为零。 。为了降低误报率，系统设置了一定的缓冲值，以便防盗设备可以容纳一些车身振动。。但是为了识别人的运动，该缓冲值不能超过加速度。由人类运动引起的，这是系统的决策阈值。

现在使用简单的实验来获取数据来计算由人的移动引起的az：从桌子上随意拿起笔记本，重复10次，并记录10 cm的短距离）。时间获得10套的数据如表1 。

使用表中的数据，平均时间（单位：s）可以计算为：t =（0. 25 + 0. 24 + 0. 23 + 0. 22 + 0. 22 + 0. 23 + 0. 20 + 0. 28 + 0. 30 + 0. 28）/ 10 = 0. 245位移公式如公式（1）所示：

在公式中：s，v0和a均为z轴上的向量。根据先前的分析，s = 10厘米； v0 = 0 m / s； t = 0. 245 s。根据公式（1），可以计算出a≈3. 332m / s2，大约是0. 340g，即az。为了降低误报率并最大限度地提高人类移动PC的识别率，将阈值限制为0. 20 g。

2硬件实现

系统只有2个节点，因此网络构建具有简单，快速的特点，本文首先提出“使用时构建”的概念。

2. 1个节点设计

该系统采用Chipcon公司推出的单芯片，多频段，低功耗，超高频射频芯片CC101 0.，该芯片由0.35μmCMOS技术制成，并嵌入一个高性能的8051微控制器，33个通道的10位ADC，4个计时器，2个PWM，2个UART，SPI和26个通用I / O等。。

2. 1. 1 CC1010和天线之间的射频电路设计

RF部分的电路如图2 。

所示。

图2射频的电路

在图中，C31是输入匹配电容器，L32是输入匹配电感，L32还用于防止输入直流偏置信号； 1，2和L41通过内部CC1010共同实现发射输出电路。的匹配。发射/接收开关电路使通过同一50Ω天线。进行发射/接收，L1，C8和C9形成低通过滤波器以滤除高频谐波并增加频率选择阻抗为50Ω。。可以根据CC1010数据表上给出的值或使用Chipcon的SmartRF Studio软件。

获得组件参数。

2. 1. 2 CC1010和加速度传感器接口电路设计

该无线采集系统使用飞思卡尔最新的低成本单芯片三轴加速度传感器MMA7260 。，该微型电容加速度传感器结合了信号调理，单极低通滤波器和温度补偿技术，可提供4各种加速度测量范围，分别为±1. 5 g，±2 g，±4 g和±6 g 。。考虑到上一篇文章中的阈值设置为0. 2 g，设置参数将为“测量范围”设置为±1. 5 g 。。在CC1010和MMA7260之间的接口中，必须首先考虑噪声问题。 。由于MMA7260内部使用开关电容滤波器，因此会产生时钟噪声，因此它必须在MMA7260的XOU中。T，YOU T和ZOU T的三个输出端子分别连接到RC滤波器；其次，应考虑电压匹配问题。由于在x，y和z轴方向上的输出电压为0. 45〜2. 85 V，因此CC1010 ADC的最大输入范围为0〜V DD 。，其中，V DD = 3. 3 V ，其范围恰好在ADC输入范围内，因此无需考虑额选择。

图3 CC1010与加速度传感器之间的接口电路

2. 2设备构造

将节点1的启动模式定义为事件触发模式，即该节点通常处于低功耗睡眠模式。当节点在z轴上移动一定程度时，加速度传感器可以收集加速度信息，并通知单片机激活该节点。当节点静止时，即当加速度传感器收集到的加速度为0时，节点自动进入睡眠模式以减少功耗，并且在所有者离开座位之前，节点1固定在PC上[k1 ]

根据调查，车主不会将计算机长时间留在火车上，因此系统将节点2（连接到LED灯上的蜂鸣器）设置为接收模式，并且在板：收集并综合分析晃动引起的加速度，设置一定的阈值，该阈值大于列车晃动引起的加速度且小于异常运动引起的加速度。随身携带节点2，只要笔记本有异常运动时，会报警。由于节点只有两个，系统可以快速建立通讯；节点尺寸为3 7. 67 mm×2 5. 80 mm，适合在汽车。的狭小空间中使用。

通过随时随地修改C语言源代码和更改传感器模块（通过扩展插槽），您还可以构建具有其他功能的无线通信网络：您可以使用1号板监视温度传感器变化，并用2号板远程监视温度变化；可以添加无线节点板以构建更复杂的多节点无线传感器网络（Simplici TI单个网络最多可支持255个节点）。。总之，您可以将“使用时构建”定义为：很少有具有基本配置的简单无线节点板和PC可以随时随地快速构建基于Simplici TI通信协议的WSN，以实现信息收集，处理和传输功能。，它最多可以容纳256个节点（包括网关），并且可以随时修改源代码代码实现了多个功能。这很方便，可以最大程度地节省成本和功耗。完成任务后，节点自动进入睡眠模式，恢复节点，并按下键以关闭节点。的电源

3测试结果和分析

测试了最昂贵的防盗设备在延迟，功耗和误报率方面的性能。

（1）延迟。为了节省能量，该节点在打开电源后处于睡眠模式。 。经过大量实验室测试，节点从睡眠到激活的延迟时间为15 ms，设备搜索延迟一般为30 ms，活动设备的信道访问延迟为15 ms，是理想的延迟总计为60毫秒。但是，考虑到机舱中复杂的电磁环境以及许多影响传播的因素，将延迟设置为0. 1 s。

（2）功耗。基于433 MHz频率。在正常工作模式下，所有工作引脚的电流消耗为1 4. 8 mA；在工作模式下，所有引脚的电流消耗为1。在睡眠模式下，它为0. 2μA；节能模式下为2 9.4μA。整个系统的大部分时间处于睡眠节能模式。如果移动PC，它将通过事件触发机制再次唤醒该节点的单片机。 。一旦系统进入节能模式，电源管理电路将切断除单片机，射频模块和硬件看门狗以外的设备的电源。此时，只有硬件看门狗，单片机的串行端口中断逻辑和射频模块才消耗功率，从而可以最大程度地节省功率。

（3）错误警报率。错误警报率是系统中最复杂，最困难的问题。在这里，建议使用判断程序，计算阈值并通过判断来确定是否警报是否超过阈值。在大大降低误报率的同时，尽可能避免误报。

4结论

无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一。。这里，基于WSN的微功率笔记本电脑防盗器专注于解决笔记本电脑和其他贵重物品的防盗问题。防盗器的设计。 。文章创新之处：

（1）通过分析大量火车晃动引起的x，y，z轴加速度数据和普通人移动PC引起的加速度数据，使用统计方法确定阈值。阈值大于正常火车晃动加速度；小于人工运动加速度。使用阈值编写判断程序，以判断笔记本计算机是否异常移动并发出警报。

（2）提出了“随用随建”的概念，可以随时随地快速建立网络，极大地扩展了防盗设备的应用范围；使用事件触发模式激活节点，大大降低了节点和系统功耗。

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