隨著電子信息技術和計算機網絡技術的發展，實現家居信息化、網絡化是當前智能家居系統發展的新趨勢。報警系統作為智能家居系統的一個重要組成部分，其性能的好壞直接關系到整個智能家居系統的優劣。把無線網絡技術應用到家居報警系統中，通過各種傳感器實時采集家居的環境信息，通過無線的方式將信息傳輸給家居控制中心，能夠彌補有線設備的缺陷，具有價廉、可靠性高、等優點。

系統結構

本報警網絡采用了星型拓撲結構，由中心節點和無線報警網絡節點組成。中心節點是一個與計算機相連的無線通信模塊，可以和網絡中的任何一個網絡節點通信。無線報警網絡節點是組成智能家居報警系統的基本單位，是構成智能家居報警系統的基礎平臺。它由微處理器（AT89C2051）、無線通信模塊 （nRF2401）、環境監測傳感器（門磁開關、紅外線傳感器、火災煙感傳感器、煤氣泄露傳感器、玻璃破碎報警器等）和一些外圍器件構成，負責家居環境的監測和報警信息的傳遞。

采用這種星型拓撲結構能夠很好地擴展組合，容易增加網絡節點，滿足在家居中網絡節點分布的不確定性，可在房間、隔離處放置一個節點，避免無線干擾和報警區域不確定性的問題，由中心節點對多個網絡節點所傳遞的數據進行綜合處理，分析是否發出報警信號。在一定程度上降低報警系統的誤報，提高無線報警系統的可靠性。在報警系統網絡中，網絡節點的主要功能是采集數據，并把數據以無線傳輸的方式傳送給網絡中心節點，由中心節點對這些數據進行綜合分析處理，以此決定是否給予報警。

圖2 網絡節點電路原理圖

在網絡節點中電源是能源中心，在節點中起著非常重要的作用，特別是在無線通信系統中，電源不光是能源供應者，它也直接影響通信的質量。器件對加到輸入引腳或輸出引腳的電壓通常是有限制的。這些引腳由二極管或分離元件接到Vcc。如果接入的電壓過高，電流將會通過二極管或分離元件流向電源。而現行的電壓輸出模塊中多為5V電壓，因而需要設計出一個輸出穩定的5V轉3V的電壓調節模塊。在該系統中，選用專為通信控制芯片提供轉換電壓的LM1117，它具有功耗低，體積小的優點。又因為電壓中含有許多高頻干擾源，這些高頻成分很容易經過電源進入通信系統中。

另外系統自身的發送頻率也會經過電源感應反饋到通信系統造成干擾。因而可在電源電路中加入220μH的電感，與并入多個不同容值的電容所構成的濾波電路來抑制各種高頻信號。使節點能夠得到穩定可靠且低干擾的電源，保證節點的可靠運行。該電源電路如圖3所示。

圖3 電源電路

在網絡節點設計過程中遇到的主要問題及解決方法有：nRF2401射頻電路工作在2.4GHz~2.5 GHz 高頻率工作頻段，抗干擾設計直接關系到射頻性能和整個網絡節點的運轉情況。在無線通信部分布線時，合理的布局與布線及采用多層板既是布線所必須的也是降低電磁干擾提高抗干擾能力的有效手段。布線時需要注意以下幾點：一是無線通信部分電路沒有用做布線的面積均需用銅填充并連接到地，以提供RF屏蔽達到有效抗干擾的目的 ;二是nRF2401 芯片底部應接地 ;為了降低延遲、減少串擾，確保高頻信號的傳輸 ，要使用多個接地過孔將nRF2401芯片底部和地層相連; 三是盡可能地減少串擾，減少分布參數的影響，器件要緊密地分布在nRF2401的四周。

傳感器接口電路

圖4 傳感器接口電路圖

煙霧、煤氣泄漏、紅外等這些傳感器的報警信號通過光電耦合接入單片機的P2 口，如圖4 所示，在傳感器沒有報警信號時，光電耦合芯片處于截止狀態，與之相接的單片機端口為低電平；當傳感器有報警，傳感器輸出高電平，此時光電耦合芯片導通，與之相接的單片機端口為高電平，由單片機對報警信號進行采集并做出相應處理。

編輯點評：本文簡單介紹了智能家居無線報警系統的電路設計，根據無線網絡技術和智能家居的特點，提出了基于無線網絡技術的智能家居報警系統，系統的設計采用了模塊化設計，使其具有很好的移植性和擴展性。
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