CN105929741A - 一种零待机功耗无线报警按键设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零待机功耗无线报警按键设备，涉及安防报警技术。本发明包括电源（000）和天线（600）；设置有电源控制模块（100）、MIC采集模块（200）、单片机模块（300）和无线发射模块（400）；电源（000）和电源控制块（100）连接，无线发射模块（400）和天线（500）连接；电源控制模块（100）、MIC采集模块（200）和无线收发模块（400）分别与单片机模块（300）连接。本发明除了低功耗以外，通过按键、MOS管、三极管及单片机的结合，使得按键按下之后，电路能供电并正常工作，完成无线信号的发射之后，单片机自动关闭系统的供电，实现零待机功耗的功能。

Description

一种零待机功耗无线报警按键设备

技术领域

本发明涉及安防报警技术，尤其涉及一种零待机功耗无线报警按键设备。

背景技术

随着现代社会的发展，人民生活水平的不断提高，更好地保护家庭、集体及社会财产安全已经成为社会发展的重要任务之一。在普通的安防监控系统的基础上，如果能通过无线按键实现远距离报警，将大大地缩短在紧急情况下报警所需要的时间。要求不紧紧支持远距离无线报警，而且可以实现零待机功耗。当无线报警按键长时间处于闲置模式时，不会因为长时间没有换电池，导致无法报警的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零待机功耗无线报警按键设备。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

①通过按键、MOS管、三极管及单片机结合；

②单片机输出使能，控制三极管实现电源输入的控制；

③单片机通过SPI接口与CC1101通信；

④CC1101通过RF收发器把数据通过天线发射出去；

⑤MIC电路采集语音信号；

⑥语音信号通过单片机的AD进行转换；

⑦通过单片机的语音编码处理，实现语音编码及无线传输；

⑧通过433M天线，实现远距离无线报警功能。

具体地说，本发明包括电源和天线；

设置有电源控制模块、MIC采集模块、单片机模块和无线发射模块；

其连接关系是：

电源和电源控制模块连接，无线发射模块和天线连接；

电源控制模块、MIC采集模块和无线收发模块分别与单片机模块连接。

本发明具有下列优点和积极效果：

①除了低功耗以外，通过按键、MOS管、三极管及单片机的结合，使得按键按下之后，电路能供电并正常工作，完成无线信号的发射之后，单片机自动关闭系统的供电，实现零待机功耗的功能；

②MIC电路实现了声音的采集并输入到单片机进行AD转换并进行语音编码，可实现语音信号的无线传输；

③天线及匹配电路能实现433M信号的远距离无线传输。

附图说明

图1是本发明的结构方框图；

图2是电源控制模块的电原理图；

图3是MIC采集模块的电原理图；

图4是单片机模块的电原理图；

图5是无线发射模块的电原理图。

图中：

000—电源；

100—电源控制模块，

101—SW₃按键，102—C₁₇₈电容，103—R₃₃电阻，104—R₈₇电阻，

105—C₄₄电容，106—R₄₁电阻，107—Q₁₇三极管，108—Q₁₀MOS管，

109—R₈₈电阻，110—R₈₉电阻；

200—MIC采集模块，

201—C₃₀电容，202—R₈₃电阻，203—R₈₁电阻，204—C₁₅₈电容，

205—C₆电容，206—R₇₉电阻，207—C₁₅₉电容，208—Q₁₆三极管，

209—R₈₀电阻，210—C₁₅₇电容，211—J₁₃MIC接口；

300—单片机模块，

301—R₉₆电阻，302—C₁₈₀电容，303—SW₂按键，304—R₆₉电阻，

305—C₁₄₆电容，306—C₁₇电容，307—C₁₈电容，308—X₂晶振，

309—C₁₄₇电容，310—C₁₄₈电容，311—C₁₅₀电容，312—C₁₄₉电容，

313—C₁₆₀电容，314—C₁₆₁电容，315—U₂₂单片机芯片，

316—R₇₃电阻，317—LED₁发光二极管，318—R₉₁电阻，319—R₇₂电阻；

400—无线发射模块，

401—C₁₆₃电容，402—X₃晶振，403—C₁₆₂电容，404—C₁₆₄电容，

405—C₁₆₅电容，406—C₁₆₆电容，407—U₂₅无线编解码芯片，

408—R₈₅电阻，409—C₁₇₆电容，410—C₁₇₅电容，411—C₁₇₄电容，

412—C₁₇₃电容，413—C₁₆₉电容，414—L₁₄电感，415—C₁₆₇电容，

416—L₁₂电感，417—C₁₆₈电容，418—L₁₃电感，419—L₁₅电感，

420—C₁₇₀电容，421—C₁₇₁电容，422—C₁₇₂电容，423—J₁₆天线接口；

500—天线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

1、总体

如图1，本发明包括电源000和天线500；

设置有电源控制模块100、MIC采集模块200、单片机模块300和无线发射模块400；

其连接关系是：

电源000和电源控制模块100连接，无线发射模块400和天线500连接；

电源控制模块100、MIC采集模块200和无线收发模块400分别与单片机模块300连接。

其工作原理是：

电源000输入12V到电源控制模块100，电源控制模块100供电给单片机模块300，单片机模块300通过输出PWR_ON信号从而控制电源控制模块100是否给单片机供电，当完成无线信号发射工作时，PWR_ON信号输出低电平，电源控制模块100关闭供电，实现了零待机功耗。MIC采集模块200输出MIC_AD模拟信号给单片机模块300的AD转换接口，单片机模块300再进行语音的编解码，通过无线发射模块400及天线500，实现了普通控制信号及语音信号的无线发射。

2、功能块

1）电源控制模块100

如图2，电源控制模块100是一种由SW₃按键101和Q₁₀MOS管108构成的开关电路，包括SW₃按键101、C₁₇₈电容102、R₃₃电阻103、R₈₇电阻104、C₄₄电容105、R₄₁电阻106、Q₁₇三极管107、Q₁₀MOS管108、R₈₈电阻109和R₈₉电阻110。

其连接关系是：

SW₃按键101一端连接到Q₁₀MOS管108的D极，另一端连接到Q₁₀MOS管108的S极，在SW₃按键101的两端之间加上C₁₇₈电容102，在Q₁₀MOS管108的D极和S极之间接上R₃₃电阻103，PWR_ON信号之后串接R₈₇电阻104, R₈₇电阻104另一端接到Q₁₇三极管107的B极，Q₁₇三极管107的C极与Q₁₀MOS管108的G极相连，Q₁₇三极管107的发射极接到地，Q₁₇三极管107的B极与E极之间并接C₄₄电容105，R₄₁电阻106，Q₁₀MOS管108的S极接R₈₈电阻109及R₈₉电阻110到地，在两个电阻中间分压引出信号PWR_DETECT。

其工作原理是：

启动的瞬间通过按下SW₃按键101给单片机模块300供电，单片机模块300供电并工作起来以后，会输出高电平给PWR_ON网络，此时Q₁₇三极管107导通，Q₁₀MOS管108导通，此时松开SW₃按键101，系统也能正常供电；单片机模块300完成工作会给PWR_ON低电平，设备停止供电，实现了零待机功耗的功能。

2）MIC采集模块200

如图3，MIC采集模块200是由Q₁₆三极管208组成的MIC偏置电路，其由C₃₀电容201、R₈₃电阻202、R₈₁电阻203、C₁₅₈电容204、C₆电容205、R₇₉电阻206、C₁₅₉电容207、Q₁₆三极管208、R₈₀电阻209、C₁₅₇电容210和J₁₃MIC接口211组成；

其连接关系是：

J₁₃MIC接口211的正极接到R₈₃电阻202的一端，R₈₃电阻202另外一端接到MIC_33电源上，J₁₃MIC接口211的负极接到地，J₁₃MIC接口211的正极和负极之间接上C₆电容205，J₁₃MIC接口211的正极串接C₁₅₈电容204，C₁₅₈电容204另外一端接到Q₁₆三极管208的B极，Q₁₆三极管208的B极接R₇₉电206及R₈₁电阻203到电源MIC_33，Q₁₆三极管208的C极接到R₇₉电206及R₈₁电阻203之间，Q₁₆三极管208的E极接R₈₀电阻209， C₁₅₇电容210到地，Q₁₆三极管208的C极接到C₁₅₇电容210，C₁₅₇电容210另一端引出信号MIC_AD。

其工作原理是：

J₁₃MIC接口211通过R₇₉电阻206、R₈₁电阻203、R₈₃电阻202、和Q₁₆三极管208等组成偏置电路，把采集到的声音信号转换为模拟信号MIC_AD，再连接到单片机模块300的AD转换接口，进行数据的转换及压缩编码，实现语音信号的传输。

3）单片机模块300

如图4，单片机模块300是 一种由U₂₂单片机芯片315组成的单片机最小单元，包括R₉₆电阻301、C₁₈₀电容302、SW₂按键303、R₆₉电阻304、C₁₄₆电容305、C₁₇电容306、C₁₈电容307、X₂晶振308、C₁₄₇电容309、C₁₄₈电容310、C₁₅₀电容311、 C₁₄₉电容312、C₁₆₀电容313、C₁₆₁电容314、U₂₂单片机芯片315、R₇₃电阻316、LED₁发光二极管317、R₉₁电阻318和R₇₂电阻319；

其连接关系是：

U₂₂单片机芯片315的5脚和6脚连接X₂晶振308，X₂晶振308两端分别接C₁₇电容306和C₁₈电容307到地；U₂₂单片机芯片315的4脚接R₇₂电阻319，U₂₂单片机芯片29脚接R₉₆电阻301，R₉₆电阻301另一端接到VCC3.3VD，R₉₆电阻301另一端接SW₂按键303，SW₂按键303另一端接到地；U₂₂单片机芯片7脚接到R₆₉电阻304，R₆₉电阻304另一端接到VCC3.3VD；U₂₂单片机芯片7脚同时接到C₁₄₆电容305，C₁₄₆电容305另一端接地；U₂₂单片机芯片315的24脚、36脚、48脚都接到VCC3.3VD，U₂₂单片机芯片315的24脚接C₁₄₇电容309到地；U₂₂单片机芯片315的36脚接C₁₄₈电容310到地；U₂₂单片机芯片315的48脚接C₁₅₀电容311和C₁₄₉电容312到地；U₂₂单片机芯片315的20脚接R₇₃电阻316到地；U₂₂单片机芯片315的22脚接LED₁发光二极管317、R₉₁电阻318到电源VCC3.3VD；U₂₂单片机芯片315的23脚、35脚、47脚、8脚接到地；

上述的U₂₂单片机芯片315的型号为STM32F103C8。

其工作原理是：

U₂₂单片机芯片315下载软件代码，可以配置各个IO接口，通过SPI接口配置无线发射模块400，通过控制PWR_ON决定系统的工作时间，通过控制其它的IO接口保证系统能正常工作。

4）无线发射模块400

如图5，无线发射模块400是一种由U₂₅无线编解码芯片407组成的无线发射单元，其包括C₁₆₃电容401、X₃晶振402、C₁₆₂电容403、C₁₆₄电容404、C₁₆₅电容405、C₁₆₆电容406、U₂₅无线编解码芯片407、R₈₅电阻408、C₁₇₆电容409、C₁₇₅电容410、C₁₇₄电容411、C₁₇₃电容412、C₁₆₉电容413、L₁₄电感414、C₁₆₇电容415、L₁₂电感416、C₁₆₈电容417、L₁₃电感418、L₁₅电感419、C₁₇₀电容420、C₁₇₁电容421、C₁₇₂电容422、J₁₆天线接口423；

其连接关系是：

U₂₅无线编解码芯片407的8脚、10脚分别接X₃晶振402的3脚、1脚；X₃晶振402的3脚、1脚分别接C₁₆₂电容403、C₁₆₃电容401到地；U₂₅无线编解码芯片407的12脚、13脚分别接C₁₆₉电容413、L₁₄电感414、C₁₆₇电容415、L₁₂电感416、C₁₆₈电容417组成平衡转换电路；C₁₆₇电容415另一端接L₁₃电感418；L₁₅电感419；C₁₇₀电容420；C₁₇₁电容421组成LC滤波电路；L₁₅电感419另一端接C₁₇₂电容422；C₁₇₂电容422另一端接J₁₆天线接口423；

上述的U₂₅无线编解码芯片407的型号为CC1101。

其工作原理是：

U₂₅无线编解码芯片407通过与单片机模块300之间通信，完成U₂₅无线编解码芯片407内部的配置，并与后端的平衡电路、LC滤波电路及天线构成了无线信号的发射系统，调整了匹配电路的参数，可实现远距离433M无线传输的功能。

5）天线500

天线500模块主要负责把电信号转换为无线电磁波信号发射到空中。

Claims (5)

1.一种零待机功耗无线报警按键设备，包括电源（000）和天线（600）；

其特征在于：

设置有电源控制模块（100）、MIC采集模块（200）、单片机模块（300）和无线发射模块（400）；

其连接关系是：

电源（000）和电源控制模块（100）连接，无线发射模块（400）和天线（500）连接；

电源控制模块（100）、MIC采集模块（200）和无线收发模块（400）分别与单片机模块（300）连接。

2.按权利要求1所述的一种零待机功耗无线报警按键设备，其特征在于：

所述的电源控制模块（100）是一种由SW₃按键（101）和Q₁₀MOS管（108）构成的开关电路。

3.按权利要求1所述的一种零待机功耗无线报警按键设备，其特征在于：

所述的MIC采集模块（200）是由Q₁₆三极管（208）组成的MIC偏置电路。

4.按权利要求1所述的一种零待机功耗无线报警按键设备，其特征在于：

所述的电源控制模块（300）是一种由U₂₂单片机芯片（315）组成的单片机最小单元。

5.按权利要求1所述的一种零待机功耗无线报警按键设备，其特征在于：

所述的无线收发模块（400）是一种由U₂₅无线编解码芯片（407）组成的无线发射单元。