基于Atmega328 MCU 與 Semtech SX1276 的入侵警告方案

核心技術(shù)優(yōu)勢/方案詳細規(guī)格/產(chǎn)品實體圖/PCB/方塊圖Datasheet/測試報告/Gerber/Schematics/User manual +一鍵獲取

此方案的是使用中國臺灣GPS大廠環(huán)天世通科技利用詮鼎所代理之SX1276 LoRa IC 所開發(fā)的UART模組，其市場優(yōu)勢是把SX1276 SPI界面之復(fù)雜控制流程簡化成可以讓微處理器以AT-Command模式來設(shè)定參數(shù)及收發(fā)資料。此優(yōu)勢可以協(xié)助工程師減少在SX1276底層上的學(xué)習(xí)摸索，進而可以加快設(shè)計的時間。在則使工程師可以將SX1276當作一個MODEM來使用，此點也可以讓工程師簡化程式上的復(fù)雜度。

本方案所要解決之傳輸技術(shù)問題

對于大樓建筑、工廠或是農(nóng)場以至于如歐美之家庭之安全需求是一大需求，對于此類安防之系統(tǒng)架構(gòu)一般都是使用實體有線、FSK(頻率偏移調(diào)變)、Zigbee、Bluetooth或是Wifi等傳輸模式來做為通訊方式。但這些通訊方式或多或少都有其先天的限制，下面為我約略做的整理比較表

依上表來看，如果我們要在此等警告系統(tǒng)中使用上列技術(shù)的話會有點挑戰(zhàn)性。所以我們以本方案來提出使用LoRa方式來解決如下問題

1. 距離: LoRa 可提供高至-148 dB 的感度，可提供長距離及高穿透性的應(yīng)用。
2. 感擾: 使用展頻技術(shù)可提供高抗雜訊。
3. 省電: 低至1uA之耗電可提供長時間不需更換電池使用。

延伸閱讀 基于Microchip Atmega328 MCU與Semtech SX1276之環(huán)天LM130模塊架構(gòu)下的 LoRaWAN土壤監(jiān)測方案

延伸閱讀 基于使用環(huán)天LoRa專屬通訊協(xié)議與使用Semtech SX1276之 LM130模塊架構(gòu)下之火焰警告方案

本方案所要解決之MCU控制技術(shù)問題

一般來說軟體開發(fā)對不是專業(yè)的軟體工程師會是一個門檻，特別是對開發(fā)環(huán)境的設(shè)定和操作上的不熟悉需要花上許久的時間。再者就算是相同廠牌之MCU也需有不同的初始和控制需要時間學(xué)習(xí)，這都大大提高難度。所以本方案就把重心放在控制上所以使用越來越廣泛使用的Arduino系統(tǒng)及Atmega328來做示范。Arduino 近年來已經(jīng)由當初的教學(xué)用到現(xiàn)在各大廠如Intel, ST, Ti (Energia).. 等等公司的支援，所以對物聯(lián)網(wǎng)之多樣應(yīng)用需求來說是一個快速開發(fā)及修改的工具。

使用場景及工作描述用說明

本警告系統(tǒng)是為了可以解決在一個廣大環(huán)境下之外部人員入侵。其工作方式為以一焦電式紅外線感測器為偵測基礎(chǔ)之

警報器，將偵測到的事件以地點編號及觸發(fā)時間之信號以LoRa來傳遞至另一端之具有與藍牙對接之接收器。再讓使用者可以使用可連接藍牙之設(shè)備如手機、平板及筆記型電腦等等設(shè)備接收資料。大約應(yīng)用場景如下:

1. 大樓建筑之高層建筑、地下室及周邊附屬設(shè)備。
2. 工廠設(shè)施之門禁管制、危險區(qū)域或重要設(shè)備之監(jiān)控。
3. 農(nóng)場養(yǎng)殖等等入侵警告、危險區(qū)域或重要設(shè)備之監(jiān)控。
4. 歐美型家庭之庭院之外人入侵警告。

如何使用Arduino及Atmega328開發(fā)說明

步驟一 (環(huán)境安裝):

1. 至官網(wǎng)下載檔案后安裝

2. 選擇要下載之檔案


3. 程式安裝

步驟二 (軟體開發(fā)及上傳至MCU):

1. 按下面連接開啟程式、組譯及燒錄

2. 按下面連接開啟范例程式檔案內(nèi)容

atmega328_lm230_code.zip

環(huán)天LM230環(huán)境設(shè)定及操作使用說明

本方案所使用的環(huán)天LM230模組依頻段不同有410-525MHz (Model: LM-210L)及

862-1020MHz (Model: LM-230H)兩個種類。此處因為設(shè)定使用于中國臺灣、美國、日本等國家，所以選用LM230H。下圖為實體相片及接腳尺寸圖。

該模組對外接腳除電源和天線外、具有一組可設(shè)定從1200/ 2400/ 4800/ 9600(Default)/ 19200/ 38400到57600bps速率的標準UART通訊埠。一BZ Pin提供MCU讀取模組工作狀態(tài)，另外提供P1 及P2供使用者選擇是使用在下面四種模式之一

1. Normal mode ~ UART、無線處于正常模式。
2. Wake-up mode ~ 在正常工作模式下增加Preamble 長度提供喚醒用。
3. Power-saving mode ~ UART已關(guān)閉、無線處于省電模式。可設(shè)定在省電模式下0.5到5秒喚醒時間檢查是否收到Preambl，然后打開UART和喚醒MCU接收數(shù)據(jù)恢復(fù)成Power-saving mode。
4. Setup mode ~ UART 進入設(shè)定模式供設(shè)定模組參數(shù)。

如何使用環(huán)天LM230模組來開發(fā)產(chǎn)品

步驟一: 先按下圖連結(jié)進入設(shè)定模式。

步驟二: 開啟環(huán)天設(shè)定程式

步驟三: 開啟通訊埠并讀取設(shè)定后設(shè)定參數(shù)如下

1. LoRa傳輸頻率，此處我們設(shè)定922MHz。
2. LoRa 傳輸速度，此處我們設(shè)為81K (其與感度有對比關(guān)系)。
3. UART傳輸速度，其必須與藍牙速率一致。

步驟四: 寫入設(shè)定參數(shù)后既可斷電后恢復(fù)正常工作模式。

將環(huán)天LM230模組連接HC-06藍牙模組

步驟一: 按下圖連線電源，UART TX/RX及 LED 腳位

步驟二: 將Key 腳位于開機時連結(jié)至Vcc 后進入設(shè)定模式

步驟三: 進入命令模式后設(shè)定下面參數(shù)

1. AT+BAUD2 ~ 設(shè)定UART速率為9600 (相同于LoRa 模組)
2. AT+NAMENick_TX ~ 命名藍牙設(shè)備為Nick_TX及Nick_RX

步驟四: 斷開Key與Vcc后從新啟動后進入正常模式

使用行動電話配對藍芽界面

步驟一: 至”Google Play 應(yīng)用程式” 下載下面 App

步驟二: 開啟手機或平板之藍牙，并配對?

步驟三: 開啟應(yīng)用程式App，并選擇藍牙設(shè)備

使用警報器發(fā)射入侵信號至接收器

圖片一: 當紅外線感測器感應(yīng)到有人入侵之后，驅(qū)動指示LED及發(fā)射觸發(fā)及ID信號至接收端。

圖片二: 當接收器收到警報訊號后經(jīng)藍牙轉(zhuǎn)換后提供手機，平板等設(shè)備接收。

場景應(yīng)用圖