摘要：手机已成为人们日常生活中不可缺少的通讯设备，随着3G时代的到来，3G上的一些特殊应用，比如上網、可视电话等越来越为人们所接受，人们正在追求自己的手机有更强、更实用的功能。介绍数字式红外传感器的功能特点，并详细介绍PS201与3G手机应用平台SC8800G搭配实现安全报警手机的设计思路和硬件电路，PS201数字红外传感器具有能感应人体辐射宽波段红外的功能。
关键词：PS201；红外线传感器；报警手机；安全；主动报警；被动报警
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2011)0220043－02
0、引言
对于经常出差、旅游的人士，携带笔记本电脑、现金、数码相机、银行卡等贵重物品，晚上睡觉时总是无法让人放心，因为酒店房间的钥匙或IC卡难免被人拷贝，更何况人生地不熟，缺少直接的安全报警设备。
如何在较低的成本内，将普通手机增加一个辅助功能，即休息前通过手机的菜单开启防盗报警后，将手机对准门厅区域，一旦有非法侵入，即可发出警铃、短信、通知亲友协助，甚至自动发送到110指挥中心，如果手机带有自拍摄录功能，还可以将犯罪证据录制下来。
1、红外安全报警手机的设计思路
现代社会，手机已经成为人们日常生活不可或缺的通讯工具。而普通报警设备又有很多种，真正能利用日常使用工具一手机作为报警工具的还很少。
本文以Spreadtrum公司推出的单片TD-SCDMA/GSM处理器SC8800G，它包括了基带处理器，基带/语音编码器以及多媒体子系统。结合OnElelctronics公司的数字式人体红外感应器PS201设计实现红外安全报警手机。其系统框图如图1所示：
2、系统硬件设计
红外安全报警手机系统包括TD-SCDMA/GSM/GPRS手机通讯系统与PS201数字式人体感应子系统。
2.1TD-SCDMA/GSM/GPRS手机通讯系统
本子系统由摄像头模块、SC8800G主控芯片、射频模块、I/O接口模块、电源模块与音频报警模块组成。主控芯片采用Spreadtrum公司推出的一款GSM/TD-SCDMA双模单芯片，支持GSM/GPRS/EDGE/TD-SCDMA/TD-HSDPA并能实现TD-SCDMA网络和GSM/GPRS网络间相互漫游及无缝切换，采用ARM926EJ－S内核，主频速度达200MHz，完全能满足系统的要求。摄像头模块我们采用130w CMOS摄像头，能较真实地反映监控现场的状态，而且成本上又非常低廉。
通讯系统制式采用具有中国自主知识产权的TD-SCDMA3G制式，平台为目前广泛应用于3G手机设计的国产Spreadtrum公司平台进行设计，成本低廉，通讯终端成本大概只需要250RMB，其硬件原理框图如图2所示：
在通讯终端系统框图中，主控芯片SC8800G该芯片包括MCU子系统，通信DSP子系统、音视频编解码DSP子系统、算法处理和音频接口、图像视频子系统，高度集成了模拟、数字和电源管理等模块。并且内建很多外设驱动电路，预留了USB/12C/12S/UART/SDIO等多种接口，方便进行应用的开发。
2.2PS201数字式人体感应子系统
PS201数字式人体探测器能感应人体辐射的宽波段红外，这种探测器内部的集成了人体敏感材料、光学滤镜和微控制器，首次采用MEMS封装技术，该器件可以很方便地多个串、并联使用。
内部的大规模集成电路中内置了14位模数转换及一个数字式二阶巴特沃斯低通滤波器，可以消除无用的高频干扰，经过滤波器后的14位串行数据信号可通过DOCI接口，用单线数字输出的形式提供给用户的微控制器。为了优化对人体的探测，特意增加了一个滤波窗口，将接收的辐射限制在5μm到14μm的波长范围内。
PS201是专门设计的数字化输出CMOS芯片。采用世界上最先进的稳零斩波放大电路技术，尽可能原始地将敏感信号取出，直接ADC数字处理。其硬件原理框图如图3所示。
1)振荡器：这个集成电路包含一个低功耗振荡器器，频率是70kHz。所有有关的时间信号及数字滤波器的中止频率都是和振荡器的频率紧密相关的。
2)模数转换器：14Bit模数转换器(ADC)会产生一个来自于传感器敏感元模拟信号转换成数字的脉冲电平。
3)窄带和低通滤波器：一个数字式二阶巴特沃斯低通滤波器。模数转换器的范围是从0到16385。
4)串行接口：只要滤波器能产生新的有用数据，输出数据锁存器是不可读的时候，数据将从滤波器传输到生产数据锁存器。如果微控制器读入寄存器的速度比滤波器的更新速度快，那么数据将显示全部为0。读取循环的启动周期表示，是由PS202拉高数据输出时钟输入数值。微控制器必须等待25μs接着他会在DOCI线上产生一个由低到高的跃迁。在它抽取瞬间数据之前，读出的第一个瞬间数据是经常为0的最高有效位，这个过程将不停的重复直到14个瞬间数据被读完。最后一个瞬间数据被读完以后，微控制器必须强加低标准随后释放DOCI。当一个新的滤波器数值产生后将会把DOCI拉高，显示出一个新的数值字节。如果显示被多于256个系统时钟和低标准的DOCI界面打断时，输出数据锁存将更新为一个新的滤波器数值。同时，当DOCI界面被强加高的时候，显示也会中断。这种条件下，输出锁存将不再更新。
5)越界检测：ADC的动态范围是不确定的。＋/－50Mv。为了避免饱和，该芯片包括一个超范围的检测逻辑电路，它可以发现高于15872(97％的范围)和低于511(3％的范围)的数值。如果数值在这个范围以外，开关，存储器和滤波网络将会关闭持续时间为512系统时间。这样才能确保在干扰后能够快速设定。
3、系统实现
本系统采用现有的TD-SCDMA终端，通过通信模块基带的GPIO口与PS201的串行Digital OUT口相接。在使用本报警手机系统时，在手机的对应菜单下，启动功能，此时，手机基带MCU启动对PS201模块供电电源，PS201模块启动：当报警启动后，PS201数字输出后，由MCU对传感器输出信号进行判断，如果一个信号在1秒内感应一次，紧接着下1秒内又感应到一次(动物一般是1秒钟可以感应到很多次)，然后MCU对这两次信号进行比较，如果这2次信号基本相似，就可以判断是人，不相似则是其它动物。
报警方式分为：1)主动报警：特殊铃声或警笛声报警；彩信报警器：当有陌生人闯入，主人迅速收到图片报警，真实可靠，以便查证!2)被动报警：发个“短信”给“报警手机”，即可迅速听到室内声音，让您身临其境，远在他乡，听在咫尺!也可在外地用手机短信通知布防。打个电话给报警手机开启此功能，数秒即刻在您手机或电脑上看到您所发防的任何场所，如家庭、办公室、工厂、财务室、商铺等场所：甚至放在汽车内，当需要查看汽车情况时只需拨一个电话，就可将车子情况监控。
其终端核心主板如图4所示。本系统安装的时候只需要将监控终端固定在监控领域，摄像头朝向监控区域即可，经过测试，监控终端在正常工作电压3.8V下耗电仅为25mA左右，功耗极低，适合长期运行。目前本系统已经形成产品，有少量产品在市场细分人群中使用。
4、结束语
本文提出并实现了一个在3G通信系统TD-SCDMA制式下，以中国Spreadtrum通信平台下基于PS201的安全报警系统，阐述了该系统的结构及系统的工作原理，包括运动目标检测技术、录像及报警技术等。本系统能够对进入监测区域的人体进行实时检测并且具有成本低、安全性强、智能、报警及时、体积小、便于扩充、维护费用低等特点，可拓展用于在多个场合的全天候防盗监控。
参考文献：
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