专利名称：一种基于移动通信网络的智能防盗报警装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的智能防盗报警装置，尤其适用于笔记本电脑的防盗。
背景技术：
目前，笔记本电脑的大量使用，对防盗提出更高的要求。据统计，全球每年约有30万台笔记本被盗，每台笔记本被盗的平均损失达到86920美元。传统的防盗方法很多，主要包括硬防盗、软防盗和软硬防盗综合的方法。
笔记本防盗锁是一种常用的硬防盗方法。通常笔记本电脑上都会有一个被称为“Security Slot(安全接口)”的防盗锁孔，旁边有一个锁形标志。常用的笔记本电脑防盗锁有线缆锁和扣式锁两种其中线缆锁如图1所示。使用时一端固定在坚硬且难于移动的物体(如寝室里的床框)上，再将另一端的T型锁头插入电脑的防盗锁孔，旋转90°就能锁住整部电脑；而扣式锁则以声光报警为主，它内部设有震动感应器，使用时将钢锁扣插进防盗锁孔锁住电脑(或电脑包)，当超过设定的动作阈值时它就会发出声光警报，吓跑或帮助抓获小偷。
东芝的笔记本找回者(Laptop Retriever)软件是典型的软防盗系统。其主要原理是笔记本会定期与服务器联系以确定笔记本目前所在的位置。如果主人报告笔记本被盗后，该公司技术人员就会和当地的警察部门联合起来找寻失窃的笔记本。
典型的软硬件综合防盗系统如方正刚推出的一款防盗笔记本。当人们暂时或短距离离开笔记本及携带笔记本外出时可以按下机身上的防盗按钮来启动防盗功能。主人在周围一定范围内活动，如有人移动笔记本，笔记本会发出类似汽车警报器的鸣叫声，同时屏幕提示输入密码，正确输入密码后，防盗警报解除，而在此时，关机等任何命令都不能解除警报。
本发明提出一种新型的智能防盗产品，可用于笔记本电脑的防盗。另外，该防盗产品同时能应用于汽车、家庭火灾防盗等场合中。与传统的防盗装置相比，该发明具有通用性强、智能、廉价、应用范围广等特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型的智能的防盗方案，尤其适合于提高笔记本电脑的防盗报警功能。
为了实现上述目的，本发明提供了一种防盗报警装置，其特点在于，该防盗报警装置包含一加速度传感器模块、一智能控制模块、一报警模块、一电源模块和一无线模块。
上述防盗报警装置中，其特点进一步在于，其加速度传感器模块，用于感知加速度变化信息并输出感应电压信号；其智能控制模块，与该加速度传感器模块相连，接收该输出感应电压信号，判决是否处于异常状态；其报警模块，与智能控制模块相连，当智能控制模块检验异常后，其输出报警信号，并驱动相应电路进行报警显示。
上述防盗报警装置，其特点进一步在于，上述无线模块又包括一GSM模块，用于接入GSM网；一SIM卡模块，用于存储设备号码等信息；一天线模块，用于发送和接收GSM信号。
上述防盗报警装置，其特点进一步在于，当加速度传感器模块感应异常信息，智能控制模块将驱动报警模块进行本地报警，并控制无线模块通过GSM网络给主人发出短信或电话报警。
上述防盗报警装置，其特点进一步在于，可通过用户手机打开/关闭防盗开关，从而使得其处于防盗状态/解除防盗状态。
上述防盗报警装置，其特点进一步在于，其通过电池进行供电。
上述防盗报警装置，其特点进一步在于，其电池盒采用定位螺丝加固，在短时间内很难取出电池。
上述防盗报警装置，其特点进一步在于，该电报警装置可为电发声装置、光报警装置、声光复合报警装置或电磁报警装置。
上述防盗报警装置，其特点进一步在于，加速度传感器模块可改为温度传感器、压力传感器、振动传感器等。比如说采用温度传感器可用于室内防火报警等。
上述防盗报警装置，其特点进一步在于，无线模块不仅仅局限于GSM模块，可将其替换为CDMA模块、PHS模块等用于移动通信网的模块。
本发明的功效在于提供了一种新型的智能的防盗方法，可用于提高笔记本电脑、汽车等的防盗以及室内防火报警器。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1普通笔记本防盗线缆锁图2系统原理框3单片机系统软件流程4MMA6260封装图5TC35模块管脚6MSP430F149封装7传感器模块与智能控制模块的连接图8加速度采集部分的软件工作流程图9TC35模块和MSP430F149连接原理10无线发射模块软件流程11本地报警模块与智能控制模块的连接图12MAX1951稳压模块连接原理13MAX882稳压模块连接原理14智能防盗系统原理图具体实施方式
该发明包含加速度传感器模块、智能控制模块、报警模块、电源模块和无线模块。当笔记本用户离开笔记本时，可将该发明固定在其笔记本的防盗锁孔上，并打开开关。此时，用户可通过手机来将该防盗装置设为防盗报警状态。如果要解除防盗状态的话，需要输入设定好的密码。在防盗报警状态时，如果有人触动笔记本电脑，该发明的加速度传感器将捕捉异常状态，在智能控制模块的控制下驱动报警模块进行本地报警，同时控制无线模块，此时无线模块将通过GSM网络拨通用户的手机，从而达到提醒用户并实现笔记本防盗的目的。
该发明的电源模块采用电池供电，电池盒用螺丝口定位，使偷盗者在很短的时间很难从该发明中取出电源。
整个系统的结构框图如图2所示。加速度传感器的工作原理是加速度信号转化为输出模拟电压。输出模拟电压通过A/D(数模转换)后输入智能控制模块。智能控制模块可采用DSP(数字信号处理器)、ARM(Advanced RISC Machines)或单片机芯片及其外围电路构成。下面以加速度传感器模块采用MMA6260芯片、智能控制模块采用MSP430F149单片机为例，进行可行性分析。
加速度传感器和单片机共用3.3V电源，根据加速度传感器特性，输出电压范围为0.25V～3.05V，输出电压进入单片机AD通道进行模数转换。单片机内部ADC需要一个基准信号，通常为电压基准，ADC的数字输出表示模拟输入相对于它的基准的比率。设NADC为ADC的数字输出，VR+、VR-为参考电压，则有NADC=4095×Vin-VR-VR+-VR-]]>本发明中VR+设为VCC，VR-设为VSS。所以，当它在X方向无加速度时，输出电压应为1.65V，而单片机ADC后所得数应为1000,0000,0000。
设X方向转化的数字输出为NX，Y方向转化的数字输出为NY，最小的报警加速度等效数字输出为NTh，则有 式中NTh可通过多次实验进行设定。NTh过大，则起不到防盗作用；NTh过小，则虚警概率比较大。
AD分辨率为12位，根据MSP430F149单片机A/D转换特性可知，其具有2bit转换误差，即±2LSB。所以转换精度为(3.3/4096)×4＝3.2mVMMA6260的灵敏度为800mV/g，所以理论精度为3.2mV/(800mV/g)＝0.004g。
可见该发明的灵敏度满足防盗应用要求。
报警模块采用蜂鸣器，也可采用其它形式的电报警装置，如光报警装置、声光复合报警装置或电磁报警装置。
无线模块包括无线收发芯片及外围电路、SIM卡模块以及天线模块。无线收发芯片基于GSM网络，可采用双频900/1800MHZ高度集成的GSM短信模块。无线模块通过RS-232口与智能控制模块进行通信。
智能控制控制模块的软件工作流程图如图3所示。其中智能控制模块采用MSP430F149芯片，加速度传感器采用MMQ6260芯片，无线模块采用TC35i模块。
电源模块采用电池进行供电，可采用镍氢、镍镉等充电电池。由于无线模块一般对电源要求较高，比如说峰值电流为1.8A，同时此时电源电压压降小于400mV。所以电源模块一般应包含专门的电源转换芯片。
下面对各个模块的实现方式进行详细论述。
1.传感器模块传感器模块采用Motorola公司的MMA6260芯片。该芯片是美国Motorola公司推出的低成本单芯片双轴传感器，基于表面微机械结构，集成信号处理电路，单极点低通滤波器和温度补偿，同时集成外部自检手段检测系统功能完整性。
其功能特点是测量范围双轴，±1.5g；高灵敏度800mV/g；低功耗1.2mA；单电源供电+2.7V～+3.3V；超小体积6mm×6mm×1.98mm(QFN封装)；高线性输出非线性度低于1％；结构坚固可承受±2000g冲击；ESD静电保护内置2000V ESD静电保护电路。
其封装管脚如图4所示。
其管脚说明如下NC悬空；Y-OUTY向加速度输出电压；X-OUTX向加速度输出电压；Vdd电源端；Vss地端；ST自校准2.无线模块无线模块采用SIMENS公司的TC35短信模块和天线模块。该短信模块是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM短信模块，其基本特性如下体积小、重量轻低功耗支持数据、语音、短消息和传真SIM应用工具包AT命令集控制R&TTE认证、GCF认证SMSMT/MO/CB/Text/PDU模式音频最高速率，升级最高速率和半速率便于集成TC35/TC35I短信模块电气特性支持电压范围3.3至5.5V电流消耗TALK模式peak at EGSM 900/GSM 18001.8A；TALK模式at EGSM 900/GSM 1800300mA/270mA；IDLE模式at EGSM 900/GSM 180010mA/10mA；SLEEP模式3mA；Power Down模式50uA.
TC35/TC35I短信模块输出功率-2W-类别4，for EGSM 900-1W-类别1，for GSM 1800TC35/TC35I短信模块机械特性尺寸54.5×36×6.75mm重量18g环境温度-20℃to+55℃(GSM 11.10标准)数据特征CSD最大达到14.4kbps、USSD、不透明模式译码方式CS 1，2，3，4TC35/TC35I短信模块接口40脚连接-电源接口-SIM 3V接口-标准RS232双向接口电平为CMOS 2.65V，可选波特率-模拟语音接口050欧姆天线连接器其模块管脚如图5所示。
其管脚定义详见SIMENS公司的技术文档TC35_37_HD_02_V03.10.pdf3.智能控制模块智能控制模块采用TI公司的MSP430系列单片机。该单片机主要具有以下特点低供电电压1.8V～3.6V极低功率消耗正常工作模式616μW@1MHz，2.2V待机模式6μW休眠模式不足1μW从待机状态激活时间小于6μS12位A/D转换电路，具有内部参考电源，采样保持以及自动扫描特点60KB+256B Flash存储器2KB RAM存储器其封装管脚如图6所示。
其管脚定义详见TI公司MSP430系列单片机的技术文档。
3.1传感器模块与智能控制模块模块的连接传感器模块与智能控制模块模块的连接图如图7所示。
图8显示了单片机上加速度采集部分的软件工作流程。
3.2TC35模块与智能控制模块的连接TC35模块和智能控制模块的连接原理图如图9所示。
主要用到以下几个TC35接口RS-232负责与单片机通信；IGT与单片机相连，以利用单片机控制TC35的启动；电源和地端与电源模块相连，SYNC端输出以显示TC35工作状态；SIM卡引脚与SIM卡相连。
下面对TC35主要模块进行分析。
电源模块TC35对电源要求较高，需要提供峰值电流为1.8A，同时电源电压不能因此而下降400mV以上。TC35需要的电源通过专门的电源转换芯片提供。
SIM卡模块与SIM卡连接一一对应，不过应注意ZIF连接器与卡引脚之间的总电缆长度不能超过200mm，以满足GSM11.10规范。
RS-232接口MSP430F149中UART1工作于UART模式，与TC35i的RS-232接口连接。
这里要说明DTR0和DSR0引脚连接，由于其表示单片机与无线模块的有效性，因此可以将它们一直置为有效。
SYNC引脚功能是检测TC35工作状态有两种工作模式，可通过AT指令AT+SYNC进行设置。一种指示发射功率增长情况，另一种显示TC35i工作状态。在本发明中将SYNC接到LED进行显示，LED的状态所代表的意义如下表所示表1 TC35指示灯状态及意义
单片机上无线发射模块的软件流程图如图10所示。
3.3本地报警模块与智能控制模块的连接MSP430F149通过控制三极管的基极从而控制本地报警模块的通断。本地报警模块报警电路采用蜂鸣器，如图11所示。
4.电源模块电源部分主要特点如下利用MAX1951稳压芯片为TC35发射模块提供4.2V稳定电压和峰值2A电流，以保证TC35顺利工作；利用MAX882稳压芯片对电源电压进行转换，3.3V输出，提供单片机和传感器模块的工作电源。
4.1MAX1951稳压模块无线模块TC35i对电源要求较高，因此其电源模块单独设计。电源设计应注意几点I、外部电源任何时候不能低于3.3V，而且在突发传输的过程中电压降不能超过400mV；II、外部电源能提供峰值2A电流；如果上述要求不能达到，TC35i就不能正常工作，电压的过高过低都会导致模块自动关机(POWERDOWN)，提供不了峰值2A的电流则很可能不能发射。
基于上述考虑，设计中采用了1.5A PWM STEP-DOWN DC-to-DC RegulatorMAX1951.
MAX1951是高效率、DC-DC降压开关转换器，可以输出高达1.5A的输出电流。该稳压器能够从2.6V到5.5V的输入电压产生0.8V到VIN的输出电压，尤其适合于那些需要板上后稳压的应用。在整个负载、线路、温度范围内，MAX1951总输出误差小于1％。MAX1951工作在1MHz的固定工作频率，具有高达94％的效率。较高的工作频率减少了外部元件的尺寸。内部的软启动控制电路降低了浪涌电流。短路和热过载保护提高了设计的可靠性。MAX1951采用了节省空间的8引脚SO封装。关键特性有紧凑的0.385in2电路板尺寸；1.5A输出时可选用10μF输入、输出陶瓷电容2μH电感；效率高达94％；在整个负载、电源电压和工作温度范围内可保持1％的输出精度(MAX1951，输出电流1.5A)；确保2A的输出电流；工作于2.6V至5.5V电源电压；0.8V至VIN可调节输出(MAX1951)；内部数字软启动；短路和热过载保护；其应用电路如图12所示。
各主要元件作用为JP3、JP4、JP5手动决定是否需要芯片工作；COMP端接RC至地以实现内部补偿，由单片机通过三极管控制，COMP拉低可使芯片进入SHUTDOWN模式，LX呈高阻状态；R7，C20对VCC去耦，以保证高开关频率和输出精度；R8、R9FB反馈输出网络，以稳定输出电压；L3输出电感；C18输入滤波电容；C20VCC旁路电容；C19补偿电容；C21REF旁路电容；C22输出滤波电容。
4.2MAX882稳压模块MAX882是低失稳电压、低静态电流线性稳压器，典型静态电流11uA(最大15uA)。5V的失稳电压为220mV(输出200mA)，3.3V的失稳电压为320mV(输出200mA)。其主要性能为电流限制TJ＝125oC时输出200mA；高功率(1.5W)8引脚SO封装；双模工作3.3V输出或1.25V至11V可调输出；2.7V至11.5V输入电压范围；低失稳电压220mV(输出200mA)；工作静态电流11uA(典型值)；关断静态电流1uA(最大值)，或备用静态电流7uA(典型值)；
欠压检测器；反向电流保护；热过载保护。
其应用电路如图13所示。
各主要元件作用为SET设置输出电压，可外接电阻网络实现不同输出，本设计中用默认值3.3V；OUT稳压输出，输出电流最大值200mA，外接2.2UF旁路电容；IN电源输入；STBY备用，接低电平时，输出OUT关断，接高电平时正常工作；LBI欠压检测，LBI输入低于内部1.2V基准电压时，漏极开路LBO变为低电平，不用时接IN。
以上是该发明各模块及其连接的详细说明，整个系统的原理电路图如图14所示。
本发明的另一种实施例是，加速度传感器模块可采用其它传感器模块，如温度传感器、振动传感器、压力传感器等。
本发明的精神和实质是传感器报警信号通过手机电话或短信通知用户，实现报警。
当然，本发明还有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种基于移动通信网络的智能防盗报警装置(以下简称防盗报警装置)，其特征在于根据捕捉到的传感器信号异常情况，通过移动通信网络向用户发出手机或电话报警。
2.根据权利要求1所述的防盗报警装置，其特征进一步在于该装置又包括一电源模块，用于为该防盗报警装置供电；一传感器模块，用于感知外界环境变化，输出电压信号；一报警模块，在智能控制模块的控制下，用于本地报警；一无线模块，在智能控制模块的控制下，用于接入移动通信网络，进行无线通信；一智能控制模块，用于感知传感器模块的信号异常，控制无线模块和报警模块发出报警信号。
3.根据权利要求2所述的防盗报警装置，其特征进一步在于该电源模块包含一电池组件。该电池组件包含数节电池，电池盒和外接电路。该电池组件的电池为一般干电池，可充电镍氢电池，锂电池和/或其他电池；该电池组件的电池盒采用定位螺丝加固，使偷盗者难以在较短的时间内取出电池。
4.根据权利要求2所述的防盗报警装置，其特征进一步在于其传感器模块又包括一加速度传感器芯片，用于感知加速度变化信息并输出感应信号。该加速度传感器可替换为压力传感器，温度传感器和/或其他传感器，以实现不同场合的防盗功能。
5.根据权利要求2所述的防盗报警装置，其特征进一步在于其智能控制模块，与电源模块，传感器模块，无线模块，报警模块相连，接收传感器模块输出的信号，判断信号异常，控制报警模块和无线模块进行报警。该智能控制模块的控制芯片为单片机芯片，DSP(数字信号处理器)芯片，ARM(Advanced RISC Machines)芯片和/或其他控制芯片。
6.根据权利要求2所述的防盗报警装置，其特征进一步在于其报警模块，在智能控制模块的控制下，输出本地报警信号。该报警模块的蜂鸣器组件为电发声装置、光报警装置、声光复合报警装置或电磁报警装置。
7.根据权利要求2所述的防盗报警装置，其特征进一步在于该无线模块包括一发射模块，用于接入移动通信网；一SIM卡模块，用于存储设备号码等信息；一天线模块，用于发送和接收无线信号。该发射模块包括GSM模块，CDMA模块，PHS模块等。
8.根据权利要求2所述的防盗报警装置，其特征进一步在于该装置可通过用户手机打开防盗开关，从而使得其处于防盗状态/解除防盗状态；当报警模块发出报警信号的同时，智能控制模块将控制无线模块通过移动通信网络给主人发出短信或电话报警。
全文摘要
本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型的智能的防盗方案，尤其适合于提高笔记本电脑的防盗报警功能。当笔记本用户离开笔记本时，可将该发明固定在其笔记本的防盗锁孔上，同时打开电源开关。用户可通过手机来将该防盗装置设为防盗报警状态。如果要解除防盗状态的话，需要输入设定好的密码在防盗报警状态时，如果有人触动笔记本电脑，加速度传感器将捕捉异常状态，智能控制模块将驱动报警模块进行本地报警，同时控制无线模块通过GSM网络拨通用户的手机或发短信。该发明的采用电池供电，电池盒用螺丝口定位，使偷盗者在很短的时间很难从该发明中取出电源。
文档编号H04M11/04GK101059904SQ200610058720
公开日2007年10月24日 申请日期2006年3月3日 优先权日2006年3月3日
发明者王胤, 陈越新, 刘飞 申请人:王胤, 陈越新, 刘飞