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。

無線報警網絡節點硬件設計

無線報警網絡節點主要由微處理器 AT89C2051、nRF2401無線通信芯片、外圍設備和開關量輸入接口的傳感器構成。微處理器AT89C2051是整個網絡節點硬件系統的核心控制部件，負責接收傳感器觸發的開關量報警信號，發送nRF2401通信命令，控制信息的傳輸。單片射頻收發芯片nRF2401是實現無線數據傳輸的關鍵器件。nRF2401工作于2.4~2.5GHzISM頻段，芯片內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調制器等功能模塊，輸出功率和通信頻道可通過程序配置，芯片功耗非常低，以-5dBm的功率發射時，工作電流只有10.5mA，接收時工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節能設計更方便。網絡節點采用nRF2401進行數據傳輸，來實現報警信息的無線傳輸。網絡節點通過連接的傳感器感知外部環境異常變化。網絡節點的電路原理圖如圖2所示。

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。

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報警系統的構成方案，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。采用基于無線網絡技術的報警系統具有較高的通信效率和較好的穩定可靠性。