畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于GSM的家庭安全系統(tǒng)設(shè)計.doc

河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設(shè)計圖紙基于gsm的家庭安全系統(tǒng)設(shè)計摘要本文研究和設(shè)計了一種基于gsm的家庭安全系統(tǒng)，該系統(tǒng)以單片機為核心部件組成嵌入式系統(tǒng)，具有人體紅外感應(yīng)、煤氣檢測、火焰探測、時間以及家庭安全狀況的實時顯示、遙控信息輸入、通過gsm短信功能實現(xiàn)家庭安全狀況的遠距離傳輸?shù)裙δ堋?在.過程中,主要工作內(nèi)容如下(下面以1/2/3/4編號的形式敘述):1.該裝置以stc89c52單片機為核心，人體紅外傳感器、mq-2煙霧氣敏傳感器、紅外火焰?zhèn)鞲衅髯鳛閿?shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用lph7366液晶顯示模塊對時間、家庭安全狀況進行實時顯示。(核心是不是傳感器, 是不是通過單片機進行數(shù)據(jù)采集, .實現(xiàn)了顯示)2. 在信息傳遞方面，采用gsm短信模塊通過gsm網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息的遠距離傳輸。3. 在參數(shù)設(shè)定方面，采用紅外遙控器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和設(shè)定功能。4. 通過對傳感器和遙控器的數(shù)據(jù)接收、處理和顯示、并通過at指令控制gsm模塊將家庭的安全狀況以短信的方式傳送給戶主，無論戶主身處何處都能實時的知道家庭的安全狀況，實現(xiàn)家庭安全狀況的零距離監(jiān)控。(進一步凝練/修改摘要)關(guān)鍵詞：51單片機 gsm 傳感器遙控器66abstractgsm-based home security system designthis paper discusses the design of a home security system based on gsm, , this embedded system is composed of an microcomputer as the core components, with human infrared sensor , gas detection, flame detection , and real- time status display home security , remote information input , for home security gsm sms functionality through long-distance transmission and other functions.the device is based on stc89c52 single chip microcomputer as the core, human infrared sensor , mq-2 smoke gas sensors , infrared flame sensor as a data acquisition system, using lph7366 lcd module for time , home security , real-time status display . in terms of messaging , using the gsm sms module to realize long-distance transmission of informationthrough the gsm network . in the parameter setting , the use of an infrared remote control setting function to achieve input and data . in software design , modular design microcontroller embedded software systems , sensors and remote control via data reception and processing, display, and will be sent to the security situation of families headed to text messages via at commands to control the gsm module , either head of the household where they live can know in real time the security situation in the family, to achieve zero distance monitoring home security conditions.keywords: mcu gsm sensorremote control目錄摘要1abstract2第1章緒論31.1 基于gsm的家庭安全系統(tǒng)簡介31.2 基于gsm的家庭安全系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢3第2章系統(tǒng)功能概述3第3章硬件設(shè)計33.1 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計33.1.1 stc89c52單片機概述33.1.2 單片機最小系統(tǒng)硬件電路設(shè)計33.2 gsm模塊簡介及其接口電路設(shè)計33.3 lph7366液晶顯示模塊33.4 ds12c887時鐘33.4.1 ds12c887引腳定義33.4.2 ds12c887與單片機的連接33.5 紅外遙控接收模塊33.6 紅外火焰?zhèn)鞲衅?3.7 mq-2煙霧氣敏傳感器33.8 人體紅外傳感器3第4章軟件設(shè)計34.1 gsm模塊軟件設(shè)計34.1.1 at指令簡介34.1.2 單片機串口通信簡介及編程34.1.3 單片機控制tc35發(fā)送短信的程序設(shè)計34.2 時鐘模塊軟件設(shè)計34.3 紅外遙控解碼軟件設(shè)計34.4 數(shù)據(jù)存儲器軟件設(shè)計34.5 液晶模塊軟件設(shè)計34.5.1 spi接口時序?qū)憯?shù)據(jù)/命令34.5.2 lph7366 液晶的初始化34.5.3 設(shè)置lph7366液晶的坐標34.5.4 顯示英文字符34.6 密碼撤防軟件設(shè)計34.7 設(shè)置密碼及戶主電話號碼的軟件設(shè)計34.8 主程序設(shè)計3第5章結(jié)論與展望3致謝3參考文獻3附件a3附件b3第1章 緒論1.1 基于gsm的家庭安全系統(tǒng)簡介基于gsm短信模塊的家庭安全系統(tǒng)運用了移動通信網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控報警技術(shù)，徹底解決了普通防盜器、監(jiān)控器無法解決的遠程報警和易于破解的難題。利用通信加密技術(shù)，讓用戶的家居安全無憂，是繼單向防盜器、雙向防盜器后的新一代防盜產(chǎn)品。gsm智能防盜器，是利用最新材料技術(shù)、最新信息技術(shù)、最新人工智能設(shè)計讓防盜器具備智慧靈魂，使人與財產(chǎn)的安全保障突破時空限制。在性能上必須要在各種情況條件下的高可靠性，在功能上必須既要讓用戶有不可破解的最高安全等級，又要讓用戶操作方便，甚至系統(tǒng)為用戶自動服務(wù)。gsm網(wǎng)絡(luò)智能防盜器符合全能的防盜技術(shù)特點：l 及時通知：全球范圍l 最高安全：杜絕解碼l 操作方便：手動自動l 實用功能：防盜防火gsm家庭安全系統(tǒng)被喻為繼第一代機械鎖，第二代電子式防盜鎖，第三代芯片式數(shù)碼防盜器，第四代gps防盜之后的第五代防盜器。本系統(tǒng)充分運用gsm移動通訊網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合數(shù)字通訊技術(shù)，實現(xiàn)對家居進行狀態(tài)監(jiān)控、調(diào)度、防盜報警、防火報警等功能。gsm網(wǎng)絡(luò)防盜主要是突破了無距離的限制。無服務(wù)費、無月租、房屋遇到入侵，5秒鐘通知到戶主，戶主可以第一時間制止盜竊行為的發(fā)生，防止火災(zāi)蔓延。1.2 基于gsm的家庭安全系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢城市規(guī)模迅速擴大，外來人口大量涌入，使本來就復(fù)雜的城市管理更加復(fù)雜。家庭被盜，住戶被搶，常有發(fā)生。對此，公安部門雖作了大量投入，仍不盡人意。其原因大體是：l 有的家庭被盜，損失數(shù)目極少，公安部門沒有用常規(guī)的方法立案偵察。l 有的住戶雖然損失嚴重，但法律意識淺薄，不能將當時的情況和線索作一個明確的表述，自然增加了破案難度。l 作案人詭計多端，狡猾、飄忽不定，沒有固定的著落和去處。l 公安部門時時有很多大案要案要辦，使破案周期變長，破案率下降。綜上所述，gsm家庭防盜系統(tǒng)是一個尖端科技的安防產(chǎn)品，性能可靠操作簡單，具有深遠的發(fā)展意義。第一章重新修改,結(jié)構(gòu)如下:1. 目的意義2. 現(xiàn)狀: 目前已有安防系統(tǒng)的缺點: (如,從功能單一/不能實現(xiàn)遠程安防監(jiān)控兩方面進行論述)3. 論文的主要研究內(nèi)容(參考摘要寫法分條來寫)第2章 系統(tǒng)功能概述(系統(tǒng)構(gòu)成及功能模塊概述)本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機控制、紅外有遙控、液晶顯示、時鐘模塊、gsm短信報警六個子模塊組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。圖21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(注意圖的擺放位置)數(shù)據(jù)采集模塊主要由人體紅外傳感器、mq-2煙霧氣敏傳感器、紅外火焰?zhèn)鞲衅鹘M成，實現(xiàn)的主要功能是當系統(tǒng)處于布防狀態(tài)時，人體紅外傳感器將室內(nèi)有無人體存在的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號，mq-2煙霧氣敏傳感器將廚房有無煤氣泄漏的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號，紅外火焰?zhèn)鞲衅鲗⑹覂?nèi)有無火源的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為電信號并將電信號交給單片機進行處理。單片機模塊為stc89c52單片機，主要實現(xiàn)的功能是對其他各模塊的控制，以及對接收數(shù)據(jù)的處理和邏輯判斷，是整個系統(tǒng)的中樞。紅外遙控模塊由遙控器以及紅外接收電路組成，其實現(xiàn)的主要功能是替換傳統(tǒng)的矩陣鍵盤作為用戶的數(shù)據(jù)與控制信息輸入的功能，其優(yōu)點是，硬件設(shè)計簡單，接口少而且還可以遠距離操作。液晶模塊由lph7366液晶顯示模塊構(gòu)成，主要功能是實現(xiàn)人機交互，顯示時間以及家庭安全狀況。時鐘模塊由ds12c887時鐘芯片組成，實現(xiàn)的功能是對發(fā)生家庭安全事故時間的記錄。gsm模塊由西門子公司生產(chǎn)的tc35與max232電頻轉(zhuǎn)換電路組成，實現(xiàn)的功能是將家庭的安全情況通過短信準時的發(fā)送給戶主。整個系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能是，當戶主離開房間并且加中沒有其他家庭人員時，可通過遙控器將系統(tǒng)設(shè)置為布防狀態(tài)，當家庭中出現(xiàn)小偷入侵、煤氣泄漏以及火災(zāi)隱患等任意安全事故時該系統(tǒng)通過短信的方式通知戶主進行報警，當家庭成員回到家中時可通過遙控器撤防，當請求撤防時還需用戶輸入密碼，只有在密碼正確的情況下，撤防請求才會生效。當系統(tǒng)處于撤防狀態(tài)時，用戶可以通過遙控器進行戶主電話號碼、時間、密碼的設(shè)置。第3章 硬件設(shè)計3.1 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計stc89c52單片機作為普通的51單片機其接口簡單、方便實用、功耗低、價格便宜且功能強大，已廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品當中?？紤]到功耗與成本問題，因此本系統(tǒng)以at89c52作為主控芯片。3.1.1 stc89c52單片機概述stc89c52是stc公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程flash存儲器。stc89c52使用經(jīng)典的mcs-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。具有以下標準功能： 8k字節(jié)flash，512字節(jié)ram， 32 位i/o 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4kb eeprom，max810復(fù)位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 stc89c52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35mhz，6t/12t可選。i. 特性8k字節(jié)程序存儲空間；512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；內(nèi)帶2k字節(jié)eeprom存儲空間;可直接使用串口下載；at89s52單片機:8k字節(jié)程序存儲空間；256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；自帶2kb的eeprom存儲空間;ii. 參數(shù)增強型8051單片機，6 時鐘/機器周期和12 時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。工作電壓：5.5v3.3v（5v單片機）/3.8v2.0v（3v 單片機）工作頻率范圍：040mhz，相當于普通8051 的080mhz，實際工作頻率可達48mhz。用戶應(yīng)用程序空間為8k字節(jié)。片上集成512 字節(jié)ram。通用i/o 口（32 個），復(fù)位后為：p0/p1/p2/p3 是準雙向口/弱上拉， p0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 i/o 口用時，需加上拉電阻。isp（在系統(tǒng)可編程）/iap（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（rxd/p3.0,txd/p3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。具有eeprom 功能。共3 個16 位定時器/計數(shù)器。即定時器t0、t1、t2。外部中斷4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，power down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。通用異步串行口（uart），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個uart。工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）。dip封裝、其引腳圖如圖3-1所示。(這樣擺放太亂,能不能以列表的形式給出)圖31stc89c52引腳圖3.1.2 單片機最小系統(tǒng)硬件電路設(shè)計51單片機要能正常工作需包括晶振、復(fù)位電路以及電源，其中p0口還需接上拉電阻。以下是單片機最小系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計圖。其硬件電路入圖2-2所示。圖32 51最小系統(tǒng)3.2 gsm模塊簡介及其接口電路設(shè)計(是不是把gsm概述移到2章)gsm(global system for mobile communicatiom)系統(tǒng)是目前基于時分多址技術(shù)的移動通信體制中，比較成熟完善，且應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)。目前已建成的覆蓋全國的gsm數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)，是我國公眾移動通信的主要方式?；趃sm的短信息服務(wù)，是一種在移動網(wǎng)絡(luò)上傳輸簡短信息的無線應(yīng)用，是一種信息在移動網(wǎng)絡(luò)上存儲和轉(zhuǎn)寄的過程。由于公眾gsm網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，建立上述系統(tǒng)不需要再組建專用通信網(wǎng)絡(luò)，所以具有實時傳輸數(shù)據(jù)功能的短消息應(yīng)用得到快速發(fā)展。本系統(tǒng)便借用現(xiàn)有的gsm網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對家庭安全情況的實時監(jiān)控與信息的遠程傳輸。tc35是siemens公司推出的新一代無線通信gsm模塊，該模塊集射頻電路與和基帶于一體，向用戶提供標準的at命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短信和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計。tc35模塊主要由gsm基帶處理器、gsm射頻模塊、供電模塊(asic)、閃存、zif連接器、天線接口六部分組成。作為tc35的核心,基帶處理器主要處理gsm終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號,并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下,可支持fr、hr和efr語音信道編碼。tc35的串行接口電平為03.3v，而本設(shè)計使用的單片機stc89c52的串行口的接口電平為05v，因此tc35與單片機不能直接相連，但tc35自帶有rs232通訊接口，所以只需設(shè)計一個ttl電平轉(zhuǎn)rs232電平電路與tc35的rs232通訊接口相連即可。其電平轉(zhuǎn)換電路如圖4-2所示。圖33電平轉(zhuǎn)換電路3.3 lph7366液晶顯示模塊lph7366 是nokia 公司生產(chǎn)的可用于其5110、6150，6100 等系列移動電話的液晶顯示模塊，國內(nèi)廠家也生產(chǎn)有類似的兼容產(chǎn)品。該產(chǎn)品除應(yīng)用于移動電話外，也可廣泛應(yīng)用于各類便攜式設(shè)備的顯示系統(tǒng)。與其它類型的產(chǎn)品相比，該模塊具有以下特點：84x48 的點陣lcd，可以顯示4 行漢字，采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號線僅有9 條。支持多種串行通信協(xié)議（如avr 單片機的i、mcs51 的串口模式等），傳輸速率高達4mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時間?？赏ㄟ^導(dǎo)電膠連接模塊與印制版，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。lcd 控制器驅(qū)動器芯片已綁定到lcd 晶片上，模塊的體積很小。采用低電壓供電，正常顯示時的工作電流在200a 以下，且具有掉電模式。lph7366 的這些特點非常適合于電池供電的便攜式通信設(shè)備和測試設(shè)備中，本系統(tǒng)充分考慮到其接口少、體積小、以及功耗小的優(yōu)點點，所以選擇它作為本系統(tǒng)的人機交互界面。其硬件連接電路如下圖所示。圖34lph7366連接圖3.4 ds12c887時鐘3.4.1 ds12c887引腳定義圖35ds12c8871 (mot) 總線操作時序選擇端。它有兩種總線工作模式，即motorola和intel模式。mot接vcc時，選用motorola模式；當mot接gnd或懸空時，選用intel模式。本設(shè)計選用的是intel模式，將mot引腳直接接地。47（ad0ad7）復(fù)用地址數(shù)據(jù)總線。該總線采用時分復(fù)用技術(shù)，在總線周期前部分，出現(xiàn)在ad0ad7上的是地址信息，可以選通ds12c887內(nèi)部ram，總線周期后半部分出現(xiàn)在ad0ad7上的是數(shù)據(jù)信息。12, 24（gnd,vcc）系統(tǒng)電源接入端。其中vcc接+5v輸入，gnd接地，當vcc輸入為+5v時，用戶可以訪問ds12c887內(nèi)的ram中的數(shù)據(jù)，并可以對其進行讀/寫操作；當vcc輸入小于+4.25v時，進展用戶對內(nèi)部進行讀/寫操作，此時用戶不能正確獲取芯片內(nèi)的時間信息；當vcc的輸入小于+3v時，ds12c887會自動將電源換到內(nèi)部的鋰電池上，保證內(nèi)部的電路正常工作。13（cs）芯片片選端。低電平有效。14 （as）地址選通輸入端。在進行讀/寫操作時，as的上升沿將ad0ad7上出現(xiàn)的地址信息鎖存存到ds12c887上，而下一個下降沿清除ad0ad7上的地址信息，不論cs是否有效，ds12c887都將執(zhí)行該操作。15（r/w）讀/寫輸入端。該引腳也有兩種工作模式，當mot接vcc時，r/w工作在motorola模式。此時，該引腳的作用是區(qū)分讀操作還是寫操作，r/w高電平時為讀操作，r/w低電平時為寫操作；當mot接gnd時，該引腳工作在intel模式，此時引腳作為寫允許輸入，即write enable，此時的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。17 （ds）數(shù)據(jù)選擇或讀輸入引腳。該引腳有兩種工作模式，當mot接vcc時選用motorola工作模式，此時，每個總線周期的后一部分的ds為高電平，稱為數(shù)據(jù)選通。在讀操作中，ds的上升沿使ds12c887將內(nèi)部數(shù)據(jù)送往總線ad0ad7上，以供外部讀取。在寫操作中，ds的下降沿將數(shù)據(jù)總線ad0ad7上的數(shù)據(jù)鎖存在ds12c887中。當mot接gnd時，選用intel工作模式，此時該引腳是讀允許輸入引腳，即read enable。18 （reset）芯片復(fù)位引腳。低電平有效，通常該引腳接vcc即可。19 （irq） 中斷請求輸出。低電平有效，用作處理器的中斷申請輸入。只要引起中斷的狀態(tài)位置位，并且相應(yīng)中斷使能位也置位，irq將一直保持低電平，處理器程序通常讀取c寄存器來清除irq引腳輸出，reset引腳也會清除未處理的中斷。沒有中斷發(fā)生時，irq為髙阻態(tài)，可將多個中斷器件接到一條irq總線上，只要它們均為漏極開路輸出即可。irq引腳為漏極開路輸出，需要一個外接上拉電阻與vcc相連。23 （sqw）方波輸出引腳。當供電電壓vcc大于4.25v時，swq引腳輸出方波此時，可以通過對控制寄存器編程來得到13種方波的輸出。3.4.2 ds12c887與單片機的連接ds12c887與單片機連接實現(xiàn)計時功能需要占用單片機的12個i/o端口，分別是4個控制端口與8個數(shù)據(jù)端口，其硬件電路如下：圖36 ds12c887硬件連接圖3.5 紅外遙控接收模塊通用遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編碼和解碼兩大集成芯片來進行控制操作。如圖3-7所示，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制和led紅外發(fā)射器；接收部分包括光電轉(zhuǎn)換放大電路、解調(diào)解碼電路。圖37紅外線遙控系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)的發(fā)射部分采用市場上現(xiàn)有的車載紅外小型遙控器，如圖3-8所示圖38車載紅外小型遙控器本設(shè)計使用的接收電路是一種集紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與ttl電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。 接收器對外只有3個引腳：out、gnd、vcc與單片機接口非常方便，如圖6-7所示。圖39紅外接收頭1. 脈沖信號輸出接，直接接單片機的io 口；2. gnd接系統(tǒng)的地線（0v）；3. vcc接系統(tǒng)的電源正極（+5v）；硬件電路設(shè)計如圖3-10。圖310紅外接收頭硬件連接3.6 紅外火焰?zhèn)鞲衅饔捎诟鞣N燃燒生成物、中間物、高溫氣體、碳氫物質(zhì)以及無機物質(zhì)為主體的高溫固體微粒構(gòu)成的?；鹧娴臒彷椛渚哂须x散光譜的氣體輻射和連續(xù)光譜的固體輻射。不同燃燒物的火焰輻射強度、波長分布有所差異，但總體來說，其對應(yīng)火焰溫度的近紅外波長域及紫外光域具有很大的輻射強度,根據(jù)這種特性可制成火焰?zhèn)鞲衅鳎鶕?jù)檢測光譜的不同火焰?zhèn)鞲衅骺煞譃?，遠紅外火焰?zhèn)鞲衅骱妥贤饣鹧鎮(zhèn)鞲衅鳌１驹O(shè)計使用的是遠紅外火焰?zhèn)鞲衅?。紅外火焰?zhèn)鞲衅髂軌蛱綔y到波長在700納米1000納米范圍內(nèi)的紅外光，探測角度為60，其中紅外光波長在880納米附近時，其靈敏度達到最大。遠紅外火焰探頭將外界紅外光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化，通過a/d轉(zhuǎn)換器反映為0255范圍內(nèi)數(shù)值的變化。外界紅外光越強，數(shù)值越小；紅外光越弱，數(shù)值越大，也可通過電壓比較器直接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為數(shù)字量輸出。本設(shè)計使用的紅外火焰?zhèn)鞲衅髂K的硬件電路入圖3-11所示。圖311火焰?zhèn)鞲衅麟娐吩韴D該模塊有兩個輸出端一個是模擬輸出端ac，另一個是數(shù)字輸出端out。數(shù)字輸出端的輸出特性為：模塊在環(huán)境火焰光譜或者光源達不到設(shè)定閾值時，out 口輸出高電平，當外界環(huán)境火焰光譜或者光源超過設(shè)定閾值時，模塊out輸出低電平。本設(shè)計直接使用該模塊的數(shù)字輸出端與單片機的p3.6相連。3.7 mq-2煙霧氣敏傳感器mq- 2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(sno2)。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。 mq-2氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。其硬件電路如3-12所示。圖312 mq-2硬件電路圖該傳感器有兩個輸出端，一個模擬輸出端，一個數(shù)字輸出端，數(shù)字輸出端的敏感度可以通過一個電位器rp來調(diào)節(jié)。本設(shè)計直接使用其數(shù)字輸出端，數(shù)字輸出短的輸出特性為，當氣體的濃度達到一定限度時數(shù)字輸出端輸出低電平，否則輸出高電平。讓其與單片機的p3.5直接相連。3.8 人體紅外傳感器人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發(fā)出特定波長10um左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10um左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10um左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。當一些晶體受熱時，在晶體兩端將會產(chǎn)生數(shù)量相等而符號相反的電荷。這種由于熱變化而產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。菲涅耳透鏡是根據(jù)菲涅耳原理制成，菲涅耳透鏡分為折射式和反射式兩種形式，其作用一是聚焦作用，將熱釋的紅外信號折射（反射）在pir上；二是將檢測區(qū)內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入檢測區(qū)的移動物體能以溫度變化的形式在pir上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號，這樣pir就能產(chǎn)生變化電信號。使熱釋電人體紅外傳感器(pir)靈敏度大大增加。本設(shè)計采用的是市場上比較流行的hc-sr501人體紅外感應(yīng)模塊，其硬件電路入圖3-13所示。圖313 hc-sr501人體紅外感應(yīng)模塊硬件電路當有人進入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。所以只需將該傳感器的輸出腳直接與單片機的某一io口相連便可實現(xiàn)對其的使用，本設(shè)計與單片機的p3.7相連。模塊參數(shù)： 1.工作電壓：dc5v至20v 2.靜態(tài)功耗：65微安 3.電平輸出：高3.3v，低0v 4.延時時間：可調(diào)(0.3秒18秒) 5.封鎖時間：0.2秒 6.觸發(fā)方式：l不可重復(fù)，h可重復(fù)，默認值為h(跳帽選擇) 7.感應(yīng)范圍：小于120度錐角，7米以內(nèi) 8.工作溫度：-15+70度模塊特性： 1、這種探頭是以探測人體輻射為目標的。所以熱釋電元件對波長為10um左右的紅外輻射必須非常敏感。 2、為了僅僅對人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。 3、被動紅外探頭，其傳感器包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元。而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。 4、一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號處理而報警。 5、菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距(感應(yīng)距離)，從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密。第4章 軟件設(shè)計4.1 gsm模塊軟件設(shè)計tc35的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實際上是一個串行異步收發(fā)器，它有固定的參數(shù)：8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，無校驗位，波特率在300bit/s-115bit/s之間可選。gsm引擎提供的命令接口符合gsm07.05和gsm07.07規(guī)范。gsm07.07中定義的at命令接口，提供了一種移動平臺與數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通用接口；gsm07.05對短信的控制做了詳細的規(guī)定。對短信的控制有兩種模式：基于at命令的text模式以及pdu(protocol data unit）模式。text模式比較簡單，但不支持中文短信，pdu模式可以提供更為強大的功能，但其編碼較text模式更為復(fù)雜。無論選擇哪種模式，都可以通過at指令控制手機模塊實現(xiàn)短信得發(fā)送、接受、刪除等管理。4.1.1 at指令簡介本設(shè)計中tc35主要實現(xiàn)的功能包括信息的發(fā)送與接受，對tc35的控制都是通過at指令進行控制的。l 常用at指令及功能的簡介。at 測試連接是否正確,正確返回oate0 關(guān)閉回顯。程序初始化at部分首先關(guān)閉回顯。 ate1 打開回顯。使用超級終端測試命令時打開。at+cgmi 得到廠商信息at+cgmr 得到版本號at+cgsn 得到序列號(imei)at+csq 獲得當前信號，tc35回復(fù)：+csq: 30,99此處30表示當前的信號?？赡艿臄?shù)值和對應(yīng)的信號強度如下：0 -113dbm及以下1 -111dbm2.30-109.-53dbm31 -51dbm及以上99 錯誤at+cops 網(wǎng)絡(luò)營運商 at+csca 短信中心號碼 at+cmgd 刪除指定的短信 at+cmgf 短信格式。分為text模式和pdu模式 at+ipr? 顯示串口波特率 at+ipr=19200更改串口波特率為19200 atd打電話 ata接電話 ath掛電話 t+cnmi=2,1,0,0,0 /短信存入sim卡at+cnmi=2,2,0,0,0 /短信直接串口輸出，不存sim卡at+creg? 查詢網(wǎng)絡(luò)注冊情況，tc35回復(fù)：creg: 0,1ok1表示已經(jīng)注冊網(wǎng)絡(luò)，其它可能的情況如下：0 沒有注冊1 注冊本地網(wǎng)絡(luò)2 沒有注冊，但正在搜索3 網(wǎng)絡(luò)注冊失敗，限制服務(wù)4 未知5 已注冊，漫游at&w 保存設(shè)置l 短信的發(fā)送方法（1） 發(fā)送英文文短信1 at+cmgf=1 2 at+cmgs車(目的地址) tc35回應(yīng)： at+cmgs輸入短信息的內(nèi)容(只能是英文)：test 回車（二）發(fā)送中文短信1 at+cmgf=02 at+cmgs=203 發(fā)送中文短信內(nèi)容的pdu編碼如：您好 pdu編碼為0891683110100305f011000b818126328046f90008a70660a8597d000a發(fā)送成功后顯示+cmgs: 11okl 短信讀取方法at+cmgr=x回車無短信息,tc35回應(yīng)：at+cmgr=3+cmgr：0,0短信的刪除方法at+cmgd=1回車4.1.2 單片機串口通信簡介及編程串行通信是指計算機主機與外設(shè)之間以及主機系統(tǒng)與主機系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的串行傳送。使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個固定的時間長度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，特別適用于計算機與計算機、計算機與外設(shè)之間的遠距離通信。串口通信時，發(fā)送和接收到的每一個字符實際上都是一次一位的傳送的，每一位為1或者為0。串口通信可分為同步串口通信與異步串口通信。51單片機的串行口主要有兩個數(shù)據(jù)緩沖器sbuf、一個數(shù)據(jù)寄存器（9位）、一個串行控制寄存器scon和一個波特率發(fā)生器ti等組成。特殊功能寄存器scon用來存放串口的控制和狀態(tài)信息。定時器/計數(shù)器t1作為串口的波特率發(fā)生器，其波特率是否增倍有特殊功能寄存器pcon的最高位決定。串行口數(shù)據(jù)緩沖器sbuf是可以直接尋址的專用寄存器。在物理上，一個作為發(fā)送器，一個作為接收器，兩個緩沖器共用一個地址99h，有讀寫信號區(qū)分。l sbuf 寄存器它是兩個在物理上獨立的接收、發(fā)送緩沖器，可同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，可通過指令對sbuf 的讀寫來區(qū)別是對接收緩沖器的操作還是對發(fā)送緩沖器的操作。從而控制外部兩條獨立的收發(fā)信號線rxd（p3.0）、txd（p3.1），同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全雙工。l 串行控制寄存器scon表格41 scon寄存器sm0sm1sm2rentb8rb8tiri表中各位（從左至右為從高位到低位）含義如下。sm0 和sm1 ：串行口工作方式控制位，其定義如表4.2 所示。表格42 串口工作方式sm0sm1工作方式功能波特率00方式0同步移位寄存器輸出方式fosc/1201方式110位異步通信方式可變?nèi)。瑳Q定時器110方式211位異步通信方式fosc/32或fosc/6411方式311位異步通信方式可變?nèi)。瑳Q定時器1其中，fosc 為單片機的時鐘頻率；波特率指串行口每秒鐘發(fā)送（或接收）的位數(shù)。sm2 ：多機通信控制位。該僅用于方式2 和方式3 的多機通信。其中發(fā)送機sm2 1（需要程序控制設(shè)置）。接收機的串行口工作于方式2 或3，sm2=1 時，只有當接收到第9 位數(shù)據(jù)（rb8）為1 時，才把接收到的前8 位數(shù)據(jù)送入sbuf，且置位ri 發(fā)出中斷申請引發(fā)串行接收中斷，否則會將接受到的數(shù)據(jù)放棄。當sm2=0 時，就不管第位數(shù)據(jù)是0 還是1，都將數(shù)據(jù)送入sbuf，并置位ri 發(fā)出中斷申請。工作于方式0 時，sm2 必須為0。ren ：串行接收允許位：ren =0 時，禁止接收；ren =1 時，允許接收。tb8 ：在方式2、3 中，tb8 是發(fā)送機要發(fā)送的第9 位數(shù)據(jù)。在多機通信中它代表傳輸?shù)牡刂坊驍?shù)據(jù)，tb8=0 為數(shù)據(jù)，tb8=1 時為地址。rb8 ：在方式2、3 中，rb8 是接收機接收到的第9 位數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)正好來自發(fā)送機的tb8，從而識別接收到的數(shù)據(jù)特征。ti ：串行口發(fā)送中斷請求標志。當cpu 發(fā)送完一串行數(shù)據(jù)后，此時sbuf 寄存器為空，硬件使ti 置1，請求中斷。cpu 響應(yīng)中斷后，由軟件對ti 清零。ri ：串行口接收中斷請求標志。當串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時，此時sbuf 寄存器為滿，硬件使ri 置1，請求中斷。cpu 響應(yīng)中斷后，用軟件對ri 清零。l 電源控制寄存器pcon（見表格4.3）。表格41 pcon寄存器smod-gf1gf0pdidl表中各位（從左至右為從高位到低位）含義如下。smod ：波特率加倍位。smod=1，當串行口工作于方式1、2、3 時，波特率加倍。smod=0，波特率不變。gf1、gf0 ：通用標志位。pd（pcon.1）：掉電方式位。當pd=1 時，進入掉電方式。idl（pcon.0）：待機方式位。當idl=1 時，進入待機方式。另外與串行口相關(guān)的寄存器有前面文章敘述的定時器相關(guān)寄存器和中斷寄存器。定時器寄存器用來設(shè)定波特率。中斷允許寄存器ie 中的es 位也用來作為串行i/o 中斷允許位。當es1，允許串行i/o 中斷；當es0，禁止串行i/o 中斷。中斷優(yōu)先級寄存器ip的ps 位則用作串行i/o 中斷優(yōu)先級控制位。當ps=1，設(shè)定為高優(yōu)先級；當ps =0，設(shè)定為低優(yōu)先級。l 串口初始化在實現(xiàn)串口通信之前需對與串口通信的相關(guān)寄存器進行設(shè)置即串口的初始化，串口初始化包括串口通信方式選擇、波特率設(shè)置、串口中斷的開啟等設(shè)置。本系統(tǒng)選擇方式2,波特率設(shè)置為9600bps,初始化程序如下。void serial_port_init() scon = 0x50 ; /uart為模式1，8位數(shù)據(jù)，允許接收 tmod |= 0x22 ;/定時器1為模式2,8位自動重裝 pcon |= 0x80 ; /smod=1; th1 = 0xfa ; /baud:19200 fosc=11.0592mhz tl1=0xfa;th0=0x00;tl0=0x00; ie |= 0x93 ; /enable serial interrupt tr1 = 1 ; / timer 1 runtr0=1; ti=1;it0 = 1; es=1;l 接收數(shù)據(jù)過程當cpu接收（即scon的ren位置“1”）且接收中斷標志位ri復(fù)位時，就啟動一次接收過程。接收數(shù)據(jù)時，外界數(shù)據(jù)通過引腳rxd（p3.0）串行輸入，數(shù)據(jù)最低位首先進入移位寄存器，一幀數(shù)據(jù)接收完畢后再并行送入緩沖器sbuf中，同時將中斷標志ri置“1”。當用軟件將輸入的數(shù)據(jù)讀走并將ri復(fù)位后，才能開始下一幀數(shù)據(jù)的輸入過程。這個過程重復(fù)進行直至所有數(shù)據(jù)接收完畢。本設(shè)計的串口接收數(shù)據(jù)操作都在串口中斷程序中執(zhí)行，具體程序如下：void ser() interrupt 4 if(ri=1) aaj=sbuf;/命令存到命令數(shù)組 ri=0; /軟件清除接收中斷 j+; l 發(fā)送數(shù)據(jù)過程當發(fā)送標志位ti置位后，cpu執(zhí)行任何一條寫sbuf指令，就啟動一次發(fā)送過程。cpu在執(zhí)行寫sbuf指令的同時啟動發(fā)送控制器開始發(fā)送數(shù)據(jù)，被發(fā)送的數(shù)據(jù)由txd引腳串行輸出，首先輸出最低位。當一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完即發(fā)送緩沖器空時，cpu自動將發(fā)送中斷標志位ti置“1”。當軟件將ti復(fù)位，同時又將下一幀數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)緩沖器sbuf后，cpu再次重復(fù)上述過程直到所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。void print_char(unsigned char ch)/發(fā)送單個字符 sbuf=ch; /送入緩沖區(qū) while(ti!=1); /等待發(fā)送完畢 ti=0; /軟件清零4.1.3 單片機控制tc35發(fā)送短信的程序設(shè)計單片機能控制tc35發(fā)送短信需要滿足兩個條件：單片機與tc35通信正常與tc35與gsm網(wǎng)絡(luò)連接正常。單片機如何與tc35通信前面已經(jīng)論述過了，下面簡單介紹一下如何判斷tc35連接網(wǎng)絡(luò)是否正常。程序流圖如圖4-2：圖41判斷tc35工作狀態(tài)流程圖程序設(shè)計如下： unsigned char idata aamaxchar; unsigned char sms_j; code unsigned char ate0=ate0rn; /關(guān)閉回顯。程序初始化at部分首先關(guān)閉回顯。 code unsigned char creg_cmd=at+creg?rn;/查詢網(wǎng)絡(luò)注冊情況 code unsigned char atcn=at+cnmi=2,1rn;/短信存入sim卡 code unsigned char cmgf0=at+cmgf=0rn;/發(fā)送英文文短信 void at() clearbuff(); print_str(ate0); delay_m(50); while(strstr(aa,ok)=null) led(0x80);delay_m(50); clearbuff(); print_str(ate0); clearbuff(); print_str(atcn); delay_m(100);clearbuff(); while(1) print_str(creg_cmd); delay_m(100); if(aa9=0)&(aa11=1)|(aa9=0)&(aa11=5)/判斷網(wǎng)絡(luò)注冊情況 clearbuff();delay_m(100); led(0x40); break; else clearbuff(); 其中數(shù)組aa記錄的是tc35向單片機發(fā)送的數(shù)據(jù)，清空aa數(shù)組的程序如下：void clearbuff() for(sms_j=0;sms_j”，然后傳遞你想發(fā)送的英文短信給tc35，最后傳遞0x1a給tc35。所有命令都通關(guān)過串口由單片機發(fā)出。程序流圖如圖4-3所示。圖42發(fā)送英文短信流程圖發(fā)送英文短信的子程序如下：void send_sms(unsigned char *inf,unsigned char *sms) print_str(cmgf1); delay_m(100);while(hand()=0); led(0x80);clearbuff(); print_str(sms); /發(fā)送ying wen 短信while(strstr(aa,)=null); delay_m(50); led(0x40); print_str(inf); /發(fā)短信內(nèi)容delay_m(10); print_char(0x1a); /發(fā)送結(jié)束符號 delay_m(50); led(0x20); 4.2 時鐘模塊軟件設(shè)計ds12c887采用cmos技術(shù)制成，把時鐘芯片所需的晶振和外部鋰電池相關(guān)電路集于芯片內(nèi)部。采用ds12c887芯片設(shè)計的時鐘電路勿需任何外圍電路并具有良好的微機接口。ds12c887芯片具有微軾耗、外圍接口簡單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘場合中。其主要功能如下：1 內(nèi)含一個鋰電池，斷電情況運行十年以上不丟失數(shù)據(jù)。2 計秒、分、時、天、星期、日、月、年，并有閏年補償功能。3二進制數(shù)碼或bcd碼表示時間、日歷和定鬧。412小時或24小時制，12小時時鐘模式帶有pwm和am指導(dǎo)，有夏令時功能。5motorola5和inatael總線時序選擇。6有128個ram單元與軟件音響器，其中14個作為字節(jié)時鐘和控制寄存器，114字節(jié)為通用ram，所有aram單元數(shù)據(jù)都具有掉電保護功能。7可編程方波信號輸出。8中斷信號輸出(irq)和總線兼容，定鬧中斷、周期性中斷、時鐘更新周期結(jié)束中斷可分別由軟件