畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于AT89s52單片機(jī)的防盜門非法開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計.doc

摘 要摘 要本文研究了防盜門非法開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過用戶輸入的開門密碼來開啟防盜門，并且當(dāng)非法輸入時，會產(chǎn)生報警并發(fā)送短信給戶主。該設(shè)計主要以單片機(jī)為核心控制器，以tc35gsm模塊為傳輸中介，設(shè)計了一套無線監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)成功的解決了單片機(jī)與tc35gsm模塊的通信問題，實現(xiàn)了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控。經(jīng)實驗檢驗，該系統(tǒng)具有易攜帶、實用簡單、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、資費低廉等優(yōu)點。具有一定的實用性和推廣價值。關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)控；tc35gsm模塊；at89s52單片機(jī)29目 錄目 錄摘 要iabstract錯誤！未定義書簽。第1章 緒 論11.1 課題背景11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展11.3 課題研究的內(nèi)容及意義2第2章 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ)32.1 系統(tǒng)的主控芯片at89sc51芯片32.2 系統(tǒng)的短信發(fā)送模塊tc35gsm模塊52.3 系統(tǒng)的密碼矩陣鍵盤62.4 系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)72.5 系統(tǒng)的報警系統(tǒng)8第3章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計93.1 系統(tǒng)總體框圖93.2 控制系統(tǒng)的電路設(shè)計103.3 顯示系統(tǒng)的電路設(shè)計113.4 報警系統(tǒng)的電路設(shè)計133.5 系統(tǒng)整體電路圖錯誤！未定義書簽。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及分析94.1 程序設(shè)計流圖184.2 程序設(shè)計19結(jié)論錯誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)錯誤！未定義書簽。致謝錯誤！未定義書簽。附錄錯誤！未定義書簽。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）第1章 緒 論隨著21世紀(jì)的到來，我們居住的地球正處在一個信息革命和知識經(jīng)濟(jì)的時代，我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力及人民生活水平不斷提高。住宅除了滿足人們的基本居住要求外，還必須滿足辦公、教育、娛樂、會客、健身儲物等多種要求，與此同時，人們對生活的安全性和高效性提出了更高的要求，智能化防盜門由此產(chǎn)生。對于一個住宅而言，居民的安全是首要的。1.1 課題背景隨著時代的不斷進(jìn)步，改革開放的深入發(fā)展，電子電器技術(shù)的飛速進(jìn)步，人們的生活水平有了很大程度的提高，家庭和社會上的高檔貴重物品越來越多，也就使一些不法分子有機(jī)可乘。這就導(dǎo)致人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其在家居安全方面，不得不時刻留意那些不速之客，現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報警系統(tǒng)，因此大大提高了小區(qū)的安全程度，有效保證了居民的人身財產(chǎn)安全。此外，防盜系統(tǒng)技術(shù)性能穩(wěn)定、防盜功能強(qiáng)等特點使防盜門非法開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。 所謂防盜門非法開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控是一種能夠發(fā)出短信及報警的電子系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可以是現(xiàn)場的，也可以是遙控的。它是人力防盜最重要的補充措施。防盜監(jiān)控系統(tǒng)作為一種防盜的技術(shù)措施，是完全必要的，它甚至能起到人力防范所不能起到的作用，可以說它是一位忠實的“警衛(wèi)”。 近年來，隨著技術(shù)和社會的發(fā)展，在越來越多的生活和工業(yè)控制領(lǐng)域都開始強(qiáng)調(diào)“無線”的概念，在工業(yè)控制領(lǐng)域中數(shù)據(jù)的傳輸上越來越多的采用無線數(shù)據(jù)的傳送。對于短距離的通信可以采用一般的無線電技術(shù)，但是如果無線通信系統(tǒng)的覆蓋范圍很廣，顯然需要無線設(shè)備具有很大的發(fā)送功率。這樣相應(yīng)的無線電設(shè)備會非常的龐人和昂貴。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使得手機(jī)的更新速度越來越快，價格也越來越便宜。手機(jī)的通信是數(shù)據(jù)的無線收發(fā)的過程，這個過程遵循特定的協(xié)議。由于手機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸屬于無線傳輸，主要的運營設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)支持已由移動、聯(lián)通等大的運營商建設(shè)的很完善。手機(jī)信號覆蓋范圍廣，在信息傳遞性能方面穩(wěn)定、可靠。因此本設(shè)計采用手機(jī)中的gsm模塊為信息傳遞的載體，與單片機(jī)結(jié)合起來構(gòu)成遠(yuǎn)距離無線防盜監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送、遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。 目前國內(nèi)使用的各類防盜、保安警報器基本都是以超聲波、主動式紅外發(fā)射接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。而這里所設(shè)計的防盜門非法開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是以單片機(jī)芯片控制gsm模塊來發(fā)送信息。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展在當(dāng)今高速發(fā)展的社會中，人們對自身所處的環(huán)境越來越關(guān)心，居家安全已成為當(dāng)今小康之家優(yōu)先考慮的問題。當(dāng)人們上班家中無人，或者僅有老人孩子在家，或者晚上在家熟睡，必須確保家庭成員和財產(chǎn)的絕對安全。為了保障住宅內(nèi)的財產(chǎn)和居民的安全，必然將運用各種高新信息技術(shù)，預(yù)防和解決家居的入室盜竊作案犯罪的發(fā)生。防盜門的非法開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控就顯得尤為重要。家庭自動化系統(tǒng)是適應(yīng)現(xiàn)代生活對家庭功能逐漸增長的需求發(fā)展起來的一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)的內(nèi)容、構(gòu)成和配置因國度、家庭的經(jīng)濟(jì)實力、家庭的知識結(jié)構(gòu)以及個人喜好的不同而不同。因此，家庭自動化系統(tǒng)的配置與住宅小區(qū)的定位（安置型、實用型、舒適型還是豪華型）以及住戶的類型比例（經(jīng)濟(jì)實力、知識結(jié)構(gòu)等）有著密切的關(guān)系。隨著微電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對于居住環(huán)境的安全、方便、舒適提出了越來越高的要求，因此防盜門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)就隨之出現(xiàn)，也隨著改革開放的深入和市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展、提高，城市外來流動人口大量增加，帶來許多不安定因素，刑事案件特別是入室盜竊、搶劫居高不下，因此防盜門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是智能化小區(qū)建設(shè)中不可缺少的一項，而以往的做法是安裝防盜門、防盜網(wǎng)，但普遍存在有礙美觀，不符合防火要求，而且不能有效地防止犯罪分子對住宅的入侵，故利用高科技的電子防盜報警系統(tǒng)也就應(yīng)運而生。目前我國大多數(shù)家庭都是雙職工，當(dāng)發(fā)生警情時，不能有效地處理，因此，必須設(shè)立小區(qū)報警中心，在發(fā)生警情時，除了現(xiàn)場報警外，同時還向小區(qū)的保安中心進(jìn)行電腦聯(lián)網(wǎng)報警，以便警情得到迅速處理。針對以上情況，適合我國國情的防盜門遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運而生，該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、價格適中、系統(tǒng)容量大、誤報率極低、施工操作方便等優(yōu)點，是一套先進(jìn)的電子科技安防系統(tǒng)，是入室盜竊、搶劫等犯罪分子的克星，同時是在發(fā)生意外情況時緊急求助的最好幫手，它改善了傳統(tǒng)的防范設(shè)施只防不報的弱點，給小區(qū)、家庭帶來全新的安全概念，建立一個可靠和開放的安全環(huán)境?，F(xiàn)在中國的智能防盜系統(tǒng)已經(jīng)很成熟并得到迅猛發(fā)展，該系統(tǒng)經(jīng)中國安全技術(shù)防范認(rèn)證中心強(qiáng)制ccc認(rèn)證，歐洲ce認(rèn)證，美國ul認(rèn)證。以優(yōu)質(zhì)的服務(wù)、強(qiáng)硬的產(chǎn)品質(zhì)量為商鋪、家庭的治安防范、緊急求援服務(wù)提供了有力的保障。1.3 課題研究的內(nèi)容及意義該課題主要完成基于單片機(jī)和gsm模塊的防盜門非法開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，系統(tǒng)整體采用tc35gsm模塊為無線監(jiān)控的終端，在防盜門上安裝密碼鎖，如果三次輸入的密碼錯誤，則at89sc51單片機(jī)控制gsm模塊發(fā)出報警，并將信息發(fā)送給用戶，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。設(shè)計要完成的主要內(nèi)容有：1. 判斷是否為合法開啟與非法開啟；2. 當(dāng)合法開啟時，打開防盜門不會發(fā)出報警，也不發(fā)送防盜門被開啟的短信；3. 當(dāng)非法開啟時，打開防盜門將發(fā)出報警，同時給發(fā)送防盜門被開啟的短息；4. 當(dāng)某一用戶忘記開啟密碼時，如果輸入三次密碼錯誤，打開防盜門將發(fā)出報警，同時給發(fā)送防盜門被開啟的短息；為了實現(xiàn)上述功能和操作方便，本設(shè)計中密碼鍵盤采用44矩陣鍵盤，顯示器采用1602型lcd顯示器。信息發(fā)送模塊采用西門子tc35gsm模塊，當(dāng)非法開啟時由報警系統(tǒng)發(fā)出告警信息，有效地恐嚇非法入侵者。同時用戶接收到非法開啟信息后，可以根據(jù)不同的情況采取相對應(yīng)的措施，使家庭財產(chǎn)及人身安全有所保障。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）第2章 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)2.1 系統(tǒng)的主控芯片at89sc51芯片2.1.1 單片機(jī)at89c51簡介at89c51是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能cmos8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（eprom）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)序存器（ram），器件采用atmel公司的高密度/非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（cpu）和flash存儲單元，at89c51單片機(jī)為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活行高且價廉的方案。2.1.2 單片機(jī)at89c51的主要特性8031 cpu與mcs-51 兼容 4k字節(jié)可編程flash存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán)) 全靜態(tài)工作：0hz-24khz 三級程序存儲器保密鎖定 128*8位內(nèi)部ram 32條可編程i/o線 兩個16位定時器/計數(shù)器6個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路2.1.2 管腳說明單片機(jī)at89c51共有40個引腳，其雙列直插封裝方式的引腳功能如圖2-4所示。圖2-4 stc89c51雙列直插封裝方式的引腳圖40只引腳按其功能可分為3類：電源及時鐘引腳、控制引腳、i/o口引腳。各引腳功能如下：vcc、gnd：單片機(jī)電源引腳。vcc接+5v電源，為stc89c51電源的正極輸入端；gnd為電源接地端。xtal1、xtal2：時鐘引腳。分別為片內(nèi)振蕩電路的輸入端和輸出端。本設(shè)計中，這兩個接口分別接頻率為12mhz晶振的兩端，同時并聯(lián)兩個30pf的電容。是為系統(tǒng)提供基本時鐘信號的，保持各部分同步。rst：單片機(jī)的復(fù)位引腳。高電平有效，當(dāng)單片機(jī)運行時，在此引腳上加上持續(xù)時間超過2個機(jī)器周期（24個時鐘振蕩周期）的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。復(fù)位電路有兩種，一種是上電復(fù)位，一種是按鍵復(fù)位。psen：全稱是程序存儲器允許輸出控制端，低電平有效。 ale：地址鎖存允許信號。ea：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。此設(shè)計中直接與電源相連即可。p0口：雙向8位三態(tài)i/o口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，每個口可獨立控制。51單片機(jī)p0口內(nèi)部沒有上拉電阻，因此，不能正常地輸出低/高電平，需要在使用時外接上拉電阻，一般接入10k的排阻。p1口：8位準(zhǔn)雙向i/o口，內(nèi)部帶有上拉電阻，每個口可獨立控制，但是這種接口沒有高阻態(tài)，而輸入也不能鎖存，因此，它不是真正的雙向i/o口。p2口：8位準(zhǔn)雙向i/o口，內(nèi)部帶有上拉電阻，此口與地址總線（高8位）復(fù)用，每個口可獨立控制，與p1口相似。p3口：8位準(zhǔn)雙向i/o口，內(nèi)部帶有上拉電阻，雙功能復(fù)用口，每個口可獨立控制，當(dāng)作普通i/o口時與p1口相似，此外，它還提供特殊功能，其特殊功能引腳分配如下：p3.0 ：rxd 串行通信輸入。p3.1 txd 串行通信輸出。p3.2 int0 外部中斷0 輸入，低電平有效。p3.3 int1 外部中斷1 輸入，低電平有效。p3.4 t0 計數(shù)器0 外部事件計數(shù)輸入端。p3.5 t1 計數(shù)器1 外部事件計數(shù)輸入端。p3.6 wr 外部隨機(jī)存儲器的寫選通，低電平有效。p3.7 rd 外部隨機(jī)存儲器的讀選通，低電平有效。2.2 系統(tǒng)的短信發(fā)送模塊tc35gsm模塊2.2.1 tc35gsm模塊的介紹通信模塊采用西門子tc35 gsm模塊，tc35是西門子公司推出無線通信gsm模塊，它工作在gsm900和gsm1800雙頻段，功耗在egsm900（4類）和gsm1800（1類）分別為2w和1w，通過接口連接器和天線連接器分別連接到sim卡讀卡器和天線。tc35模塊提供rs-232數(shù)據(jù)口，采用at指令，符合etsi標(biāo)準(zhǔn)gsm0707和gsm0705，tc35的數(shù)據(jù)接口（cmos電平）通過at指令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，可選擇波特率為300-115kbit/s，自動波特率為1.2-115 kbit/s。tc35支持txt和pdu格式的sms（短消息），可通過at指令或關(guān)斷信號實現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)。通過tc35模塊自帶rs232通訊接口可以方便地實現(xiàn)與pc機(jī)或單片機(jī)的通信。tc35產(chǎn)品模塊有電源口、串行口和天線口三個插接口，單片機(jī)通過串行口傳送at指令控制tc35收發(fā)短信或撥打電話。短信息服務(wù) 是gsm系統(tǒng)中提供的一種gsm 終端 （手機(jī)） 之間， 通過服務(wù)中心進(jìn)行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)中心完成信息的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能。 短信息服務(wù)作為gsm 網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)， 已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視 ，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來。 由于網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游 ，具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點 ，用戶無需另外組網(wǎng) ，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費用和維護(hù)費用 。同時， 他對用戶的數(shù)量也沒有限制 ，克服了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大、維護(hù)費用高 、且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷 。比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具有無法比擬的優(yōu)勢 ，加上 gsm的sms 本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能 ，都使得這些應(yīng)用得到迅速的普及。利用gsm短信息系統(tǒng)進(jìn)行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定 ，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個強(qiáng)大的支持平臺。 在此以 gsm網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò) ，開發(fā)出一個遠(yuǎn)程故障報告系統(tǒng)。他可以應(yīng)用在銀行 、儲蓄點、機(jī)房監(jiān)控、 電信機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)控 、通信行業(yè)遠(yuǎn)端無人值守站機(jī)房監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)（ 如移動通信基站 、微波站 、光纖中繼站等）及其他無人值守點（ 如倉庫 、辦公樓等） 監(jiān)控及城市公用事業(yè)實時監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)像煤氣調(diào)壓站 、自來水、污水管網(wǎng)和熱力系統(tǒng) 、電力系統(tǒng)城市中電網(wǎng)等情況中。gsm模塊主要應(yīng)用領(lǐng)域有無線終端、工業(yè)監(jiān)測與控制（例如：無線溫度濕度監(jiān)測與控制）、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、智能家居控制系統(tǒng)等。本實驗板特點如下：1、通過電腦串口連接pc機(jī)，發(fā)送at指令，也可以和單片機(jī)連接，使用單片機(jī)發(fā)送at指令。2、實驗板上帶有啟動的硬件電路，使用者不用再去額外的使用單片機(jī)的i/o接口。3、使用大功率電源芯片作為模塊供電核心，有力保證gsm模塊長時間穩(wěn)定工作。4、sim卡電路采用嚴(yán)格的電氣隔離，保證通話質(zhì)量和模塊穩(wěn)定性。5、板子上共有二個led燈：電源指示燈、網(wǎng)絡(luò)注冊指示燈，為開發(fā)提供最大的便利。6、二極管防反接保護(hù)，大電容濾波，布局合理。 7、模塊所有引腳均已引出，方便用戶進(jìn)行二次開發(fā)。8、藍(lán)色pcb，全貼片元件焊接，體積小，外形精致，系統(tǒng)性能可靠。2.2.2 tc35gsm模塊的構(gòu)成tc35i模塊主要由gsm基帶處理器、gsm射頻模塊、供電模塊（asic）、內(nèi)存、zif連接器、天線接口六部分組成。通過zif連接器與單片機(jī)實現(xiàn)電路接口，通過該接口讀取或發(fā)送tc35i模塊中的數(shù)據(jù)，將是tc35i模塊的應(yīng)用核心。tc35i模塊的主要特性與技術(shù)指標(biāo)：（1）頻段為雙頻gsm900mhz和gsm1800mhz(phase2/2+)；（2）支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真；（3）電源(3.3-4.8)v；（4）可選波特率(300115)kbp，動波特率（4.8-115）kbps；（5）sim電壓3v/1.8v。2.3 系統(tǒng)的密碼矩陣鍵盤2.4.1 矩陣鍵盤的功能及要求本設(shè)計的功能如下：（1）設(shè)置6位密碼，密碼通過鍵盤輸入，若密碼正確，則將鎖打開。（2）密碼可以由用戶自己修改設(shè)定（只支持6位密碼），鎖打開后才能修改密碼。修改密碼之前必須再次輸入密碼，在輸入新密碼時候需要二次確認(rèn)，以防止誤操作。（3）報警、鎖定鍵盤功能。密碼輸入錯誤數(shù)碼顯示器會出現(xiàn)錯誤提示，若密碼輸入錯誤次數(shù)超過3次，蜂鳴器報警并且鎖定鍵盤。電子密碼鎖的設(shè)計主要由三部分組成：44矩陣鍵盤接口電路、密碼鎖的控制電路、輸出八段顯示電路。另外系統(tǒng)還有l(wèi)ed提示燈，報警蜂鳴器等。系統(tǒng)功能要求：密碼鎖設(shè)計的關(guān)鍵問題是實現(xiàn)密碼的輸入、清除、更改、開鎖等功能：(1)密碼輸入功能：按下一個數(shù)字鍵，一個“”就顯示在最右邊的數(shù)碼管上，同時將先前輸入的所有“”向左移動一位。(2)密碼清除功能：當(dāng)按下清除鍵時，清除前面輸入的所有值，并清除所有顯示。(3)密碼更改功能：將輸入的值作為新的密碼。(4)開鎖功能：當(dāng)按下開鎖鍵，系統(tǒng)將輸入與密碼進(jìn)行檢查核對，如果正確鎖打開，否則不打開。2.3.1 矩陣鍵盤的設(shè)計如圖所示，本系統(tǒng)采用44矩陣鍵盤，16個按鍵分為輸入數(shù)字鍵：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；功能鍵clr、en、f1、f2、f3、f4。圖322.4 系統(tǒng)的顯屏2.4.1 1602a,lcd顯示屏的介紹本設(shè)計采用1602a，lcd顯示屏，該顯示屏的外形如下： 1602a,lcd顯示屏2.4.2 1602a,lcd顯示屏的管腳說明1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中:第1腳：vss為地電源第2腳：vdd接5v正電源第3腳：v0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：r/w為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)rs和rw共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)rs為低電平rw為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)rs為高電平rw為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：e端為使能端，當(dāng)e端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光電源正極第16腳：背光電源負(fù)極2.5 系統(tǒng)的報警器本設(shè)計中報警器采用蜂鳴器來實現(xiàn)，蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。在本設(shè)計中，蜂鳴器有兩個功能：其中一個功能是用來指示操作的按鍵是否能成功的按下；另外一個功能是當(dāng)用戶輸入密碼錯誤的次數(shù)超過了3次，鳴笛以示報警。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）第3章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計3.1 系統(tǒng)的總框圖3.1.1 系統(tǒng)硬件組成框圖本設(shè)計以單片機(jī)at89c51為核心，其外接16個按鈕組成的44鍵盤，通過4511和7406等驅(qū)動電路與單片機(jī)相連，以實現(xiàn)密碼等輸入功能；lcd用于密碼的顯示等功能；利用發(fā)光二極管作為指示燈，用于顯示電子密碼鎖的狀態(tài)（鎖合、鎖開、鍵有效和錯誤）；當(dāng)密碼輸入錯誤或超過3次，就會啟動報警系統(tǒng)，同時鎖合鍵盤。此系統(tǒng)硬件簡潔，將復(fù)雜的硬件功能用軟件實現(xiàn)，因此系統(tǒng)控制靈活，能很好地滿足本設(shè)計的基本要求和擴(kuò)展要求。 at89c51gsm模塊蜂鳴器lcd顯示屏44鍵盤復(fù)位電路電源時鐘電路 圖3.1.1 總體硬件組成框圖3.2 控制系統(tǒng)的電路設(shè)計3.2.1 單片機(jī)控制系統(tǒng)單片機(jī)作為整個硬件系統(tǒng)的核心，它既要協(xié)調(diào)整機(jī)工作的控制器，又是數(shù)據(jù)處理器。它由單片機(jī)、時鐘電路、復(fù)位電路等組成。為了簡化電路、降低成本、提高可靠性，本系統(tǒng)采用at89c51作為主控制器，它是一款與mcs51完全兼容且內(nèi)部自帶有4kb的flash存儲器及256kb ram單元的芯片，因此可以不需另外擴(kuò)展eeprom及靜態(tài)ram就可以實現(xiàn)所需功能。單片機(jī)最小系統(tǒng)是軟硬件系統(tǒng)連接的橋梁。其中單片機(jī)最小系統(tǒng)的電路圖如圖2.4所示。圖2.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)的時鐘信號用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時間基準(zhǔn)，時鐘信號通常用兩種電路形式得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。mcs-51單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳xtall和xtal2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時，電路簡單，所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際使用中常采用這種方式，如圖2.4所示在其外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。圖2.4 c1和c2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為30p左右，晶振頻率選12mhz。為了初始化單片機(jī)內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復(fù)位的方式，復(fù)位后可使cpu及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。單片機(jī)的復(fù)位是靠外電路來實現(xiàn)的，在正常運行情況下，只要rst引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期時間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復(fù)位，但如果rst引腳上持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位后系統(tǒng)將輸入/輸出(i/o)端口寄存器置為ffh，堆棧指針sp置為07h, sbuf內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清0，內(nèi)部ram的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時ram的內(nèi)容是不定的。復(fù)位操作有兩種情況，即上電復(fù)位和手動(開關(guān))復(fù)位。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式，圖2.4中r2和c3組成上電復(fù)位電路，其值r取為1k，c取為22f。3.2.2 單片機(jī)與tc35i模塊的硬件連接單片機(jī)與gsm模塊一般采用串行異步通信接口，通信速度可設(shè)定，通常為9600bps。采用這種rs232電纜方式進(jìn)行連接時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好，單片機(jī)硬件設(shè)計采用2個ttl轉(zhuǎn)rs232電平電路，連接到tc35i的串口上。具體的硬件電路，如圖所示。圖3.2.2接口電平轉(zhuǎn)換電路3.2.3 震蕩特性xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.2.4 芯片擦除整個perom陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ale管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。3.2.5 復(fù)位電路 圖3.2.5時鐘電路工作后，在rest管腳上加兩個機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部開始進(jìn)行初始復(fù)位（如圖3.2.3）。3.2.6 振蕩電路圖3.2.6本設(shè)計晶振選擇頻率為12mhz，電容選擇30pf如圖（3.2.4）。經(jīng)計算得單片機(jī)工作胡機(jī)器周期為：12（112m）=1us。3.2.7 at89c51掉電存儲單元的設(shè)計掉電存儲單元的作用是在電源斷開的時候，存儲當(dāng)前設(shè)定的單價信息。at89c51是atmel公司的2kb字節(jié)的電可擦除存儲芯片，采用兩線串行的總線和單片機(jī)通訊，電壓最低可以到2.5v，額定電流為1ma，靜態(tài)電流10ua(5.5v)，芯片內(nèi)的資料可以在斷電的情況下保存40年以上，而且采用8腳的dip封裝，使用方便。其電路如圖2.11所示。圖3.2.7 掉電存儲電路原理圖圖中r8、r10是上拉電阻，其作用是減少at89c51的靜態(tài)功耗，由于at8951的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳送數(shù)據(jù)，所以只用兩根線scl（移位脈沖）和sda（數(shù)據(jù)/地址）與單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)。每當(dāng)設(shè)定一次單價，系統(tǒng)就自動調(diào)用存儲程序，將單價信息保存在芯片內(nèi)；當(dāng)系統(tǒng)重新上電的時候，自動調(diào)用讀存儲器程序，將存儲器內(nèi)的單價等信息，讀到緩存單元中，供主程序使用。3.3 顯示系統(tǒng)的電路設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計的顯示電路是為了給使用者以提示而設(shè)置的。考慮到為了節(jié)約單片機(jī)的口資源，本系統(tǒng)的顯示采用串行顯示的方式，只使用單片機(jī)的兩個串行口，就可以完成單片機(jī)的顯示功能。電路設(shè)定：當(dāng)程序檢測在5分鐘內(nèi)沒有按鍵操作的時候，就關(guān)閉顯示。這個功能使用程序來實現(xiàn)的，一旦沒有按鍵動作就啟動一個定時器，檢測在5分鐘內(nèi)沒有按鍵動作的時候，啟動一個程序，關(guān)閉顯示，這樣可以達(dá)到節(jié)省電能的目的。從單片機(jī)串口輸出的信號先送到左邊的移位寄存器（74hc164）,由于移位脈沖的作用，使數(shù)據(jù)向右移，達(dá)到顯示的目的。移位寄存器74hc164還兼作數(shù)碼管的驅(qū)動，插頭1（header1）接電源，插頭2（header2）接數(shù)據(jù)和脈沖輸出端。電路中的三個整流管d1d3的作用是降低數(shù)碼管的工作電壓，增加其使用壽命。圖3.3 顯示電路原理圖 3.4 報警電路設(shè)計為了讓非法開啟者在非法開啟防盜門時受到影響及恐嚇，本設(shè)計采用的是報警電路，一旦發(fā)生非法開啟行為，非法開啟者將從聽覺感覺的到。設(shè)計中用蜂鳴器實現(xiàn)聲報警。蜂鳴器額定工作電流小于等于30ma，而對于stc89c51單片機(jī)，而單片機(jī)p口的灌電流為1.6ma，拉電流為60ua，由此可見，僅靠單片機(jī)的p口電流是不能驅(qū)動蜂鳴器的，必須使用集晶體管放大電路，為了是單片機(jī)消耗的功率更小，所以使用pnp晶體管8500。一旦溫濕度超過設(shè)定的上下限值，通過軟件編程給連接三極管的p17一個有效地低電平，從而引起聲音報警，提醒人們做出相應(yīng)措施。圖3.4報警電路3.5 系統(tǒng)整體電路圖at89c51單片機(jī)是整個電路的核心部分；振蕩電路為cpu產(chǎn)生賴以工作的時序；顯示燈是通過cpu輸出的一個高電平，通過三極管放大，驅(qū)動繼電器吸合，使外加電壓與發(fā)光二極管導(dǎo)通，從而使發(fā)光二極管發(fā)光，電機(jī)工作?，F(xiàn)在來進(jìn)行修改密碼操作。修改密碼實質(zhì)就是輸入的新密碼去取代原來的舊密碼。密碼的存儲用來存儲一位地址加1，密碼位數(shù)減1，當(dāng)八個地址均存入一位密碼，即密碼位數(shù)減為零時，密碼輸入完畢，此時按下確認(rèn)鍵，新密碼產(chǎn)生，跳出子程序。為防止非管理員任意的進(jìn)行密碼修改，必須輸入正確密碼后，按修改密碼鍵，才能重新設(shè)置密碼。密碼輸入值的比較主要有兩部分，密碼位數(shù)與內(nèi)容任何一個條件不滿足，都將會產(chǎn)生出錯信息。當(dāng)連續(xù)三次輸入密碼出錯時，就會出現(xiàn)報警信息，led顯示出錯信息，蜂鳴器鳴叫，提醒人注意。系統(tǒng)整體電路采用分模塊設(shè)計，包括顯示電路、lcd點陣行驅(qū)動電路、lcd點陣列驅(qū)動電路、報警電路、智能按鍵控制電路、時鐘電路、復(fù)位電路等。本章中，已經(jīng)分模塊對各部分電路做了詳細(xì)設(shè)計說明，通過以上敘述，本設(shè)計的整體設(shè)計思路比較清晰。如圖3-11和圖3-12所示，給出了系統(tǒng)整體電路圖。其中3-12是用dxp2004所畫電路圖的整體布局圖。接下來就是要根據(jù)電路圖，編寫程序、仿真、調(diào)試。本設(shè)計的原理圖如下圖所示：圖3.5 系統(tǒng)原理圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及分析4.1 程序設(shè)計流程圖圖4.1.1主程序流程圖圖4.1.2 修改密碼流程圖4.2 程序設(shè)計防盜門非法開啟遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)源程序：#includevoid view_input_password(void);void view_input_error(void);void key1(void);void key2(void);void key3(void);void newpassword(void);void again(void);void key(void);void input_view(void);void voice(void);void view_again(void);void oldpassword(void);unsigned int x,y,i,j,k,falg;unsigned int counter=0;unsigned int password6=5,6,7,9,10,11;unsigned int check6;unsigned int check26;void delay();void newpassword(void);main() p0=0;ea=0;start:falg=0; delay(); while(1) p0=0; key1(); if(counter=3) /輸入錯誤超過3次報警 p0_1=1;p0_2=0; voice(); counter=0; for(i=0;i255;i+) for(j=0;j255;j+) view_input_error(); p3_0=1; goto start; for(k=0;k6;k+) key(); checkk=falg; if(falg=8)k=0;p1=0xff;goto start;/取消 if(falg=4) /輸入未夠6位都視作錯誤k=0;p1=0xff;counter+;p0_1=1;p0_2=0;voice(); for(y=0;y100;y+) view_input_error();goto start; input_view(); delay(); key(); if(falg=8)k=0;p1=0xff;continue; if(falg=4)/按下確認(rèn)鍵盤，密碼開始比對 for(k=0;k6;k+) if(checkk=passwordk)falg=1;continue; if(checkk!=passwordk) falg=0;counter+;p0_1=1;p0_2=0;voice(); for(i=0;i100;i+) view_input_error();goto start; if(falg=1)/6位都正確，開鎖 p0_1=0;p0_2=1;voice(); for(k=0;k100;k+) for(i=0;i200;i+) p3=0xcd;p1=0x7f;/p for(i=0;i200;i+) p3=0xcf;p1=0xbf;/a for(i=0;i200;i+) p3=0xab;p1=0xdf;/s for(i=0;i200;i+) p3=0xab;p1=0xef;/s break; if(falg!=1)p0_1=1;p0_2=0;voice();for(i=0;i100;i+) view_input_error();goto start; while(1) p1=0xff;voice(); key(); if(falg=16)p3=0xff;p1=0x00;p0_2=0;delay();goto start;/上鎖鍵 if(falg=12)/修改鍵 delay(); key2(); for(k=0;k6;k+) key(); checkk=falg; input_view(); delay(); if(falg=8)k=0;continue; if(falg=4)k=0;counter=0;goto start; key(); if(falg=8)k=0;continue; if(falg=4) for(i=0;i6;i+) if(checki=passwordi)falg=1;continue; if(checki!=passwordi) counter=0;falg=0; for(j=0;j500;j+) for(k=0;k500;k+) view_input_error();goto start; falg=0;for(k=0;k70;k+) p0=0xff; for(i=0;i200;i+) p3=0xcd;p1=0x7f;/p for(i=0;i200;i+) p3=0xcf;p1=0xbf;/a for(i=0;i200;i+) p3=0xab;p1=0xdf;/s for(i=0;i200;i+) p3=0xab;p1=0xef;/s while(1) p1=0xff; key3(); for(k=0;k6;k+) key(); checkk=falg; input_view(); delay(); if(falg=8)k=0;p1=0xff;continue; if(falg=4)k=0;falg=0;counter=0; for(j=0;j50;j+) view_input_error(); goto start; if(k=6)for(j=0;j50;j+)again();break; delay(); while(1) for(k=0;k6;k+) key(); check2k=falg; input_view(); delay(); if(falg=8)k=0;continue; if(falg=4)k=0;falg=0;counter=0; for(j=0;j25;j+) view_input_error(); goto start; if(k=6)break;delay();key();if(falg=4) for(i=0;i6;i+) if(check2i=checki)continue; if(check2i!=checki) counter=0;falg=0; for(j=0;j500;j+) view_input_error();goto start; for(i=0;i6;i+) passwordi=checki; goto start; /*鍵盤掃描子程序*/ void key(void)while(1) p2=0xfe;if(p2_4=0)falg=1;break; if(p2_5=0)falg=2;break; if(p2_6=0)falg=3;break; if(p2_7=0)falg=4; break; p2=0xfd;if(p2_4=0)falg=5; break; if(p2_5=0)falg=6; break; if(p2_6=0)falg=7; break; if(p2_7=0)falg=8; break; p2=0xfb;if(p2_4=0)falg=9; break; if(p2_5=0)falg=10;break; if(p2_6=0)falg=11;break; if(p2_7=0)falg=12;break; p2=0xf7;if(p2_4=0)falg=13;break; if(p2_5=0)falg=14;break; if(p2_6=0)falg=15;break; if(p2_7=0)falg=16;break; /*輸入密碼顯示子程序*/ void input_view(void)switch(k) case 0:p1=0xef;p3=0x01;break; case 1:p1=0xcf;p3=0x01;break; case 2:p1=0x8f;p3=0x01;break; case 3:p1=0x0f;p3=0x01;break; case 4:p1=0x0e;p3=0x01;break; case 5:p1=0x0a;p3=0x01;break; /*顯示“input”子程序*/void view_input_password(void) for(x=0;x200;x+) p3=0x48;p1=0xfe;/i for(x=0;x200;x+) p3=0x43;p1=0x7f;/n for(x=0;x200;x+) p3=0xcd;p1=0xbf;/p for(x=0;x200;x+) p3=0x62;p1=0xdf;/u for(x=0;x200;x+) p3=0x69;p1=0xef;/t /*沒有輸入時一直顯示“input”*/void key1(void)while(1) view_input_password(); p2=0xfe;if(p2_4=0)falg=1;break; if(p2_5=0)falg=2;break; if(p2_6=0)falg=3;break; if(p2_7=0)falg=4; break; p2=0xfd;if(p2_4=0)falg=5; break; if(p2_5=0)falg=6; break; if(p2_6=0)falg=7; break; if(p2_7=0)falg=8; break; p2=0xfb;if(p2_4=0)falg=9; break; if(p2_5=0)falg=10;break; if(p2_6=0)falg=11;break; if(p2_7=0)falg=12;break; p2=0xf7;if(p2_4=0)falg=13;break; if(p2_5=0)falg=14;break; if(p2_6=0)falg=15;break; if(p2_7=0)falg=16;break; /*顯示“error”子程序*/void view_input_error(void)for(x=0;x200;x+) p3=0xe9;p1=0xfe;/e for(x=0;x200;x+) p3=0x41;p1=0x7f;/r for(x=0;x200;x+) p3=0x41;p1=0xbf;/r for(x=0;x200;x+) p3=0x63;p1=0xdf;/