基于GSM模塊家用保險(xiǎn)柜智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

龍巖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 基于GSM模塊家用保險(xiǎn)柜智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)： 電子信息工程 作者： 陳培杰 學(xué)號(hào)： 2014041803 指導(dǎo)教師(職稱) 王清輝 講師 二0一六年 六月 二日基于GSM模塊家用保險(xiǎn)柜智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)【摘要】本系統(tǒng)由GSM模塊、STC89C52單片機(jī)、人體檢測(cè)傳感器、MQ-2煙霧傳感器、震動(dòng)傳感器以及LCD液晶顯示器等模塊組成，借助GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用短信的形式將報(bào)警的情況發(fā)送到用戶的手機(jī)上，同時(shí)用戶端可以通過(guò)用預(yù)設(shè)的號(hào)碼給GSM端發(fā)送相關(guān)預(yù)設(shè)短信來(lái)實(shí)現(xiàn)控制一些防護(hù)措施。系統(tǒng)以GSM網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)無(wú)線的傳輸平臺(tái)，改進(jìn)傳統(tǒng)的有線方式，使整個(gè)系統(tǒng)安防更加完善、智能化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由此一套基于GSM網(wǎng)絡(luò)的家用保險(xiǎn)柜防火防盜控制系統(tǒng)就完成了?！娟P(guān)鍵詞】GSM模塊 單片機(jī) AT指令 傳感器報(bào)警Design of intelligent alarm system for home safe based on GSM module【Abstract】The system by module, GSM module, STC89C52 MCU, a human detection sensor, mq-2 smoke sensor, vibration sensor and LCD display etc., with the aid of the GSM mobile network in the form of SMS alarm situation is sent to the users mobile phone. At the same time, end users can through the use of a preset number for GSM transmitter related preset short messages to achieve control of some protective measures. System to GSM network as a wireless transmission platform to improve the traditional wired way, so that the entire system security more perfect, intelligent. Through the experiment, the system design is completed, and the fire protection and security control system of the home security system based on GSM network is completed.【Key Words】GSM module MCU ATcommand sensor alarmI基于GSM模塊家用保險(xiǎn)柜智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄第1章 引言1第2章 總體方案設(shè)計(jì)22.1設(shè)計(jì)內(nèi)容22.2 設(shè)計(jì)方案的比較32.2.1 方案一32.2.2 方案二323 方案的比較與選擇4第3章 硬件設(shè)計(jì)53.1系統(tǒng)框圖53.2 主控制模塊部分53.2.1 STC89C52芯片介紹53.2.2主控制機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.3 GSM通信模塊73.3.1 Sim900模塊介紹73.3.2 串口通信電路的設(shè)計(jì)83.3.3 Sim900a模塊接口設(shè)計(jì)93.4 MQ-2煙霧傳感器93.5 震動(dòng)傳感器103.6 人體檢測(cè)傳感器113.7按鍵電路113.8 LCD1602液晶顯示模塊123.9 繼電器電路133.10 聲光報(bào)警輸出電路14第4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)154.1系統(tǒng)主程序流程圖154.2 GSM短信報(bào)警子程序164.2.1 AT指令的簡(jiǎn)介164.2.2 短信報(bào)警程序流程圖164.2.3 傳感器采集報(bào)警信號(hào)程序19第5章 系統(tǒng)調(diào)試與驗(yàn)證205.1 硬件調(diào)試205.2系統(tǒng)調(diào)試205.3 系統(tǒng)功能的驗(yàn)證21第6章 結(jié)論23致謝語(yǔ)24參考文獻(xiàn)25附錄126附錄227附錄328第1章 引言據(jù)不完全數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)今社會(huì)上每個(gè)家庭如果都配備一臺(tái)家用保險(xiǎn)柜的話，那么他們成功被盜的概率會(huì)大大的降低1。如果因?yàn)閾碛幸慌_(tái)價(jià)格不高且實(shí)用的家用保險(xiǎn)柜，就可以避免他們的財(cái)產(chǎn)貴重物品被盜的危險(xiǎn)，何樂(lè)而不為呢？根據(jù)家用保險(xiǎn)柜適用場(chǎng)景不同，其種類與功能自然而然就不同了。商業(yè)防火的保險(xiǎn)柜價(jià)格昂貴普遍比一些家用的保險(xiǎn)柜費(fèi)用高許多，但平常的生活中碰到的不僅是物品被盜的問(wèn)題，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)為了可以更好的保護(hù)好一些私人的貴重物品，我覺(jué)得應(yīng)該廣泛的在普通家庭中使用。因此，在現(xiàn)代生活中，家用保險(xiǎn)柜的功能不能單一的僅限于防盜，而是需要更像有防盜、防火雙重功能結(jié)合的產(chǎn)品出現(xiàn)。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)與生活生平的提高，家用保險(xiǎn)柜被越來(lái)越多的普通家庭所采用。其中保險(xiǎn)柜設(shè)計(jì)還是以防盜為主而忽略了一些生活中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，比如火災(zāi)的發(fā)生時(shí)的一些貴重物品的保護(hù)。目前國(guó)內(nèi)、國(guó)外雖有防火防盜功能齊全的保險(xiǎn)柜，但一般只運(yùn)用于商業(yè)上和金融行業(yè)上，主要是基于加密IC卡的控制器硬件設(shè)計(jì)和泡沫混凝土隔熱防火性能設(shè)計(jì)，同時(shí)配合一套完善的安防系統(tǒng)，不僅價(jià)格昂貴，而且操作起來(lái)也比較復(fù)雜；不管是以前的機(jī)械式保險(xiǎn)柜還是現(xiàn)在電子式保險(xiǎn)柜都是以增加被盜時(shí)間前提設(shè)計(jì)，并不能及時(shí)的把實(shí)時(shí)情況通知給用戶知道。鑒于以上因素，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是建立一個(gè)基于GSM網(wǎng)絡(luò)短信平臺(tái)的防盜防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它采用人體檢測(cè)傳感器、震動(dòng)傳感器、MQ2煙霧傳感器，通過(guò)GSM短信模塊把現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的實(shí)際情況以短信消息模式發(fā)送給用戶，讓用戶及時(shí)作出判斷處理，并通過(guò)發(fā)送一些簡(jiǎn)單的指令短信給GSM模塊端作出相應(yīng)的防盜防火措施。第2章 總體方案設(shè)計(jì)目前的防盜防火報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般由各種能檢測(cè)某種信號(hào)的傳感器、報(bào)警控制器和接警中心（硬件加軟件）組成。它最簡(jiǎn)單的形式是家庭或單位報(bào)警系統(tǒng)，它的組成由各種傳感器和本地報(bào)警控制器與聲光報(bào)警器。2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)并制作用于家庭保險(xiǎn)柜的GSM短信的防盜防火報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)發(fā)送短信報(bào)警，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示?？傮w設(shè)計(jì)功能如下：1.按鍵手動(dòng)設(shè)置布防、撤防；2.布防狀態(tài)下檢測(cè)有人入侵，發(fā)生火災(zāi)，撬動(dòng)保險(xiǎn)柜等報(bào)警信號(hào)并發(fā)送報(bào)警短信到用戶手機(jī)，在通過(guò)用戶手機(jī)發(fā)送預(yù)設(shè)的控制短信到GSM端在經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理并控制繼電器模擬相關(guān)的防護(hù)裝置；3.用LCD1602液晶顯示器來(lái)顯示布防、撤防以及是否檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)。繼電器模塊人體檢測(cè)傳感器煙霧傳感器震動(dòng)傳感器單片機(jī)電源GSM模塊圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2 設(shè)計(jì)方案的比較2.2.1 方案一利用聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警，這個(gè)系統(tǒng)一般由各類報(bào)警傳感器、報(bào)警主機(jī)、門(mén)磁與電源組成。報(bào)警主機(jī)通過(guò)無(wú)線或有線的通訊方法實(shí)現(xiàn)與給類報(bào)警傳感器的連接，當(dāng)發(fā)生預(yù)設(shè)警情時(shí)，主機(jī)收到報(bào)警信號(hào)后，會(huì)通過(guò)本身的報(bào)警設(shè)備實(shí)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)通過(guò)聯(lián)網(wǎng)的方式將實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)上傳到最近的報(bào)警中心，及時(shí)調(diào)動(dòng)警力作出迅速處理2。方案一流程框圖如下圖2-2所示：布防、撤防固定電話主機(jī)門(mén)磁監(jiān)控電源圖2-2方案一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2.2 方案二首先預(yù)設(shè)各種警情，再通我們所用的傳感器去采集報(bào)警信號(hào)，并把采集檢測(cè)到的信號(hào)值送入單片機(jī)處理，在經(jīng)過(guò)單片機(jī)控制GSM短信系統(tǒng)向預(yù)設(shè)好的用戶手機(jī)號(hào)發(fā)送警報(bào)短信3。在通過(guò)用戶發(fā)送一些預(yù)設(shè)的控制指令到GSM端并經(jīng)過(guò)單片處理控制一些防護(hù)措施裝置，在這個(gè)警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，不僅可以通過(guò)人體檢測(cè)傳感器發(fā)送防盜警報(bào)提醒，同時(shí)也增加MQ2煙霧傳感器來(lái)檢測(cè)煙霧、氣體信號(hào)，震動(dòng)傳感器來(lái)測(cè)是否有人在撬保險(xiǎn)柜或搬動(dòng)保險(xiǎn)柜等信號(hào)，可以真正實(shí)現(xiàn)防盜、防火的雙重保障，同時(shí)配備了按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入防區(qū)前和離開(kāi)防區(qū)后的系統(tǒng)布防、撤防狀態(tài)進(jìn)行改變。方案二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-3所示：?jiǎn)纹瑱C(jī)人體檢測(cè)傳感器煙霧傳感器震動(dòng)傳感器按鍵撤、布防GSM 模塊電源圖2-3方案二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖23 方案的比較與選擇方案一選擇使用門(mén)磁以及固定電話聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警，時(shí)效性很強(qiáng)、可靠性較高。然而門(mén)磁的存在一定的缺陷，如：1.門(mén)磁離主機(jī)的距離不能太長(zhǎng)；2.發(fā)射器因震蕩容易脫落。同時(shí)該系統(tǒng)安裝操作較復(fù)雜且費(fèi)用相對(duì)較高，不適用與普通的家庭用戶。方案二 采用STC89C52單片機(jī)為核心的控制芯片，通過(guò)GSM 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)給用戶發(fā)送報(bào)警短信，及時(shí)性較強(qiáng)，安裝操作不復(fù)雜適用于家庭安防系統(tǒng)。通過(guò)以上兩個(gè)方案的比較與分析，方案一存在一定的缺陷，成本高同時(shí)安裝操作較復(fù)雜不適合用于普通家庭用戶，方案二成本低且及時(shí)性很強(qiáng)，同時(shí)安裝操作簡(jiǎn)單，所以我選擇方案二作為本次設(shè)計(jì)方案。第3章 硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)框圖根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與總體的設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)框圖如下圖3-1所示。系統(tǒng)的組成由主控制芯片、GSM通訊模塊、LCD1602液晶顯示屏和各類傳感器以及繼電器模塊等幾個(gè)部分組成。其中通過(guò)GSM移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與用戶手機(jī)通信。單片機(jī)STC89C52LCD1602液晶顯示人體檢測(cè)傳感器GSM模塊煙霧傳感器震動(dòng)傳感器繼電器模塊圖3-1系統(tǒng)整體框圖3.2 主控制模塊部分3.2.1 STC89C52芯片介紹STC89C52芯片作為宏晶科技有限公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS 8位微型控制處理器，同時(shí)作為目前市場(chǎng)上使用率較高，廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中的單片機(jī)，主要原因是因?yàn)樗腎/O口分布簡(jiǎn)單明了，方便理解使用，并且功能強(qiáng)大，適用于目前的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。因此本設(shè)計(jì)用STC89C52芯片作為本系統(tǒng)的主控芯片，考慮到本次制作環(huán)境與平時(shí)學(xué)習(xí)情況問(wèn)題，采用40個(gè)引腳雙列直插的封裝形式4。單片機(jī)的引腳功能如圖3-2所示：圖3-2 STC89C52功能引腳圖3.2.2主控制機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖3-3所示：圖3-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖主控制模塊作為本次設(shè)計(jì)的核心，通過(guò)串口向短信模塊（gsm）寫(xiě)入相關(guān)的AT控制指令，控制其能夠?qū)崿F(xiàn)短信的發(fā)送和接收，短信內(nèi)容的識(shí)別、外部報(bào)警信號(hào)采集處理等各項(xiàng)功能。所以就急需一個(gè)微型控制器來(lái)控制實(shí)現(xiàn)要求，而STC89C52的單片機(jī)就完全可以滿足這些設(shè)計(jì)要求，而且在短時(shí)間和各種條件下使設(shè)計(jì)更加便捷。所以本次設(shè)計(jì)的主控芯片都使用宏晶公司的STC89C52的單片機(jī)。STC89C52是片內(nèi)自帶ROM/EPROM的單片機(jī)，所以這種芯片作為主控芯片簡(jiǎn)單可靠。用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)添加上時(shí)鐘和電源和復(fù)位路即可。1.時(shí)鐘電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部即使有一個(gè)高增益反向放大器構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1、XTAL2引腳分別為振蕩電路的輸入輸出端，時(shí)鐘可以由內(nèi)部和外部?jī)煞N方式產(chǎn)生5。本次設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部時(shí)鐘，利用片內(nèi)的振蕩電路，在片外XTAL1、XTAL2引腳上外接外接11.0592M晶振和30PF電容組成的并聯(lián)諧振回路，這樣內(nèi)部的振蕩電路就發(fā)生振蕩。2.復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位方式有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種，本系統(tǒng)采用手動(dòng)復(fù)位方式，在RST端接一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)，按下時(shí)與電源Vcc接通，此時(shí)提供足夠?qū)挼母唠娖骄屯瓿墒謩?dòng)復(fù)位了，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)可以按下復(fù)位鍵重新啟動(dòng)6。3.3 GSM通信模塊3.3.1 sim900模塊介紹本系統(tǒng)采用SIMCom公司生產(chǎn)的Sim900a短信模塊，它的引腳功能如圖3-4 所示。Sim900a是SIMCom公司推出新款緊湊型產(chǎn)品，它是一種完整的無(wú)線GSM模塊，工作在900/ 1800 MHz雙頻段，該模塊有AT指令集接口，支持文本（TXT）和PDU模式的消息；其只要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、天線接口五部分組成。它可以快速、安全可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)傳輸、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)（Short Message Service）和傳真服務(wù)。模塊的工作電壓為3.1V4.8V7。圖 3-4 sim900a功能引腳圖3.3.2 串口通信電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的串口電路主要是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與sim900a模塊進(jìn)行通信處理。因?yàn)閱纹瑱C(jī)和sim900a進(jìn)行通信時(shí)接口電平不同，所以就需要進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，因此本設(shè)計(jì)采用MAX232A芯片來(lái)完成接口電平的轉(zhuǎn)換。具體的電路圖設(shè)計(jì)如圖3-5所示。圖3-5串口通信電路圖MAX232A芯片只需要4個(gè)0.1uF的電荷泵電容，在電源供電且電壓3.0V-5.5V時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)真正的RS-232性能。MAX232A 芯片確保在1200kbps數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)保持RS-232輸出電平。MAX232具備兩路驅(qū)動(dòng)器和兩路接收器，提供1uA關(guān)斷模式，有效降低功能損耗。在引腳C1+、C1-、C2+、C2-、V+和V-分處分別接一個(gè)0.1uF電容實(shí)現(xiàn)充電作用，MAX232的T1OUT、T1IN、R1OUT、R1IN四個(gè)引腳分別是232的轉(zhuǎn)換輸入/輸出，用來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的TTL電平與sim900a模塊接口電平的轉(zhuǎn)換8?？紤]到減小電源干擾，還需要芯片在電源引腳外接一個(gè)0.1uF的電容實(shí)現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到干擾。3.3.3 Sim900a模塊接口設(shè)計(jì)Sim900a模塊是通過(guò)串口與單片機(jī)相連接的，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)sim900a模塊的控制。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用兩線（TXD、RDX）連接，并通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)sim900a模塊進(jìn)行通信，采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)通信具有使用靈活同時(shí)也避免了過(guò)多硬件信號(hào)的檢測(cè)9。以下為sim900a模塊的接口設(shè)計(jì)與實(shí)物接線，如圖3-6所示:圖 3-6 sim900a接線圖3.4 MQ-2煙霧傳感器被檢測(cè)氣體的種類很多，它們的性質(zhì)也都哥不相同，不可能有一種傳感器能檢測(cè)所有的氣體，因此以氣敏傳感器的種類也繁多。氣敏傳感器的工作原理可以分為半導(dǎo)體式氣敏傳感器，接觸燃燒式氣敏傳感器等盡不相同的類型。從材料、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍來(lái)看，目前仍以半導(dǎo)體氣敏式傳感器居多，這類傳感器一般用于氣體的定性分析，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)物圖如圖3-7所示:圖3-7 MQ-2實(shí)物圖本設(shè)計(jì)采用的是MQ-2煙霧傳感器，如上圖3-7所示。MQ-2氣體傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想。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(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大10。AO端電壓將會(huì)增大，輸入到LM393電壓比較器的負(fù)輸入端，當(dāng)AO端電壓大于LM393正極參考電壓時(shí)候，電壓比較器的1腳輸出低電平，信號(hào)指示燈點(diǎn)亮，并將信號(hào)送予單片機(jī)進(jìn)行分析處理，詳細(xì)電路圖見(jiàn)下圖3-8所示：圖3-8 MQ-2模塊原理圖與接線圖3.5 震動(dòng)傳感器振動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測(cè)的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，而是將原始要測(cè)的機(jī)量做為振動(dòng)傳感器的輸入量Mi,然后由機(jī)械接收部分加以接收，形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量Mt，最后由機(jī)電變換部分再將Mt變換為電量E。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來(lái)決定的10。本設(shè)計(jì)采用的是水銀式震動(dòng)傳感器也叫傾斜開(kāi)關(guān)，利用水銀的流動(dòng)性導(dǎo)致金屬觸點(diǎn)導(dǎo)通。它與單片的接連方式：一端連接到電路的GND端，一端連接到單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的IO口上。通過(guò)判斷IO電平信號(hào)即可得知震動(dòng)情況。其實(shí)物圖與連接如下圖3-9所示：圖3-9振動(dòng)傳感器實(shí)物圖與接線圖3.6 人體檢測(cè)傳感器物體檢測(cè)傳感器又稱無(wú)觸點(diǎn)接近傳感器，是理想的電子開(kāi)關(guān)量傳感器。當(dāng)傳感器的感應(yīng)區(qū)域有運(yùn)動(dòng)體接近時(shí)，開(kāi)關(guān)就能根據(jù)檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)體信號(hào)并悄無(wú)聲息迅速發(fā)出電氣指令，準(zhǔn)確的判斷出運(yùn)動(dòng)體的位置，因此目前該種傳感器經(jīng)常運(yùn)用于防盜報(bào)警的設(shè)計(jì)。常見(jiàn)的物體檢測(cè)傳感器有以下幾種：渦流式、電容式、霍爾式、光電式、熱釋電式開(kāi)關(guān)等。本次設(shè)計(jì)選擇的是光電開(kāi)關(guān)E18-D80NK，這是一種把發(fā)射和接收結(jié)合與一體的光電傳感器，發(fā)射光經(jīng)過(guò)調(diào)制后發(fā)出，接收頭對(duì)反射光進(jìn)行解調(diào)輸出10。主要應(yīng)用于障礙物的檢測(cè)，同時(shí)也可以用來(lái)檢測(cè)人體，對(duì)于人體感應(yīng)的的距離可以根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)調(diào)節(jié)電位器旋鈕來(lái)改變。實(shí)物圖如下圖3-10所示：圖3-10 人體檢測(cè)感器實(shí)物圖正常狀態(tài)是高電平輸出，當(dāng)它檢測(cè)到目標(biāo)時(shí)會(huì)有一個(gè)低電平信號(hào)輸出，輸出信號(hào)可直接連接到單片機(jī)的的IO口P3.3上，產(chǎn)生一個(gè)外部中斷信號(hào)。傳感器的原理圖與接法如下圖3-11所示：圖3-11 人體檢測(cè)傳感器原理圖與接線圖3.7按鍵電路目前單按鍵這種模式的鍵盤(pán)使用方便，響應(yīng)快速并且接口還簡(jiǎn)潔。考慮到本次設(shè)計(jì)使用到的按鍵操作并不多，因此采用獨(dú)立按鍵。本次設(shè)計(jì)使用了2 個(gè)按鍵，分別連接單片機(jī)P1.1、P1.2接口按照軟件來(lái)定義它的功能。如下圖3-12所示:圖3-12 按鍵電路原理圖與接線圖K1鍵是當(dāng)用戶外出時(shí)可以按下此按鍵啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)處于布防狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到有人入侵，發(fā)生火災(zāi)時(shí)可以及時(shí)向用戶發(fā)送短信報(bào)警；K2鍵是當(dāng)用戶在家時(shí)可以按下此按鍵讓整個(gè)系統(tǒng)處于撤防狀態(tài)，以免產(chǎn)生誤報(bào)情況。3.8 LCD1602液晶顯示模塊1.1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：1602液晶顯示模塊由若干5X8個(gè)點(diǎn)陣快組成，每個(gè)點(diǎn)陣塊為一個(gè)字符位，即整個(gè)1602模塊每行最多可以顯示16個(gè)字符，分兩行顯示。它具有如下特性：具有80個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)器；具有字符發(fā)生器ROM；具有64B字符發(fā)生器RAM。2.引腳功能說(shuō)明：LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，各引腳接口說(shuō)明如表3-1所示:表3-1 引腳接口說(shuō)明本次設(shè)計(jì)中，采用LCD1602液晶屏來(lái)顯示布防、撤防、檢測(cè)到有人入侵、發(fā)生火災(zāi)、有人撬門(mén)的一些狀態(tài)信息顯示。如下圖3-13所示：圖3-13 LCD1602液晶屏電路原理圖與接線圖LCD1602液晶屏的數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)的P0口連接，使能信號(hào)E與單片機(jī)的P2.7連接，讀寫(xiě)選擇端R/W與單片機(jī)的P2.6連接，數(shù)據(jù)/命令選擇端RS 連接P2.5。3.9 繼電器電路圖3-14 繼電器接線圖如上圖3-14所示繼電器接口JD1直接接單片機(jī)P3.4腳，當(dāng)檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)時(shí)通過(guò)用戶手機(jī)給系統(tǒng)SIM號(hào)碼發(fā)送指令open1，再通過(guò)單片機(jī)給JD1一個(gè)低電平來(lái)控制繼電器吸合模擬啟動(dòng)滅火裝置，當(dāng)?shù)弥槿∠梢酝ㄟ^(guò)手機(jī)向系統(tǒng)的SIM卡號(hào)發(fā)送open2控制繼電器斷開(kāi)模擬關(guān)閉滅火裝置11。繼電器接口外接的是一個(gè)單路繼電器模塊，該模塊原理圖如下圖3-15所示：圖3-15 繼電器電路原理圖3.10 聲光報(bào)警輸出電路如圖3-16所示，聲光報(bào)警電路選用壓電式蜂鳴器。當(dāng)檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)時(shí)單片機(jī)輸出低電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出響聲；同理，當(dāng)檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)時(shí)單片機(jī)對(duì)應(yīng)端口輸出低電平，LED發(fā)光二極管閃爍。圖 3-16 聲光報(bào)警電路第4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分主要由C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，Keil C51作為集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。分為主程序和子程序，主程序由單片機(jī)檢測(cè)報(bào)警信號(hào)，中斷響應(yīng)，調(diào)用各子程序組成，子程序部分由傳感器采集程序、GSM短信程序、報(bào)警程序等三部分組成。4.1系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖如圖4-1所示：圖4-1 主程序流程圖主程序主要是初始化單片機(jī)，并通過(guò)IO口控制報(bào)警器的啟動(dòng)或停止，一旦傳感器采集數(shù)據(jù)異常，就會(huì)進(jìn)入報(bào)警模式，這時(shí)就要調(diào)用各個(gè)子程序。4.2 GSM短信報(bào)警子程序4.2.1 AT指令的簡(jiǎn)介本系統(tǒng)采用SIMCom公司生產(chǎn)的sim900a短信模塊，兼容TEXT格式的短信，在系統(tǒng)的運(yùn)用中，可以用AT指令集控制該模塊的主控單片機(jī)進(jìn)行串口通信。除了重復(fù)指令外，一般的AT控制指令集的標(biāo)準(zhǔn)格式：指令頭（AT）+指令集+結(jié)尾標(biāo)識(shí)符12。本系統(tǒng)用到的AT指令集如下表4-1所示：表4-1 常用的AT指令集AT指令集說(shuō)明AT+CMGF=1rn短信設(shè)置為文本模式AT+CMGSn向用戶手機(jī)號(hào)碼發(fā)短信AT+CSCS=GSMrn設(shè)置GSM字符集AT+CNMI=2,1rn設(shè)置新消息提示AT+CMGD=1rn刪除全部短信AT+CMGR=1rn讀取短信內(nèi)容4.2.2 短信報(bào)警程序流程圖發(fā)送短信報(bào)警的程序開(kāi)發(fā)是基于C語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，它工作流程圖如圖4-2所示：圖4-2 單片機(jī)控制GSM發(fā)送短信流程圖初始化的工作包括設(shè)置串口速率，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的登陸以及設(shè)置短信格式為T(mén)EXT。TEXT模式：發(fā)送的數(shù)據(jù)只能是ASCII碼，即普通字母和其他符號(hào)，國(guó)內(nèi)不支持中文發(fā)送。通過(guò)串口通信發(fā)送AT+CMGF=1，將GSM短信發(fā)送方式更改為文本模式。文本模式下接收的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)解碼。部分程序如下：void UartInit(void)/9600bps11.0592MHzSCON = 0x50;/8位數(shù)據(jù),可變波特率TMOD = 0x20;/設(shè)定定時(shí)器1為8位自動(dòng)重裝方式TL1 = 0xFD;/設(shè)定定時(shí)初值TH1 = 0xFD;/設(shè)定定時(shí)器重裝值TR1 = 1;/啟動(dòng)定時(shí)器1ES=1;EA=1;/*/void Send_out(uchar *p) while(*p!=0) SBUF=*p+; while(!TI); TI=0; void Send_hex(uchar t) SBUF=t; while(!TI); TI=0;/*/void Return_ok(unsigned char *p)ES=0;Send_out(AT+CMGF=1rn); /設(shè)置為文本模式delayms(300);Send_out(AT+CMGSn);delayms(500);Send_out(p);Send_hex(0x1a);Send_out(rn);ES=1;void GSM_INT(void)Send_out(AT+CMGF=1rn); /設(shè)置為文本模式delayms(300);Send_out(AT+CSCS=GSMrn); /設(shè)置GSM字符集delayms(300);Send_out(AT+CNMI=2,1rn); /設(shè)置新消息提示delayms(300);Send_out(AT+CMGD=1rn); /刪除全部短信delayms(300);/*/串口中斷服務(wù)子程序/用于接收從GSM模塊返回的信息void UART_INT() interrupt 4 uchar m=0;if(RI) ES=0; while(UART_TRm-1!=0x0d) RI=0;UART_TRm=SBUF;m+; while(!RI); if(UART_TR0=+)&(UART_TR1=C)&(UART_TR2=M)&(UART_TR3=T)&(UART_TR4=I) /+CMTI: SM,47x1=UART_TR12; /接收短信條數(shù)標(biāo)號(hào)x2=UART_TR13;duanflag=1;4.2.3 傳感器采集報(bào)警信號(hào)程序圖4-3 傳感器采集信號(hào)流程圖傳感器采集信號(hào)子程序流程圖如圖4-3所示，首先進(jìn)行單片機(jī)初始化，開(kāi)中斷，當(dāng)報(bào)警器啟動(dòng)后，各個(gè)傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到有人入侵，發(fā)生火災(zāi)或有人在撬動(dòng)保險(xiǎn)柜時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)中斷，跳到報(bào)警中斷子程序運(yùn)行。如果沒(méi)有檢測(cè)到異常信號(hào)，則返回查詢中斷。第5章 系統(tǒng)調(diào)試與驗(yàn)證5.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試步驟如下：1.檢查原理圖設(shè)計(jì)是否有錯(cuò)誤；2.根據(jù)原理圖檢查PCB圖是否有誤；3.根據(jù)PCB制版檢查是否有連點(diǎn)連線；4.焊板并檢查是否有虛焊漏焊等經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題；5.檢查各個(gè)模塊的功能是否正常運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)采用PCB腐蝕制版手工焊接，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)物如圖5-1所示：圖5-1 系統(tǒng)實(shí)物圖5.2系統(tǒng)調(diào)試本報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試可以從GSM模塊的短信接收和發(fā)送，各個(gè)傳感器檢測(cè)各種報(bào)警信號(hào)，聲光報(bào)警三個(gè)部分分步調(diào)試，確定符合設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，結(jié)合改系統(tǒng)的主要功能完善其他控制邏輯。然后，馬上對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試過(guò)程如下：1.系統(tǒng)初始化先系統(tǒng)上電將編譯生成的HEX文件下載到單片機(jī)中，此時(shí)系統(tǒng)默認(rèn)為布防狀態(tài)，可以通過(guò)按鍵設(shè)置布防、撤防狀態(tài)。2.設(shè)防與撤防的測(cè)試通過(guò)按鍵向系統(tǒng)設(shè)置撤防、布防，系統(tǒng)中的液晶顯示屏?xí)@示是否布防。3.測(cè)試環(huán)境將系統(tǒng)設(shè)置成布防并放于保險(xiǎn)柜旁便于設(shè)防的地方，例如保險(xiǎn)柜的底部。4.報(bào)警測(cè)試為的模擬出各種報(bào)警信號(hào)接近傳感器，從而觸發(fā)報(bào)警，此時(shí)用戶會(huì)接到系統(tǒng)發(fā)來(lái)的的報(bào)警短信。5.防護(hù)測(cè)試向系統(tǒng)發(fā)送一條短信：open1 ，當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別該條短信時(shí)繼電器會(huì)吸合模擬啟動(dòng)防裝置；當(dāng)?shù)弥U(xiǎn)情排除時(shí)可以再發(fā)一條短信：open2 讓繼電器斷開(kāi)模擬關(guān)閉防護(hù)裝置。5.3 系統(tǒng)功能的驗(yàn)證通過(guò)以上的調(diào)試，現(xiàn)在我們進(jìn)行功能的演示，首先將制作的系統(tǒng)實(shí)物放于應(yīng)用環(huán)境中，先后模擬有人入侵，有人在撬保險(xiǎn)柜以及火災(zāi)的發(fā)生，用戶的手機(jī)也先后收到相應(yīng)的警報(bào)短信，同時(shí)發(fā)送相關(guān)指令到系統(tǒng)的SIM卡在通過(guò)單片機(jī)控制繼電器的吸合來(lái)模擬啟動(dòng)相關(guān)的防火措施。其相關(guān)的演示證明如下圖5-2、圖5-3、圖5-4、圖5-5所示：圖5-2 有人入侵演示圖系統(tǒng)一上電就處于默認(rèn)的設(shè)防狀態(tài)，當(dāng)有人從人體檢測(cè)傳感器前走過(guò)，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)聲光報(bào)警并在液晶屏上顯示有人入侵Y，同時(shí)會(huì)向預(yù)設(shè)用戶手機(jī)號(hào)碼發(fā)送一條短信。圖5-3 有人撬動(dòng)演示圖當(dāng)有人在撬動(dòng)保險(xiǎn)柜或搬動(dòng)保險(xiǎn)柜時(shí)聲光報(bào)警且系統(tǒng)液晶屏?xí)@示出相關(guān)狀態(tài)Y來(lái)表示，同時(shí)會(huì)向預(yù)設(shè)用戶手機(jī)號(hào)碼發(fā)送一條短信。圖5-4 發(fā)生火災(zāi)演示圖當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧傳感器檢測(cè)到煙霧發(fā)出聲光報(bào)警，系統(tǒng)液晶屏?xí)@示相關(guān)狀態(tài)Y來(lái)表示，同時(shí)會(huì)向預(yù)設(shè)用戶手機(jī)號(hào)碼發(fā)送一條短信。圖5-5 收發(fā)短信控制繼電器演示圖如上圖5-8所示，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到預(yù)設(shè)警情信號(hào)時(shí)向用戶發(fā)送的報(bào)警短信內(nèi)容，同時(shí)用戶可以發(fā)送預(yù)設(shè)的短信open1至系統(tǒng)的SIM卡再經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理控制繼電器吸合來(lái)模擬相關(guān)的防護(hù)裝置。第6章 結(jié)論本次設(shè)計(jì)主要是完成在GSM網(wǎng)絡(luò)下的家用保險(xiǎn)柜防盜防火報(bào)警系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與軟件程序的編寫(xiě)。在參考了相關(guān)方面的理論文獻(xiàn)下，主要設(shè)計(jì)防盜防火報(bào)警系統(tǒng)的傳感器采集警報(bào)信號(hào)的電路與短信報(bào)警通信模塊的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)調(diào)試，本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)作為控制核心的短信報(bào)警系統(tǒng)，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)具有操作方便，制作成本較低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用家庭的安防系統(tǒng)中。隨著科學(xué)的發(fā)展，基于GSM模塊的安防報(bào)警系統(tǒng)將越來(lái)越完善，性能會(huì)越來(lái)越好，將會(huì)有不錯(cuò)的發(fā)展空間。當(dāng)然，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)也存在很多不足，有以下幾點(diǎn)：1.傳感器模塊的選擇上還可以改進(jìn)，選擇更加合理，更加合適的新型傳感器件，例如熱釋電紅外傳感器靈敏度更高，采用全自動(dòng)感應(yīng)設(shè)計(jì)，這樣可以更精確分析是否有人入侵，較少誤報(bào)率。2.本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中的短信格式為T(mén)EXT模式，也就是說(shuō)短信的內(nèi)容只能為ASCLL碼和英文字母。這樣有時(shí)就會(huì)造成有些不懂英文的人看不懂短信內(nèi)容。最后，相信，將本課題進(jìn)一步修改，它將會(huì)有有著廣闊的發(fā)展前途和應(yīng)用前景，在以后各種場(chǎng)合的安防系統(tǒng)中一定有用武之地。致謝語(yǔ)時(shí)光如流水，兩年大學(xué)生活在我生命的長(zhǎng)河里畫(huà)上了句號(hào)，僅僅剩下這短暫的時(shí)光了，同時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)也已接近尾聲了，校園兩年的時(shí)光也即將圈上一個(gè)句號(hào)。此時(shí)此刻內(nèi)心深處卻有些悵然若失，和一絲絲惆悵，估計(jì)是因?yàn)槟切╇娮有畔⒐こ虒W(xué)院的恩師們和各位可愛(ài)的同學(xué)們，將揮手告別的緣故吧！在此我想對(duì)龍巖學(xué)院我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我內(nèi)心最忠誠(chéng)的謝意。非常感謝我的父母親對(duì)我這些年學(xué)習(xí)默默的奉獻(xiàn),是他們給了我希望，賦予我偉大的夢(mèng)想；感謝我的母校龍巖學(xué)院給了我這兩年深造和奮斗的機(jī)會(huì)，這便使得我繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高專業(yè)的技能；感謝龍巖學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院的老師和同學(xué)們兩年來(lái)的關(guān)心和鼓勵(lì)。與此同時(shí)我還要感謝王清輝老師，他不僅在平時(shí)的學(xué)習(xí)上給與細(xì)心教導(dǎo)，同時(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)的事給予悉心的指導(dǎo)，從百忙中抽出時(shí)間為我們提供細(xì)致的指導(dǎo)。最后，再次感謝幫助過(guò)我的老師，同學(xué)。參考文獻(xiàn)1 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Telemetry and control system with GSM communicationsJ. Microprocessors and Microsystems, 2003.212Siemens TC35/TC37 Hardware Interface Description Vision 04100J.2002.524附錄1附錄2 附錄3#include reg51.h#include lcd1602.h#include gsm.h#include t0.h#include key.hunsigned char SC1=AT+CMGD= rn;sbit yanwu=P34;/煙霧sbit gany=P33; /人體感應(yīng)sbit zhen=P14; /震動(dòng)模塊bit yanwu_flag=1; /發(fā)短信bit yanwu_bit=0; /無(wú)煙霧bit hongw_flag=1; /發(fā)短信bit hongq_bit=0; /紅外bit zhend_flag=1; /發(fā)短信bit zhend_bit=0; /震動(dòng)void main()LCD_Init(); /lcd1602初始化UartInit();/9600bps11.0592MHzGSM_INT();init_t0();write_string(0,0,St: Smok: ); write_string(0,1,Ma: Shak: );while(1)switch(n)case 1: /布防 write_string(3,0,Y); if(yanwu=1) /有煙霧發(fā)送短信到手機(jī) write_string(14,0,Y); beep=0; yanwu_bit=1; /表示有煙霧 else write_string(14,0,N); jd1=1; beep=1; yanwu_bit=0; /表示無(wú)煙霧 yanwu_flag=1; /置位為一 if(yanwu_bit=1)/如果有煙霧 if(yanwu_flag=1)/如果置位 Return_ok(fire danger warning); yanwu_flag=0;/清零等下次 if(flag1=1) /發(fā)送滅 繼電器吸合 TR0=1; /閃爍開(kāi)始 led_flag=1; jd1=0; /繼電器吸合 /flag1=0; /*/ if(gany=0) /感應(yīng)人體 write_string(3,1,Y); hongw_flag=1; /發(fā)短信 beep=0; TR0=1; /打開(kāi)定時(shí)器 led_flag=1; else write_string(3,1,N); hongw_flag=0; /不短信 hongq_bit=1; /置位 beep=1; if(hongw_flag=1) if(hongq_bit=1)/ Return_ok(Someone invasion); /有人入侵 hongq_bit=0; /置零 /*/ if(zhen=0) /震動(dòng)模塊 write_string(14,1,Y); beep=0; zhend_flag=1; /發(fā)短信 else write_string(14,1,N); beep=1; zhend_flag=0; /不發(fā)短信 jd2=1 ; /關(guān)閉繼電器 zhend_bit=1; /置位 if(zhend_flag=1) if(zhend_bit=1) Return_ok(Urgency); /有人入侵 zhend_bit=0; if(flag2=1) /發(fā)送短信“斷” flag2=0; jd2=0;/繼電器打開(kāi)TR0=1; /打開(kāi)定時(shí)器 led_flag=1; /開(kāi)始閃爍 /*/ if(duanflag) Send_out(AT+CMGR=1rn); delayms(1000); SC18=x1; SC19=x2; Send_out(SC1); /刪除全部短信 delayms(600); duanflag=0; if(led_flag=1) /lEDshanshuo LED=0; delayms(500); LED=1; delayms(500); keyset();break;case 2: /撤防 write_string(3,0,N); keyset();break; typedef unsigned int uint;typedef unsigned char uchar;sbit RS=P25; /液晶控制引腳sbit RW=P26;sbit E=P27;void delay3(uint z)while(z-);void write_com(uchar com) /液晶寫(xiě)命令RS=0;RW=0;E=0;P0=com;delay3(50);E=1;delay3(50);E=0;void write_dat(uchar dat) /液晶寫(xiě)數(shù)據(jù)RS=1;RW=0;E=0;P0=dat;