大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書智能家居紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)

1、目 錄1前言21.1目的21.2意義21.3技術(shù)要求21.4要解決的問題21.5 成果22總體方案設(shè)計(jì)32.1方案比較32.1.1 方案一32.1.2 方案二32.2方案論證32.3方案選擇33單元模塊設(shè)計(jì)53.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)53.1.1 電源模塊53.1.2 單片機(jī)模塊53.1.3 時(shí)鐘模塊53.1.4 復(fù)位模塊53.1.5 紅外模塊53.1.6 gsm模塊53.2元器件的選擇53.3特殊器件的介紹53.3.1 tc35i的介紹53.3.2 at89c51的介紹53.4各單元模塊的聯(lián)接64軟件設(shè)計(jì)64.1軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具64.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖及其功能64.3主要

2、軟件設(shè)計(jì)流程框圖及說明65系統(tǒng)調(diào)試76系統(tǒng)功能、指標(biāo)參數(shù)86.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能86.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測試86.3系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析87結(jié)論98總結(jié)與體會99謝辭910參考文獻(xiàn)10附錄：11附錄一:系統(tǒng)電路圖11附錄二:gsm模塊圖11附錄三:主要程序11附錄四:外文翻譯資料11 1前言隨著科技的進(jìn)步，人們的生活水平日益提高，人們越來越重視生命財(cái)產(chǎn)安全，家庭防盜就變得日益重要，而傳統(tǒng)的家庭防盜系統(tǒng)已不能滿足需要。傳統(tǒng)的家庭防盜系統(tǒng)功能簡單，易破解，安全性能不高，報(bào)警范圍不廣等缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)針對這些缺點(diǎn)采用單片機(jī)控制，來實(shí)現(xiàn)智能家居紅外防盜報(bào)警。1.1目的本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制核心，通過熱釋電紅外

3、傳感器來采集信號，從而使家庭防盜更為準(zhǔn)確，使系統(tǒng)更為安全，另外可通過gsm模塊發(fā)送短信告知家中安全情況。1.2意義本設(shè)計(jì)的主要意義是解決傳統(tǒng)安全防盜系統(tǒng)的不足，以提高系統(tǒng)安全性、準(zhǔn)確性。gsm芯片主要是提高報(bào)警范圍，增強(qiáng)安全性能。1.3技術(shù)要求本設(shè)計(jì)要求能正確采集紅外信號，若有人體通過則通過單片機(jī)控制聲光報(bào)警器，發(fā)出報(bào)警信號，并且gsm芯片能將此警情發(fā)送至預(yù)先設(shè)定的號碼。1.4要解決的問題傳統(tǒng)的安全防盜系統(tǒng)雖然能對普通警情進(jìn)行報(bào)警，但是由于其報(bào)警范圍僅限于室內(nèi)或者報(bào)警范圍很小，且警情采集不夠準(zhǔn)確。本設(shè)計(jì)需要解決的主要問題是單片機(jī)對各個(gè)模塊之間的控制，以及能正確的發(fā)送短信。1.5 成果2總體方案

4、設(shè)計(jì)防盜報(bào)警系統(tǒng)由紅外傳感器作為警情采集器，單片機(jī)作為報(bào)警控制器，聲光報(bào)警器作為室內(nèi)報(bào)警器，gsm作為對外報(bào)警器。整個(gè)系統(tǒng)由警情采集、報(bào)警控制和警情處理組成。2.1方案比較2.1.1 方案一方案一采用固定電話對外進(jìn)行報(bào)警，撤防布防。方案一系統(tǒng)框圖如下：2.1.2 方案二方案二采用gsm作為對外報(bào)警方案二系統(tǒng)框圖如下:2.2方案論證通過.2.3方案選擇3單元模塊設(shè)計(jì)3.1 電源模塊本設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)需要+5v直流供電，為了保證24小時(shí)不間斷工作，因此設(shè)計(jì)了電源模塊。該模塊主要利用市電（交流220v）通過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，然后輸出一個(gè)+5v的電壓。電源模塊為整個(gè)電路提供一個(gè)穩(wěn)定、持續(xù)、紋波少

5、的電壓，因此，若電源模塊不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求則會影響整個(gè)電路的正常工作。電源模塊設(shè)計(jì)框圖如下：變壓器降壓7805穩(wěn)壓橋式整流市電(220v)圖3.1.1.1電源模塊框圖電源模塊protel pcb原理圖如下：圖3.1.2.2電源模塊pcb原理圖3.1.1變壓器變壓器是一個(gè)降壓變壓器，它將市電（交流220v）降低到一個(gè)合適的交流點(diǎn)壓值，然后送至橋式整流電路。變壓器的副邊電壓由變壓器副邊和原邊線圈匝數(shù)之比來確定。也是變壓器副邊與原邊的功率比。=p2p1該電源模塊中取為22，則變壓器副邊輸出電壓為10v的交流電。3.1.2整流濾波四只整流二極管d1d4組成了單相橋式整流電路，它將變壓器輸出的10v交流電

6、變成峰值為10v的脈動直流電，再將此直流電送至濾波電容c13濾除紋波，輸出直流電壓vi。vi=1.11.2v2其中v2是變壓器副邊輸出交流電壓的有效值。3.1.3穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器采用集成穩(wěn)壓器cw7805，它是固定式三端穩(wěn)壓器，由于本設(shè)計(jì)中要求提供的電源電壓為+5v，為不變直流電壓，因此選用cw7805，它輸出為固定的+5v電壓，在輸入端接上電容c14可以進(jìn)一步濾除紋波，輸出端接電容c15能改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，從而使電路穩(wěn)定工作。其中c14和c15采用漏電流小的鉭電容，若是電解電容應(yīng)將電容值增加十倍。7805的pcb引腳如下圖 圖3.1.3.3 cw7805 引腳圖圖中1腳為輸入端,接整流濾波電路

7、的輸出端；2腳為接地端；3端為輸出端接電容。3.2 聲光報(bào)警模塊當(dāng)紅外采集到警情時(shí)，由單片機(jī)輸出控制信號，發(fā)出聲光報(bào)警，其電路pcb圖如下圖：圖3.1.2.1 聲光報(bào)警電路圖其中l(wèi)ed端接單片機(jī)4腳（p1.3口），sp端接單片機(jī)8腳（p1.7口），當(dāng)發(fā)生警情時(shí)單片機(jī)的p1.3口和p1.7口輸出電壓約為4v的高電平，從而使speaker和發(fā)光二極管工作。蜂鳴器采用市面上常用的壓電式蜂鳴器，然后由單片機(jī)的p1.7口經(jīng)三極管驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。由于壓電式蜂鳴器需要10ma的驅(qū)動電流，p1.7口接三極管的基極，當(dāng)它輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器獲得+5v的電壓而發(fā)聲；當(dāng)它輸出低電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器

8、停止發(fā)聲。3.3 時(shí)鐘模塊單片機(jī)各個(gè)功能部件都是以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)來運(yùn)行,時(shí)鐘頻率會直接影響單片機(jī)的速度。時(shí)鐘電路有兩種設(shè)計(jì)方式，內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部設(shè)計(jì)方式，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。如下圖所示圖3.1.3.1 時(shí)鐘模塊電路其中xtal1和xtal2分別是單片機(jī)內(nèi)部高增益反相放大器的輸入端和輸出端。這連個(gè)端口之間連接一個(gè)石英晶體振蕩器和兩個(gè)微調(diào)電容，就構(gòu)成了時(shí)鐘電路。由于該單片機(jī)的機(jī)器周期為1us，單片機(jī)的機(jī)器周期與時(shí)鐘周期的關(guān)系是tcy=12fosc 其中機(jī)器周期tcy=1us，則時(shí)鐘頻率fosc=12mhz，51單片機(jī)最常用的是12mhz和6mhz的晶振器。所以本設(shè)計(jì)采用12mhz的石英晶

9、體。若采用外部時(shí)鐘方式，外部時(shí)鐘源直接連接到xtal1，而xtal2端懸空。內(nèi)部時(shí)鐘方式具有穩(wěn)定性好、成本低、制作簡單等優(yōu)點(diǎn)，而本設(shè)計(jì)采用的是51單片機(jī)，不要求過高頻率的時(shí)鐘信號，則完全可以采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。隨著制造工藝技術(shù)的發(fā)展與提高，單片機(jī)的時(shí)鐘頻率也隨之增加，某些高速率單片機(jī)芯片的時(shí)鐘頻率已經(jīng)達(dá)到40mhz。3.4 復(fù)位模塊初始化單片機(jī)就是復(fù)位操作，51單片機(jī)的復(fù)位需要有外圍電路來實(shí)現(xiàn)，常用的兩種復(fù)位方式有手動按鈕復(fù)位和上電自動復(fù)位，本設(shè)計(jì)采用看門狗電路實(shí)現(xiàn)上電自動復(fù)位。3.4.1手動按鈕復(fù)位按鍵手動復(fù)位有兩種方式，即電平方式和脈沖方式兩種。其中最簡單的是電平方式復(fù)位，它是通過rst端口

10、經(jīng)過電阻與電源接通而實(shí)現(xiàn)的，按鍵手動電平復(fù)位的電路圖如下。圖3.1.4.1 按鍵手動電平復(fù)位電路圖上圖中電容和電阻值只適用于時(shí)鐘頻率為6mhz的單片機(jī)，c1為22uf，r1為200，rk為1k。按鍵手動脈沖復(fù)位是利用rc微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)，脈沖復(fù)位電路如下圖所示。圖3.1.4.2 按鍵手動脈沖復(fù)位電路圖同上圖一樣，電容電阻值只適用于6mhz時(shí)鐘的單片機(jī)，手動復(fù)位需要持續(xù)給rst端兩個(gè)機(jī)器周期的高電平才能完成復(fù)位操作，例如，采用12mhz的時(shí)鐘晶振器就必須至少2us的高電平。3.4.2自動復(fù)位本設(shè)計(jì)采用自動復(fù)位的方式來完成單片機(jī)的初始化操作，無需按鍵。因?yàn)槿綦娫磾嚅_后又接通無需人工手動去

11、讓系統(tǒng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用了典型的看門狗電路來復(fù)位。其電路圖如下。圖3.1.4.3 看門狗電路本設(shè)計(jì)利用看門狗定時(shí)器x5045來為單片機(jī)提供復(fù)位高電平。當(dāng)電源接通以后x5045的rst端會產(chǎn)生一個(gè)200ms的高電平，來為單片機(jī)復(fù)位。3.4.3 x5045的介紹x5045是一個(gè)可選時(shí)間的看門狗定時(shí)器，它具有4kbit 3-wire接口非易失性eeprom，僅有8個(gè)引腳的封裝。它可以用作上電復(fù)位、低電壓復(fù)位控制、可編程看門狗定時(shí)器。上電復(fù)位是利用x5045接通電源后上電復(fù)位電路使得reser引腳保持250ms激活狀態(tài)。這是為了防止單片機(jī)在電源穩(wěn)定之前的誤操作，提高系統(tǒng)啟動的可靠性和安全性。低電壓復(fù)位是

12、指在工作過程中，低電壓復(fù)位電路可以檢測到供電電壓。如果電壓低于某一特定值， x5045激活reset引腳，停止了單片機(jī)的工作，為了防止意外的操作。如果單片機(jī)的工作電壓太低，單片機(jī)或外設(shè)就會失效，導(dǎo)致系統(tǒng)鎖定或數(shù)據(jù)丟失。 看門狗定時(shí)器是指上電復(fù)位和低電壓復(fù)位電路在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，看門狗定時(shí)器幫助系統(tǒng)從問題中恢復(fù)出來。當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí)間一到，看門狗x5045復(fù)位系統(tǒng)。作為軟件循環(huán)的一部分，定時(shí)器計(jì)時(shí)完成前，單片機(jī)會復(fù)位看門狗定時(shí)器。如果有軟件問題，如死循環(huán)或等待外部器件，看門狗定時(shí)器時(shí)間到，就會立即復(fù)位單片機(jī)，保護(hù)系統(tǒng)，防止數(shù)據(jù)丟失。x5045的引腳圖如下：圖3.1.4.3 x5045管腳圖1腳：cs端，

13、芯片選擇輸入端。當(dāng)cs端是高電平時(shí)，表示芯片未選中，并將so置為高阻態(tài)。器件處于標(biāo)準(zhǔn)的功耗模式。當(dāng)cs端是低電平時(shí)，將cs拉低將使器件處于選擇狀態(tài)，器件處于正常工作功耗狀態(tài)。在上電后任何操作之前， cs必須要有一個(gè)由高變低的過程。2腳：so端，串行輸出端。so是一個(gè)拉/推串行數(shù)據(jù)輸出的引腳，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)在sck脈沖下降沿由so引腳送出。3腳：wp端，寫保護(hù)端。wp端是低電平是，x5045處于寫保護(hù)狀態(tài)，其他功能正常工作；當(dāng)wp端是高電平時(shí)，所有功能正常工作，包括寫的操作。4腳：vss端，接地。5腳：si端，串行數(shù)據(jù)輸入端。所有數(shù)據(jù)都通過si端進(jìn)行輸入，包括指令碼和地址。當(dāng)sck端為上升沿

14、時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，并且高位在前。6腳：sck端，串行時(shí)鐘。串行時(shí)鐘的上升沿通過si端進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，下降沿通過so端數(shù)據(jù)輸出。7腳：rst端，復(fù)位輸出端。當(dāng)x5045接通電源時(shí)，看門狗定時(shí)到，rst端將會產(chǎn)生一個(gè)200ms的復(fù)位高電平，來復(fù)位控制器。此端口必須接上拉電阻。8腳：vcc端，電源端口。接+5v電源電壓。3.4.4 x5045的軟件設(shè)計(jì)該模塊的的主要實(shí)現(xiàn)功能是單片機(jī)的上電復(fù)位和存儲預(yù)置電話號碼。復(fù)位功能比較容易實(shí)現(xiàn)，即隔一段時(shí)間將cs端取反即可。而存儲電話號碼是利用x5045的內(nèi)置eeprom來實(shí)現(xiàn)，對于數(shù)據(jù)的操作，涉及到wp、si、so端的控制，來實(shí)現(xiàn)電話號碼的讀取與存儲。在附錄中會

15、有具體的程序代碼。3.5 紅外模塊人體輻射的紅外線中心波長為910-um，而探測元件的波長靈敏度在0.220-um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長范圍為710-um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。3.5.1熱釋電紅外傳感器的介紹熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管，其目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。故引入的n溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干

16、涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為0.2-20um。為了

17、對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外3.5.3 biss0001的簡單介紹bis0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件就可構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)、報(bào)警用人體熱釋電傳感器等。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。（1） biss0001的特點(diǎn)：a.cmos工藝制造b.數(shù)

18、?；旌蟘.具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器d.內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾e.內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器f.采用16腳dip封裝（2）biss0001管腳功能介紹。biss0001的管腳圖如下。圖3.5.2 biss0001管腳圖和protel引腳圖管腳說明如下。1腳：a端，重復(fù)觸發(fā)選擇端，當(dāng)a端輸入高電平時(shí)，biss0001處于可重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)；當(dāng)a端輸入低電平時(shí)，biss0001處于不可重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)。2腳：vo端，控制信號輸出端。由vs的上升沿觸發(fā)，使vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間tx之外和無vs的上升沿時(shí)，vo保持低電平狀態(tài)。3腳：rr1端，輸出延遲時(shí)間

19、tx的調(diào)節(jié)端。4腳：rc1端，輸出延遲時(shí)間tx的調(diào)節(jié)端。5腳：rc2端，觸發(fā)封鎖時(shí)間ti的調(diào)節(jié)端。6腳：rr2端，觸發(fā)封鎖時(shí)間ti的調(diào)節(jié)端。7腳：vss端，接地端。8腳：vrf/reset端，參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接vcc，當(dāng)接低電平時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位。9腳：vc端，觸發(fā)禁止端。當(dāng)vcvr時(shí)允許觸發(fā)(vr0.2vdd)。10腳：ib端，運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。11腳：vdd端，工作電源正端，接電源vcc（+5v直流電）。12腳：2out端，第二級運(yùn)算放大器的輸出端。13腳：2in-端，第二級運(yùn)算放大器的反相輸入端。14腳：1in+端，第一級運(yùn)算放大器的同相輸出端。15腳：1in-端，第一級

20、運(yùn)算放大器的反相輸入端。16腳：1out端，第一級運(yùn)算放大器的輸出端。（3）biss0001內(nèi)部結(jié)構(gòu)。biss0001的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖3.5.3 biss0001內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.5.2紅外電路設(shè)計(jì)紅外模塊電路圖如下。圖3.5.1 紅外電路圖本設(shè)計(jì)使用re200b作為熱釋電紅外傳感器，biss0001為信號采集處理。當(dāng)re200b采集到人體信號時(shí)，biss0001的2腳輸出一個(gè)高電平，三極管導(dǎo)通。out端為低電平。out端接單片機(jī)p2.0口。反之，無信號輸入時(shí)，biss0001的2腳（vo端）沒有輸出信號為低電平，三極管截止，out端為高電平。在上圖中，熱釋電紅外傳感器的s端輸出一個(gè)電信號

21、，將此電信號送至biss001的14腳，即第一級運(yùn)算放大器op1的同相輸入端放大，再經(jīng)過c3耦合送至第二級運(yùn)算放大器op2進(jìn)行第二級放大，再將此電信號送至cop1和cop2組成的雙向鑒幅器進(jìn)行電壓比較，檢測出有效觸發(fā)信號vs，啟動延遲定時(shí)觸發(fā)器。vo輸出信號給q4，q4導(dǎo)通，out端輸出為低電平。再將此低電平輸出給單片機(jī)的p2.0口。3.6 rs-232通信模塊rs-232是美國電子工業(yè)協(xié)會制定的串行物理通信接口標(biāo)準(zhǔn)。它一般使用9個(gè)或者是25個(gè)引腳，是一種異步傳輸數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)接口。本設(shè)計(jì)采用的是9個(gè)引腳的con1。利用rs-232和gsm模塊通信，發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。rs-232具有傳輸速率高，標(biāo)準(zhǔn)接

22、口通用，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定等特點(diǎn)。同時(shí)還有一些缺點(diǎn)，如接口信號電平值較高、異步傳輸速率最高為20kbps。但是本設(shè)計(jì)是要求與gsm模塊的簡單數(shù)據(jù)傳輸，所以rs-232完全可用，而且還有價(jià)格低廉，制作簡單的優(yōu)點(diǎn)。針對rs-232的接口電平值信號較高，則需用電平轉(zhuǎn)換芯片，在本設(shè)計(jì)中選用max232，它是美信（maxim）公司專門針對rs-232串口通信制作的電平轉(zhuǎn)換芯片，它使用單電源+5v供電。3.6.1 max232的介紹max232芯片的管腳圖如下：圖3.6.1 max232的管腳圖和protel引腳圖max232管腳介紹：1、2、3、4、5、6腳與四只電容構(gòu)成電荷泵電路，產(chǎn)生-12v和+12v電源

23、，來給rs-232串口提供所需電平。7腳：t2out端，rs-232數(shù)據(jù)輸出端。8腳：r2in端，rs-232數(shù)據(jù)輸入端。9腳：r2out端，ttl/cmos數(shù)據(jù)輸出端。10腳：t2in端，ttl/cmos數(shù)據(jù)輸入端。其中7、8、9、10組成第二數(shù)據(jù)通道。11腳：t1in端，ttl/cmos數(shù)據(jù)輸入端。12腳：r1out端，ttl/cmos數(shù)據(jù)輸出端。13腳：r1in端，rs-232數(shù)據(jù)輸入端。14腳：t1out端，rs-232數(shù)據(jù)輸出端其中11、12、13、14腳組成第一數(shù)據(jù)通道。15腳：gnd端，接地。16腳：vcc端，接+5v電源。ttl/cmos數(shù)據(jù)從11引腳（t1in）、10引腳（t

24、2in）輸入轉(zhuǎn)換成rs-232數(shù)據(jù)從14腳（t1out）、7腳（t2out）送到電腦db9插頭；db9插頭的rs-232數(shù)據(jù)從13引腳（r1in）、8引腳（r2in）輸入轉(zhuǎn)換成ttl/cmos數(shù)據(jù)后從12引腳（r1out）、9引腳（r2out）輸出。max232的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下所示。圖3.6.2 max232的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖max232包含2個(gè)驅(qū)動器、2個(gè)接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路來提供tia/eia-232-f電平。該器件符合tia/eia-232-f標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)接收器將tia/eia-232-f電平轉(zhuǎn)換成5v ttl/cmos電平。每一個(gè)發(fā)送器將ttl/cmos電平轉(zhuǎn)換成tia/eia-232

25、-f電平。3.6.2 rs-232通信電路設(shè)計(jì)rs-232通信電路圖如下所示。圖3.6.3 rs-232通信電路圖由于串口rs-232電平是-10v、+10v，而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是ttl電平0、+5v,max232就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的。系統(tǒng)中c6、c7、c8、c9四只電容和max232的1、2、3、4、5、6腳組成了電荷泵電路，產(chǎn)生+12v、-12v電壓。本設(shè)計(jì)中只用到max芯片的第一數(shù)據(jù)通道。11腳（t1in）和12腳（r1out）端分別接單片機(jī)的p3.1口（txd）和p3.0口（rxd）。根據(jù)rs-232串口通信標(biāo)準(zhǔn)，9針的2、3腳分別為接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)端口，5腳是接地。由于只

26、是完成簡單的數(shù)據(jù)通信，不需要其他功能，則另外的6個(gè)管腳置空。該模塊的主要功能是完成單片機(jī)和gsm模塊的數(shù)據(jù)通信，所以在gsm模塊也必須有一個(gè)rs-232通信串口來完成數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。3.7 gsm模塊本設(shè)計(jì)通過gsm模塊對外進(jìn)行報(bào)警，該模塊也是本系統(tǒng)的另一個(gè)核心模塊，由于該系統(tǒng)用到的gsm模塊很簡單僅僅是短信模塊，所以在選擇gsm模塊時(shí)，選擇了技術(shù)成熟的中文短信雙頻的tc35i。3.7.1 tc35i的介紹tc35i新版西門子工業(yè)gsm模塊是一個(gè)支持中文短信息的工業(yè)級gsm模塊,工作在egsm900和gsm1800雙頻段,電源范圍為直流3.34.8v，電流消耗休眠狀態(tài)為3.5ma，空閑狀態(tài)為

27、25ma，發(fā)射狀態(tài)為300ma(平均)，2.5a峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號，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sim卡讀卡器和天線。sim電壓為3v/1.8v，tc35i的數(shù)據(jù)接口(cmos電平)通過at命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù),可選波特率為300b/s115kb/s ,自動波特率為1.2kb/s115kb/s。它支持text和pdu格式的sms(short message service,短消息),可通過at命令或關(guān)斷信號實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)。tc35i可以用來發(fā)送與接收語音、短信、數(shù)據(jù)和傳真。單電源供電，電壓范圍為3.3v

28、4.8v，本系統(tǒng)選用3.3v。工作溫度范圍為-20攝氏度+50攝氏度。tc35i具有體積小、功耗低、安裝方便和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。由于該芯片工作在gsm雙頻段，我國大部分地區(qū)都覆蓋有g(shù)sm網(wǎng)絡(luò)信號，所以該芯片應(yīng)用范圍較廣。tc35i管腳如下圖所示。圖3.7.1 tc35i管腳圖tc35i是一個(gè)40腳的gsm芯片，它由一個(gè)zif（zero insertion force，零阻力插座）連接器來引出其他模塊。它主要分為六部分：電源部分、音頻部分、話筒部分、數(shù)據(jù)部分、sim卡、控制部分。其中110腳是電源部分，1214腳為電池外接口，15、30、31、32腳為控制部分，1623腳為數(shù)據(jù)部分，2429腳為s

29、im卡部分，3336腳為音頻部分，3740腳為話筒部分。tc35i管腳功能如下表所示。表3.7.1 tc35i引腳功能表引腳序號引腳名稱引腳功能15bat+tc35i的電源正端。610gndtc35i的電源負(fù)端，接地。11、12power充電引腳，外接電池。13vdd對外供電，對外輸出電壓。14bat_temp接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護(hù)控制。15igt啟動腳，當(dāng)tc35i接通電源后，必須給igt端一個(gè)不少于100ms的低電平脈沖，電平下降持續(xù)時(shí)間不能超過1ms。16dsr0 數(shù)據(jù)輸入/輸出端，該接口是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合 itu-t rs-232接口標(biāo)準(zhǔn)。其中18腳和19腳

30、為ttl的串口通信引腳，需要和單片機(jī)或者pc通信。17ring018rxd019txd020cts021rts022dtr023dcd024ccinsim卡是否安裝檢查端口，是為高電平。25ccrst通過sim卡閱讀器與tc35i對應(yīng)引腳相連。26cci027cccl28ccvcc29ccgnd30vddlprtc backup31emergoff斷電，關(guān)機(jī)控制端。32sync工作狀態(tài)顯示端。3336ep兩組音頻接口3740mic兩組話筒接口tc35i內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括天線接口電路、一個(gè)存儲器gsm基帶處理器、一個(gè)電源、一個(gè)gsm無線部分和一個(gè)40腳的zif連接器。tc35i的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下。圖3

31、.7.3 tc35i內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3.7.2 gsm電路設(shè)計(jì)該模塊分為四個(gè)部分：zif sim、rs-232、tc35i外接插口、電源。（1）zif simzif sim部分電路圖如下。圖3.7.4 zif sim部分該部分主要功能是：開機(jī)控制、tc35i狀態(tài)顯示、sim卡連接和與單片機(jī)通信。d1為發(fā)光二極管，在tc35i開機(jī)后會亮，顯示tc35i的工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)通電后，按下微動開關(guān)s1給igt端一個(gè)低電平脈沖，讓tc35i開機(jī)。u2是一個(gè)sim卡座，它與tc35i的同名管腳相連，當(dāng)sim卡插好時(shí)ccin為高電平，反之為低電平。p2是一個(gè)2*2插針，它的txd1和rxd1分別和rs-232的txd和rxd端相連，