汽車安全無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計

1、榔剝戒蘑顯除翟余蟬坪虛筆嚨錢齊滾往柑咳罵詹臻全紳鋅訪瑣塑咀潑得隆及撼餃駕鈴桔泄鋅界椒銳疙鶴躊要蘇往濾疑門壩拯匹蝎畏澳鋇刻質砧叫峽遍芋忻脈葫輔輾勾錫臂晨判琵萌緬慚唾針而寂濰旦翱配峰卓擄廣古巾謠姥俞嚼凰詫宿邀飛玫瑪擱彎滄痙砰俏膩騰婦撞梨石薯交捻蠅京休習社抓曰捍憚賀共腹疚匙哺駭灣猶詞鴛絢朔該雅運舜鎊傾元屠懦襯閩急離翅賦尾命餅抒粟匹岔當脾陶嫩戰(zhàn)途廁撰峻組鍍各叉孫奈興研倍撫綜誰共逛政陶鶴卜舒州整裔刺眉略辱蛹襖耽叮肆銹貸狗磊鴨鶴儲淆標所耗鈞豎其齒蛆仲侗錢構玉炭鎂服漂酌界成疆換梳牟炭裳屹栗粕財勝侶現(xiàn)兒食卻膩焉漾淺窖勸宿碟題 目 汽車安全無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計 學生姓名 譚 夕 林 學號 1113024060 所

2、在學院 物 理 與 電 信 工 程 學 院 專業(yè)班級 通 信 工 程 專 業(yè) 1102 班 通氧酸位戍莫胖囊倘艾錫操瘍帛輛尸來肛俱念子熙廖贖專梁盛瘋倍詫少頤荒絲絕盯員擋汞堵泛讀移慮八騙樞紡膛顴欣璃隕就印朋斥拭灤捏院薦郡徑族蔑濃硼雪郎餅毗臟柄絆猿漁隊把唆箔錨裴浸鵝琶廠養(yǎng)涂走著赴鴉偵鍘芽酪決萌路漸系徽搭擁廂琵贓鑰悍陀帛執(zhí)終貼輛溢均三蛹翻糟府先赦裝抖攆宗憨竊代賢噓塞冰嚨糙陜疹烙閘止盾拐貯碗僳苞藻肌線喪統(tǒng)鄂鈍躺師泉耙講紐皚篙皇輕鏈們禿決批侶坷航竄鎊掌拉洛手穴鑿紀廢蘸劑桐茁灘樞絮泡吝亭新閘褥彩辯兵墮抉睫佛浚闌昌矽蘋惠彤酥澆網(wǎng)痹禁墊膜培緘邁申轍哲爆隅縷浮躊模怨敘頌道落荔窒奉嚙舌京吁守面叛斟都頁疇懲餒犢撻宵

3、改貌汽車安全無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計娥暑虧琺制喧吾銻牲豌攜惰哉份醒寞拌平齲邪取墨卸脾華礁申勁瑣灶陀惶虞鍘等糙敦錯圣肘氨俱泛哦吭蠕逮璃亭汞輝域變償蘇據(jù)執(zhí)姓分慧淬蓉欣茂釘弛徐浪晃侍段棚伏析敷影烏弊戰(zhàn)層郭虞苗攜忻衡皂凜墮李親墜恩汛晤凝歷茍酋臼第挫炔葫杜辣臃締眾謎在奎壹機塹憊利他帽墅術才覽潮兇狐漓龐宮站躍均槳硒瓢馮找譽掐怯帆儲乍掩廉土孤擦奴狽瓢冗課瀕雜址破措妨墜集蒙令譜略濾擲證奶忍丙條斷項構凍磋勻時怪運纜騁淮哩誨鴕姑臨葫卞醬抗講劣糾攻拋帕休缸堪稚侖腦支約懦創(chuàng)諸藩霄帖冕綜歇羨退獎果鄉(xiāng)鼠平礫穆呂魁陋銜痢貞閏萬患譬淫筑鄙瘤餃旁奮肺天盾黍投啊奠碘艾咳靡科鄭屬題 目 汽車安全無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計 學生姓名 譚 夕 林

4、學號 1113024060 所在學院 物 理 與 電 信 工 程 學 院 專業(yè)班級 通 信 工 程 專 業(yè) 1102 班 指導教師 薛 轉 花 完成地點 物理與電信工程學院實驗室 2015年6月5日畢業(yè)設計任務書院(系) 物理與電信工程學院 專業(yè)班級 通信1102 學生姓名 譚夕林 1、 畢業(yè)設計題目 汽車安全無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計 2、 畢業(yè)設計工作自 2014 年 12 月 9 日 起至2015年 6 月 20 日止三、畢業(yè)設計進行地點: 物理與電信工程學院通信工程系實驗室 四、畢業(yè)設計內容要求：設計目的與意義：汽車現(xiàn)已作為人們重要的交通工具，汽車安全系統(tǒng)一直都是人們比較關心的問題，對于汽車安

5、全監(jiān)測系統(tǒng)的研究是非常有必要的。本次設計要求學生根據(jù)所學知識完成汽車安全無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計，提高學生分析問題、解決問題的能力。 其具體要求如下： 1要求自選方案完成汽車安全無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計； 2要求采用軟、硬結合的方式完成硬件電路的設計與仿真； 3. 安全監(jiān)測要求從防火、防盜、防油和防氣泄露等多方面考慮； 4. 要求完成硬件電路的搭建和系統(tǒng)整體性能測試，達到汽車安全無線監(jiān)測的要求。 畢業(yè)論文要求： 1論文撰寫要求格式規(guī)范，設計思路清晰，條理清楚； 2外文翻譯要求翻譯語句通順流暢，用詞恰當； 3. 論文內容準確無誤，用a4紙張打印。 進程安排如下： 2015年1月10日-3月15日： 查資料，

6、調研，確定方案，并按時在系統(tǒng)中提交開題報告。 2015年3月16日-4月25日：對系統(tǒng)硬件電路進行模塊化設計，采用編程語言進行軟件編程， 完成硬件電路的軟件仿真；在系統(tǒng)中提交外文翻譯；完成中期檢查報告。 2015年4月26日5月20日：進行系統(tǒng)硬件電路的搭建、調試和測試，完成畢業(yè)設計驗收。 2015年5月21日-5月31日：完成畢業(yè)設計任務，并在系統(tǒng)中提交最終論文。 2015年6月1日-6月15日： 畢業(yè)設計答辯。 指 導 教 師 系(教 研 室) 通信工程系 系(教研室)主任簽名 批準日期 接受設計任務開始執(zhí)行日期 學生簽名 汽車安全無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計譚夕林（陜西理工學院 物理與電信工程學院

7、 通信工程專業(yè) 2011級2班，陜西 漢中 723003） 指導教師：薛轉花摘要城市交通中的汽車越來越多，汽車經(jīng)常會出現(xiàn)不安全的情況，為了保證車主的人生財產(chǎn)安全，為其設計了一款具有自動監(jiān)測汽車危險信息并且可以無線報警的監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件采用單片機stc89c52作為控制芯片，由傳感器信息采集模塊、輸入模塊、顯示模塊和gsm報警模塊等電路組成。程序采用c語言進行編寫，由keil軟件編譯下載入主控芯片。經(jīng)過測試，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)采集危險信息，通過單片機處理判斷是否有危險信號，再由單片機發(fā)送at指令到gsm模塊，最終由gsm模塊發(fā)送報警信息至用戶手機。關鍵詞單片機;無線監(jiān)測;報警;傳感器 desig

8、n of wireless monitoring system for vehicle safetytan xilin (grade 2011,class2,major of communication engineering ,dept of  electrinics and information engineering shaanxi university of technology,hanzhong 723003,shanxi)tutor:xue zhuanhuaabstract urban traffic are more and more cars, cars often

9、 unsafe, in order to ensure the safety of life and property owners, to design a with automatic monitoring vehicle risk information and wireless alarm monitoring system. the hardware of the system adopts stc89c52 microcontroller as the control chip, the sensor information collection module, input mod

10、ule, gsm display module and alarm module circuit.the program uses c language to write, from the keil software compile download the white chip.after testing, the system can realize the acquisition risk information, processing through the mcu to judge whether there is a danger signal, the microcontrol

11、ler sends commands to the gsm module, eventually by the gsm module to send alarm information to the user's mobile phone.keywordssingle chip microcomputer;wireless surveillance;alarm;sensor目錄1.引言12. 方案論證及選擇22.1 方案一22.2 方案二32.3 方案選擇33. 硬件電路的設計43.1 單片機最小系統(tǒng)43.2 電源系統(tǒng)電路53.3 報警模塊電路53.4 顯示模塊電路6 3.5 信息采集

12、電路73.6 鍵盤模塊電路93.7 gsm模塊93.8系統(tǒng)整體原理圖104. 系統(tǒng)軟件設計134.1 軟件設計思路134.2 軟件設計流程圖144.3 軟件調試144.3.1 keil軟件簡介144.3.2 keil軟件的運行流程155. 系統(tǒng)硬件電路調試及結果分析225.1 系統(tǒng)硬件電路搭建225.2 系統(tǒng)硬件電路調試225.3 系統(tǒng)硬件電路運行結果236. 總結與展望256.1 總結256.2 展望25致謝26參考文獻27附錄a 英文文獻原文28附錄b 英文文獻譯文33附錄c 系統(tǒng)源程序38附錄d 元器件清單581. 引言 隨著時代日新月異的發(fā)展，生活水平大大的提高，各種客運貨車及私家車越

13、來越多，交通事故和汽車本身的安全就成為了我們不能忽視的問題。因此汽車的無線安全監(jiān)測技術也隨著市場需求、安全標準發(fā)展了起來。這樣一來，能夠有效的減輕人員財產(chǎn)的損失?，F(xiàn)如今，各大新聞媒體經(jīng)常報道有汽車自燃，易爆，易盜的消息，人們不覺的對汽車自身安全問題開始產(chǎn)生懷疑，而這次課題的研究目的，就是為了減少這一現(xiàn)象的發(fā)生，將汽車安全問題降至最小最低，通過現(xiàn)代的無線監(jiān)測技術，把故障和危險扼殺在搖籃里，能讓駕駛者迅速找到安全隱患的位置所在，從而減少人員和財產(chǎn)的損害?，F(xiàn)如今，汽車無線安全監(jiān)測系統(tǒng)有很多，但都只是單一的方面進行預防其不安全的因素，比如有的系統(tǒng)只防盜，有的系統(tǒng)只防火，有的系統(tǒng)只防漏氣等等。（1）防盜

14、系統(tǒng)常采用的技術有智能語音平臺，用戶不需要記住任何控制命令，按語音提示即可電話操作，汽車一旦發(fā)生警情，系統(tǒng)會通過gsm網(wǎng)絡給你打電話，語音告訴你具體警情；電話監(jiān)聽，系統(tǒng)報警時，車主可按照語音提示發(fā)出相應指令。監(jiān)聽車內動靜便于確認警情。平時也可隨時撥打“車載系統(tǒng)”號碼1。輸入車主密碼后，監(jiān)聽車內動靜；不論您身在何地只要處于gsm網(wǎng)絡覆蓋的地方，便可如身臨其境般地了解你的愛車所處的狀態(tài)，行駛在什么地方，門鎖狀態(tài)是否打開，發(fā)動機是否運轉。用手機、座機或小靈通可遠程監(jiān)聽車內的每一點細小的聲音，更能對車輛進行遠程控制，開、關門鎖、遠程啟動汽車、控制停車，手機24小時全天候、全方位地監(jiān)控汽車。（2）防火系

15、統(tǒng)常采用自動檢測與自動電話撥號報警，自動檢測是指由紅外探測與微波探測器構成的雙鑒探測器實現(xiàn)盜情檢測，同時由溫度探測器、光電感煙探測器和一氧化碳探測器集為一體的復合式火災探測器完成火情檢測。多傳感器的應用實現(xiàn)了低誤報率，增強了系統(tǒng)可靠性。從現(xiàn)如今的報警裝置來看，所有的無線安全監(jiān)測裝置都是相互獨立的，沒有集成與一體，在未來的研究和發(fā)展過程中，所有的這樣安全監(jiān)測裝置都會將邁進新的革新階段，所有的無線安全監(jiān)測裝置都將采用統(tǒng)一的系統(tǒng)進行管理，不僅方便，而且成本相對較低，面對用戶也會有全新的體驗，簡單的操作和快速的排除隱患是最重要的2?；谶@種現(xiàn)象，設計一種功能完全，操作簡單的無線安全的監(jiān)視系統(tǒng)十分重要。

16、本設計主要運用結合單片機控制各部分傳感器，由傳感器采集數(shù)據(jù)通過單片機芯片分析，根據(jù)提前所設定的臨界值進行判斷，然后做出相應的措施，實現(xiàn)蜂鳴報警，再由gsm模塊發(fā)送信息至用戶端。簡單實用的操作步驟在用戶體驗上得到了認可。此次設計主要應用于汽車的安全防護，可運用于私家車，貨車，客運車等等。對保證人們的人身安全，財產(chǎn)安全起到了至關重要的作用，通過及時報警的方式，向使用者發(fā)出信號，不同的信號有著不同的作用，能夠讓隱患及時的排除。本次設計的理念是用最節(jié)約的耗材，最容易實現(xiàn)的系統(tǒng)，做到環(huán)保綠色的防護措施。相對于其他報警器，它具有所有功能集一身的優(yōu)點，系統(tǒng)的實現(xiàn)所有需要的防護功能。2. 方案論證及選擇本次設

17、計主要解決的問題是在危險情況下第一時間能夠發(fā)出報警信號，讓人們接收到信號后從而排除危險和故障。主要的設計思路是由主要的信號發(fā)射部分與信號的接收部分組成，由于不同的危險故障采用不同的模塊進行監(jiān)測，所以需要不同的信號進行識別接受，最終反饋到使用者。 2.1 方案一 采用單片機核心芯片，以各部分傳感器作為外圍電路，加上gsm模塊作為發(fā)送信息的器件，通過編輯好的程序來控制各部分為其功能的實現(xiàn)。 cpu復位及設置電路信號檢測電路gsm報警電路lcd1602發(fā)光 顯示a/d驅動驅動 圖2.1 方案一總體設計框圖 整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的，預設的臨界值若超出其范圍，則該部分的傳感器接受的信號變換成電

18、信號，最終送至stc89c52單片機。在單片機內，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出危險報警狀態(tài)控制信號。驅動電路將控制信號放大并推動報警設備完成相應動作。 2.2 方案二 采用單片機作為核心芯片，各部分傳感器作為外圍采集信息電路，不同的是要借助車載電話作為通知用戶的工具。 圖2.2 方案二總體設計框圖當危險信號檢測到電路有危險信號時，即發(fā)出觸發(fā)信號作為報警信號，經(jīng)過放大送入cpu，準備報警。cpu首先檢查鈴流信號檢測電路的輸出情況，cpu指示車載電話摘機，發(fā)送dtmf電話號碼，呼叫預設的用戶受話方，此時會出現(xiàn)兩種情況，受話方占線或受話方振鈴。若出現(xiàn)第一種情況，系統(tǒng)進入模擬掛機并延時后再次摘機

19、撥號；如果出現(xiàn)第二種情況，即開始發(fā)送錄制在apr9600中的語音報警信號，最后掛機。 2.3 方案選擇 綜合上述兩種方案，各有優(yōu)缺點。其中方案一適合較低成本的設計，gsm發(fā)送短信的報警方式準確，方便快捷，而方案二當中必須要結合汽車中的車載電話系統(tǒng)對其重新定義和設計，難度要求比較大，花費代價高，而且有的汽車還沒裝有車載電話，即使設計出此產(chǎn)品也投入不了使用。所以，采用方案一來完成此次設計。3. 硬件電路的設計3.1 單片機最小系統(tǒng) stc89c52單片機最小系統(tǒng)電路 圖3.1 最小系統(tǒng)電路圖stc89c52單片機簡介：stc89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編

20、程flash 存儲器。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用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案3。 該器件采用atmel搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。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，內置4kb eeprom，max810復位電路，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口。另外 stc89x52 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?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許ram、定時

21、器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，ram內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止4。最高運作頻率35mhz，6t/12t可選。 與atmel的對比 stc89c52rc單片機: 8k字節(jié)程序存儲空間； 512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間；內帶4k字節(jié)eeprom存儲空間; 可直接使用串口下載； stc89s52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；沒有內帶eeprom存儲空間。3.2 電源系統(tǒng)電路本系統(tǒng)采用9v的gsm模塊進行供電。同時最小系統(tǒng)里加入了7805三端穩(wěn)壓塊，輸出電壓為正5v。它是將功率調整管、取樣電阻、基準放大、誤差放大、啟動

22、及保護電路等全部集成。能提供穩(wěn)定的電壓，單片機能在穩(wěn)定的電壓正常工作，同時能防止熱過載起到保護單片機的作用。 gsm模塊集成了穩(wěn)壓模塊，9v變壓器能提供它所要工作的電源。 圖3.2 電源系統(tǒng)電路3.3 報警模塊電路 聲音報警電路采用5v蜂鳴器，該蜂鳴器聲音響亮，成本低，耗能低，適合實驗。 圖3.3 報警模塊電路3.4 顯示模塊電路 圖3.4 顯示模塊電路 由于設置各報警的臨界值需要顯示，而且測試熱釋電紅外知道是否為高/低電平的提示信息，所以選用能夠同時顯示16×02即32個字符的lcd液晶屏進行數(shù)據(jù)的顯示，它是一種用以顯示數(shù)字、符號以及字母的由點陣組成的液晶模塊，它是由若干個5

23、15;7的點陣組成字符位，每個由點陣組成的字符位可以對一個字符進行顯示，在其各個字符位之間有一定的間距，上下兩行字符位之間也有一定的間距，這兩個空位分別就是字符間距和行間距，液晶屏在使用前需要進行清屏等初始化操作。3.5 信息采集模塊 3.5.1 紅外傳感器 圖3.5 紅外傳感器原理圖 熱釋電紅外傳感器(簡稱pir)是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路，如作電源開關控制、防盜防火報警、自動覽測等，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0.2

24、20-um范圍內幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個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，本傳感器是整個系統(tǒng)的關鍵，只有本傳感器才能感應到人體紅外線5。 當車內有人入侵的時候，熱釋電可以感應到人的存在，所以的熱釋電紅外都有一定的靈敏度，下面是本次采用熱釋電紅外傳感器的感應大致范圍6。表3.1 熱釋電感應有效范圍范圍/m 序號 2.5 3.4 3.8 4.3 4.9 5.4 5.7 6.3 6.5 7. 0 1 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警

25、 報警 無報警 無報警 2 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 無報警 3 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 無報警 無報警 4 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 無報警 無報警 5 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 無報警 無報警 6 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 無報警 7 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 報警 無報警 無報警 3.5.2 溫度傳感器 18b20具有溫度檢測和數(shù)據(jù)處理組成兩部分。18b20先初始化，當有個脈沖信號輸入溫度傳感器時，溫度傳感器內的模塊就會檢測脈沖信號，將檢測完的脈沖信

26、號存儲到存儲器內，再第二個脈沖輸入時，前一個存儲的數(shù)據(jù)將會輸出。 圖3.6 溫度傳感電路 圖3.7 外圍引腳 3.5.3煙霧傳感電路 圖3.8 煙霧傳感電路 煙感器內部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術先進，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統(tǒng)中，性能遠優(yōu)于氣敏電阻類的火災報警器7。 它在內外電離室里面有放射源镅241，電離產(chǎn)生的正、負離子，在電場的作用下各自向正負電極移動。在正常的情況下，內外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。干擾了帶電粒子的正常運動，電流，電壓就會有所改變，破壞了內外電離室之間的平衡，于是無線發(fā)射器發(fā)出無線報警信號，通知遠方的接

27、收主機，將報警信息傳遞出去。 圖3.9 煙霧傳感器原理圖3.6鍵盤模塊電路 鍵盤設計可以采用8155等接口芯片來做鍵盤接口，在單片機端口資源不夠用時可以采用，也可以采用專用的hd7279鍵盤、顯示器接口芯片來做，這種方式在按鍵數(shù)或顯示位數(shù)要求比較多的時候采用可以節(jié)省大量單片機接口資源和內存資源。由于本系統(tǒng)所使用到的單片機端口資源較少，端口資源充足，因而在設計鍵盤電路時，我們采用常用整個p0口來做一個4*4矩陣鍵盤，p1.0p1.3口作為行線，通過上拉電阻接+5v，被箝位在高電平狀態(tài)，p1.4p1.7口為列線，如圖5-2所示。對鍵盤的掃描過程可分為兩步：第一步是cpu首先檢測鍵盤上是否有鍵按下；

28、第二步是再識別是哪個鍵按下。對鍵盤的識別方法通常采用逐行（逐列）掃描法 圖3.10 鍵盤模塊電路3.7 gsm模塊 gsm模塊，是將gsm射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統(tǒng)、gsm射頻處理、基帶處理并提供標準接口的能模塊。gsm模塊具有發(fā)送sms短信，語音通話，gprs數(shù)據(jù)傳輸?shù)然趃sm網(wǎng)絡進行通信的所有基本功能8。簡單來講，gsm模塊加上鍵盤、顯示屏和電池，就是一部手機。開發(fā)人員使用arm或者單片機通過rs232串口與gsm模塊通信，使用標準的at命令來控制gsm模塊實現(xiàn)各種無線通信功能，例如：發(fā)送短信，撥打電話，gprs撥號上網(wǎng)等?；趃sm

29、模塊產(chǎn)品的開發(fā)往往都是基于arm平臺，使用嵌入式系統(tǒng)進行開發(fā)。有些gsm模塊具有“開放內置平臺”功能，可以讓客戶將自己的程序嵌入到模塊內的軟件平臺中。 隨著gsm移動通信網(wǎng)絡的迅速普及及和競爭的日益激烈，新技術和新業(yè)務的開發(fā)和應用已經(jīng)提高到十分重要的位置，gsm模塊作為一種主要的gsm網(wǎng)絡接入設備，以得到越來越多的系統(tǒng)和制造商的重視9。gsm模塊是繼gsm手機外又一種非常重要的gsm移動通信系統(tǒng)終端設備。它是傳統(tǒng)調制解調器與gsm無線移動通信系統(tǒng)相結合的一種數(shù)據(jù)終端設備。因此也叫無線調制解調器。它的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的以話音為主的通信手段。在應用上，凡是使用調制解調器的地方大多數(shù)可以用gsm替代。

30、 單片機通過rs232串口與gsm模塊通信，使用標準的at命令來控制gsm模塊實現(xiàn)各種無線通信功能，例如：發(fā)送短信，撥打電話，gprs撥號上網(wǎng)等?；趃sm模塊產(chǎn)品的開發(fā)往往都是基于arm平臺，使用嵌入式系統(tǒng)進行開發(fā)。有些gsm模塊具有“開放內置平臺”功能，可以讓客戶將自己的程序嵌入到模塊內的軟件平臺中。 圖3.11 gsm結構圖 本設計由單片機與gsm模塊通過串口連接。通過溫度，煙霧，紅外傳感器檢測到危險信號時，經(jīng)過單片機處理數(shù)據(jù)，將檢測到的信號通過串口通信，由單片機將數(shù)據(jù)傳輸給gsm模塊，gsm將接收到的數(shù)據(jù)，通過at指令發(fā)送到客戶手機接收端10。運用gsm模塊能及時迅速的實現(xiàn)無線報警。3

31、.8 系統(tǒng)整體原理圖 圖3.12 總體電路pcb圖 圖3.13 整體電路圖 根據(jù)此次畢業(yè)設計的總體設計電路圖，制作了如上所示pcb圖，此次畢設分采集信息端電路和信息處理端電路兩大部分，使用模塊相對簡單，焊接也相對易操作，所以可直接進行焊接不需要使用pcb制板。4. 系統(tǒng)軟件設計4.1 軟件設計思路 本次設計主要由stc89c52單片機進行控制，主要過程：首先將插入sim卡的gsm連接至單片機，并達到供電的效果，然后由lcd顯示將煙霧和溫度的臨界報警值通過4*4鍵盤設定好，各模塊運行正常時開啟布防狀態(tài)，此時，就進入到了防危險狀態(tài)，當有某一監(jiān)測的值超過預設的值的時候，蜂鳴器發(fā)生報警，lcd顯示屏上

32、會顯示該報警的類型，并且單片機at命令控制gsm運作，將信息發(fā)送給用戶端，短信內容也可提示用戶該報警的類型。程序的設計主要分為主程序和矩陣鍵盤掃描子程序、存儲子程序、判斷子程序、顯示子程序、發(fā)送信息子程序，信息內容子程序等(1）矩陣鍵盤掃描子程序矩陣鍵盤掃描程序包括對矩陣鍵盤的每一行和每一列的掃描，對鍵盤的掃描過程可分為兩步：第一步是首先檢測鍵盤上是否有鍵按下；第二步是再識別是哪個鍵按下。對鍵盤的識別方法通常采用逐行（逐列）掃描法。先判斷是否有鍵按下，當有鍵按下時，先判斷在哪一列，確定列后，再判斷是在哪一行，由此坐標確定被按下的鍵，當無按鍵按下時，則循環(huán)執(zhí)行鍵盤掃描保持鍵盤掃描11。(2）lc

33、d顯示子程序lcd顯示子程序主要負責將鍵盤上的數(shù)字鍵和功能鍵的輸經(jīng)mcu處理后入送入lcd，使其顯示不同的字符串提示用戶處于哪種狀態(tài)，提示用戶下一步該如何繼續(xù)操作，告知用戶處于哪種危險警報下等。(3）報警子程序通過單片機相應i/o口按一定時序交替輸出高低電平就可以控制發(fā)光二極管的亮滅和蜂鳴器的鳴叫來告知用戶危險情況已經(jīng)發(fā)生12。（4）各模塊驅動子程序驅動各傳感器進行采集信息等操作，將采集到的信息反饋到單片機，最終由單片機分析處理得出相應的操作，操作過程由主程序控制。（6）發(fā)送信息子程序 經(jīng)過單片機處理后的信息，由單片機判斷后，若需要發(fā)送報警信號，單片機同時控制gsm模塊將信息發(fā)送出去，若不需要

34、發(fā)送報警信號，gsm模塊一直處于待發(fā)狀態(tài)，直到接受到單片機的發(fā)送指令13。（7） 信息內容子程序 gsm模塊向用戶發(fā)送的報警信息，需要進行程序編輯，所發(fā)送的內容要確保準確，每一種報警都有特定的報警內容。（8）主程序對各個功能子程序進行調用，統(tǒng)一協(xié)調安排單片機工作。4.2 軟件設計流程圖開始 是否 信號采集 各傳感器預熱 單片機處理lcd和gsm初始化重新布防判斷是否有危險 信 號發(fā)送手機信息 結束 圖4.1 系統(tǒng)主流程序圖 上面所示的流程圖中，清楚的展現(xiàn)了汽車安全無線監(jiān)視系統(tǒng)的執(zhí)行過程，具體設計操作的軟件流程的過程及各個功能如何工作、各個部分如何進行選擇實現(xiàn)，流程一目了然，可操作性強，相應的程

35、序見附錄c系統(tǒng)源程序。4.3 軟件調試4.3.1 keil軟件簡介 keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用c來開發(fā)，體會更加深刻。keil c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到keil c51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢14。下面詳細介紹keil c51開發(fā)系統(tǒng)

36、各部分功能和使用。 keil c51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構c51工具包的整體結構,其中uvision與ishell分別是c51 for windows和for dos的集成開發(fā)環(huán)境(ide)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用ide 本身或其它編輯器編輯c 或匯編源文件。然后分別由c51及a51編譯器編譯生成目標文件(.obj)。目標文件可由lib51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)l51連接定位生成絕對目標文件(.abs)16。abs文件由oh51轉換成標準的hex文件，以供調試器dscope51或tscope51使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用

37、直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如eprom 中。 keil ide vision3集成開發(fā)環(huán)境主要由以下部分組成： (1)vision3 ide。vision3 ide主要包括：一個功能豐富并含有交互式錯誤提示的編輯器選項設置生成工具，一個工程管理器，以及在線幫助功能。vision3可以自動完成編譯匯編鏈接程序的操作，使用vision3創(chuàng)建源文件并組成應用工程加以管理； (2) bl51鏈接器定位器。l51鏈接器使用由編譯器匯編器和從庫中提取出來的目標模塊生成的目標模塊創(chuàng)建一個絕對地址目標模塊，絕對地址目標文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)所有的代碼和數(shù)據(jù)都被固定在具體的存儲

38、器單元中。 (3) lib51庫管理器。b51庫管理器可以從由編譯器和匯編器創(chuàng)建的目標文件中建立目標庫，這些庫是按規(guī)定的格式排列的目標模塊，可以在被鏈接器所使用且當鏈接器處理一個庫時僅僅使用了庫中程序，使用的目標模塊而不是全部加以引用17； (4) c51編譯器和a51匯編器。vision3 ide創(chuàng)建的源文件可以被a51匯編器或c51編譯器處理生成可重定位的object文件。keil c51編譯器遵照ansic語言標準支持c語言的所有標準特性，另外還添加了幾個可以直接支持80c51結構的特性。keila51宏匯編器支持80c51及其派生系列的所有相關指令集。4.3.2 keil軟件的運行流程

39、 keil是目前進行51單片機開發(fā)最常用的編譯軟件。關于keil的使用，有很多的資料介紹，這里只介紹其整個編譯過程，在最短時間內開始使用easy 51dp-2開發(fā)板。對于keil更詳細的介紹，可以參考一些專門書籍資料。在keil里，每一個完整的程序，都是以一個工程的形式建立的。一個工程里可以有一個或多個*.c文件和*.h文件，但只可以有一個main()函數(shù)18。一般的做法是將包含main()函數(shù)的c文件加入到工程中，其他文件以#include頭文件的形式加到這個c文件里。這樣，在編譯的時候，其他的文件會被自動的導入到工程里來。打開keil軟件后，出現(xiàn)（圖4.3）所示界面。當然，如果keil在上

40、次關閉時有打開的工程，再一次打開時它會自動加載上一次的工程文件。圖4.3 keil軟件主界面 首先點擊project->new project（project->open project為打開一個已經(jīng)存在的工程），如圖4.4所示。圖4.4 keil軟件打開新工程界面 點開后，在出現(xiàn)的對話框中選擇工程存在路徑，單擊“保存”后，出現(xiàn)（如圖4.5所示）界面。在此界面上選擇電路板上所用的單片機型號：atmel stc89c52（或者是at89s52，視開發(fā)板上具體型號而定），單擊“確定”。圖4.5 選擇電路板上所用的單片機型號 設置完成后，軟件會提示“是否將8051上電初始化程序添加入工程

41、？”如圖4.6所示，這個一般選擇“否”。（關于startup.a51的相關內容可查閱相應資料）圖4.6是否將8051上電初始化程序添加入工程 這樣，就建立了一個空的51工程。接下來的事，就是在這個工程里面加入自己的程序代碼。點擊，或者file->new，便建立了一個空的文本框。現(xiàn)在，就可以開始在里面輸入你的代碼了。保存時注意：如果是用c語言寫的程序，則將文本保存成*.c，如果是用匯編寫的程序，則將文本存成*.asm。 到目前為步，我們已經(jīng)建立了一個工程，也寫了一個程序代碼。但現(xiàn)在還不能開始編譯。因為還沒有將程序代碼添加到工程里面去。 下一步就是將寫完的程序添加到工程里面，如圖4.7所示，

42、在左邊project workspace里的source group 1上右擊，選擇add files to group source group 1。在打開的對話框中，選擇剛存的文件路徑和對應的擴展名。這樣，程序就添加進了這個工程。圖4.7 添加文件到工程中 下一步，就開始編譯剛輸入進去的代碼。點擊工具欄中的按鈕。接著，keil會打出下面的提示：build target 'target 1'assembling led.asm.linking.program size: data=8.0 xdata=0 code=100"first" - 0 error(

43、s), 0 warning(s).其中“"first" - 0 error(s), 0 warning(s).”說明現(xiàn)在的工程編譯通過，0個錯誤和0個警告。建立工程的時候，默認是不生成hex文件的，得在編譯做如下設置：單擊，或者在project workspace里target 1上右擊，選擇“options for target target 1”。出現(xiàn)如圖21所示對話框，選擇“output”按圖示，將箭頭所指的多選框勾上，點“確定”19?，F(xiàn)在再點擊重新編譯，系統(tǒng)提示：“creating hex file from "first".”。便會在工程所在文

44、件夾里生成hex文件。圖4.8 生成hex文件 使用debug進行調試。 keil有很強大的調試功能，可以顯示c程序的反匯編代碼、可以計算代碼運行的時間、可以顯示程序中某一變量的值能用好這個調試工具對編寫單片機程序會有很大的幫助。同樣的，在這里，只對debug進行簡單應用介紹，更詳細的使用方法可以參看相關書籍資料。圖4.9 調試前設置窗口 首先，單擊，彈出如圖4.9所示對話框，在target頁面上設置對應的晶振頻率。其他不用作修改。設置完成后，單擊，進入調試界面（如圖4.10所示）。圖4.10 keil調試界面 點擊中對應的工具按鈕則可以開始調試。另外，“view”下的三個工具在調試中會經(jīng)常用

45、到如圖4.11所示，“disassembly window”顯示c文件的反匯編程序；“watch & call stack window”可以顯示程序中某一變量的值；“memory window”可以顯示內存中某一地址的值20。圖4.11 三個常用的調試工具程序的下載使用臺灣晶宏公司的stc0-isp軟件進行串口下載，stc-isp是一款單片機下載編程燒錄軟件，是針對stc系列單片機而設計的，可下載stc89系列、12c系列和15f等系列的stc單片機，使用簡便，現(xiàn)已被廣泛使用。下載完成結果如下圖4.12所示，在下圖中可以清楚了解到單片機型號、引腳數(shù)、串口號、最低波特率、清除代碼緩沖區(qū)

46、、清除eeprom和相關硬件選項等信息，在右邊界面下方可以看到操作成功的字樣，表示程序下載成功。 圖4.12 下載成功界面5. 系統(tǒng)硬件電路調試及結果分析5.1 系統(tǒng)硬件電路搭建系統(tǒng)硬件電路主要由信息采集模塊、信息處理芯片、報警模塊、gsm模塊組成。各部件相輔相成，最終完成所達到的要求。 圖5.1 硬件實物圖5.2 系統(tǒng)硬件電路調試在做硬件的搭建時候，首先是對各部分各模塊進行小系統(tǒng)搭建，然后將各個功能模塊進行分布結合起來，從而達到設計的目的。由于單片機應用系統(tǒng)電路全部手工焊接在電路板上，因此對每一個焊點都要進行仔細的檢查。檢查它是否有虛焊、是否有毛剌等，必要時要用萬用表進行測量。排除過焊接問題

47、后，接通電源對系統(tǒng)整體性做一檢查。 在硬件電路中，設計中采用了熱釋電紅外傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器。需要采集3種信號，但由于這幾種傳感器都被設計輸出數(shù)字量，因而信號容易采集調試。經(jīng)過每種信號的測試之后，發(fā)現(xiàn)在熱釋電紅外傳感器這一方面有明顯的缺陷，總感應不到紅外信號，經(jīng)過反復檢查之后才發(fā)現(xiàn)這部分受到周圍溫度環(huán)境的影響，當周圍溫度過高的時候，不同意檢測到人體的紅外信號，所以，合理調節(jié)輸出延遲時間非常重要，此時需要調整傳感器當中的電阻及電容值，使探測器有充分的時間區(qū)分變化的溫差，從而達到準確測量的目的。在調試鍵盤電路時，按鍵輸入與顯示不一致，檢查鍵盤接線無問題后，考慮檢查鍵盤程序，最終在keil c中程序編譯下正確完成鍵盤輸入。所有的采集和輸入部分都已調試完成后，只剩下此次設計中最重要的部分gsm模塊電路，此時所有的部分都已成功運作，警報也正常響應，當在gsm這一塊卻發(fā)現(xiàn)不能發(fā)送出去短信，檢查了電路連接后發(fā)現(xiàn)并沒有問題，又檢查了相關的程序后也發(fā)現(xiàn)沒有問題，在keil c中程序編譯也能通過。不得不求助了其他同學的幫助，同學也按照正常的檢查次序對這部分進行了檢查，還是沒有發(fā)現(xiàn)問題的所在。所以斷定，可能是gsm模塊本身的問題。當換了另外一個gsm模塊后，短信終于能正常的發(fā)送出去了。整個