無線智能家居控制系統(tǒng)論文29

1、無線智能家居控制系統(tǒng)摘要隨著人們生活水平的提高，其對家居品質(zhì)的要求也在不斷提高，加上信息化對人們傳統(tǒng)生活方式的改變讓許多人對家居智能化的需求日益強烈。智能居家市場將是一片藍(lán)海。 智能家居系統(tǒng)包括家庭保安系統(tǒng)和家電智能控制系統(tǒng)兩個重要組成部分，家庭保安系統(tǒng)防止非法入侵和家庭災(zāi)害的功能，無論犯罪分子從任何地方闖入您的住宅，或者發(fā)生煤氣泄漏、火災(zāi)等，系統(tǒng)都可以發(fā)出聲光報警并通過撥打電話發(fā)送短信的方式通知到您本人或保安人員，減少財產(chǎn)的損失。我們只需要在家庭內(nèi)安紅外探測器、煤氣探測器、煙感探測器、門磁、窗磁、緊急求救按鈕等就可以防萬一。家電智能控制可以讓您遠(yuǎn)程控制家庭內(nèi)的任何電器設(shè)備，無論您身處世界何地

2、都輕松自如的控制和使用。主要控制的電器有電燈、空調(diào)、熱水器、電飯煲、換氣扇等。其對于提高人們的生活質(zhì)量，尤其是普通家庭的生活質(zhì)量有著重要的意義本系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分采用AT89C52作為主控器件，結(jié)合單片機擴展的存儲器、輸入/出設(shè)備以及各種實現(xiàn)單片機系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件組成；軟件由單片機應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成。本文介紹了用AT89S52單片機實現(xiàn)的基于GSM短信模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)，以及AT89S52單片機的功能特點、GSM短信模塊工作原理、傳感器工作原理。借助最可靠、最成熟的GSM移動網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的中文短消息或電

3、話形式，直接把報警地點的情況反映到您的手機屏幕上。它采用主動式紅外傳感器進(jìn)行檢測，變有形的傳統(tǒng)防盜網(wǎng)防盜窗為無形，給火災(zāi)時的逃生提供方便。并配備煙霧傳感器和燃?xì)庑孤﹤鞲衅鳎瑢崿F(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔?。實現(xiàn)了對室內(nèi)的一些危險情況進(jìn)行了遠(yuǎn)程監(jiān)控并檢測各種異常情況，并發(fā)出報警信號。關(guān)鍵詞：GSM； 單片機AT89C52；智能家居；遠(yuǎn)程控制；緒論1 課題提出的背景和意義1；1智能住宅，通俗地說，它是融合了自動化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)化智能化的家居控制系統(tǒng)。智能家居將讓用戶有更方便的手段來管理家庭設(shè)備，比如，通過家觸摸屏、無線遙控器、電話、互聯(lián)網(wǎng)或者語音識別控制家用設(shè)備，更可

4、以執(zhí)行場景操作，使多個設(shè)備形成聯(lián)動;另一方面，智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動運行，從而給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全。 智能家居并不是一個特別新潮的概念，比爾·蓋茨的豪宅早在上世紀(jì)90年代已經(jīng)建成，其中的智能家居理念在普通人看來即使在現(xiàn)在依然是領(lǐng)先的。而最近幾年隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，智能家居再次崛起，與之前僅僅是概念或者為少數(shù)人所享受不同，此次其可能轉(zhuǎn)變“高大上”姿態(tài)，逐漸進(jìn)入尋常百姓家，而且極有可能在今年爆發(fā)。隨著人們生活水平的提高，其對家居品質(zhì)的要求也在不斷提高，加上信息化對人們傳統(tǒng)生活方式的改變讓許多人對家居智能化的需求日益

5、強烈。智能家居作為最能滿足人們智能和個性化的需求的理想產(chǎn)品得到了蓬勃發(fā)展。據(jù)預(yù)計，到2015年，我國智能家居市場規(guī)模將達(dá)到1240億元。智能居家市場將是一片藍(lán)海。人們生活水平的不斷提高，不斷的對居住環(huán)境提出更高的要求，越來越注重家庭生活中每個成員的舒適、安全與便利，因此從市場需求的角度看，智能家居必然是前景廣闊。據(jù)統(tǒng)計，近幾年電工行業(yè)年銷售額40-60億元人民幣，其中高檔產(chǎn)品銷售額近20億元。從市場發(fā)展的角度看，以智能網(wǎng)絡(luò)開關(guān)為代表的新型電工產(chǎn)品的市場份額會逐年地快速放大，并最終替代傳統(tǒng)的電工產(chǎn)品，這里孕育著巨大的商機。 1；2國內(nèi)外發(fā)展分析1；2；1國內(nèi)現(xiàn)狀分析智能家居的概念傳入中國已有近十

6、年的時間了，國內(nèi)的一些廠商也在2003年左右進(jìn)入智能家居行業(yè)，并且陸續(xù)有一些智能家居系統(tǒng)推向市場。隨著社會、經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，人們對家居品質(zhì)的追求也越來越高，要求家居舒適化、安全化，家居生活舒適化、智能化，對智能家居系統(tǒng)的需求也越來越強烈。近年來，家電、網(wǎng)絡(luò)業(yè)巨頭紛紛試水智能家居市場，面向智能家居行業(yè)的并購也時有發(fā)生，說明大家逐漸看好智能家居市場。前，全國房地產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，小區(qū)智能化已成為一項基本要求，再配上智能家居，“全智能”的概念必然給房地產(chǎn)業(yè)帶來新的賣點和活力，因此“全智能”是二十一世紀(jì)房產(chǎn)開發(fā)商力推的主題。從市場的成長環(huán)境看，現(xiàn)在我國每年的數(shù)字化家園建設(shè)比例已經(jīng)占到了新建住宅總量的30%

7、左右，如果根據(jù)國家制定的“到2010年，中國大中城市60%的住宅要實現(xiàn)智能化”的數(shù)字化家園這個發(fā)展目標(biāo)，我們認(rèn)為，中國數(shù)字化家園的開發(fā)與建設(shè)要以年均6%的速度遞增。 據(jù)調(diào)查，13億人口的中國目前擁有1億多智能家居家庭客戶，這個群體相當(dāng)于大半個歐洲，構(gòu)成了一個巨大的、時尚的市場。在這個市場中，平均每家每年花費1000元，就有1000億元的市場。事實上，市場調(diào)查數(shù)據(jù)表明，屬于感性和持繼性消費群體，每年在家居方面的支出人均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止1000元。因此，如何在這個市場中站好位置，占住有利地形，關(guān)系到能否把握住一個長期的、一勞永逸的商機。1；2；2國外發(fā)展分析智能家居在發(fā)達(dá)國家，特別是美國日本韓國這些電子產(chǎn)

8、品先進(jìn)的國家應(yīng)用比較普及，發(fā)展的比較快。國外智能家居已經(jīng)有幾十年的歷史，1894年智能大樓在美國出現(xiàn)，隨著比爾蓋茨的智能家建立。國外品牌CONTROI4，快思聰?shù)绕放?，先后進(jìn)入國內(nèi)市場，國外品牌在技術(shù)上采用的是總線形式，也是比較穩(wěn)定的方式，但隨著WIFI的普及無線智能家居逐漸取代有線產(chǎn)品， 2014年1月13日，谷歌收購智能家居公司NestLabs，該交易是谷歌歷史上規(guī)模第二大的收購，僅次于2012年其收購摩托羅拉移動125億美元的規(guī)模。與標(biāo)志著谷歌首次涉足硬件的摩托羅拉交易一樣，收購Nest給谷歌帶來一個進(jìn)軍新市場的重要跳板。而在不久前剛剛結(jié)束的CES展 (國際消費電子展)上，智能家居也成為

9、展覽的主角之一。似乎在一夜之間，智能家居突然火了。業(yè)內(nèi)人士表示，智能家居在過去的若干年其實一直處于蓄勢待發(fā)狀態(tài)，等待著爆發(fā)的機會。“。國際IT巨頭在智能家具領(lǐng)域展開了博弈，蘋果微軟谷歌IBM同時宣布進(jìn)入智能家具領(lǐng)域。國際IT巨頭的紛紛涉足，更加證明了智能家居市場的潛力。業(yè)內(nèi)人士指出，所謂的突然爆發(fā)，其實就是在過去10年間軟硬件快速發(fā)展、成本逐步降低的自然結(jié)果，而互聯(lián)網(wǎng)巨頭的加入，無疑為智能家居的發(fā)展注入一針強心劑。1；3本課題的主要工作在科技發(fā)達(dá)的今天智能家居的發(fā)展得到了極大額發(fā)展，但同時由于價格比較高還沒有普及到平常老百姓的家中，本設(shè)計基于51單片機，利用無線射頻技術(shù)采用GSM設(shè)計的一款安防

10、家居產(chǎn)品。可以實現(xiàn)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控家里安全，防止財務(wù)損失。同時具有良好的實用性，和簡單的操作性。，主要內(nèi)容為：概述智能家居的概念現(xiàn)狀，并分析了國內(nèi)外智能家居的現(xiàn)狀以及遇到的瓶頸和機遇。析了目前遠(yuǎn)程控制技術(shù)的分析分紹了以單片機為核心的由按鍵電路、編碼發(fā)送和解碼接收電路、監(jiān)測報警電路等組成的硬件電路設(shè)計模塊。(4) 簡單闡述了軟件設(shè)計的思路和流程（5）最后對全文進(jìn)行了總結(jié)，并提出設(shè)計中存在的問題和需要改進(jìn)的方向。智能家居的總體設(shè)計 遠(yuǎn)程控制方案智能家居控制系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶在遠(yuǎn)程控制的方案有很好種：主要是ZigBee技術(shù)、GSM技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)、Z-Wave幾種。2.3.1 ZigBee技術(shù)ZigBe

11、e技術(shù)是一種無線傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它具有很多優(yōu)點，比如：傳輸?shù)木嚯x近，設(shè)計相當(dāng)來說比較簡單，功耗比較低，成本也比較低，速率相比較低。可以實現(xiàn)要求傳輸速率不高的電子設(shè)備之間，是一種簡單的雙向無線通訊技術(shù)，并且，相對其他技術(shù)來說，Zigbee比較可靠，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。Zigbee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。ZigBee是一種無線連接，可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（歐洲流行）和915 MHz（美國流行）3個頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在1075m的

12、范圍內(nèi)，但可以繼續(xù)增加。作為一種無線通信技術(shù)，ZigBee具有低功耗、成本低、時延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、可靠、安全等特點。2.3.2 GSM技術(shù)GSM是全球移動通信系統(tǒng)（Global System of Mobile communication）的簡稱，是由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織ETSI制訂的一個數(shù)字移動通信標(biāo)準(zhǔn)。它的空中接口采用時分多址技術(shù)。GSM是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動電話標(biāo)準(zhǔn)。GSM 較之它以前的標(biāo)準(zhǔn)最大的不同是它的信令和語音信道都是數(shù)字式的，因此GSM被看作是第二代（2G）移動電話系統(tǒng)。這說明數(shù)字通訊從很早就已經(jīng)構(gòu)建到系統(tǒng)中。GSM是一個當(dāng)前由3GPP開發(fā)的開放標(biāo)準(zhǔn)。 第一代GSM技術(shù)是一種模擬移

13、動網(wǎng)站，它包括多種頻段的網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)用十分的廣泛，GSM網(wǎng)絡(luò)目前實現(xiàn)了全國范圍內(nèi)的聯(lián)網(wǎng)和漫游，它的網(wǎng)絡(luò)能力特別強，對于用戶不需要再組網(wǎng)，可以節(jié)約成本，減少麻煩。同時，使用GSM網(wǎng)絡(luò)，對用戶的個數(shù)也沒用什么限制，相比傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)具有很大的優(yōu)勢。所以本系統(tǒng)利用GSM的短信功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸和控制提供了很好的一個平臺。GSM的特點： 1 兼容性； 2 抗干擾；3 靈活性與擴容；4 使用標(biāo)準(zhǔn)化開放式接口；5 更好的安全性和保密性；6 靈活的切換處理。GSM及其他技術(shù)是無線移動通信的演進(jìn)，無線移動通信包括高速電路交換數(shù)據(jù)、通用無線分組系統(tǒng)、基于GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)增強型移動通信技術(shù)以及通用移動通

14、信服務(wù)。2.3.3 Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。Wi-Fi是一個無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance）所持有。目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。Wi-Fi 俗稱無線寬帶是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE 802.11 這個標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作Wi-Fi。從應(yīng)用層面來說，要使用Wi-Fi，用戶首先要有Wi-Fi 兼容的用戶端裝

15、置。Wi-Fi技術(shù)突出的優(yōu)勢在于：其一，無線電波的覆蓋范圍廣，半徑則可達(dá)100米。其二，傳輸速度非?？?，可以達(dá)到11mbps。但基于Wi-Fi技術(shù)的規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用未實現(xiàn)，問題主要集中在兩個方面：一是大型運營商對這一模式的不認(rèn)可：二是本身缺乏有效的商業(yè)模式。但基于Wi-Fi技術(shù)的無線局域網(wǎng)已經(jīng)日趨普及。這將意味將來可以十分方便的應(yīng)用。一旦存在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的公眾場合，解決了運營商的互聯(lián)互通，高收費，漫游性的問題，Wi-Fi將來從一個成功的技術(shù)轉(zhuǎn)化為成功的商業(yè)。許多國家政府和城市使用該項技術(shù)打造無線化的國家和城市，且隨著數(shù)碼娛樂設(shè)備的普及，Wi-Fi技術(shù)的熱度將會再次高漲起來。2.3.4 Z-Wa

16、ve Z-Wave 跟GSM技術(shù) 和Zigbee技術(shù)一樣也是一種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，跟Zigbee技術(shù)相類似，用于照明和家居的智能化。Z-Wave技術(shù)的設(shè)計十分接近家居控制，更適合用于家居中。很多產(chǎn)品在市場上有一定的規(guī)模。Z-Wave系統(tǒng)可以實現(xiàn)多個節(jié)點之間的通訊連接，在價格和性能穩(wěn)定性方面相對Zigbee技術(shù)都可以比的上，它的信號可以穿過墻壁、地板等不透明的物體，可以將家中的各種電器組建成一個網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對家電的集中控制管理，并且現(xiàn)在它的發(fā)展也很迅速，在歐美等國家，W-Zave的研發(fā)也進(jìn)行中，競爭力仍在持續(xù)提升，相對其他技術(shù)擁有很多優(yōu)勢。Z-Wave可以滿足人們對智能家居的需求，可以實現(xiàn)更多的功能，

17、這種技術(shù)成本低，安全性高，更適合智能家居。2.4 GSM與單片機的通信利用一種采用GSM的短信功能，可以使某些控制達(dá)到“零距離”。由于短信息的費用低廉，可以取代傳統(tǒng)的無線遙控。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計框圖GSM模塊紅外傳感器煙霧傳感器燃?xì)庑孤﹤鞲衅鱉CU遙控布、撤防備 用 電 源第1章 單片機概述AT89S52作為普通51單片機已與廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，其接口簡單，方便使用，且功能強大，因此本系統(tǒng)采用AT89S52單片機作為主控制芯片。1.1 AT89S52的主要性能l 與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容l 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器l 1000次擦寫周期l 全靜態(tài)操作：0Hz33Hzl 三級加密程

18、序存儲器l 32個可編程I/O口線l 三個16位定時器/計數(shù)器l 八個中斷源l 全雙工UART串行通道l 低功耗空閑和掉電模式l 掉電后中斷可喚醒l 看門狗定時器l 雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)識符1.2 AT89S52的功能特性描述 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效

19、的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 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、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)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。1.3 AT89S52的管腳排列第2章 GSM 模塊2.1 HRH GSM MODEM介紹由于HRH GSM Modem 內(nèi)嵌

20、高可靠性的GSM 引擎（GSM Cellular Engine）和51 單片機系統(tǒng)（MCS51），標(biāo)準(zhǔn)串行接口和精簡的軟件接口協(xié)議將用戶從繁雜的GSM 通信標(biāo)準(zhǔn)解析和調(diào)試中解脫出來，使用方便，而且公網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸具有通信范圍廣（GSM 網(wǎng)絡(luò)基本覆蓋全國），傳輸穩(wěn)定、可靠等特點。因此本設(shè)計選用HRH GSM Modem來進(jìn)行通信。2.1.1 GSM Modem 的主要功能a.收發(fā)短信；b.借助短信實現(xiàn)遠(yuǎn)程小批量數(shù)據(jù)傳輸；c.語音通話（GSM 電話）；d.數(shù)傳模式實現(xiàn)無線實時數(shù)據(jù)通信；e.無線上網(wǎng)（自動應(yīng)答型）。2.2 GSM Modem 的硬件接口模塊要求12V/500mA供電，與計算機或單片機通

21、過串口通信，波特率9600bps，通過SIM卡座來安裝SIM卡。2.3 HRH GSM Modem 的軟件協(xié)議 aA表示ASCII 字符A，00 或00H 表示16 進(jìn)制數(shù)據(jù)00。b 幀結(jié)構(gòu)：幀頭（固定為0AAH）指令碼數(shù)據(jù)2.3.1 設(shè)置短信中心號 以北京地區(qū)為例，短信中心號為：+8613800100500，應(yīng)向GSM MODEM 下發(fā)數(shù)據(jù)幀：AA 09 2B 38 36 31 33 38 30 30 31 30 30 35 30 30 （16 進(jìn)制數(shù)據(jù)）如果設(shè)置成功，GSM MODEM 應(yīng)答 AA 09 “+8613800100500”，如果設(shè)置不成功，GSM MODEM 應(yīng)答 AA 09

22、 ERROR短信中心號設(shè)置后，保存在SIM 卡上，只需設(shè)置一次；也可以在手機上把短信中心號設(shè)置好后再裝入GSM Modem，以后就不用再設(shè)置。2.3.2 利用GSM MODEM 向普通手機發(fā)短信 以向手發(fā)中文信息“測試”為例：首先計算或查表得到“測試”的UNICODE 編碼為：6D4B（測） 8BD5（試）；向GSM MODEM 下發(fā)數(shù)據(jù)幀：AA 02 31 33 36 36 31 31 37 34 36 30 32 6D 4B 8B D5GSM MODEM 可能返回于下信息：AA 01 ERROR短信未從GSM MODEM 送出，可能是未登陸網(wǎng)絡(luò)或SIM 卡故障。A

23、A 01 OK 短信已從GSM MODEM 送出，但未送達(dá)短信中心，可能是信號質(zhì)量差或天線連接不好。AA 01 SEND OK 短信已送達(dá)短信中心，并且短信中心已經(jīng)下發(fā)給接收方。AA 01 SUCCESS 0304111023123203041110231532接收方已經(jīng)收到短信（注意僅當(dāng)接收方手機已經(jīng)設(shè)置短信自動應(yīng)答時才會返回；GSM MODEM 已設(shè)置成短信自動應(yīng)答）。AA 01 FAILURE0304111023123203041110331532短信中心未能將短信送達(dá)接收方或接收方已經(jīng)收到短信，但其給短信中心的回應(yīng)短信中心沒有收到（注

24、意僅當(dāng)接收方手機已經(jīng)設(shè)置短信自動應(yīng)答時才會返回）。一般情況下，由于短信不保證實時性，所以從發(fā)送到對方接收到短信可能有5-10 秒的延時，使用中建議設(shè)置短信超時定時器長度在20-30 秒左右。短信發(fā)送成功的返回信息：先返回 AA 01 SEND OK31；如果接收方手機設(shè)置了短信自動應(yīng)答，則在對方收到后返回AA 01 SUCCESS 0304111023123203041110231532。短信發(fā)送失敗的幾種可能返回信息：a. AA 01 ERRORb. AA 01 OKc. AA 01 SEND OK32 后； AA 01 FAILURE：0

25、304111023123203041110331532第3章 鍵 盤 顯 示 為了實現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)生警情時能夠向指定的號碼發(fā)送短信息的功能，則必須有鍵盤和LED顯示，來對防盜報警系統(tǒng)進(jìn)行電話號碼的預(yù)設(shè)，本設(shè)計選用HD7279作為鍵盤顯示驅(qū)動，3.1 HD7279鍵盤顯示芯片該芯片支持64鍵盤和8位數(shù)碼管動態(tài)顯示，與傳統(tǒng)的鍵盤顯示芯片8279相比，外圍芯片少，與CPU僅有4線串行通信，大大的節(jié)省了CPU I/O口的資源；HD7279內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受BCD碼或16進(jìn)制碼，并同時具有兩種譯碼方式。此外，還具有多種控制指令，如左移、右移、閃爍、消隱、段尋址等；HD7279具有片選信號，可方便的實現(xiàn)

26、多于8位的顯示或多于64鍵的鍵盤接口。3.2 HD7279的典型應(yīng)用電路：1第4章 鐵電存儲器4.1 鐵電存儲器的特點為了實現(xiàn)對預(yù)設(shè)電話號碼的存儲和對報警信息的記錄，本系統(tǒng)采用了能夠保證掉電數(shù)據(jù)不丟失的鐵電存儲器，該類存儲器相對于傳統(tǒng)的EEPROM有許多優(yōu)點：1 傳統(tǒng)的EEPROM寫入次數(shù)有限，一般為10萬次，而鐵電存儲器有著近乎無限次擦寫的特性；2 傳統(tǒng)的EEPROM寫入速度較慢，一般需要CPU延時幾個NOP的時間來等待寫入，而鐵電存儲器有著和RAM相同的操作速度；3 EEPROM需要較大的能量來完成一次擦寫，而鐵電存儲器在寫入時屬于微功耗。本設(shè)計選用了FM24C16來作為非易失性數(shù)據(jù)存儲器

27、，其特點如下：1. FM24C16A是一種串行非易失存儲器，它的結(jié)構(gòu)容量為512*8位，接口方式為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二線制造串行接口，與串行EEPROM的功能操作相似，與EEPROM具有相同的引腳排列，不同之處在于，F(xiàn)M24C16A具有非常出色的寫操作性能；2.FRAM內(nèi)部采用讀恢復(fù)機制操作。所以讀寫次數(shù)與每一次讀寫都有關(guān)系。FRAM結(jié)構(gòu)是基于行與列陣列排布，行由A8- A2定義。 每次訪問都會使一行減少一次讀寫壽命。鐵電的擦寫次數(shù)幾乎可以說是無限次。即使每秒訪問3000次，連續(xù)使用十年，使用壽命仍未終止。4.2 二線制協(xié)議FM24C16使用二線制協(xié)議串行總線及其傳輸規(guī)約進(jìn)行雙向傳輸，這種方式占用腳位少

28、，占用線路板空間小，下圖描述了FM24C16在微處理器系統(tǒng)中的典型配置：二線制協(xié)議即是總線上的所有操作都是由SDA和SCL兩個腳位的狀態(tài)來確定的，共有四個狀態(tài)：開始，停止，數(shù)據(jù)以及應(yīng)答，下圖描述了四個狀態(tài)的時序圖。第5章 實時時鐘為了實現(xiàn)發(fā)生警情時，對發(fā)生警情的時間進(jìn)行記錄，且為了保證系統(tǒng)的可靠運行，要求系統(tǒng)進(jìn)行自檢并定時上報系統(tǒng)運行狀態(tài)，因此需要系統(tǒng)具有實時時鐘功能。本設(shè)計選用了DS12887實時時鐘芯片。5.1 DS12887功能與特點介紹DS12887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DS12887芯片設(shè)計的時鐘電路勿需任何外圍電路并具有良好

29、的微機接口。DS12887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(jìn)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(hù)功能。7可編程方波信號輸出。8中斷信號輸出(IRQ

30、)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屏蔽，也可分別進(jìn)行測試。5.2 時間、日歷和定鬧單元時間和日歷信息通過讀相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)來獲取，時間、日歷和定時鬧鐘通過寫相應(yīng)的內(nèi)存字節(jié)設(shè)置或初始化，其字節(jié)內(nèi)容可以是十進(jìn)制或BCD形式。時間可選擇12小時制或24小時制，當(dāng)選擇12小時制時，小時字節(jié)高位為邏輯“1”代表PM。時間、日歷和定鬧字節(jié)是雙緩沖的，總是可訪問的。每秒鐘這10個字節(jié)走時1秒，檢查一次定鬧條件，如在更新時，讀時間和日歷可能引起錯誤。三個字節(jié)的定鬧字節(jié)有兩種使用方法。第一種，當(dāng)定鬧時間寫入相應(yīng)時、分、秒定鬧單元，在定時允許、鬧鐘位置高電平的條件下，定鬧中斷每天準(zhǔn)

31、時起動一次。第二種，在三個定鬧字節(jié)中插入一個或多個不關(guān)心碼。不關(guān)心碼是任意從C到FF的16進(jìn)制數(shù)。當(dāng)小時字節(jié)的不關(guān)心碼位置位時，定鬧為小時發(fā)生一次由于相線小時和分鐘定鬧字節(jié)置不關(guān)心位時，每分鐘定鬧一次；當(dāng)三個字節(jié)都置不關(guān)心位時，每秒中斷一次。5.3 DS12887引腳定義第六章 后備電源為了防止竊賊在進(jìn)入防區(qū)之前將系統(tǒng)的供電交流電源切斷，系統(tǒng)必須能夠在交流電源被切斷后繼續(xù)正常運行一段時間，本系統(tǒng)采用12V/7AH的鉛酸蓄電池作為后備電源，這就給系統(tǒng)設(shè)計提出了一個繼續(xù)解決的問題：就是蓄電池的充電電源管理問題。由于鉛酸蓄電池在過充情況下電解液會發(fā)生氣化現(xiàn)象，導(dǎo)致蓄電池的壽命降低 ，蓄電池在充滿電時

32、，蓄電池的電壓大概在13.6V左右，在欠壓時電壓大概在10.9V左右，根據(jù)這個特點，本人發(fā)現(xiàn)此充放電特性符合滯回比較器的傳輸特性，即將滯回比較器的上限閾值設(shè)為13.6V，下限閾值設(shè)定為10.9V，當(dāng)充滿電后，使滯回比較器控制繼電器將充電限流電阻切換到較大的限流電阻上；當(dāng)放電到10.9V時，滯回比較器控制繼電器將限流電阻切換到較小的限流電阻上，并且保障系統(tǒng)正常工作電流要小于快充充電電路的電流，而大于慢充充電電路的電流。這樣就能保證滯回比較器始終工作在10.9V13.6V的滯回帶內(nèi)，即保證蓄電池既不欠壓又不過充。滯回比較器：有滯回特性，具有抗干擾能。從反相輸入端輸入的滯回比較器電路如下圖所示，電路

33、中引入了正反饋。滯回比較器工作原理：從集成運放輸出端的限幅電路可以看出，uo=±Uz。集成運放反相輸入端電位，同相輸，入端電位 根據(jù)“虛短” ,求出的 就是閾值電壓，因此得出當(dāng) ，因而uo=+Uz，所以, 。當(dāng) ， 因而uo=-Uz，所以 ，。可見，uo從+Uz躍變?yōu)?Uz和uo從-Uz躍變?yōu)?Uz的閾值電壓是不同的，電壓傳輸特性如下圖所示。第7章 遙 控 器 為了實現(xiàn)用戶在進(jìn)入防區(qū)前或離開防區(qū)后能對系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進(jìn)行改變，本設(shè)計選用了315M調(diào)幅遙控器，該遙控器具有以下優(yōu)點：1 工作在業(yè)余頻段，不用花錢購買頻點；2 有效距離遠(yuǎn)，一般可達(dá)2001000米；3 有豐富的地址碼供用戶

34、選擇，由于遙控器和遙控器接收板上應(yīng)用的PT2262/PT2272編解碼芯片對都提供8位三態(tài)的編解碼狀態(tài)，也就是說有3的8次方地址碼可供用戶選擇，足以滿足小區(qū)內(nèi)所有用戶的防盜報警布、撤防應(yīng)用。發(fā)射、接收電路無解碼電路圖分別如下：第8章 傳 感 器要實現(xiàn)防盜、防火、防燃?xì)庑孤?，相?yīng)的傳感器是必不可少的，而無論是哪種傳感器，其最終輸出的都是開關(guān)量。8.1 紅外傳感器對于防盜傳感器，本系統(tǒng)采用主動式紅外對射傳感器，它相對于傳統(tǒng)的被動式熱釋紅外傳感器有以下優(yōu)點：1.主動式對射紅外傳感器安裝于門窗及一切需要設(shè)防的位置，采用多光束綜合判斷，當(dāng)有一定體積的障礙物遮擋時，才被觸發(fā)，極大的降低了傳感器的誤報；2.

35、由于其安裝在門窗等位置，使夜間主人的正?；顒硬皇芟拗?，這給用戶提供了極大的夜間布防的可能。8.2 煙霧傳感器本設(shè)計選用離子式煙霧傳感器，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，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(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報警器。8.3氣體泄漏傳感器本設(shè)計選用電化學(xué)型氣體傳感器，電化學(xué)型氣體傳感器可分為原電池式、可控電位電解式、電量式和離子電極式四種類型。原電池式氣體傳感器通過檢測電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)，市售的檢測缺氧的儀器幾乎都配有這種傳感器，近年來，又開發(fā)了檢測酸性氣體和毒性氣體的原電池式傳感器。可控電位電解式傳感器是通過測量電解時流過的電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)

36、，和原電池式不同的是，需要由外界施加特定電壓，除了能檢測CO，NO，N02，02，S02等氣體外，還能檢測血液中的氧體積分?jǐn)?shù)。電量式氣體傳感器是通過被測氣體與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)。離子電極式氣體傳感器出現(xiàn)得較早，通過測量離子極化電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)已電化學(xué)式氣體傳感器主要的優(yōu)點是檢測氣體的靈敏度高、選擇性好。第9章 家庭防盜報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計9.1主程序流程圖（圖1）開始初始化讀時鐘是否等于定時時間發(fā)短信：系統(tǒng)運行正常！讀煙霧傳感器開關(guān)量讀燃起泄漏傳感器開關(guān)量讀紅外傳感器開關(guān)量讀布、撤防開關(guān)量發(fā)短信：有人行竊！發(fā)短信：屋內(nèi)有火災(zāi)警情！發(fā)短信：廚房有燃?xì)庑孤┎挤莱贩繬Y=

37、0=1=1=0=1=0=1=0圖19.2 外部中斷0中斷服務(wù)子程序流程圖（圖2）外部中斷0讀鍵值校時鍵預(yù)設(shè)鍵復(fù)位鍵校時子程序預(yù)設(shè)子程序復(fù)位子程序出中斷結(jié)論本次設(shè)計切實考慮了家庭防盜的需求，針對家庭防盜的主要方面而設(shè)計的一款新型家庭防盜報警系統(tǒng)。設(shè)計過程中充分考慮了各種可能出現(xiàn)意外情況，根據(jù)具體情況設(shè)計了相應(yīng)的功能。如預(yù)設(shè)、校時、查詢等。操作簡單、方便。此系統(tǒng)借助最可靠、最成熟的GSM移動網(wǎng)絡(luò)，大大減少了誤報現(xiàn)象，可靠性強。本設(shè)計軟、硬件調(diào)試已經(jīng)通過，性能良好。謝辭通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我增強了理論與時間結(jié)合的能力，設(shè)計過程中遇到各種問題在指導(dǎo)老師的幫助下得以解決，鍛煉了我的意志，更使我增強了信心

38、。在此要感謝學(xué)院給提供了良好的實驗環(huán)境以及我的指導(dǎo)老師袁芳。參 考 文 獻(xiàn)1 張毅剛等.MCS51單片機應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19902 涂時亮等.單片機軟件設(shè)計藝術(shù).重慶：科學(xué)文獻(xiàn)出版社重慶分社，19873 周航慈.單片應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，19904 李華主編.MCS51單片機實用接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，19935 Intel Microcontroller Handbook.19856 何立民.單片機應(yīng)用技術(shù)選編.北京航空航天大學(xué)出版社，19961.程序初始化：;RAM定義BCOUNT DATA 07FHTIMER DATA 07EHTIMER1

39、DATA 07DHTIMER2 DATA 07CHHOURS DATA 07BHHOURG DATA 07AHMINUS DATA 079HMINUG DATA 078HSECOS DATA 077HSECOG DATA 076HSECO DATA 075HMINU DATA 074HHOUR DATA 073HTEN DATA 072HFLAG DATA 071HDIN DATA 020HDOUT DATA 021HSLA DATA 070HSUBA DATA 00HACK BIT 00H; I/O定義KEY BIT P3.2 CS BIT P1.2 CLK BIT P1.3DAT BIT

40、P1.4 SCL BIT P1.0SDA BIT P1.1MTD EQU 04AHMRD EQU 058HMRD1 EQU 063H ORG 0000HAJMP STARTORG 0003H ;外部中斷0中斷服務(wù)子程序入口地址AJMP INTLORG 0013H ;外部中斷1中斷服務(wù)子程序入口地址AJMP INTYORG 0100HSTART: MOV SP,#30HMOV P1,#11110011B ;initial I/OMOV SLA,#0A0H ;FM24C16器件從地址 MOV SUBA,#00H ;器件子地址CLR P2.1 MOV TMOD,#20H ;串行口初始化MOV TH1

41、,#0FDHMOV TL1,#0FDHMOV PCON,#00HMOV SCON,#40HSETB TR1SETB IT0 ;INT0為1,邊沿觸發(fā)方式SETB IT1 ;INT1為1,邊沿觸發(fā)方式SETB EX0 SETB EX1SETB PX1 ;INT1為高優(yōu)先級SETB EA ;開總中斷MAIN: AJMP MAIN ;主程序INTL: RETI ;外部中斷0中斷服務(wù)子程序INTY: RETI ;外部中斷1中斷服務(wù)子程序 END2. HD7279鍵盤顯示子程序 INTL: MOV DOUT,#15H ;讀鍵盤指令 ACALL SEND ACALL RECV ;讀鍵盤數(shù)據(jù) SETB CS

42、 MOV A,DIN MOV B,#10 ;HEX change BCD code DIV AB MOV DOUT,#10100001B ACALL SEND MOV DOUT,#11001000B ACALL SEND MOV DOUT,B ;send 個位 to HD7279A ACALL SEND SETB CS RETISEND: MOV BCOUNT,#8 ;set bit counter=8 CLR CS ;CS for lv ACALL LDELAY ;long delaySLOOP: MOV C,DOUT.7 ;output 1 bit MOV DAT,C SETB CLK ;

43、set CLK for hv MOV A,DOUT ;the data that will send left move RL A MOV DOUT,A ACALL SDELAY ;short delay CLR CLK ;set CLK for lv ACALL SDELAY DJNZ BCOUNT,SLOOP ;check 8 bit send over or else CLR DAT ;send over, return RETRECV: MOV BCOUNT,#8 SETB DAT ;set (DATA) hv(input state) ACALL LDELAY RLOOP: SETB

44、 CLK ACALL SDELAY MOV A,DIN RL A MOV DIN,A MOV C,DAT MOV DIN.0,C CLR CLK ACALL SDELAY DJNZ BCOUNT,RLOOP RETLDELAY: MOV TIMER,#25 ;delay 50uSDELOOP: DJNZ TIMER,DELOOP RETSDELAY: MOV TIMER,#4 ;delay 8uSSHOTLOP:DJNZ TIMER,SHOTLOP RET3. FM24C16讀寫子程序START: SETB SDA NOP SETB SCL ;起始條件建立時間大于4.7us ACALL DEL

45、AY CLR SDA ACALL DELAY CLR SCL ;鉗住總線，準(zhǔn)備發(fā)數(shù)據(jù) NOP RET STOP: CLR SDA NOP SETB SCL ;發(fā)送結(jié)束條件的時鐘信號 ACALL DELAY SETB SDA ;結(jié)束總線 ACALL DELAY RETMACK: CLR SDA ;將SDA置0 NOP NOP SETB SCL ACALL DELAY CLR SCL NOP NOP RETMNACK: SETB SDA ;將SDA置1 NOP NOP SETB SCL ACALL DELAY CLR SCL NOP NOP RETCACK: SETB SDA NOP NOP SETB SCL CLR ACK NOP NOP MOV C,SDA JC CEND SETB ACK ;判斷應(yīng)答位CEND: NOP CLR SCL NOP RETWRBYTE: MOV R0,#08HWLP: RLC A ;取數(shù)據(jù)位 JC WR1 SJMP WR0 ;判斷數(shù)據(jù)位WLP