基于GSM短信模塊的家庭安全系統(tǒng)與實現(xiàn)的設(shè)計（整理版）

1、基于GSM短信模塊的家庭安全報警系統(tǒng)摘要隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對家庭防范要求越來高，以往單一的鐵絲網(wǎng)，鐵絲窗家庭防盜系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們對于家庭安全的要求，因此智能防盜系統(tǒng)由此應(yīng)運而生。本課題的主要任務(wù)是設(shè)計一個基于GSM網(wǎng)路短信模塊的家庭安全報警系統(tǒng)。它主要應(yīng)用于人們?nèi)粘＜彝ド铑I(lǐng)域，對于一般的家庭都可以適用。本系統(tǒng)主要通過熱釋電紅外傳感器1和煙霧傳感器對家進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)居民在家時，熱釋電傳感器裝置處于休眠狀態(tài)，在居民外出家中無人時，熱釋電傳感器監(jiān)測裝置則處于監(jiān)測狀態(tài)，通過監(jiān)測家中的情況，通過短信及時的向用戶提供家中是否有人入竊和煙霧情況。例如：當(dāng)有竊賊從門窗非法進(jìn)入房間時，熱釋電紅外傳

2、感器就會監(jiān)測出不明情況反饋到單片機(jī)進(jìn)行處理，然后經(jīng)過GSM短信模塊向用戶發(fā)送報警提示消息，并啟動家中聲光報警裝置，發(fā)出報警信號以便小區(qū)保安或鄰居及時處理家中狀況，從而達(dá)到防盜報警的目的。 本文介紹了一種以AT89S52單片機(jī)、GSM短息模塊的家庭安全報警系統(tǒng)，并從系統(tǒng)各個部分的原理、電路圖對系統(tǒng)做了全方位詳細(xì)的描述。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)當(dāng)家庭遇到安全隱患時通過自動短息消息向戶主提供信息，以達(dá)到防盜目的。該系統(tǒng)對于一般家庭適應(yīng)性相當(dāng)強(qiáng)，且自動化程度相當(dāng)高，經(jīng)濟(jì)適應(yīng)，一般家庭都能適用。關(guān)鍵詞 單片機(jī) GSM 家庭報警 熱釋電傳感器AbstractWith the advancement of scien

3、ce and technology, people increasingly high requirements for household guard, previous single barbed wire, wire windows home security system has been far from satisfying the peoples demands for home security, so intelligent anti-theft system which came into being. The main task of this project is to

4、 design a home security alarm system based on GSM network messaging module. It is mainly used in the field of people everyday family life, for the average family should apply. This system mainly through the pyroelectric infrared sensor and smoke sensors to monitor to the family, when residents at ho

5、me, dormant, pyroelectric sensor device in the residents go home without the person, the monitoring of the monitoring device, pyroelectric sensor, by monitoring the home situation, via text message in a timely manner to provide customers with home whether someone into the theft and smoke.For example

6、: When a thief illegally entered the room from the windows, doors and infrared sensors will monitor the situation unclear feedback to the microcontroller for processing, and then send SMS through GSM SMS module messages to users, And start the acousto-optic alarm device in the home, send out alarm s

7、ignal to the timely processing of small area public security or neighbors home state, thus achieve the goal of anti-theft alarm.This paper introduces a AT89S52 microcontroller, GSM module short interest home security alarm systems, and from the principles of the various parts of the system, do a ful

8、l range of circuit diagram of the system is described in detail. The system can achieve security risks encountered when families headed by automatically providing information to the message short interest, in order to achieve security objectives. The system is adaptable for the average family is qui

9、te strong, and a very high degree of automation, economic resilience, the average family can applyKeyword：Single-chip GSM Home Alarm pyroelectric sensor目 錄摘要Abstract1 緒論11.1 引言11.2 本課題的研究目的和意義11.3 家庭安全防盜系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀11.4 本文的主要工作22 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 32.1 系統(tǒng)的總體構(gòu)成 32.2 系統(tǒng)功能及工作過程 32.3 本章小結(jié) 83 家庭安全報警系統(tǒng)各組成部分硬件設(shè)計 93.1 主控單

10、片機(jī)模塊 93.2 GSM短信模塊 113.3 傳感器監(jiān)測模塊143.4 無線遙控模塊173.5 聲光報警模塊193.6 時鐘電路模塊203.7 按鍵模塊213.8 顯示模塊 223.9 電源模塊234 系統(tǒng)軟件設(shè)計244.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計基礎(chǔ)244.2 初始化設(shè)置274.3 軟件設(shè)計314.4 本章小結(jié)33 1緒論1.1 引言目前傳統(tǒng)的防盜網(wǎng)、防盜窗家庭防盜系統(tǒng)在使用中顯示出了較多問題，這種單一的以阻礙竊賊進(jìn)入為目的家庭防盜裝置已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代家庭對安全的需要。現(xiàn)代城市家庭大多數(shù)都是上班族，上班期間家中留守的是老人和孩子，這樣家庭傳統(tǒng)的防盜系統(tǒng)對這些群體會構(gòu)成一定的威脅。并且在當(dāng)代家庭中

11、，火災(zāi)發(fā)生的頻率日趨上升，成為制約家庭生活提高的重要因素，不僅電氣設(shè)備易于著火，而且煤氣泄漏也存在巨大隱患，所以在火災(zāi)初期如果采取的情況不但將造成巨大的人員及財產(chǎn)損失2。家中的可燃?xì)怏w主要是以天然氣、煤氣、甲烷等，當(dāng)這些可燃?xì)怏w在空氣中達(dá)到一定濃度時可能就會發(fā)生爆炸，家中一旦發(fā)生爆炸將會發(fā)生無法挽回的巨大損失。在火災(zāi)發(fā)生初期，空氣中可燃?xì)怏w的濃度將會加大，所以，為了防止火災(zāi)情況的發(fā)生，應(yīng)該時刻監(jiān)測家中氣體的濃度，以便及時有效撲滅火源，使家庭免于災(zāi)難。所以，在這樣的情況下必須有個智能系統(tǒng)能將家中的情況及時告知他人，以達(dá)到實時監(jiān)控處理的效果。本文給出了一種基于以STC89C52單片機(jī)、GSM短信模

12、塊為核心的家庭安全報警系統(tǒng)的設(shè)計方案，對GSM短信模塊、傳感器等做了相當(dāng)深入的研究?；旧蠈崿F(xiàn)了家庭安全報警功能，有很好的應(yīng)運前景。1.2 本課題的研究目的和意義改革開放以來，隨著科技的進(jìn)步，人們的生活水平有很大的起色，但是，與此同時，由于地形地貌以及中西部沿海地區(qū)發(fā)展的不平衡，區(qū)域差距及城鄉(xiāng)差距也在進(jìn)一步的拉。經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡，這就促使了盜竊、搶劫等違法犯罪現(xiàn)象增加，因此，人們越來越渴望一個安全的家庭壞境。家庭安全防盜系統(tǒng)的設(shè)計主要是方便現(xiàn)代小區(qū)居民，讓他們能夠安心的在外工作或出差，不需要時時刻刻當(dāng)心家中安全。這樣既可以保障家庭安全，又可以提高人們的工作效率，以便更好的促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)張，

13、這是建設(shè)本系統(tǒng)的最大意義和根本目的?；贕SM短信的家庭安全報警系統(tǒng)裝置中的短消息業(yè)務(wù)不使用話音通信信道，成本低，家中成員幾乎人人夠可以使用手機(jī)接收消息，因此有很大的市場前景1.3 家庭安全防盜系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀科技的進(jìn)步，推動了智能化小區(qū)建設(shè)的發(fā)展步伐，使小區(qū)安防系統(tǒng)越來越先進(jìn)，體系也越來越完善，不但實施本地監(jiān)控，同時也實現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)控，從小區(qū)的 整體監(jiān)控走向家庭內(nèi)部單個監(jiān)控。家庭聯(lián)網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)在不久的將來會慢慢的發(fā)展起來，一步一步走進(jìn)當(dāng)代家庭。一個先進(jìn)的現(xiàn)代化小區(qū)，必須要具備方便、安全、舒適的生活環(huán)境，這樣才能保障每戶家庭生命和財產(chǎn)財產(chǎn)安全。但是在目前，影響我國社會安定與和諧的因素依舊很多，而且

14、有的情況還相當(dāng)嚴(yán)重，在社會治安形勢整體可觀的狀態(tài)下，刑事案件的發(fā)生的頻率任然居高不下，入門行竊、偷盜等案件的頻頻發(fā)生，在很大程度上影響了我國治安安定和群眾生活的安全感，社會治安形勢急待改善。1.4 本文的主要工作本文設(shè)計充分考慮了家庭安全防盜的需求，是針對家庭安全防盜設(shè)計的一款經(jīng)濟(jì)適用型的家庭安全防盜報警系統(tǒng)。其主要工作是介紹基于AT89S52單片機(jī)、GSM短信模塊的選型，以及系統(tǒng)硬件的設(shè)計，從系統(tǒng)總體設(shè)計方案開始到各功能模塊的特點，全方位系統(tǒng)的介紹了家庭安全報警系統(tǒng)的工作原理及應(yīng)運方向。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)的總體構(gòu)成 該系統(tǒng)主要由8個模塊實現(xiàn)系統(tǒng)功能，其模塊分別是：主控單片機(jī)模塊

15、、GSM短信模塊、紅外監(jiān)測傳感器模塊、無線遙控模塊、聲光報警模塊、顯示模塊、按鍵模塊、時鐘模塊以及電源模塊。各個模塊以單片機(jī)為核心對各個情況進(jìn)行處理，實現(xiàn)家庭防盜報警?？傮w的工作過程為：傳感器實時監(jiān)測家中情況，有險情發(fā)生時，通過GSM網(wǎng)絡(luò)向用戶手機(jī)發(fā)送提示信息，同時聲光報警模塊工作，發(fā)出報警聲音，顯示模塊時刻顯示家庭報警系統(tǒng)的的工作狀況如家中的可燃?xì)怏w狀況、實時時鐘顯示等，便于戶主隨時監(jiān)控。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示：圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2系統(tǒng)功能及工作過程本系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能是利用利用傳感器檢測模塊檢測家中安全狀況，然后通過現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)向家庭主人發(fā)送報警信息，同時利用單片機(jī)驅(qū)動報

16、警信號。其各個模塊具體的工作過程以下將會詳細(xì)介紹。2.2.1 傳感器檢測模塊傳感器檢測模塊主要由兩部分組成：熱釋電紅外傳感器和煙霧傳感器。a）熱釋電紅外傳感器模塊本系統(tǒng)將選用PIR熱釋電紅外傳感器P2288，這款傳感器只對特定波長的紅外光最為敏感。此傳感器具有價格低、靈敏度高的特點，誤動作極小，對于本系統(tǒng)而言價格適中，性價比較高。P2288內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示，雙探測元結(jié)構(gòu)是其特點。為了消除因環(huán)境和自身變化而引起的干擾，此傳感器把兩個探測元（極性相反、特性相同）以串聯(lián)方式連接，使這兩個探測元件產(chǎn)生的干擾信號在傳感器內(nèi)部就相互抵消3。圖2-2 P2288內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖由于熱釋電傳感器4輸出信號變

17、化比較慢，且幅度值較小（低于1mv）,不可以直接擔(dān)任系統(tǒng)的控制信號輸送到單片機(jī)，因此傳感器檢測到的的輸出信號必須通過一個后續(xù)處理電路，使得處理后的信號轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)能接收的數(shù)字信號。根據(jù)功能要求，本文設(shè)計了以BISS0001元件為主的信號處理電路。BISS0001是一款模數(shù)混合的專用集成電路芯片，可以將傳感器輸出的信號進(jìn)行放大、比較處理后送入單片機(jī)，作為單片機(jī)的輸入信號。其管腳圖及管腳說明如圖2-3所示：圖2-3 BISS0001管腳圖BISSOO1管腳功能介紹5：A：芯片是否重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng)A高電平時，重復(fù)觸發(fā)；反之，禁止重復(fù)觸發(fā)。VO：控制信號輸出端。RR1與RC1：輸出延遲時間Tx的 調(diào)

18、節(jié)端RC2與RC2：觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端VSS：工作電源負(fù)端VRF：參考電壓及復(fù)位輸入端。一般情況下連電源VDD，當(dāng)該引腳接“0”時可以使定時器復(fù)位VC：觸發(fā)禁止端。當(dāng)VC小于VR時禁止觸發(fā)；反之，則可以觸發(fā)。（VR約等于0.2VDD）IB：運算放大器偏執(zhí)電流設(shè)置端VDD：工作電源正端2OUT：第二級運算放大器的輸出端2IN-：第二級運算放大器的反相輸入端2IN+：第一級運算放大器的同相輸入端1IN-：第一級運算放大器的反相輸入端1OUT：第一級運算放大器的輸出端P2288傳感器經(jīng)過信號處理電路處理，將檢測的信號發(fā)送給單片機(jī)P1.1口。如果有人非法入侵傳感器將輸出高電平傳送到單片機(jī)P1.0

19、口，這時單片機(jī)動作進(jìn)入中斷程序。b）煙霧傳感器模塊對于防火煙霧傳感器模塊，本系統(tǒng)選取的芯片為QM-N10半導(dǎo)體氣敏傳感器可燃?xì)怏w檢測芯片，它采用陶瓷半導(dǎo)體工藝燒制而成，與其它同類型的傳感器相比，具有高靈敏度和高穩(wěn)定度等優(yōu)點。半導(dǎo)體氣敏傳感器的工作原理是：半導(dǎo)體表面的氣體由于氧化還原反應(yīng)的作用，使傳感器的阻值跟著傳感器周圍氣體而變化。根據(jù)這一特性，人們從氣敏電阻的阻值變化中可以看出空氣的情況，從而以達(dá)到檢測氣體濃度目的。利用氣敏傳感器檢測家中煙霧含量，將檢測的結(jié)果傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)P1.0口。當(dāng)家中煙霧含量正常是，傳感器模塊輸出低電平，單片機(jī)P1.0為低電平不動作；家中煙霧含量超標(biāo)及發(fā)生火災(zāi)時，傳感器

20、將輸出高電平到單片機(jī)P1.0口，這時單片機(jī)動作。P1.0或P1.1為高電平時，單片機(jī)進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，首先通過單片機(jī)用GSM模塊向用戶手機(jī)發(fā)送相對應(yīng)的報警信號，然后然后驅(qū)動單片機(jī)的聲光報警電路，使聲光報警電路工作，引起周圍鄰居的注意，以便及時處理家中情況。2.2.2 GSM短信模塊目前市場上，GSM模塊產(chǎn)品一般都是由國際上一些大型公司生產(chǎn)，如西門子、摩托羅拉、三星、等，國內(nèi)的廠家有聲望的也不多。TC35i是GSM模塊，沒有GPRS功能，但是可以升級；SIM100的穩(wěn)定性非常的差；摩托羅拉與索愛都還可以不過和西門子相比，供貨與技術(shù)支持都有待改進(jìn)。綜上所述，本文選用的是一款支持中文短息的的

21、TC35i。TC35i模塊開發(fā)早，技術(shù)成熟，廣為大家所熟悉，且編程語言及AT指令可以很方便的獲取，由于本人尚處于學(xué)習(xí)研究階段，各方面知識水平還不高，所以選用這款GSM模塊，便于自己學(xué)習(xí)及實現(xiàn)本系統(tǒng)功能。GSM模塊主要是利用單片機(jī)通過現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)向用戶手機(jī)發(fā)送提示信號短信，其主要實現(xiàn)過程為：單片機(jī)通過查詢方式檢測到單片機(jī)P1.1口為高電平（即家中出現(xiàn)竊賊）或單片機(jī)P1.0口為高電平（即家中發(fā)生火災(zāi)）時單片機(jī)進(jìn)入相應(yīng)各自中斷程序，利用GSM模塊向用戶手機(jī)發(fā)送相對應(yīng)的提示信息，短消息內(nèi)容固定存儲在單片機(jī)中，當(dāng)發(fā)生險情時，單片機(jī)只要調(diào)用其對應(yīng)的內(nèi)容就可以通過單片機(jī)串口直接與GSM模塊通信，實現(xiàn)無人

22、監(jiān)控的自動發(fā)送短信的功能。單片機(jī)與GSM模塊的通信主要是通過單片機(jī)P3口引腳的第二功能串口進(jìn)行通信。2.2.3 時鐘及按鍵模塊現(xiàn)在市場上有不少種類的時鐘電路，如DS1302、PCF8485等，而且這些時鐘芯片的接口簡單且價格低廉，因此應(yīng)運比較較多。本系統(tǒng)時鐘模塊主要是以DS1302為主的時鐘芯片實現(xiàn)時間顯示，DS1302時鐘芯片可以設(shè)置年、月、日時、分、秒及閏年功能。按鍵模塊主要來進(jìn)行時鐘模塊時間進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置三個按鍵分別與單片機(jī)三個I/O口P2.0、P2.1、P2.2相連，實現(xiàn)對時鐘芯片的處理，這三個按鈕分別為S1、S2、S3。S1為功能鍵，第一次按下是設(shè)置年，第二次按下是設(shè)置月，依次按下分

23、別設(shè)置日、時、分、秒，共按七次，第七次時為結(jié)束設(shè)置，S2、S3分別為加一減一鍵。通過對著三個按鍵的設(shè)置來設(shè)置時間。時鐘及按鍵模塊的功能主要同通過單片機(jī)軟件實現(xiàn)，單片機(jī)通過查詢方式來檢測按鈕按鍵接口，然后通過內(nèi)部程序來更改時鐘設(shè)置。2.2.4 顯示模塊顯示模塊功能主要是為了實時顯示家庭報警系統(tǒng)的的工作狀況如家中的可燃?xì)怏w狀況、實時時鐘顯示等，本文選取的芯片為低電壓、低功耗的LCD12864液晶顯示芯片，該芯片帶有中文字庫，可以很方便的顯示家中狀況，它可以完成漢字和圖形顯示。由該芯片組成的顯示電路與其他同類型的電路相比較，硬件電路和顯示程序都非常簡單，而且芯片價格低廉，在該系統(tǒng)中性價比相當(dāng)高。2.

24、2.5 無線遙控模塊熱釋電紅外傳感器對所有人的檢測相同，所以無法識別竊賊與戶主。當(dāng)戶主在家時，為了防止監(jiān)測模塊誤報警，必須關(guān)斷熱釋電傳感器模塊，所以本系統(tǒng)設(shè)計了一個無線遙控器裝置，便于隨身攜帶。該裝置有兩個按鍵：A鍵與B鍵，具體定義為A鍵為布防按鈕B鍵為撤防按鈕，A鍵按下熱釋電傳感器模塊工作，B鍵按下熱釋電傳感器模塊停止工作。無線遙控模塊主要選用三個核心器件，分別為：315MHZ無線傳輸模塊、編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272。這三個模塊芯片，開發(fā)早，廣為大家所知，其配套使用組成的硬件電路易于實現(xiàn)和理解，且軟件編程可以從多渠道獲得。因此，用這三個核心器件組成的發(fā)射和接受電路可以很方便的

25、實現(xiàn)本模塊的功能。下面就將簡單介紹著三個核心器件a）315MHZ無線傳輸模塊簡單介紹本文選用315MHZ無線遙控模塊，頻率穩(wěn)定度相當(dāng)高，在現(xiàn)有的環(huán)境溫度下，頻率漂移幾乎為零，與PT2262/PT2272兩種編解碼芯片配合使用組成的無線遙控器，可以很方便對系統(tǒng)進(jìn)行控制。315MHZ無線遙控模塊的電壓在3-12V之間變化時發(fā)射頻率幾乎保持恒定值，同時與發(fā)射模塊組合使用的接收模塊也不需要任何改變就可以的接收無線數(shù)據(jù)。在開闊地面上傳輸時，3V電壓源，傳輸距離為20-25米，發(fā)射功率很小；5V電壓時，傳輸距離約100-200米；12V電壓時，傳輸距離可以達(dá)到300-500米，這時候是最理想的工作電壓，發(fā)

26、射效果最好；電壓大于12V以后，模塊的功耗就會增加，所以發(fā)射功率不會再有很大增加。b）編解碼芯片PT2262/PT2272簡單介紹圖2-4 PT2262/PT2272管腳圖無線遙控模塊另外兩個核心芯片為編解碼芯片PT2262/PT2272，這兩款芯片是普城公司生產(chǎn)的一種通用編解碼電路芯片，具有低價位低功耗的特性。PT2262/PT2272的三態(tài)地址管腳有12位（A0A11），其任意組合可以提供531441種地址碼。PT2262為編碼芯片，OSC1/OSC2是編碼芯片震蕩電阻的輸入和輸出端，其震蕩頻率由外接電阻決定，TE為編碼啟動端，低電平有效 ,Dout是編碼輸出端，輸出為高電平輸出（平時為低

27、電平）。PT22262引腳排列圖如圖2-4所示：6根地址線分別為A0到A5， A6至A11不僅可以作為地址線還能夠作為數(shù)據(jù)線。PT2272為解碼芯片，后綴型號有L4/M4/L6/M6等，L代表鎖存輸出，如果成功接收數(shù)據(jù)就會一直保持這個電平狀態(tài)，一直等到下一次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生改變。M代表非鎖存輸出。4和6表示有幾路并行的數(shù)據(jù)通道，（PT2272-M4）,則代表8位地址編碼。一般人們習(xí)慣使用8位地址碼和4為數(shù)據(jù)碼的模式，在這里本模塊同樣也采取這種編碼芯片（PT2272-M4）。PT2272引腳排列圖如圖2-4所示。2.3本章小結(jié)本章首先介紹了系統(tǒng)的模塊組成，從系統(tǒng)整體簡單說明裝置的功能實現(xiàn)，然后分別從

28、各個模塊著手，介紹了各模塊的功能及實現(xiàn)過程。從整體到部分，層次清晰，語言簡潔明了，便于閱讀。3 家庭安全報警系統(tǒng)各組成部分硬件設(shè)計3.1主控單片機(jī)模塊3.1.1主控單片機(jī)模塊的選擇本文選取的主控單片機(jī)芯片為AT89C52，這是一款由ATMEL公司生產(chǎn)的高性能CMOS8位的單片機(jī)，內(nèi)部構(gòu)成和MCS-51系列單片機(jī)基本相同 8。 AT89C52單片機(jī)為40引腳的DIP封裝，其價格低廉、功耗低保密性強(qiáng)，應(yīng)運方便靈活。可以使用Keil工具進(jìn)行程序燒寫及仿真，使用相當(dāng)方便，且由于本人尚處于學(xué)習(xí)研究階段，各方面水平有限，AT89C52單片機(jī)的資料可以很方便的獲取，便于自身學(xué)習(xí)與提高，所以AT89C52為本

29、系統(tǒng)的最佳選擇。3.1.2 AT89C52單片機(jī)基本組成AT9C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖 3-1所示 6。圖3-1 AT89C52的內(nèi)部結(jié)構(gòu)AT89C52單片機(jī)基本組成包括：a) 片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含8K的Flash程序存儲器，；b) 具有P0到P3共32根可編程的I/O口線；c) 具有3個可編程定時器；d) 具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR；e) 串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口；f) 擁有可編程的3級程序鎖定位；g)工作電源電壓典型值為5V；最高工作頻率為24MHz。AT89C52單片機(jī)的管腳設(shè)置和使用都非常的簡單，指令系統(tǒng)和引腳功能與51系列單片機(jī)完全兼容，且該單片機(jī)技術(shù)成熟，器件易于購買，

30、編程方便，資料很多方便查閱。3.1.3 AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)AT89C52單片機(jī)和其他微機(jī)一樣在時序電路控制下運行，時序電路的基礎(chǔ)就是需要某一時鐘信號作為基準(zhǔn)，因此單片機(jī)最小系統(tǒng)由時鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成，其電路圖如3-2所示：圖3-2 AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)本系統(tǒng)是利用片內(nèi)震蕩電路的時鐘電路。XTAL1和XTAL2分別是單片機(jī)反向放大器輸入輸出端，在芯片外部，反向放大器輸入輸出之間加一個石英晶體振蕩器和兩個微調(diào)電容，從而就構(gòu)成了一個穩(wěn)定的自激振蕩器。其具體電路圖如圖3-2所示。單片機(jī)在啟動時復(fù)位操作是必不可少的一步，這一步可以使單片機(jī)從初始狀態(tài)開始工作，這種工作方式成為復(fù)位方式，

31、其電路稱為單片最小系統(tǒng)的復(fù)位電路。本系統(tǒng)采用單片機(jī)手動復(fù)位方式，如圖3-2所示，當(dāng)按下復(fù)位鍵RESET后，復(fù)位端RST通過電阻R1接通電源5V，產(chǎn)生正脈沖實現(xiàn)單片機(jī)復(fù)位。3.2 GSM短信模塊 GSM稱為全球移動通信系統(tǒng)，從1993年在我國開始商用，至今已有二十余年的歷史7。在過去的二十年里，GSM網(wǎng)絡(luò)速度發(fā)展驚人，隨著GSM網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的高速發(fā)展，人們利用無線通信監(jiān)測設(shè)備檢測家庭情況的需求也越來越高，因此利用GSM網(wǎng)絡(luò)無線監(jiān)測防盜是當(dāng)今發(fā)展的趨勢。3.2.1 GSM模塊簡單介紹 GSM模塊，具有獨立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊 8。一般來講，GSM模塊和屏幕顯示、

32、鍵盤及電源模塊等組合使用，就可以成為一部手機(jī)，利用現(xiàn)有的強(qiáng)大的GSM網(wǎng)絡(luò)可以很方便的收發(fā)短信及語音通話。隨著當(dāng)代社會科技的高速發(fā)展，GSM模塊在日常生活中的應(yīng)運越來越頻繁，GSM模塊的各個行業(yè)中都有出現(xiàn)。例如，手機(jī)控制的門禁系統(tǒng)、工程系統(tǒng)的余款催繳、網(wǎng)站服務(wù)器的報警及復(fù)位、家電的遠(yuǎn)程控制等等，都有GSM模塊的作用，智能化生活已經(jīng)離不開GSM模塊，它使人們的生活越來越方便。3.2.2 GSM模塊的選擇及TC35i簡單介紹TC35i 9是西門子的一款不帶協(xié)議棧的GPRS模塊，在兩個頻段工作分別是EGSM900與GSM1800, 直流電源范圍為3.3V到4.8V；通過接口連接器與SIM卡讀卡器，天線

33、連接器與天線連接。SIM卡的電壓為3V/18V， TC35i要想傳輸數(shù)據(jù)與指令必須通過AT命令進(jìn)行雙向傳輸，其波特率的選擇范圍是300b/s115kb/s。它支持兩種短消息格式，分別為：Text和PDU。GSM短信模塊的實物圖如圖3-3所示：圖3-3 GSM短信模塊的實物圖TC35i由6個部分組成：供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口等。 TC35i模塊有40個引腳，可以劃分為5大類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制10。 這些引腳通過一個ZIF（零阻力插座）連接器引出，引腳的具體功能如下所示：a) 電源：第15引腳為正電源輸入腳，一般輸入的電源值為4.2v；第6

34、10引腳為接地；11、12為充電引腳，外接鋰電池；13腳是供外電路使用的對外輸出電壓；14引腳接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池的充電保護(hù)。b) 數(shù)據(jù)輸入/輸出：第1623引腳分別是DSR0、RING0、RXD0、TXD0、CTS0、RTS0、DTR0與DCD0，其中硬件握手是RTS0、CTS0，串口通訊腳為RXD0、TXD0。c) SIM卡：2429腳為SIM卡腳，為外接式。d) 音頻接口：3538為話音接口，35、36為揚聲器放音接口，37、38為話筒接口。e) 控制：15腳IGT是啟動腳，系統(tǒng)上電后會給IGT加一個持續(xù)時間不超過1ms的100ms的低脈沖，使模塊進(jìn)入工作狀態(tài)。30腳為RT

35、C back up，31腳為Power down，32腳為SYNC.3.2.3 TC35i的與單片機(jī)硬件接口電路設(shè)計TC35i要想與單片機(jī)通信，則必須設(shè)計兩部分主要硬件電路：SIM卡接 口電路和與單片機(jī)相連接的串 口電路 11。 通信軟件部分則主要是AT指令的編程，這里主要介紹的本模塊硬件的設(shè)計，與單片機(jī)通信的軟件部分本文將于第四章重點介紹。下面分別著重介紹兩個部分的硬件設(shè)計：a）SIM卡接口電路硬件設(shè)計本文設(shè)計的重點是通過單片機(jī)讓GSM模塊自動的向戶主手機(jī)發(fā)送短信消息，這里將會使用到至少兩個手機(jī)之間的通信，所以必須要用到兩張手機(jī)卡，一張是戶主隨身攜帶的手機(jī)卡，另一張則是GSM模塊中的手機(jī)卡。

36、但是TC35i模塊屬于外接SIM卡形式，沒有SIM卡卡座，所以必須設(shè)計單獨的SIM卡座接口與TC35i相連。 本系統(tǒng)采用SIM卡為市場上常見的六腳SIM卡閱讀器，其中有五個腳和TC35i的 2429腳相同。 TC35i與 SIM卡卡座連接方法為：SIM卡上的五個引腳CCRST、CCCCL、CCIO、CCGND和CCVCC通過SIM卡閱讀器與TC35i的同名端分別相連，然后在需要的地方加上電容進(jìn)行濾波處理，就可以完成SIM卡模塊連接，其具體電路圖如下圖3-4所示。放入SIM 卡時，只要將SIM按照卡 座方向填到卡 槽中即可。b）TC35i與單片機(jī)接口電路TC35i模塊與單片機(jī)之間通過串 口進(jìn)行通

37、信，從而實現(xiàn)單片機(jī)對TC35i模塊的控制，為了使電路簡化，因此本設(shè)計運用兩線（TXD、RXD）與單片機(jī)的UART進(jìn)行連通，然后單片機(jī)通過軟件方式對TC35i進(jìn)行控制。對于TC35i其他不使用輸出管腳，應(yīng)該懸空；如果為輸入腳，則需要加一個10K的上拉電阻。另外控制管腳IGT為模塊工作的啟動管腳，上電時加一個10ms左右的低脈沖模塊啟動，所以需要將該管腳加上一個10K的上拉電阻，然后將該管腳與單片機(jī)相連，故而實現(xiàn)了單片機(jī)對TC35i模塊工作狀態(tài)的控制。TC35i是一個功能相對比較完備的模塊，可以不進(jìn)行任何的射頻處理和信號處理，所以將TC35i所有電源管腳連接在一起，然后在上SIM卡座模塊就會構(gòu)成一

38、個完整的GSM模塊。其電路圖如圖3-4所示：圖3-4 TC35i硬件接口電路從圖3-4中可以看出，在進(jìn)行串口連接時，TC35i模塊串 口管腳的工作電 平雖然為TTL電平，但是其輸入輸出的不是+5V邏輯電平，而是+2.9V，單片機(jī)串口管腳的工作電平為+5V的TTL電平。因為單片機(jī)的邏輯高低判斷電平可以實現(xiàn)與TC35i管腳相連接，所以可以將直接將單片機(jī)的串口線與本模塊的串口線直接相連，而不會損壞TC35i模塊。在電路中TC35i模塊的串行輸入腳為RXD0和TXD0，因為是輸入腳，所以各管腳分別加上一個10K的上拉電阻，拉高電平然后與單片機(jī) P3.0、P3.1管腳分別相連，這里用到的是單片機(jī)管腳的第

39、二功能，串行口數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。IGT為TC35i的控制啟動腳，平時為高電平，模塊上電工作是必須要在此管腳加10ms左右的低脈沖，所以要將此管腳加上10K的上拉電阻與單片機(jī)的I/O（P2.4）相連。SYNC管腳部分則用來指示TC23i模塊狀態(tài)，該管腳連接一個二極管指示燈指示模塊工作狀態(tài)。摸塊正常工作時SYNC輸出高電平，三極管Q3導(dǎo)通，二極管指示燈亮，反之燈滅。這樣TC35i硬件部分就設(shè)計出來，但是要想實現(xiàn)其具體功能，還需要單片機(jī)通過AT指令軟件編程，其軟件將于第四章具體介紹。 3.3 傳感器監(jiān)測模塊 傳感器監(jiān)測模塊主要實現(xiàn)的功能是時刻監(jiān)測家中情況，即是否有人非法闖入或家中是否發(fā)生火災(zāi)等。這兩

40、個功能的實現(xiàn)主要是通過傳感器檢測部分完成，紅外傳感器檢測是否有人非法入侵，煙霧傳感器檢測家中是否發(fā)生火災(zāi)，所以下面將重點介紹著兩種傳感器及硬件電路實現(xiàn)過程。3.3.1 外來非法入侵報警報警模塊外來非法入侵報警報警模塊硬件電路設(shè)計思路是：首先熱釋電傳感器通過菲涅爾透鏡檢測人體信號，然后將檢測到的信號進(jìn)行信號處理，最后再將處理后的信號送入單片機(jī)的一個I/O口（P1.1）,單片機(jī)采用查詢方式監(jiān)測各個I/O口，如果I/O口電平發(fā)生變化，則進(jìn)入相應(yīng)的中斷程序，向用戶手機(jī)發(fā)送報警提示信息。外來非法入侵報警模塊硬件電路具體流程圖如圖3-5所示：圖3-5 外來非法入侵報警模流程圖 在檢測非法入侵的傳感器中需要

41、一款傳感器來檢測人體的紅外線，并將檢測到的人體信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，所以本文選取了一款PIR熱釋電紅外傳感器P2288作為信號探測器。實驗證明，傳感器與菲涅爾 透鏡一起使用，探測距離半徑可達(dá)到到10米距離；不使用菲涅爾透鏡，探測距離僅有2米。因為熱釋電傳感器檢測輸出的信號幅度值較?。ǖ陀?mv），且信號變化比較慢，,不可以直接擔(dān)任系統(tǒng)的控制信號輸送到單片機(jī)，所以傳感器檢測到的輸出信號需要通過后續(xù)處理，使得處理后的信號轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)能接收的數(shù)字信號。根據(jù)功能要求，本文設(shè)計了以BISS0001元件為主的信號處理電路。外來非法入侵檢測電路，即熱釋電傳感器信號處理電路，這個模塊電路是核心部分。信號處理后送

42、入單片機(jī)即可，單片機(jī)通過響應(yīng)信號處理，進(jìn)入單片機(jī)中斷程序，在中斷程序中通過GSM模塊向戶主發(fā)送短信消息，同時啟動本地的報警提示裝置。具體軟件和報警裝置將于下面介紹，本模塊只設(shè)計熱釋電紅外傳感器硬件電路圖，如圖3-6所示：圖3-6 傳感器模塊信號處理電路在圖3-6中可以看到，當(dāng)傳感器D6檢測到人體發(fā)出的紅外線后，熱釋電傳感器S極信號輸出將送到BISS0001芯片的14腳；第14腳為信號處理芯片第一級運算放大器的同相輸入端，信號在芯片內(nèi)部進(jìn)行第一級運算放大，然后信號從第16腳出來經(jīng)過電容C10耦合后進(jìn)入第13腳端口進(jìn)行內(nèi)部第二級運算放大器進(jìn)行放大；信號在內(nèi)部再通過鑒幅器處理之后，將會輸出效觸發(fā)信號

43、來啟動延時時間定時器；最后信號處理電路將檢測到的信號轉(zhuǎn)化為單片機(jī)能處理的脈沖信號，從第2腳輸出高電平到單片機(jī)的I/O口（P1.1），最終被單片機(jī)檢測出來。時間定時器輸出延遲時間Tx由R11和C13控制，電路中A=1，為芯片允重復(fù)觸發(fā)。同理，當(dāng)傳感器沒有檢測到人體發(fā)出的紅外線時，信號處理電路輸出腳將輸出低電平，單片機(jī)將不會響應(yīng)。3.3.2 防火煙霧檢測模塊本模塊設(shè)計的思路是：通過煙霧傳感器檢測芯片檢測家中煙霧含量，通過信號電路，將處理后的信號送入到單片機(jī)的一個I/O，單片機(jī)通過查詢的方式檢測其I/O口情況，一旦檢測到該I/O口電平發(fā)生變化，則立即進(jìn)入中斷響應(yīng)程序，通過GSM模塊向用戶手機(jī)發(fā)送報警

44、信號，同時啟動家庭報警提示裝置，下面將具體介紹防火煙霧檢測模塊的硬件電路工作原理圖。本系統(tǒng)選取的可燃?xì)怏w檢測芯片為半導(dǎo)體氣敏傳感器QM-N10，它采用陶瓷半導(dǎo)體工藝燒制而成，其特點是靈敏度和穩(wěn)定度都比較高。防火煙霧檢測模塊的電路圖如圖3-7所示：圖3-7 QM-N10氣體傳感器電路 從圖3-7中可以看出，氣敏半導(dǎo)體傳感器QM-N10處于干凈的大氣中時，A、K兩點間的阻值大約是幾十千歐某電阻，所以此時流過R的電流很小，K點為低電位，三極管Q1無法導(dǎo)通，輸出跟隨器輸出為低電平經(jīng)過電阻后接到單片機(jī)P1.0口，此時1.0為低電平，單片機(jī)煙霧傳感器模塊不響應(yīng)。但是，相反的是，當(dāng)空氣中的可燃?xì)怏w濃度升高達(dá)

45、到設(shè)定值時，A、K兩點之間的阻值將很快的減小，K點電位上升為高電平，三極管Q1導(dǎo)通經(jīng)過跟隨器后將高電平輸送到單片機(jī)P1.0口，單片機(jī)立即響應(yīng)中斷，進(jìn)入設(shè)定好的煙霧傳感器中斷程序，通過GSM網(wǎng)絡(luò)向戶主發(fā)送報警消息，從而達(dá)到戶主隨時監(jiān)控家中狀況以便及時處理家中火災(zāi)情況。3.4 無線遙控模塊 在這個系統(tǒng)中，防盜報警模塊傳感器對主人與盜賊的感應(yīng)相同，即無法區(qū)分主人與盜賊，因此所以需要設(shè)計一個便攜式按鍵模塊，即無線遙控模塊，這個模塊設(shè)置兩個按鈕，A鍵和B鍵。當(dāng)主人在家時，按下A鍵讓防盜模塊停止工作，而家中無人時，按下B鍵讓防盜模塊工作。為了實現(xiàn)對系統(tǒng)的人性化設(shè)計，通過對本模塊的按鈕設(shè)置，來控制防盜報警模

46、塊的關(guān)斷，A鍵按鈕用于布防，B鍵按鈕用于撤防。無線遙控模塊為便攜式裝置，便于戶主隨時攜帶，所以將會涉及到兩個部分電路：發(fā)送電路和接收電路。下面將從發(fā)射和接受兩個電路模塊具體介紹本模塊的實現(xiàn)過程。無線遙控模塊電路由兩部分組成：發(fā)射模塊（編碼電路）與接收模塊（接收電路）。接收模塊芯片使用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼。實現(xiàn)兩模塊之間的通信，將兩模塊地址腳1到8腳設(shè)置一樣就可以。3.4.1發(fā)射模塊（編碼電路）發(fā)射模塊電路由315MHZ無線數(shù)據(jù)發(fā)射模塊和編碼芯片PT2262兩個部分組成。為了減小系統(tǒng)設(shè)備的功耗，發(fā)射模塊使用ASK調(diào)制方法。發(fā)射模塊設(shè)計了兩個按鍵分別用于安防與撤防，作為無線遙控按鈕，將于下節(jié)介紹

47、。這里只設(shè)計發(fā)射模塊的硬件電路圖。圖3-8 發(fā)射模塊電路原理圖圖3-8為發(fā)射模塊，從圖3-8中可以看出，無線發(fā)射模塊除了設(shè)置8位地址碼外，數(shù)據(jù)碼上還設(shè)置了兩個按鍵A鍵和B鍵，分別用于熱釋電紅外傳感器模塊的撤防與安防。圖中315ZHZ發(fā)射器諧振器頻率為315MHZ，所以發(fā)射模塊的發(fā)射頻率為315MHZ。在發(fā)射模塊中，編碼啟動TE端口接地始終為有效狀態(tài)，這時只要有按鍵按下，三極管Q1導(dǎo)通，編碼芯片PT2262開始上電工作，它根據(jù)D0到D3地址管腳的電平實施編碼，編碼信號由地址碼、數(shù)據(jù)碼和同步碼組成一個碼字12。該編碼信號經(jīng)發(fā)射模塊發(fā)射出去。3.4.2接收模塊(解碼電路)圖3-9 接收模塊電路原理圖

48、圖3-9為接收模塊，平時沒有接收到發(fā)射模塊發(fā)射的315MHZ的信號時，解碼芯片PT2272-L4地址輸出端D0D3均為低電平。但是，當(dāng)編解碼芯片地址編碼相同時，解碼芯片PT2272 的VT腳輸出高電平，同時使兩芯片的數(shù)據(jù)腳電平狀態(tài)保持一致，輸出高電平。例如發(fā)射模塊的A鍵按下時，發(fā)射模塊發(fā)射315NHZ的數(shù)據(jù)，接收模塊因為與發(fā)射模塊地址一致，所以接受到發(fā)射模塊發(fā)射的信號，此時接收模塊的地址腳D0為高電平，因為本模塊使用的是帶鎖存狀態(tài)的解碼芯片，所以D0地址腳將一直保持高電平狀態(tài)，直到下一個按鍵按下。接收模塊的D0腳于單片機(jī)P0.3腳相連接，A鍵按下時單片機(jī)P0.3腳電平發(fā)生變化產(chǎn)生高電平，單片機(jī)

49、以查詢方式檢測端口情況變化，然后通過內(nèi)部編程使熱釋電紅外傳感器報警模塊停止工作，以達(dá)到撤防的目的。與此相同，當(dāng)家中無人時，按下B鍵按鈕，經(jīng)過無線遙控模塊的編解碼處理，單片機(jī)P0.4腳電平將發(fā)生跳變，所以同時單片機(jī)經(jīng)過內(nèi)部編程讓熱釋電紅外傳感器報警模塊開始工作，以達(dá)到安防的目的。3.5 聲光報警模塊當(dāng)家中有人非法入侵或發(fā)生火災(zāi)時，如果戶主遠(yuǎn)在千里之外或有事無法及時處理家中的狀況，這時家中的聲光報警電路模塊就顯得尤為重要。家中發(fā)生突發(fā)狀況，報警模塊發(fā)出報警聲音，可以及時通知小區(qū)保安或鄰居，以便在最短的時間處理家中發(fā)生的狀況，將損失降到最少。下面將簡單介紹一下報警模塊的電路原理及實現(xiàn)過程，其電路原理

50、圖如圖3-10所示：圖3-10聲光報警電路圖3-10為聲光報警電路，由揚聲器、發(fā)光二極管和555定時器三大部分構(gòu)成。在本設(shè)計中，555定時器是一個低頻多諧振蕩器，555定時器5腳電壓控制輸入端與單片機(jī)I/O端口連接到單片機(jī)的控制信號， P2.0引腳輸出。家中發(fā)生火災(zāi)或有人非法入侵時，單片機(jī)通過中斷程序使P2.0管腳輸出高電平，即P2.0=1，此時555輸出脈沖震蕩頻率較高，該脈沖經(jīng)過電容器C9輸送到揚聲器上，揚聲器交替發(fā)出高低兩種叫聲，同時5腳輸出的脈沖信號（間隔為一秒）通過電阻R15與發(fā)光二極管相連，二極管發(fā)光閃爍，實現(xiàn)了聲光同時報警，只有在按復(fù)按鈕和開關(guān)鍵鍵時才停止。同理可知，當(dāng)家中一切狀

51、況正常時，單片機(jī)P2.0腳輸出低電平，555定時器不工作，聲光報警模塊不會發(fā)出聲光報警信號。3.6 時鐘電路模塊 為了對系統(tǒng)更人性化的設(shè)計，所以本系統(tǒng)設(shè)計了一個時鐘模塊，隨時顯示時間。時鐘電路不是本系統(tǒng)設(shè)計的重點，這里將從電路原理圖出發(fā)簡單的介紹其實現(xiàn)過程。本系統(tǒng)的時鐘模塊芯片選取的是DS1302。DS1302是DALLAS公司生產(chǎn)的使用串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘芯片，具有掉電保護(hù)功能，價格低廉，與單片機(jī)的接口電路簡單，具有年、月、日、時、分、秒計時功能，工作電壓.5V5.5V，使用三線接口與單片機(jī)進(jìn)行同步通訊，同時可以采用突發(fā)方式采用32.786KHZ晶振。DS1302的引腳圖如圖3-11所示：圖3

52、-11 DS1302管腳圖DS1302的管腳功能簡單介紹：Vcc2是主電源，備用電源是由Vcc1供應(yīng)。在主電源Vcc2斷開的情況下，時鐘電路仍然可以持續(xù)運行。Vcc1與 Vcc2之間較大的一個對DS1302時鐘供電，當(dāng)Vcc2小于 Vcc1時，Vcc1供電，當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時，Vcc2供電。X1、X2為震蕩源，兩端口外部連接32.768HZ的晶振。RST為復(fù)位/片選端，將RST設(shè)置成高電平可以發(fā)送所有數(shù)據(jù)。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端（雙向），只有在RST為低電平時，數(shù)據(jù)才能被傳輸，DS1302開始工作，而RST為高電平時，I/O引腳變?yōu)楦咦鎽B(tài)。SCLK為串行時鐘輸入端，上電運

53、行時SCLK只有為低電平時，才可以將RST電平置高。由DS1302構(gòu)成的時鐘電路如圖3-12所示：圖3-12 時鐘電路圖DS1302和單片機(jī)要想進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，那么單片機(jī)首先要向時鐘電路發(fā)出命令字節(jié)，該命令字節(jié)的最高位MSB（D7）設(shè)置成邏輯1，當(dāng)D7=0，DS1302被進(jìn)行寫保護(hù)，禁止寫入；D6=0，是指數(shù)據(jù)，D6=1，是指RAM數(shù)據(jù) 13； D5到D1是設(shè)置特定的輸入或輸出寄存器；最低位D0=0為寫操作（輸入），D0=1為讀操作（輸出）。 3.7 按鍵模塊鍵盤是人機(jī)通信的不可或缺的重要部分。本系統(tǒng)中鍵盤的主要作用是用來設(shè)置模塊時間，通過三個按鍵來調(diào)整時鐘芯片的時間顯示。本模塊從鍵盤原理出發(fā)，

54、系統(tǒng)的設(shè)計了鍵盤電路的硬件電路，然后與時鐘顯示模塊相配合，共同完成系統(tǒng)的時鐘顯示功能。下面將具體介紹主要介紹鍵盤電路的實現(xiàn)原理。鍵盤實際上與開關(guān)原理是一樣，通過機(jī)械金屬點的結(jié)合和斷開來控制電路的通斷，其與單片機(jī)相連，鍵盤的開關(guān)狀態(tài)可以控制單片機(jī)I/O口高低電平的變換。單片機(jī)的鍵盤接口可以分為兩類：矩陣式鍵盤接口與獨立式鍵盤接口。獨立式鍵盤接口，各個按鍵分別與單片機(jī)各個I/O口連接，判斷按鍵是否按下只要檢測輸入電平狀態(tài)即可，這種接口適合鍵盤數(shù)量少或者作使用頻率高的場合。在本系統(tǒng)中需要的鍵盤數(shù)量較少，所以采用獨立式鍵盤接口。鍵盤接口電路如圖3-13所示：圖3-13 鍵盤接口電路圖3-13為鍵盤接口

55、電路，在本模塊中選用三個鍵盤按鍵，分別為S1、S2、S3用于系統(tǒng)的時鐘設(shè)定，其功能及工作過程是：S1為功能鍵，S2為加一鍵，S3為減一鍵。第一次按下S1其功能是調(diào)整時鐘的年，第二次是月，依次類推，分別為日、時、分、秒，七次完成調(diào)整，第7次為調(diào)整結(jié)束鍵。本系統(tǒng)鍵盤的工作方式采用的編程掃描方式。按鍵開關(guān)通過一個專門的電路讓其轉(zhuǎn)化成單片機(jī)能識別的高、低電平狀態(tài)。S1、S2或S3按鍵閉合時其對應(yīng)的單片機(jī)I/O端口會產(chǎn)生一個負(fù)脈沖。按鍵按下或者按鍵釋放過程中，會使電平脈沖處于高、低之間的不穩(wěn)定狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為抖動，一般抖動會持續(xù)510ms。為了防止單片機(jī)因鍵盤抖動而多次處理，所以應(yīng)該采取一定的措施消除鍵盤抖動。本設(shè)計鍵盤數(shù)量較少，采用的是獨立式按鍵設(shè)計，單片機(jī)的I/O口直接與各個按鍵相連接，每個按鍵各使用一個I/O口，所以各個按鍵不會相互影響