智能家居監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1、-. z專業(yè)學(xué)位碩士論文論文題目 智能家居監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 作 者 * 專 業(yè) 電 子 通 信 工 程研究方向指導(dǎo)教師二一三年七月十五日-. z扉頁學(xué) 號(hào)：論文辯論日期：201 年 月 日指 導(dǎo) 教 師 ： 簽字-. zSmart Home Monitoring and Control System Design and ImplementationA Dissertation Submitted to Nanjing University for the Professional Degree of Master of Electronic and munication Engin

2、eeringBY 作者名英文Supervised by導(dǎo)師及職稱英文School of Electronic Science and EngineeringNanjing University 日期英文大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明:所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)展研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要奉獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式說明并且表達(dá)了意。 研究生簽名： 日期：大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本學(xué)位論文作者同意學(xué)校保存并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔

3、，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存論文。本文電子文檔的容和紙質(zhì)論文的容相一致。除在期的論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布包括登載論文的全部或者局部容。論文的公布包括登載授權(quán)大學(xué)研究生院辦理。導(dǎo)師簽名： 研究生簽名： 日期：-. z大學(xué)研究生畢業(yè)論文中文摘要首頁用紙畢業(yè)論文題目： 智能家居監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 專業(yè)級(jí)碩士生：* 指導(dǎo)教師、職稱：摘 要 隨著GSM網(wǎng)絡(luò)的迅速開展和用戶的日益擴(kuò)大，新技術(shù)和新業(yè)務(wù)的開發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)提到十分重要的位置。短消息業(yè)務(wù)通過GSM網(wǎng)絡(luò)的控制信道進(jìn)展傳輸, 是GSM系統(tǒng)中最為簡單和方便的數(shù)據(jù)通信方式,它不需要附加其它較為龐大的數(shù)據(jù)終端設(shè)備,只需要兩個(gè)G

4、SM終端模塊即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，特別適用于需頻繁遠(yuǎn)距離傳送小流量數(shù)據(jù)的領(lǐng)域。 國家智能化小區(qū)建立的推廣，防盜系統(tǒng)已成為智能小區(qū)的必需設(shè)備。本文介紹了一種基于GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)SMS(短信業(yè)務(wù))的遠(yuǎn)程紅外報(bào)警系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。它由紅外線傳感器，無線GSM模塊Siemens公司的TC35模塊和一個(gè)以單片機(jī)(AT89S52)為核心的監(jiān)控單元組成，監(jiān)控單元利用AT指令通過串口和GSM模塊進(jìn)展交互。它借助GSM模塊TC35，使用戶能夠通過手機(jī)中文短信便捷地對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)展監(jiān)控。它具有讓用戶根據(jù)具體的監(jiān)控對(duì)象進(jìn)展自定義的功能，使用戶的操作變得更加直觀、方便。本報(bào)警系統(tǒng)利用單片機(jī)控制技術(shù)

5、和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)出一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的智能無線防盜系統(tǒng)，并開發(fā)相關(guān)的傳感器。采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，不需重新布線，特別適用于已裝修用戶及布線不方便的場(chǎng)合。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、性能穩(wěn)定、功耗低的優(yōu)點(diǎn),適合為家庭和公司提供人身及財(cái)產(chǎn)平安的保障。關(guān)鍵詞：智能家居系統(tǒng)；紅外線傳感器;GSM;SMS;單片機(jī)-. z大學(xué)研究生畢業(yè)論文英文摘要首頁用紙THESIS： Smart Home Monitoring and Control System Design and Implementation SPECIALIZATION：POSTGRADUATE：MENTOR：ABSTRACT With the ra

6、pid development and enlargement of new technology and new development . It refers to important position to use business for the user of GSM network day by day.Short message service business control to go on,through wireless channel.GSM is most simple and convenient on the way of data munication in t

7、he GSM network.it does not need to add to other paratively huge data terminal devices ,only needs tow terminal module of GSM to realize point-to-point data transmission. Especially it is suitable for the field of little frequent data flow and remote transmission. Along with the national intellectual

8、ization plot construction promotion, the security system has bee the intelligent plot the essential equipment. This paper introduces the principle and design of a wireless remote monitor and control terminal base on SMS of GSM. The terminal consists of infrared sensor, a wireless GSM module (TC35 mo

9、dule produced by Siemens pany) and a monitor and control unit taking single-chip microputer (AT89S52) as the core. Using the AT mands, the monitor and control unit can municate with the GSM module though serial interface. The terminal let people monitor and control the equipments e and conveniently

10、by Chinese short message of mobile phone, using GSM module TC35. It has the function that people can self-define the terminal according to idiographic object monitored and controlled, and makes the operation of people more intuitive and convenient. This alarm system uses the monolithic integrated ci

11、rcuit control technology and the wireless network technology, develops one kind to have the networking function the intelligent wireless security system, and development related sensor. Selects the wireless data transmission method, does not have the wiring, especially to be again suitable in has re

12、paired the user and the wiring not convenient situation. This system is real time and reliable with the advantage of low power consumption. It is very suitable to provide personal and property safety for households and firms.Keywords:Smart Home System Infrared Sensor; GSM; SMS ; Single-chipmicropute

13、r-. z目錄 TOC * MERGEFORMAT 摘 要 PAGEREF _Toc4762 IABSTRACT PAGEREF _Toc22087 II引言 PAGEREF _Toc16119 1第一章 緒論 PAGEREF _Toc8174 31.1 課題背景 PAGEREF _Toc18784 31.2 智能家居控制系統(tǒng)的概述 PAGEREF _Toc20409 51.3 課題研究的目的及意義 PAGEREF _Toc15765 61.4 本課題研究思路和擬完成的任務(wù) PAGEREF _Toc5754 6第二章 相關(guān)理論根底 PAGEREF _Toc29904 82.1 智能家居系統(tǒng)概述

14、 PAGEREF _Toc28018 82.2 報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成 PAGEREF _Toc7309 92.3 報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀及開展趨勢(shì) PAGEREF _Toc2148 102.4 GSM 原理 PAGEREF _Toc19677 11第三章 系統(tǒng)的總體方案論證與設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc19751 123.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的論證 PAGEREF _Toc29204 123.1.1 監(jiān)控傳感器的選擇 PAGEREF _Toc9500 123.1.2 微控制器的選擇 PAGEREF _Toc11528 143.1.3 無線通道方案的選擇 PAGEREF _Toc24297 153.2 系統(tǒng)的總

15、體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc9798 16第四章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc19299 184.1 紅外探測(cè)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc29663 184.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc22172 214.2.1 AT89S52單片機(jī)的特點(diǎn)及引腳功能 PAGEREF _Toc28357 214.2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 PAGEREF _Toc9823 244.3 GSM模塊及其外圍電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc31684 274.3.1 TC35模塊介紹 PAGEREF _Toc20906 274.3.2 RS232電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) P

16、AGEREF _Toc11683 294.3.3 TC35模塊外圍電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc8426 314.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc4336 334.5 電源電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc1273 34第五章 系統(tǒng)的軟件局部設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc14210 355.1 TC35模塊的編程 PAGEREF _Toc9008 355.1.1 與SMS有關(guān)的GSM AT指令介紹 PAGEREF _Toc2232 355.1.2短消息的模式 PAGEREF _Toc1818 365.1.3 AT指令的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc17657 395.1.4 接收

17、短信識(shí)別控制子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20219 405.2 串行口的編程及串口中斷效勞程序流程 PAGEREF _Toc24078 425.2.1 串行口的編程 PAGEREF _Toc2755 425.2.2 串口中斷效勞程序流程 PAGEREF _Toc4922 435.3 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc11075 44第六章 系統(tǒng)制作與調(diào)試 PAGEREF _Toc30538 466.1 硬件制作與調(diào)試 PAGEREF _Toc7551 466.1.1系統(tǒng)PCB板的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc30706 466.1.2系統(tǒng)硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc321

18、48 466.2軟件與聯(lián)機(jī)調(diào)試 PAGEREF _Toc31019 476.2.1主控程序調(diào)試 PAGEREF _Toc16036 476.2.2短消息發(fā)送調(diào)試 PAGEREF _Toc27761 47第七章 結(jié)論與展望 PAGEREF _Toc13198 52致 PAGEREF _Toc19224 54參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc25221 55附錄A：遠(yuǎn)程紅外報(bào)警系統(tǒng)整體電路圖 PAGEREF _Toc21515 57附錄B：程序清單 PAGEREF _Toc8772 59-. z智能家居監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)引言 21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的巨大

19、進(jìn)步。本文介紹的數(shù)字化家居控制系統(tǒng)可以使得人們可以通過手機(jī)或在任何時(shí)候、任意地點(diǎn)對(duì)家中的任意電器空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機(jī)進(jìn)展遠(yuǎn)程控制；也可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)翻開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯；而這一切的實(shí)現(xiàn)都僅僅是打一個(gè)簡單的。此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種功能，如果不幸出現(xiàn)*種險(xiǎn)情，您和110可以在第一時(shí)間獲得通知以便進(jìn)一步采取行動(dòng)。舒適、時(shí)尚的家居生活是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志，智能家居控制系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情況下，對(duì)家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進(jìn)展方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時(shí)尚的現(xiàn)代生活。 實(shí)現(xiàn)智

20、能化離不開運(yùn)算和控制單元，本系統(tǒng)采用MCU(SM8952AC25P)作為主控器件，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件由單片機(jī)擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、輸入/出設(shè)備以及各種實(shí)現(xiàn)單片機(jī)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進(jìn)展軟、硬件設(shè)計(jì)，以提高工作效率，當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件嚴(yán)密配合、協(xié)調(diào)一致，就可以組成高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本課題完成了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)其開發(fā)過程的系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試，根據(jù)開發(fā)的實(shí)際需要，相互協(xié)調(diào)、穿插，有機(jī)的進(jìn)展。本設(shè)計(jì)的MCU與

21、各個(gè)芯片和模塊的接口、各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化提供了良好的根底。 本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制是基于交換網(wǎng)絡(luò)的國際雙音頻通信標(biāo)準(zhǔn)DTMF通信方式，程控交換信令作為系統(tǒng)控制命令，采用MT8870雙音頻編解碼電路實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)通過MT8870識(shí)別來自程控交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)，用戶只需撥通家中的可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進(jìn)展按鍵選擇以實(shí)現(xiàn)用戶身份的識(shí)別、遠(yuǎn)程控制和安防操作；各種傳感器的檢測(cè)是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測(cè)量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)展數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控；短消息發(fā)送局部采用基于SIEMENS TC35 GSM模塊TC35 modem 和TI公司的電平轉(zhuǎn)換芯片MA*3238等器

22、件構(gòu)成的移動(dòng)終端的硬件電路可以完成短消息收發(fā)等功能。在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，面對(duì)各種檢測(cè)對(duì)象和大量控制單元，需要利用各種接口標(biāo)準(zhǔn)和MCU進(jìn)展連接，再經(jīng)過MCU進(jìn)展數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)控。而此時(shí)采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)不僅具有采集控制方便、簡單、靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高采各模塊和芯片的協(xié)調(diào)性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)正是把MT8870、TC35 modem與SM8952AC25P單片機(jī)有機(jī)的結(jié)合起來，順利的完成了本設(shè)計(jì)的要求。并且實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)型遠(yuǎn)程紅外遙控功能，為控制紅外家電和設(shè)備提供了良好的根底。本系統(tǒng)也可應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)無人值守崗位的遠(yuǎn)程監(jiān)控等。第一章 緒論1.1

23、 課題背景21世紀(jì)是信息時(shí)代，各種電信新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。自從1876年，Ale*ander Graham Bell貝爾創(chuàng)造以來，世界各國的網(wǎng)絡(luò)開展非常迅速，近十年來，中國的固定業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的快速增長。1997年8月局用交換機(jī)總?cè)萘客黄?億門，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，2006年初固定用戶總數(shù)到達(dá)35539.2萬戶，移動(dòng)用戶到達(dá)40407.2萬戶，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)是由程控交換機(jī)進(jìn)展交換傳輸，移動(dòng)通信也從模擬時(shí)代走向了高度數(shù)字化時(shí)代，它們的性能已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，而且可靠性非常高。正是因?yàn)橥ㄐ偶夹g(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛開展與提高，促使了家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、平

24、安化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動(dòng)控制、平安防三個(gè)方面。隨著新技術(shù)和自動(dòng)化的開展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也越來越強(qiáng)，各種傳感器都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化這給智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供極大方便。遠(yuǎn)程控制作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出一定的優(yōu)越性，不需進(jìn)展專門的布線，不占用無線電頻率資源，防止了電磁污染。同時(shí)，由于線路各地聯(lián)網(wǎng)，可以充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家。另外屬雙工通信手段。因此，這可以大大表達(dá)出利用進(jìn)展遙控的更大優(yōu)越

25、性。操作者可以通過各種提示音即時(shí)了解受控對(duì)象的有關(guān)信息，從而進(jìn)展進(jìn)一步的操作。遙控局部課題目前已有涉足者，但是只是還只限于實(shí)驗(yàn)室階段，因而距離實(shí)際應(yīng)用，尤其是對(duì)于日常生活尚有一定的差距，并不能完全表達(dá)出遙控方式的雙工通信特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)正是針對(duì)這一點(diǎn)進(jìn)展了較大改良，采取單片機(jī)智能控制，利用不同的提示音到達(dá)對(duì)于不同操作的提示及對(duì)受控方狀態(tài)的信息反應(yīng)，從而使操作者能夠及時(shí)了解受控方信息，使產(chǎn)品到達(dá)交互式與智能化。而且本設(shè)計(jì)的調(diào)試都是在線調(diào)試，已經(jīng)在電信、鐵通的交換機(jī)實(shí)驗(yàn)并且能夠成功的使用移動(dòng)進(jìn)展操作。短信息效勞Short Message Service，SMS是GSMGlobal System for

26、 Mobile m unication系統(tǒng)中提供的一種GSM終端手機(jī)之間，通過效勞中心(service center)進(jìn)展文本信息收發(fā)的應(yīng)用效勞，其中效勞中心完成信息的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)功能。短信息效勞作為GSM網(wǎng)絡(luò)的一種根本業(yè)務(wù)，已得到越來越多的系統(tǒng)運(yùn)營商和系統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃開展起來。由于GSM網(wǎng)絡(luò)在全國圍實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋圍的同時(shí)為客戶節(jié)省了昂貴的建網(wǎng)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，他對(duì)用戶的數(shù)量也沒有限制，克制了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資本錢大、維護(hù)費(fèi)用高、且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋圍和用戶數(shù)量有限的缺陷。比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆

27、蓋上具有無法比較的優(yōu)勢(shì)，加上GSM的SMS本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能，都使得這些應(yīng)用得到迅速的普及。利用GSM短信息系統(tǒng)進(jìn)展無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個(gè)強(qiáng)大的支持平臺(tái)。在此以GSM網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，它可以應(yīng)用在銀行、儲(chǔ)蓄點(diǎn)機(jī)房監(jiān)控、電信機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控、通信行業(yè)遠(yuǎn)端無人值守站機(jī)房監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)如移動(dòng)通信基站、微波站、光纖中繼站等及其他無人值守點(diǎn)如倉庫、辦公樓等監(jiān)控及城市公用事業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)像煤氣調(diào)壓站、自來水、污水管網(wǎng)和熱力系統(tǒng) 、電力系統(tǒng)城市中電網(wǎng)等情況中。在此本系統(tǒng)采用了Siemens公司新一代無線通信GSM模塊TC35是，它設(shè)

28、計(jì)小巧、功耗很低很大程度上方便了智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。圖 1.1-1智能家居控制系統(tǒng)示意圖1.2 智能家居控制系統(tǒng)的概述隨著社會(huì)信息化的加快，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益嚴(yán)密。信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時(shí)，也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會(huì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。人們對(duì)家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個(gè)平安、方便、舒適的居家環(huán)境。家居智能化技術(shù)起源于美國，它是以家為平臺(tái)進(jìn)展設(shè)計(jì)的。智能家居控制系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、公共網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，構(gòu)成一個(gè)完整的集家庭通信、家

29、庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭平安防等功能的控制系統(tǒng)。智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個(gè)由家庭到小區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息效勞和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。大型的智能家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)效勞器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要局部組成。1.3 課題研究的目的及意義智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過程或者一個(gè)系統(tǒng)。利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一

30、起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、平安、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適平安、高品位且宜人的家庭生活空間。還將原來的被動(dòng)靜止構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的平安性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化功能可以提供遙控、家電空調(diào)，熱水器等控制、照明控制、室外遙控、窗簾自控、防盜報(bào)警、遠(yuǎn)程控制、可編程定時(shí)控制及計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段。使生活更加舒適、便利和平安。因智能家居控制系統(tǒng)布線簡單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛承受和應(yīng)用。1.4 本課題研

31、究思路和擬完成的任務(wù)本設(shè)計(jì)將微控制器和GSM無線通信模塊應(yīng)用到遠(yuǎn)程紅外報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中。通過紅外探測(cè)的方式實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)的采集。通過GSM無線通信模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。系統(tǒng)正常工作時(shí)，當(dāng)紅外探測(cè)電路檢測(cè)到有人入侵時(shí)，系統(tǒng)將在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出報(bào)警音響信號(hào)。并將報(bào)警信息通過GSM無線通信模塊傳送到遠(yuǎn)程的用戶手機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的安防和報(bào)警。同時(shí)用戶可以通過手機(jī)，利用發(fā)送短信的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展管理，例如變更信息發(fā)送的手機(jī)，修改管理密碼，報(bào)警系統(tǒng)確實(shí)認(rèn)和關(guān)閉，報(bào)警的啟動(dòng)等管理工作。本文的第一局部將對(duì)運(yùn)程紅外報(bào)警系統(tǒng)的各個(gè)主要局部的方案進(jìn)展論證和比較，并確定最終的總體設(shè)計(jì)方案。第三局部將從紅外探測(cè)電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)最小

32、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、GSM無線通信電路設(shè)計(jì)、報(bào)警電路設(shè)計(jì)等多個(gè)方面對(duì)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的硬件局部進(jìn)展詳細(xì)設(shè)計(jì)。并給出各局部設(shè)計(jì)的電路原理圖。第四局部將對(duì)遠(yuǎn)程紅外報(bào)警系統(tǒng)的軟件局部進(jìn)展詳細(xì)設(shè)計(jì)。主要包括TC35 GSM模塊的編程、單片機(jī)串行口的編程以及系統(tǒng)主程序流程的設(shè)計(jì)。給出軟件設(shè)計(jì)的流程圖。第五局部將進(jìn)展系統(tǒng)的制作與調(diào)試。主要包括硬件制作與調(diào)試、軟件與聯(lián)機(jī)調(diào)試。最后，第六局部，將對(duì)本文的設(shè)計(jì)容進(jìn)展總結(jié)。并提出設(shè)計(jì)目前存在的不做和改良的設(shè)想。第二章 相關(guān)理論根底2.1 智能家居系統(tǒng)概述智能家居控制系統(tǒng)英文smarthome control systems，簡稱SCS，是市博萬特科技是以智能家居G-BUS系統(tǒng)一

33、格智能為平臺(tái)，家居電器及家電設(shè)備為主要控制對(duì)象，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、平安防技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施進(jìn)展高效集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的控制管理系統(tǒng)，提升家居智能、平安、便利、舒適，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的綜合智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)。智能家居控制系統(tǒng)是智能家居核心，是智能家居控制功能實(shí)現(xiàn)的根底。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)的開展，人們的工作、生活和通訊、信息的關(guān)系日益嚴(yán)密。信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時(shí)，也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會(huì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之巨變。人們對(duì)家居的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個(gè)平安、方便、舒適的

34、居家環(huán)境。家居智能化技術(shù)起源于美國，它是以家為平臺(tái)進(jìn)展設(shè)計(jì)的。智能家居控制系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、公共網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，構(gòu)成一個(gè)完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭平安防等功能的控制系統(tǒng)。智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個(gè)由家庭到小區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息效勞和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。大型的智能家居控制系統(tǒng)通常由系統(tǒng)效勞器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測(cè)

35、器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要局部組成。這里由于時(shí)間問題，就不做復(fù)雜的家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)其中一項(xiàng)遠(yuǎn)程紅外報(bào)警系統(tǒng)做主要設(shè)計(jì)。目前，我們已根本上擺脫了手持武器、瞪大眼睛的人力機(jī)械防守手段，科技強(qiáng)兵、靠現(xiàn)代技術(shù)武裝自己，提高平安防的可靠性和效率，其中防盜報(bào)警系統(tǒng)是安防系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的手段之一。其獨(dú)特的功能是其它安防手段所無法比較的。2.2 報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動(dòng)探測(cè)發(fā)生在布防監(jiān)測(cè)區(qū)域的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并提示值班人員發(fā)生報(bào)警的區(qū)域部位，顯示可能采取對(duì)策的系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報(bào)警信號(hào)在

36、安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，使于迅速采取應(yīng)急措施。防盜報(bào)警系統(tǒng)與出入口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對(duì)講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構(gòu)成了平安防系統(tǒng)。 報(bào)警系統(tǒng)通常由探測(cè)器又稱防盜報(bào)警器、傳輸通道和報(bào)警控制器三局部構(gòu)成。 報(bào)警探測(cè)器是由傳感器和信號(hào)處理組成的，用來探測(cè)入侵者入侵行為的，由電子和機(jī)械部件組成的裝置，是防盜報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)鍵，而傳感器又是報(bào)警探測(cè)器的核心元件。采用不同原理的傳感器件，可以構(gòu)成不同種類、不同用途、到達(dá)不同探測(cè)目的的報(bào)警探測(cè)裝置。 1、報(bào)警探測(cè)器按工作原理主要可分為紅外報(bào)警探測(cè)器、微波報(bào)警探測(cè)器、被動(dòng)式紅外/微波報(bào)警探測(cè)器、玻璃破碎報(bào)警探測(cè)器、振動(dòng)報(bào)警探測(cè)器、超聲波報(bào)警探測(cè)

37、器、激光報(bào)警探測(cè)器、磁控開關(guān)報(bào)警探測(cè)器、開關(guān)報(bào)警探測(cè)器、視頻運(yùn)動(dòng)檢測(cè)報(bào)警器、聲音探測(cè)器等許多種類。 2、報(bào)警探測(cè)器按工作方式可分為主動(dòng)式報(bào)警探測(cè)器和被動(dòng)式報(bào)警探測(cè)器。 3、報(bào)警探測(cè)器按探測(cè)圍的不同又可分為點(diǎn)控報(bào)警探測(cè)器、線控報(bào)警探測(cè)器、面控報(bào)警探測(cè)器和空間防報(bào)警探測(cè)器。 除了以上區(qū)分以外，還有其他方式的劃分。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)使用情況不同，合理選擇不同防類型的報(bào)警探測(cè)器，才能滿足不同的平安防要求。 報(bào)警探測(cè)器作為傳感探測(cè)裝置，用來探測(cè)入侵者的入侵行為及各種異常情況。在各種各樣的智能建筑和普通建筑物中需要平安防的場(chǎng)所很多。這些場(chǎng)所根據(jù)實(shí)際情況也有各種各樣的平安防目的和要求。因此，就需要各種各樣的

38、報(bào)警探測(cè)器，以滿足不同的平安防要求。 根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和用戶的平安防要求，合理的選擇和安裝各種報(bào)警探測(cè)器，才能較好的到達(dá)平安防的目的。中選擇和安裝報(bào)警探測(cè)器不適宜時(shí)，有可能出現(xiàn)平安防的漏洞，達(dá)不到平安防的嚴(yán)密性，給入侵者造成可乘之機(jī)，從而給平安防工作帶來不應(yīng)有的損失。 報(bào)警探測(cè)器要求具有防拆動(dòng)、防破壞功能。當(dāng)報(bào)警探測(cè)器受到破壞、人為將其傳輸線短路或斷路，以及非法試圖翻開其防護(hù)罩時(shí)，均應(yīng)能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)輸出；另外報(bào)警探測(cè)器還應(yīng)具有一定的抗干擾措施，以防止各種誤報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生，例如：防寵物和小動(dòng)物騷擾、抗因環(huán)境條件變化而產(chǎn)生的誤報(bào)干擾等。 報(bào)警探測(cè)器的靈敏度和可靠性是相互影響的。合理選擇報(bào)警探測(cè)器的探

39、測(cè)靈敏度和采用不同的抗外界干擾的措施，可以提高報(bào)警探測(cè)器性能。采用不同的抗干擾措施，決定了報(bào)警探測(cè)器在不同環(huán)境下的使用性能。了解各種報(bào)警探測(cè)器的性能和特點(diǎn)，根據(jù)不同使用環(huán)境，合理配置不同的報(bào)警探測(cè)器是防盜報(bào)警系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)1。2.3 報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀及開展趨勢(shì) 隨著微電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速開展，人們對(duì)于生活、工作環(huán)境的平安、方便、舒適提出了越來越高的要求，因此智能化住宅就隨之出現(xiàn)，也隨著改革開放的深入和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速開展、提高，城市外來流動(dòng)人口大量增加，帶來許多不安定因素，刑事案件特別是入室盜竊、搶劫居高不下，因此智能平安防系統(tǒng)是智能化小區(qū)建立中不可缺少的一項(xiàng)，而以往的做法是安裝防盜門、防盜網(wǎng)

40、，但普遍存在有礙美觀，不符合防火要求，而且不能有效地防止犯罪分子對(duì)住宅的入侵，故利用高科技的電子防盜報(bào)警系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生。目前我國大多數(shù)家庭都是雙職工，當(dāng)發(fā)生警情時(shí)，不能有效地處理，因此，必須設(shè)立小區(qū)報(bào)警中心，在發(fā)生警情時(shí)，除了現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警外，同時(shí)還向小區(qū)的保安中心進(jìn)展電腦聯(lián)網(wǎng)報(bào)警，以便警情得到迅速處理。 數(shù)字化、無線化、集成化是防盜報(bào)警系統(tǒng)的技術(shù)開展趨勢(shì):1、更穩(wěn)定可靠：如探測(cè)器需可抗RFI/EMI、防雷電等，以適應(yīng)惡劣氣候；2、更多樣的功能：如探測(cè)器可調(diào)頻、防遮擋、防噴蓋、防破壞等；3、更精巧、小巧的外觀：以符合品味日益提高的室裝潢需求；4、更智能化的設(shè)計(jì)：方便地設(shè)撤防，人性化的操作界面；5、

41、更強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能;6、更方便的擴(kuò)展性。上述開展趨勢(shì)，事實(shí)上都建立在數(shù)字化、無線化、集成化的三大核心技術(shù)根底上。 GSM網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng)是利用GSM全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展24小時(shí)即時(shí)無限距離監(jiān)控，并能在發(fā)生警情的幾秒鐘撥通車主手機(jī)或進(jìn)展語音或者短信息報(bào)告，車主可立即通過來電進(jìn)展監(jiān)聽、喊話、鎖定車輛，系統(tǒng)將自動(dòng)切斷油路、電路，使車子無法啟動(dòng)，具有真正意義的防盜功能，防盜于未然，從根本上杜絕了盜車的可能；遭遇搶劫過后，則可憑鎖定車輛，通過GSM網(wǎng)絡(luò)定位尋回失車。GSM的移動(dòng)數(shù)碼通信技術(shù)及全球移動(dòng)通信的普及應(yīng)用，使用任何的移動(dòng)、固定通信對(duì)車輛進(jìn)展管理和監(jiān)護(hù),也可無鑰匙對(duì)車輛進(jìn)展操作啟動(dòng)和駕駛，實(shí)現(xiàn)不限時(shí)間、地點(diǎn)

42、的全球遠(yuǎn)程遙控與監(jiān)控，使人、車相處形影不離。人性化的產(chǎn)品及人性化的功能，以語音或短信息作為產(chǎn)品功能設(shè)置、操作、使用、通信的平臺(tái)，實(shí)時(shí)、清晰、明了的傳送遙控與報(bào)警信息，完全拋開人車別離時(shí)的擔(dān)憂。摒棄傳統(tǒng)產(chǎn)品的被動(dòng)報(bào)警、距離隔膜、遠(yuǎn)程無知與失控的弊端，將愛車隨時(shí)處于自己的掌控之中，是最新汽車高科技配套產(chǎn)品。GSM網(wǎng)絡(luò)防盜系統(tǒng)有效的克制了GPS防盜系統(tǒng)的本錢高、網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全、防盜性能低、報(bào)警不直接等缺陷，而且無需支付效勞費(fèi)，已迅速成為新的主流防盜系統(tǒng)。2.4 GSM 原理 GSM是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GlobalSystemforMobilemunications)的簡稱。GSM是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移

43、動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，全球超過200個(gè)國家和地區(qū)超過10億人正在使用GSM。所有用戶可以在簽署了漫游協(xié)定移動(dòng)運(yùn)營商之間自由漫游。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(dòng)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。 從用戶觀點(diǎn)出發(fā)，GSM的主要優(yōu)勢(shì)在于用戶可以從更高的數(shù)字語音質(zhì)量和低費(fèi)用的SMS之間作出選擇。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的優(yōu)勢(shì)是他們可以根據(jù)不同的客戶定制他們的設(shè)備配置，因?yàn)镚SM作為開放標(biāo)準(zhǔn)提供了更容易的互操作性。這樣，標(biāo)準(zhǔn)就允許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供漫游效勞，用戶就可以在全球使用他們的移動(dòng)了。GSM網(wǎng)絡(luò)一共有4種不同的蜂窩單元尺寸：巨蜂窩，微蜂窩，微微蜂

44、窩和傘蜂窩。覆蓋面積因不同的環(huán)境而不同。巨蜂窩可以被看作那種基站天線安裝在天線桿或者建筑物頂上那種。微蜂窩則是那些天線高度低于平均建筑高度的那些，一般用于市區(qū)。微微蜂窩則是那種很小的蜂窩只覆蓋幾十米的圍，主要用于室。傘蜂窩則是用于覆蓋更小的蜂窩網(wǎng)的盲區(qū)，填補(bǔ)蜂窩之間的信號(hào)空白區(qū)域。GSM同樣支持室覆蓋，通過功率分配器可以把室外天線的功率分配到室天線分布系統(tǒng)上。這是一種典型的配置方案，用于滿足室高密度通話要求，在購物中心和機(jī)場(chǎng)十分常見。然而這并不是必須的，因?yàn)槭腋采w也可以通過無限信號(hào)穿越建筑物來實(shí)現(xiàn)，只是這樣可以提高信號(hào)質(zhì)量減少干擾和回聲。短信收發(fā)的編碼格式一共有三種：Block模式,Te*t模

45、式和PDU(protocoldescriptionunit)模式。其中BlockMode已經(jīng)逐漸被淘汰，下面介紹的容，是在PDUMode下發(fā)送和接收短消息的實(shí)現(xiàn)方法。PDU串外表上是一串ASCII碼，由0-9、A-F這些數(shù)字和字母組成。它們是8位的十六進(jìn)制數(shù)。PDU串不僅包含可顯示的消息本身，還包含很多其他信息。第三章 系統(tǒng)的總體方案論證與設(shè)計(jì) 前面我們討論了報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成及其開展趨勢(shì)，本章我們將對(duì)遠(yuǎn)程紅外報(bào)警系統(tǒng)的各個(gè)局部進(jìn)展論證，進(jìn)展系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的論證3.1.1 監(jiān)控傳感器的選擇監(jiān)控傳感器是用來探測(cè)入侵者的入侵行為2。需要防入侵的地方很多，可以是*些特定的點(diǎn)、線、面

46、，甚至是整個(gè)空間。監(jiān)控傳感器是一種物理量的轉(zhuǎn)化裝置，通常把壓力、震動(dòng)、聲響、光強(qiáng)等物理量轉(zhuǎn)換成易于處理的電量電壓、電流、電阻等。再經(jīng)過后面的信號(hào)處理器把傳感器轉(zhuǎn)化的電量進(jìn)展放大、濾波、整形處理，使它能成為一種能夠在系統(tǒng)傳輸信道中順利轉(zhuǎn)送的信號(hào)。但凡溫度超過絕對(duì)0的物體都能產(chǎn)生熱輻射，而溫度低于1725的物體產(chǎn)生的熱輻射光譜集中在紅外光區(qū)域，因此自然界的所有物體都能向外輻射紅外熱。而任何物體由于本身的物理和化學(xué)性質(zhì)的不同、本身溫度不同所產(chǎn)生的紅外輻射的波長和距離也不盡一樣，通常分為三個(gè)波段。近紅外：波長圍0.753m中紅外：波長圍325m遠(yuǎn)紅外：波長圍251000m人體輻射的紅外光波長350m，

47、其中814m占46%，峰值波長在9.5m。下面分別介紹被動(dòng)式紅外探測(cè)器和主動(dòng)式紅外探測(cè)器3。方案一：被動(dòng)式紅外探測(cè)器在室溫條件下，任何物品均有輻射。溫度越高的物體，紅外輻射越強(qiáng)。人是恒溫動(dòng)物，紅外輻射也最為穩(wěn)定。我們之所以稱為被動(dòng)紅外，即探測(cè)器本身不發(fā)射任何能量而只被動(dòng)接收、探測(cè)來自環(huán)境的紅外輻射。探測(cè)器安裝后數(shù)秒種已適應(yīng)環(huán)境，在無人或動(dòng)物進(jìn)入探測(cè)區(qū)域時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的紅外輻射穩(wěn)定不變，一旦有人體紅外線輻射進(jìn)來，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦就使熱釋電器件產(chǎn)生突變電信號(hào)，而發(fā)出警報(bào)。被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器形成的戒備線一般可以到達(dá)數(shù)十米。被動(dòng)式紅外探測(cè)器主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱傳感器或稱為紅外傳感器及報(bào)警控制器等局部組成。其核心

48、是不見是紅外探測(cè)器件，通過關(guān)學(xué)系統(tǒng)的配合作用可以探測(cè)到*個(gè)立體防空間的熱輻射的變化。紅外傳感器的探測(cè)波長圍是814m，人體輻射的紅外峰值波長約為10m，正好在圍以。被動(dòng)式紅外探測(cè)器根據(jù)其構(gòu)造不同、戒備圍及探測(cè)距離也有所不同，大致可以分為單波束型和多波束型兩種。單波束PIR采用反射聚焦式光學(xué)系統(tǒng)，利用曲面反射鏡將來自目標(biāo)的紅外輻射會(huì)聚在紅外傳感器上。這種方式的探測(cè)器境界視場(chǎng)角較窄，一般在5以下，但作用距離較遠(yuǎn)，可長達(dá)百米。因此又稱為直線遠(yuǎn)距離控制型被動(dòng)紅探測(cè)器，適合保護(hù)狹長的走廊、通道以及封鎖門窗和圍墻。多波束型采用透鏡聚焦式光學(xué)系統(tǒng)，目前大都采用紅外塑料透鏡多層光束構(gòu)造的菲涅爾透鏡。這種透鏡是

49、用特殊塑料一次成型，假設(shè)干個(gè)小透鏡排列在一個(gè)弧面上。戒備圍在不同方向呈多個(gè)單波束狀態(tài)，組成立體扇形感熱區(qū)域，構(gòu)成立體戒備。菲涅爾透鏡自上而下分為幾排，上面透鏡較多，下邊較少。因?yàn)槿四槻?、膝部、手臂紅外輻射較強(qiáng)，正好對(duì)著上邊的透鏡。下邊透鏡較少，一是因?yàn)槿梭w下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動(dòng)物紅外輻射干擾。多波束型PIR的戒備視場(chǎng)角比單波束型大得多，水平可以大于90，垂直視場(chǎng)角最大也可以到達(dá)90，但作用距離較近。所有透鏡都向部設(shè)置的熱釋電器件聚焦，因此靈敏度較高，只要有人在透鏡視場(chǎng)走動(dòng)就會(huì)報(bào)警。紅外光穿透力差，在防區(qū)不應(yīng)有高大物體，否則陰影局部有人走動(dòng)將不能報(bào)警，不要正對(duì)熱源和強(qiáng)光源，特別是空

50、調(diào)和暖氣。否則不斷變化的熱氣流將引起誤報(bào)警。為了解決物品遮擋問題，又創(chuàng)造了吸頂式被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器。安裝在頂棚上向下360圍進(jìn)展戒備，只要在防護(hù)圍，無論從哪個(gè)方向入侵都會(huì)觸發(fā)報(bào)警，被動(dòng)式報(bào)警探測(cè)器由于探測(cè)性能好、易于布防、價(jià)格廉價(jià)而被廣泛應(yīng)用。方案二：主動(dòng)式紅外探測(cè)器主動(dòng)紅外探測(cè)器由紅外發(fā)射機(jī)、紅外接收機(jī)和報(bào)警控制器組成。分別置于收、發(fā)端的光學(xué)系統(tǒng)一般采用的是光學(xué)透鏡，起到將紅外光束聚焦成較細(xì)的平行光束的作用，以使紅外光的能量能夠集中傳送。紅外光在人眼看不見的光譜圍，有人經(jīng)過這條無形的封鎖線，必然全部或局部遮擋紅外光束。接收端輸出的電信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)因此產(chǎn)生變化，從而啟動(dòng)報(bào)警控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。主

51、動(dòng)式紅外探測(cè)器遇到小動(dòng)物、樹葉、沙塵、雨、雪、霧遮擋則不應(yīng)報(bào)警，人或相當(dāng)體積的物品遮擋將發(fā)生報(bào)警。由于光束較窄，收發(fā)端安裝要結(jié)實(shí)可靠，不應(yīng)受地面震動(dòng)影響，而發(fā)生位移引起誤報(bào)，光學(xué)系統(tǒng)要保持清潔，注意維護(hù)保養(yǎng)。因此主動(dòng)式探測(cè)器所探測(cè)的是點(diǎn)到點(diǎn)，而不是一個(gè)面的圍。其特點(diǎn)是探測(cè)可靠性非常高。但假設(shè)對(duì)一個(gè)空間進(jìn)展布防，則需有多個(gè)主動(dòng)式探測(cè)器，價(jià)格昂貴。主動(dòng)式探測(cè)器常用于博物館中單體貴重文物展品的布防以及工廠倉庫的門窗封鎖、購物中心的通道封鎖、停車場(chǎng)的出口封鎖、家居的陽臺(tái)封鎖等等。主動(dòng)式紅外探測(cè)器有單光束、雙光束、四光束之分。以發(fā)射機(jī)與接收機(jī)設(shè)置的位置不同分為對(duì)向型安裝方式和反射式安裝方式，反射型安裝方

52、式的接收機(jī)不是直接接收發(fā)射機(jī)發(fā)出的紅外光束，而是接收由反射鏡或適當(dāng)?shù)姆瓷湮锶缡覊?、門板外表光滑的油漆層反射回的紅外光束。當(dāng)反射面的位置與方向發(fā)生變化或紅外發(fā)射光束和反射光束之一被阻擋而使接收機(jī)無法接收到紅外反射光束時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)使用較多的探測(cè)器進(jìn)展防布局時(shí)應(yīng)該注意消除射束的穿插誤射。綜合考慮被動(dòng)式紅外傳感器探測(cè)性能好、易于布防、價(jià)格廉價(jià)，本設(shè)計(jì)采用被動(dòng)式紅外傳感器，也就是熱釋電傳感器。3.1.2 微控制器的選擇在選擇微控制器的時(shí)候，主要需要考慮：處理器的速度，要實(shí)現(xiàn)的功能，ROM和RAM的大小，I/O端口類型和數(shù)量，編程語言以及功耗等。方案一：基于ARM的嵌入式系統(tǒng)。這種方案中我們可以使

53、用現(xiàn)有的操作系統(tǒng)MCOS-，在系統(tǒng)的根底上進(jìn)展應(yīng)用程序的開發(fā)。由于ARM處理器的功能強(qiáng)大，資源豐富，因此使用這種方案可以使系統(tǒng)功能近乎完美，而且由于使用了操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)會(huì)變的簡單可靠。但是這種方案本錢較高，同時(shí)使用的嵌入式操作系統(tǒng)也會(huì)占用一局部額外的硬件資源，這樣會(huì)大大的提高開支。目前情況下，我們不考慮這種方案。方案二：SOC型單片機(jī)GSM模塊構(gòu)成的系統(tǒng)。目前SOC型單片機(jī)已經(jīng)非常普遍，基于51核的SOC型芯片也有眾多的供給廠商。如Cyganl 公司的C8051系列。這些單片機(jī)都有豐富的資源，一般都不需要外擴(kuò)其他器件就可以構(gòu)成一個(gè)完成的系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)在于減少了布線的麻煩，提高了系統(tǒng)的整體

54、性能。方案三：采用常用的AT89S52單片機(jī)作為核心控制器，此單片機(jī)的部存儲(chǔ)器RAM和程序存儲(chǔ)器ROM及其引腳資源，根本上能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)，并且價(jià)格廉價(jià)，參考資料很多。完本錢設(shè)計(jì)的控制功能，常用的AT89S52單片機(jī)完全可以滿足要求，并且本錢更加低廉。因此綜合考慮選用方案三。3.1.3 無線通道方案的選擇 目前的無線通道的數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)主要分為兩種，一種是通過專用網(wǎng)進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸，如RF射頻數(shù)傳電臺(tái)和無線局域網(wǎng)WLAN；一種是通過公共無線通信網(wǎng)絡(luò)，如GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的成熟度高，覆蓋面較廣，因而GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)被選為該無線通道總體方案的通信根底4。而基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸通常有四種

55、方式，一種是基于短消息的數(shù)據(jù)傳輸，第二種是基于DATA一種以電路交換為根底的傳輸方式的數(shù)據(jù)傳輸；第三種是通過語音方式進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸；最后就是通過IPINTERNET PROTOCOL，因特網(wǎng)協(xié)議方式傳輸數(shù)據(jù)。下面對(duì)四種基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸方式的各自特點(diǎn)作簡單的介紹。方案一：基于短消息的數(shù)據(jù)傳輸 基于短消息的數(shù)據(jù)傳輸是通過短消息作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮d體，利用AT指令將短消息讀出并將信息復(fù)原，這樣就完成一次數(shù)據(jù)通信?；诙滔⒌臄?shù)據(jù)傳輸方式的特點(diǎn)是資費(fèi)較低，組網(wǎng)使用方面，但數(shù)據(jù)容量較低140字節(jié)。短消息數(shù)據(jù)傳輸方式特別適合于小數(shù)據(jù)量且中低采集頻率的無線監(jiān)控系統(tǒng)使用。方案二：基于DATA方

56、式的數(shù)據(jù)傳輸 基于DATA方式的數(shù)據(jù)傳輸是利用GSM的DATA與 一樣傳輸方式。通過AT指令來進(jìn)展數(shù)據(jù)撥號(hào)，等待數(shù)據(jù)連接建立后，只需將ASC碼數(shù)據(jù)送入通信模塊既可。通信模塊會(huì)按照設(shè)定好的通信協(xié)議默認(rèn)為V.32bis將數(shù)傳出，目標(biāo)機(jī)接到數(shù)據(jù)呼叫后，送出應(yīng)答信號(hào)，然后便可按照一樣協(xié)議接收ASC碼信息?；贒ATA的數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸平安、實(shí)時(shí)性好、數(shù)據(jù)傳輸量大，但主要是本錢較高，適合與要求可靠性很高且海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)中。 方案三：通過語音方式進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸通過語音方式進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸，主要是利用語音通道將數(shù)據(jù)調(diào)制到話音頻率傳輸出去，目標(biāo)機(jī)將數(shù)據(jù)解調(diào)出來。該方案還可以通過語音通道傳輸。DTMFDoub

57、le Time Multiple Frequency,雙音多頻編碼進(jìn)展數(shù)據(jù)傳輸，通信方式與語音方式一樣，該方案主要優(yōu)點(diǎn)是可以用來傳輸音頻模擬數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性很好電路交換方式，但由于GSM系統(tǒng)的語音編碼方式局限，對(duì)數(shù)據(jù)的壓縮/復(fù)原會(huì)造成數(shù)據(jù)的失真。該方案根本不被采用，但可以作為備選方案用于無線安防系統(tǒng)中。方案四：基于IP的數(shù)據(jù)傳輸方式基于IP的數(shù)據(jù)傳輸方式是GPRS系統(tǒng)獨(dú)有的，因?yàn)镚PRS是在GSM網(wǎng)絡(luò)根底上新增兩個(gè)節(jié)點(diǎn)-SGSN和GGSN而形成的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。由于GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)母资荰CP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換。實(shí)時(shí)性較好，短點(diǎn)就是GPRS終端開發(fā)本錢高，使用復(fù)雜度教高因?yàn)樯婕暗綇?fù)雜的組網(wǎng)方案。

58、根據(jù)目前大局部系統(tǒng)的需求并綜合以上方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇基于GSM網(wǎng)絡(luò)的短信息的數(shù)據(jù)傳輸來做為我設(shè)計(jì)的紅外遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的無線通道。3.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 前面已經(jīng)對(duì)遠(yuǎn)程紅外報(bào)警系統(tǒng)主要模塊的方案進(jìn)展了論證和比較，并確定了各個(gè)局部的總體設(shè)計(jì)思路。綜合以上考慮，本設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。熱釋電探測(cè)電路AT89S52單片機(jī)最小系統(tǒng)GSM無線傳輸電路電平轉(zhuǎn)換電路SIM卡報(bào)警電路圖3-1 遠(yuǎn)程紅外報(bào)警系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 熱釋電探測(cè)電路將檢測(cè)到入侵者的入侵行為，并將其轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠識(shí)別的開關(guān)量信號(hào)。單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)展判斷和處理，當(dāng)系統(tǒng)處于報(bào)警開啟狀態(tài)時(shí)，如果單片機(jī)判斷出熱釋電探測(cè)電路送來的檢

59、測(cè)信號(hào)，單片機(jī)將通過報(bào)警電路進(jìn)展就地報(bào)警，給犯罪分子以威懾，嚇跑入侵者。與此同時(shí)，單片機(jī)采用 AT 命令通過 GSM 短信模塊發(fā)送短信息給監(jiān)控者，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。監(jiān)控者也可用短信息的命令形式去設(shè)置以微控制器為核心的智能模塊，以及發(fā)送短信消息查詢命令和監(jiān)控情況，從而到達(dá)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。由于無線傳輸模塊的電平性質(zhì)與單片機(jī)不同，因此需要設(shè)計(jì)電平轉(zhuǎn)換電路來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)GSM模塊的。第四章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)4.1 紅外探測(cè)電路設(shè)計(jì) 熱釋電傳感器有三個(gè)引腳分別是電源正負(fù)極和信號(hào)輸出。在傳感器電源正常的情況下，當(dāng)熱釋電傳感器檢測(cè)到有人活動(dòng)時(shí)，能夠檢測(cè)到人體所發(fā)出的微弱紅外線，其輸出端會(huì)有微弱的電流信號(hào)輸出。

60、這一微弱信號(hào)將送到信號(hào)處理集成電路 BISS0001進(jìn)展處理。 系統(tǒng)熱釋電紅外探測(cè)電路圖如圖4-1所示圖4-1 熱釋電紅外傳感器檢測(cè)電路圖BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)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構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動(dòng)快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于平安區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。1、BISS0001的特點(diǎn)*CMOS工藝*數(shù)?；旌?具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器*部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾*設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器*