基于GSM家居安全報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)培訓(xùn)課程

64-/NUMPAGES73畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：基于GSM家居安全報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：10電子信息工程學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：日期：2012年12月15日指導(dǎo)教師：摘要摘要：設(shè)計(jì)了一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)的家居報(bào)警器。采納STC單片機(jī)為系統(tǒng)操縱核心，依照家居存在的隱患，提出了一種新型有用的綜合安全報(bào)警系統(tǒng).它通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)檢測(cè)房間里是否有火焰和可燃?xì)怏w,通過(guò)分析傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)推斷是否發(fā)生火災(zāi)或燃?xì)庑孤?然后作出相應(yīng)的動(dòng)作(開(kāi)排氣扇等),并通過(guò)手機(jī)短信報(bào)警。關(guān)鍵詞：家居安全；報(bào)警；GSM網(wǎng)絡(luò)；STC89S52AbstractAbstract:thedesignofahomefurnishingalarmnetworksecuritymonitoringsystembasedonGSM.UsingSTCmicrocontrollerasthesystemcontrolcore,accordingtothehomefurnishingthehiddendanger,putsforwardanewpracticalcomprehensivesecurityalarmsystem.Ifthereisafireandcombustiblegasthroughthesensornetworkforreal-timedetectionoftheroom,throughtheanalysisofsensordatatodeterminewhetherthefireorgasleakage,andthenmakeacorrespondingaction(openexhaustfanandsoon),andthroughthemobilephoneshortmessagealarm.Keywords:homefurnishingsecurity;alarm;GSMnetwork;STC89S52目錄摘要 IAbstract I目錄 IIIHYPERLINK引言 -1-HYPERLINK1.1設(shè)計(jì)方案 -1-HYPERLINK1.2系統(tǒng)硬件 -2-HYPERLINK第二章系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì) -2-HYPERLINK2.1串口通信模塊設(shè)計(jì) -2-HYPERLINK2.2GSM模塊接口設(shè)計(jì) -3-HYPERLINK2.2.1GSM模塊簡(jiǎn)介 -3-HYPERLINK2.2.2GSM模塊接口設(shè)計(jì) -4-HYPERLINK2.2.3指示燈電路 ..-6-HYPERLINK2.2.4SIM卡電路 -6-HYPERLINK2.3傳感模塊設(shè)計(jì) .-7-HYPERLINK2.3.1DS18B20 -7-HYPERLINK2.4煙霧傳感器-9-2.5HYPERLINK時(shí)鐘設(shè)計(jì)-HYPERLINK10-HYPERLINK2.612864顯示屏-11-HYPERLINK2.8單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì)-13-HYPERLINK3.3信息采集操縱程序設(shè)計(jì)-17-HYPERLINK第四章系統(tǒng)測(cè)試及分析………………….-18-HYPERLINK4.1系統(tǒng)測(cè)試-18-HYPERLINK4.2.測(cè)試數(shù)據(jù)及分析-19-HYPERLINK4.2.1溫度測(cè)試-19-4.2.2氣體測(cè)量-19-HYPERLINK4.3不足與展望-20-HYPERLINK第五章結(jié)束語(yǔ)-21-HYPERLINK總結(jié) -21-HYPERLINK參考文獻(xiàn) -22-附件 -22-HYPERLINK\l"_附件一：系統(tǒng)總電路圖"附件一：系統(tǒng)總電路圖 -23-附件二：各模塊的源程序………………-24-0引言本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于GSM模塊的遠(yuǎn)程操縱系統(tǒng)，GSM確實(shí)是globalsystemformobilecommunications全球通,全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(亦稱“泛歐數(shù)字式移動(dòng)通信系統(tǒng)”,是一個(gè)依照歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)出版的GSM技術(shù)規(guī)范建筑的國(guó)際無(wú)線蜂窩網(wǎng))。GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)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。廚房是安全隱患最多的地點(diǎn)。在日常生活中，人們經(jīng)常在廚房中使用液化氣、煤氣作為燃料，然而這些氣體有害且易爆炸，隱患事故多。首先經(jīng)常會(huì)因?yàn)椴僮麇e(cuò)誤或管道密封不行而出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象；其次若氣體泄漏時(shí)不能及時(shí)被發(fā)覺(jué)和處理或泄漏氣體遇明火發(fā)生爆炸。這些事故都會(huì)給家庭及鄰居帶來(lái)災(zāi)難性危害。操縱模塊是本設(shè)計(jì)的核心，通過(guò)外圍電路和向GSM模塊寫(xiě)入相關(guān)程序，操縱部分要實(shí)現(xiàn)能夠操縱GSM模塊短消息的接收和發(fā)送、接收頻率、功耗大小、工作模式等各項(xiàng)參數(shù)的功能。因此必須需要一個(gè)微操縱器才能達(dá)到要求，而單片機(jī)開(kāi)發(fā)板不僅滿足設(shè)計(jì)要求，而且是自帶A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器和本設(shè)計(jì)調(diào)試時(shí)所需的溫度傳感器模塊，在短時(shí)刻內(nèi)和有限的條件下使設(shè)計(jì)更加輕松和方便。因此本設(shè)計(jì)采納STC89C52RD+單片機(jī)單片機(jī)開(kāi)發(fā)板作為系統(tǒng)的操縱核心。目前市面上有使用有線電話智能報(bào)警的產(chǎn)品。但在我國(guó)，家庭電話用戶正逐步減少，且電話線路易被破壞，故此類產(chǎn)品有一定局限性。隨著電信GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的寬敞化、無(wú)縫化、以及手機(jī)的日益普及為基于GSM網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)提供了巨大的應(yīng)用空間。本文所介紹的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，采納GSM模塊進(jìn)行短信收發(fā)，以單片機(jī)為操縱核心，進(jìn)行信息反饋和遠(yuǎn)程操縱，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程報(bào)警、遠(yuǎn)程遙控等功能。第一章．總體方案與論證1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案首先系統(tǒng)進(jìn)行初始化，單片機(jī)從紅外操縱器讀入用戶所設(shè)定的溫度上限值和發(fā)送報(bào)警短信的目標(biāo)號(hào)碼，并通過(guò)LCD顯示器顯示出來(lái)。初始化工作完成后，單片機(jī)循環(huán)讀取MQ-2和溫度傳感器DSl820數(shù)值，當(dāng)煤氣滲漏或溫度的上限值超過(guò)事先設(shè)定的溫度時(shí)，則操縱GSM模塊TC35通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向用戶手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信。主機(jī)和從機(jī)框圖如圖1.1、圖1.2所示。圖1.1主機(jī)框圖圖1.2從機(jī)框圖1.2系統(tǒng)硬件硬件系統(tǒng)要緊包括電源模塊、串口模塊、GSM模塊采集操縱模塊、傳感模塊（溫濕度傳感器Ds18b20、MQ—2器）、報(bào)警器、nrf24L01、12864顯示屏及單片機(jī)模塊。下面對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行介紹。第二章．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1串口通信模塊設(shè)計(jì)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的串口電路（RS-232電路）要緊是MSP430與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)與上位機(jī)進(jìn)行通信處理。由于單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信時(shí)接口電平不同，因此需要進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，那個(gè)地點(diǎn)采納MAX3238E芯片來(lái)完成接口電平的轉(zhuǎn)換。具體的RS-232電路圖如圖2.1所示。圖2.1RS-232電路圖由圖能夠看出，通過(guò)一個(gè)上拉電阻將SHDN管腳拉高，使該芯片一直處于工作狀態(tài)，假如系統(tǒng)需要處于低功耗狀態(tài)，也能夠通過(guò)單片機(jī)來(lái)操縱該管腳。工作時(shí)將該管腳設(shè)置為低電平，需要處于低功耗時(shí)將該管腳設(shè)置為高電平如此專門(mén)容易實(shí)現(xiàn)操縱。在管腳C1+、C1-、C2+、C2-、V+和V-分不放置0.1uf電容實(shí)現(xiàn)充電作用，滿足相應(yīng)的充電電泵的要求，管腳T1OUT、TIN、R1OUT和RIN分不是232轉(zhuǎn)換的輸入/輸出腳，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的TTL電平與上位機(jī)的接口電平的轉(zhuǎn)換?？紤]到減小電源的干擾，還需要在芯片的電源輸入管腳加一個(gè)104pf的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。2.2GSM模塊接口設(shè)計(jì)2.2.1GSM模塊簡(jiǎn)介T(mén)C35是西門(mén)子公司推出的一種完整的無(wú)線GSM模塊，要緊由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。它能夠快速、安全可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)傳輸、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)（ShortMessageService）和傳真服務(wù)。模塊的工作電壓為3.3～4.8V。該模塊有AT指令集接口，支持文本和PDU模式的短消息第三組的二類傳真等。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話、漫游檢測(cè)等功能。常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK等模式。通過(guò)獨(dú)特的40管腳ZIF連接器，實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語(yǔ)音信號(hào)、及操縱信號(hào)的雙向傳輸。通過(guò)ZIF連接器及50Ω天線連接器，可分不連接SIM卡支架和天線。基帶處理器作為T(mén)C35的核心，要緊處理GSM終端內(nèi)的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)信號(hào)，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR和EFR語(yǔ)音編碼。GSMMODEM的要緊功能1.收發(fā)短信；2.借助短信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程小批量數(shù)據(jù)傳輸；3.語(yǔ)音通話（GSM電話）；4.數(shù)傳模式實(shí)現(xiàn)無(wú)線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信；5.無(wú)線上網(wǎng)（自動(dòng)應(yīng)答型）。2.2.2GSM模塊接口設(shè)計(jì)TC35模塊要緊通過(guò)串口與單片機(jī)進(jìn)行連接，從而單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)TC35模塊的操縱。盡管TC35的串口提供了許多操縱線，但由于考慮到設(shè)計(jì)接口的簡(jiǎn)單性，同時(shí)與單片機(jī)的UART進(jìn)行連接，因此采納兩線（TXD、RXD）連接。對(duì)TC35模塊通信的操縱能夠通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，采納軟件實(shí)現(xiàn)操縱具有使用靈活等特點(diǎn)，也專門(mén)好地幸免了過(guò)多硬件信號(hào)的檢測(cè)。關(guān)于TC35的其它管腳在不使用的時(shí)候，假如該管腳為輸出時(shí)，一般將該管腳懸空；假如該管腳為輸入管腳，則需要將該管腳通過(guò)10Ω的電阻上拉。另外由于/IGT管腳是操縱TC35模塊工作的管腳，因此需要將該管腳上拉，同時(shí)將該管腳與單片機(jī)進(jìn)行連接，從而能夠通過(guò)單片機(jī)來(lái)操縱TC35模塊的工作狀態(tài)。在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮TC35模塊的電源管腳并連在一起，由于TC35是一個(gè)功能完全的模塊，因此那個(gè)地點(diǎn)不需要做任何的信號(hào)處理和射頻處理。另外TC35模塊還需要連接SIM卡座，如此才能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)完整獨(dú)立的GSM終端。以下為T(mén)C35模塊的接口設(shè)計(jì)。在進(jìn)行串口設(shè)計(jì)時(shí)，盡管TC35模塊串口管腳的工作電平是CMOS電平，單片機(jī)串口管腳的工作電平是TTL電平，但由于單片機(jī)的高電平和低電平的邏輯推斷電平能夠?qū)崿F(xiàn)屯TC35的管腳進(jìn)行連接（具體能夠參看MSP430F149的數(shù)據(jù)手冊(cè)），因此TC35模塊的串口線直接與單片機(jī)的串口線進(jìn)行連接。由于TC35模塊的串口管腳中的DTR0和RTS0兩個(gè)管腳是輸入管腳，因此分不通過(guò)10KΩ的電阻將這兩個(gè)管腳拉高。/IGT為T(mén)C35模塊的工作狀態(tài)操縱管腳，該管腳首先通過(guò)一個(gè)電阻拉高，平常該管腳為高電平，處于不工作狀態(tài)；另外該管腳還同時(shí)與單片機(jī)的一般I/O端口進(jìn)行連接，如此通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)TC35模塊的工作狀態(tài)的操縱，當(dāng)單片機(jī)在該管腳送低電平常，則TC35模塊工作。TC35模塊的SYNC管腳用來(lái)指示GSM模塊的工作狀態(tài)，連接一個(gè)指示燈來(lái)指示工作狀態(tài)，如圖2.3圖2.4所示。 圖2.3TC-35_ZIF管腳接口電路電源部分電源部分GSM射頻部分GSM基帶處理器天線接口FLASH40芯ZIF插座圖2.4TC35I構(gòu)成框圖2.2.3指示燈電路TC35有一個(gè)同步信號(hào)腳SYNC（32腳synchronizationsignal)，該腳是一個(gè)同步信號(hào)輸出端，該腳輸出的信號(hào)，反應(yīng)了模塊的工作情況。本系統(tǒng)在該端通過(guò)一個(gè)三級(jí)管接入LED燈，接法如圖2.5所示。LED燈受到該腳信號(hào)操縱，能夠顯示TC35模塊運(yùn)行的狀態(tài)。1)、LED燈熄滅時(shí)：表示TC35處于關(guān)閉、休眠、報(bào)警或者充電狀態(tài)二；2)、LED燈600ms亮／600ms暗：表示SIM卡沒(méi)有插入，或者正在搜網(wǎng)絡(luò)，或者正在認(rèn)證用戶，或者正在注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)；圖2.5三級(jí)管接入LED燈3)、LED燈75ms亮／3S暗：表示差不多注冊(cè)上網(wǎng)，處于待機(jī)狀態(tài)二；4)、LED燈75ms亮／75ms暗／75ms亮／3S暗：表示一個(gè)或多個(gè)GPRS文件被激活二；5)、LED燈閃耀：表示GPRS的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)GPRS數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，在交換一個(gè)數(shù)據(jù)包后，LED燈將會(huì)在一秒內(nèi)點(diǎn)亮。閃耀的持續(xù)時(shí)刻約為0.5秒。2.2.4SIM卡電路TC35模塊的SIM卡座采納的是Molex座，該座有8個(gè)管腳，而TC35模塊的SIM管腳只有6個(gè)管腳，如下圖所示。其中編程端我們不用，其它的接口分不對(duì)應(yīng)于TC35的5個(gè)管腳，SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通過(guò)SIM卡閱讀器與TC35的同名端直接相連。其接口示意圖如圖2.6所示：圖2.6SIM卡接口示意圖圖2.6所示的圖為SIM座接口電路圖，由圖能夠看出SIM座直接與TC35模塊的ZIF連接器對(duì)應(yīng)的SIM卡管腳進(jìn)行連接，在需要的地點(diǎn)加了電容進(jìn)行濾波處理。當(dāng)SIM座的管腳7與TC35模塊的SIMDATA進(jìn)行連接時(shí)，則用來(lái)模擬SIM卡插入的情況；當(dāng)SIM座的管腳7不與TC35模塊的SIMDATA進(jìn)行連接時(shí)，則用來(lái)模擬SIM卡沒(méi)有插入的情況。圖2.7為sim座接口電路。圖2.7SIM座接口電路圖2.3傳感模塊2.3.1DS18B20DS18B20是可編程單總線溫度傳感器。DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡(jiǎn)介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。測(cè)量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10~+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境操縱、設(shè)備或過(guò)程操縱、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更廉價(jià)，體積更小。DS18B20的管腳排列如圖2.8所示:圖2.8DS18B20的管腳排列功能特點(diǎn)①單總線技術(shù)，與單片機(jī)通訊只要一根IO線；②比較系列號(hào)能夠在一根線上掛接多個(gè)DS18B20；③電壓供電范圍從3V~5V，也能夠直接從數(shù)據(jù)線上竊取電源；④測(cè)溫范圍-550~1250攝氏度，在-100~850攝氏度范圍內(nèi)誤差為±0.5度；⑤數(shù)據(jù)位可編程9~12位，轉(zhuǎn)換12位溫度時(shí)刻為750ms(最大)；⑥用戶可自設(shè)定預(yù)警上下限溫度；⑦報(bào)警搜索命令可識(shí)不和尋址那個(gè)器件的溫度至超出預(yù)定值。2.4煙霧傳感器MQ-2是一種體電阻操縱型的氣敏器件，其阻值隨被測(cè)氣體的濃度（成分）而變化。氣敏器件又是一種“氣——電”傳感器件，它將被測(cè)氣體的濃度（成分）信號(hào)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的電信號(hào)。MQ-2引腳結(jié)構(gòu)與常用連接電路圖如圖2.9圖2.9MQ-2引腳結(jié)構(gòu)與常用連接電路圖選擇MQ-2做為本設(shè)計(jì)的緣故是，MQ-2價(jià)格廉價(jià)，而且市場(chǎng)采購(gòu)比較方便，便于使用，使用簡(jiǎn)單，只需將以上電路圖連接好就能對(duì)油煙濃度進(jìn)行檢測(cè)，輸出一個(gè)0~5V的模擬信號(hào)。從而達(dá)到將“氣”轉(zhuǎn)換為“電”的目的。MQ-2檢測(cè)模塊電路2.10圖2.10MQ-2檢測(cè)模塊電路圖2.5時(shí)鐘設(shè)計(jì)DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它能夠?qū)δ?、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采納三線接口與CPU進(jìn)行同步通信。其引腳如圖2.11所示圖2.11引腳圖本設(shè)計(jì)中其應(yīng)用電路如圖2.12所示圖2.122.612864液晶顯示屏12864M-1是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器，它要緊由行驅(qū)動(dòng)器/列驅(qū)動(dòng)器及128X64全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，可完成圖形顯示，也能夠顯示8X4個(gè)（16X16點(diǎn)陣漢字，與外部CPU接口可采納串行或并行方式操縱。要緊技術(shù)參數(shù)和性能：1.電源：VDD:+5V2.顯示內(nèi)容：128（列）X64（行）點(diǎn)。3.全屏幕點(diǎn)陣。4ROM總共提供8192個(gè)漢字（16X16點(diǎn)陣）。5ROM(CGROM)總共提供128個(gè)字符（16X8點(diǎn)陣）6.工作溫度：-20℃∽+70℃，存儲(chǔ)溫度：-30℃∽+80℃本設(shè)計(jì)中其應(yīng)用電路如圖2.13圖2.132.7NRF24L01無(wú)線模塊NRF24L01模塊的具體講明：1)VCC腳接電壓范圍為1.9V~3.6V之間，不能在那個(gè)區(qū)間之外，超過(guò)3.6V將會(huì)燒毀模塊。推舉電壓3.3V左右。(2)除電源VCC和接地端，其余腳都能夠直接和一般的5V單片機(jī)IO口直接相連，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。因此對(duì)3V左右的單片機(jī)更加適用了。(3)硬件上面沒(méi)有SPI的單片機(jī)也能夠操縱本模塊，用一般單片機(jī)IO口模擬SPI不需要單片機(jī)真正的串口介入，只需要一般的單片機(jī)IO口。電路原理圖如圖2.14所示。圖2.14NRF24L01原理2.8單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的操縱器選用STC89C52RD+單片機(jī)，8位STC89C52RD+單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一款51單片機(jī)，具有運(yùn)行穩(wěn)定、價(jià)格廉價(jià)等特點(diǎn)。其支持的最高時(shí)鐘為40MHz，內(nèi)部包括8kB的Flash程序存儲(chǔ)器ROM、256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，具有ISP在線編程功能，大大減少了開(kāi)發(fā)復(fù)雜度，同時(shí)可節(jié)約購(gòu)買(mǎi)編程器的額外投入。圖2.15為單片機(jī)操縱模塊電路圖。圖2.15單片機(jī)操縱模塊第三章．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件要緊包括串口程序、存儲(chǔ)程序、短消息程序、采集操縱程序和測(cè)試程序等。本系統(tǒng)軟件采納了前后臺(tái)的設(shè)計(jì)方式，前臺(tái)系統(tǒng)是主程序，后臺(tái)是由所有的中斷服務(wù)程序，如串口接收中斷服務(wù)程序，定時(shí)器中斷服務(wù)程序等功能模塊組成。裝置的遠(yuǎn)程報(bào)警和開(kāi)啟功能通過(guò)軟件操縱實(shí)現(xiàn)，在使用裝置前需預(yù)備好一張已開(kāi)通的GSM網(wǎng)SIM卡，并在手機(jī)終端上向SIM卡第一個(gè)電話本位置存入報(bào)警的目的手機(jī)號(hào)碼，此號(hào)碼也是用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)啟時(shí)的唯一工作時(shí)首先必須對(duì)單片機(jī)、系統(tǒng)變量等進(jìn)行初始化，然后通過(guò)拉低IGT啟動(dòng)TC35，并通過(guò)發(fā)送AT命令進(jìn)行模塊的初始化設(shè)置，初始化流程如圖3.1所示。單片機(jī)的初始化包括設(shè)置波特率、設(shè)置外部中斷(電平觸發(fā)方式)和串口中斷等，TC35的初始化包括設(shè)置短信到達(dá)時(shí)提醒方式、接收短信的存儲(chǔ)位置、電話薄的尋址位置等，初始化過(guò)程中用到的AT命令。圖3.1TC35初始化主程序工作流程圖按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖3.2如 圖3.2主程序流程圖3.1顯示程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)除了實(shí)現(xiàn)煤氣泄漏報(bào)警的功能外,實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘顯示的功能，如圖3.3所示為L(zhǎng)CD12864顯示流程圖圖3.3LCD12864顯示流程圖3.2GSM模塊軟件設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，GSM模塊軟件設(shè)計(jì)是通過(guò)串口發(fā)送AT指令給GSM模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送短信的功能，其流程圖如圖所示。首先串口發(fā)送字符串“AT+CMGF=1\r”給GSM模塊，設(shè)置短信為T(mén)XT模式；然后發(fā)送“AT+CMGSr”，設(shè)置收信方的手機(jī)號(hào)碼；接著將待發(fā)送短信的內(nèi)容發(fā)給GSM模塊；最后發(fā)送十六進(jìn)制的0x1A（回車）確認(rèn)發(fā)送，如此就能通過(guò)GSM模塊最終實(shí)現(xiàn)報(bào)警通知用戶的功能。系統(tǒng)框圖如3.4程序見(jiàn)附錄。開(kāi)始開(kāi)始初始化串口發(fā)送AT+CMGF=1發(fā)送AT+CMGS送短信內(nèi)容發(fā)送0X1A結(jié)束圖3.4GSM系統(tǒng)框圖3.3信息采集操縱程序設(shè)計(jì)模擬量采集模塊要緊是單片機(jī)通過(guò)A/D通道采集來(lái)自傳感器的信號(hào)，并將信號(hào)進(jìn)行處理。A/D轉(zhuǎn)換有幾種模式，比如序列通道單次轉(zhuǎn)換、序列通道多次轉(zhuǎn)換?？紤]到有8路采集，因此選用序列通道單次轉(zhuǎn)換，因此也能夠采納序列通道多次轉(zhuǎn)換，關(guān)于轉(zhuǎn)換模式的選擇要緊設(shè)置相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換的寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集的時(shí)刻間隔則通過(guò)定時(shí)器A來(lái)完成，確實(shí)是在每次定時(shí)器A中斷到來(lái)時(shí)讀取A/D采集得到的數(shù)據(jù)，在讀數(shù)據(jù)之前先停止A/D轉(zhuǎn)換，當(dāng)讀取數(shù)據(jù)完畢后啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，假如得到數(shù)據(jù)，則設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位通知主程序，告訴主程序差不多得到新的數(shù)據(jù)。整個(gè)模塊采納中斷服務(wù)程序的結(jié)構(gòu)。如圖3.5所示為該模塊的程序流程圖。該模塊要緊涉及A/D轉(zhuǎn)換和定時(shí)器A的操作。圖3.5A/D轉(zhuǎn)換和定時(shí)器A的操作程序流程圖第四章．系統(tǒng)測(cè)試及分析4.1系統(tǒng)測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，要進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，排除軟件和硬件的故障，同時(shí)驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，使系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)的調(diào)試要緊分兩個(gè)步驟：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)調(diào)試及整個(gè)操縱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試。結(jié)合系統(tǒng)軟件測(cè)試，利用硬件平臺(tái)進(jìn)行功能性檢測(cè)，即驗(yàn)證系統(tǒng)軟硬件綜合測(cè)試正常。要緊包括了溫度傳感器電路、MQ-6氣體傳感器電路、鍵盤(pán)輸入、液晶顯示等，并實(shí)現(xiàn)各部分功能的綜合測(cè)試。該綜合測(cè)試要緊在系統(tǒng)調(diào)試正常的情況下，驗(yàn)證煤氣氣體綜合測(cè)試情況。首先對(duì)調(diào)整MQ-6的靈敏度，在液晶上顯示，通過(guò)一些專門(mén)手段，改變環(huán)境的液化氣氣體含量，看液晶上氣體靈敏度是否會(huì)改變。通過(guò)測(cè)量當(dāng)液化氣濃度達(dá)到1000ppm時(shí)，系統(tǒng)GSM發(fā)出“煤氣泄漏”英文短信報(bào)警到用戶手機(jī)；當(dāng)室內(nèi)溫度高于設(shè)定的的溫度時(shí)，系統(tǒng)GSM發(fā)出“火災(zāi)報(bào)警”英文短信到用戶手機(jī).4.2測(cè)試數(shù)據(jù)及分析4.2.1溫度測(cè)試本系統(tǒng)通過(guò)用DS18B20測(cè)試溫度高低，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警功能。開(kāi)始設(shè)定一個(gè)初值如70℃，當(dāng)溫度傳感器測(cè)得值超過(guò)那個(gè)初值時(shí)則系統(tǒng)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警和遠(yuǎn)程短信報(bào)警。調(diào)試的過(guò)程中，為了更方便調(diào)試及測(cè)量，設(shè)計(jì)中使用了電吹風(fēng)加熱，同時(shí)通過(guò)與四位半高精確溫度測(cè)量?jī)x器相比較，多次測(cè)量，推斷出誤差。并記錄表4-2-1：表4-2-1：溫度傳感器測(cè)得的溫值與高靈敏度溫度測(cè)量?jī)x測(cè)出室溫值記錄表次數(shù)溫度/℃12345678傳感器溫度值/℃7071717071707071高靈敏度溫度測(cè)量?jī)x/℃70.371.571.870.671.870.570.471.2分析：當(dāng)電吹風(fēng)加熱到70℃左右的時(shí)候，系統(tǒng)發(fā)出遠(yuǎn)程短信報(bào)警，但有時(shí)可能因?yàn)橄到y(tǒng)響應(yīng)較慢，因此當(dāng)溫度檢測(cè)到71℃時(shí)才開(kāi)始發(fā)出報(bào)警。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所得本系統(tǒng)所使用的DS18B20測(cè)得的數(shù)值在精度上和準(zhǔn)確度上都比高精度的溫度測(cè)量?jī)x低，然而相差不是專門(mén)大，因而使用DS18B20作為火災(zāi)溫度檢測(cè)是具有一定的可行性的，同時(shí)其較低的價(jià)格，也能夠降低設(shè)計(jì)成本。4.2.2氣體測(cè)量因?yàn)榧矣妹簹庵幸o成分為甲烷，因此本實(shí)驗(yàn)在煙霧標(biāo)定時(shí)，選用甲烷煙霧。如若設(shè)煙霧濃度分成7段。直線方程f(x)=f(xi)+(x-xi)f(xi)-f(xi)/（xi–xi）i=1,2,3L,7(5-1)其中，f(x)為實(shí)際煙霧檢測(cè)LEL濃度，x為實(shí)際煙霧檢測(cè)濃度對(duì)應(yīng)的電壓值，xi是區(qū)間的下限濃度對(duì)應(yīng)電壓值，xi是區(qū)間的上限濃度對(duì)應(yīng)電壓值，f(xi)為區(qū)間下限點(diǎn)煙霧LEL濃度值，f(xi)為區(qū)間上限點(diǎn)煙霧LEL濃度值，依照公式5-1計(jì)算出7個(gè)直線方程式，如下：(1)0%~10%LELf(x)=?0.50x+3.70(2)10%~20%LELf(x)=0.50x+3.61（3)20%~40%LELf(x)=1.50x+3.90(4)40%~50%LELf(x)=3.2x+4.58(5)50%~60%LELf(x)=3.7x+4.83(6)60%~80%LELf(x)=4.05x+5.04(7)80%~100%LELf(x)=9.00x+9.00經(jīng)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)定，實(shí)際煙霧濃度與顯示濃度誤差對(duì)比如表4.2.2所示：濃度（%LEL）濃度誤差濃度（%LEL）濃度誤差005055355310-160015465220370325-175530580-23538544029034559554.3不足與展望。本設(shè)計(jì)通過(guò)硬件與軟件的調(diào)試運(yùn)行，差不多完成了對(duì)智能住宅火情、煤氣泄漏等進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)報(bào)警功能。運(yùn)行結(jié)果表明該裝置在技術(shù)上有一定的可靠性，但也存在著一些問(wèn)題。例如有人放置信號(hào)干擾器，則GSM報(bào)警可能不能發(fā)出短信報(bào)警；防火探測(cè)器檢測(cè)過(guò)于單一，可能會(huì)有漏報(bào)的情況，另外尚有許多理論問(wèn)題和工程應(yīng)用問(wèn)題需要進(jìn)一步的探究和研究。隨著氣體傳感器檢測(cè)技術(shù)不斷的進(jìn)展，在氣體濃度檢測(cè)方面能夠做到精度更高，檢測(cè)速度更快，如此才更好的發(fā)覺(jué)險(xiǎn)情，做出正確和及時(shí)的處理。另外還能夠依照不同需要增加傳感功能檢測(cè)其它安全隱患。第五章．結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)方案借助于GSM網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和單片機(jī)的操縱功能，實(shí)現(xiàn)了安防監(jiān)控和遠(yuǎn)程操縱。GSM模塊與操縱電路集成在同一線路板上，如此既節(jié)約了成本，又提高了整個(gè)系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性，不僅可用于居民住宅，還能夠用于倉(cāng)庫(kù)、廠房與花卉大棚等地點(diǎn)的安防監(jiān)控與電路遠(yuǎn)程操縱等，并具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低、適用范圍廣、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)（1）通信原理（第六版）樊昌信曹麗娜編著國(guó)防工業(yè)出版社2009.5（2）綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐藏春華邵杰魏小龍編著北京航空航天大學(xué)出版社2009.11〔3〕裘嵐，張曉蕓等譯，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)有用教程，電子工業(yè)出版社，北京，2001.7.（4）樊天晴，Internet信息終端技術(shù)的研究，西北工業(yè)大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2002.（5）魏小龍，璐P430系列單片機(jī)接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例，北京航空航天大學(xué)出版社，北京，2002.11.（6）楊利平﹒基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程智能家居系統(tǒng)[J]﹒儀器儀表學(xué)報(bào)，2009,25(4):309-311.（7）劉松,趙忠,孫學(xué)磊.基于GSM的遠(yuǎn)程家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù),2009,32(1):89-91.（8）張俊.SMS短消息傳輸?shù)倪h(yuǎn)端操縱技術(shù)及事實(shí)上現(xiàn)[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2003,24(4):610-611.（9）鄭可鑫《SIM卡的應(yīng)用及其讀卡器設(shè)計(jì)》[J]今日科苑2007年8期附件附件一：系統(tǒng)總電路圖附件二：各模塊的源程序1．串口初始化程序串口初始化程序要緊包括初始化和中斷服務(wù)程序兩個(gè)部分。下面為體和程序。#include<reg52.h>#include<string.h>#defineMaxChar25dataunsignedcharReceive[MaxChar];unsignedchar byte=0;voidinit_UART(void){ PCON=0x00; //設(shè)置波特率不加倍 SCON=0x50; //SCON:模式1,8-bitUART,使能接收 TMOD|=0x20;//TMOD:timer1,mode2,8-bit重裝 TH1=0xFD;//TH1:重裝值9600波特率晶振11.0592MHz TR1=1;//TR1:timer1打開(kāi) EA=1;//打開(kāi)總中斷 ES=1;//打開(kāi)串口中斷}voidSend_Byte(unsignedchardat){ SBUF=dat; while(!TI); TI=0;}voidSend_Str(unsignedchar*Str){ while(*Str!='\0') { Send_Byte(*Str); Str++; }}voidClear_Buf(void){ unsignedchari; for(i=0;i<MaxChar;i++) { Receive[i]=0; } byte=0;}bitContrast(unsignedchar*Str){if(strstr(Receive,Str)!=NULL)return1; else return0;}voidUart_Ser()interrupt4{ if(RI==1) { Receive[byte++]=SBUF;//命令存到命令數(shù)組 RI=0;//軟件清除接收中斷 }}通過(guò)上面的程序能夠看出，只要設(shè)置相應(yīng)的寄存器就能夠設(shè)置串口工作的參數(shù)。在上面的程序中，串口0的通信率為9600波特/秒。2.發(fā)送程序#include<STC12C5A60S2.h>#include<intrins.h>#defineADC_FLAG0x10//ADC中斷標(biāo)志位voiddelay_ADC(){ unsignedinti; for(i=10000;i>0;i--);}voidinit_ADC(){ P1ASF=0x80; //P1.7口設(shè)置為AD輸入 ADC_CONTR=0x80; //開(kāi)ADC電源，180個(gè)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換一次 ADC_RES=0; //清空ADC結(jié)果寄存器 EADC=1; //開(kāi)ADC中斷 EA=1; //開(kāi)總中斷 delay_ADC();}unsignedintGet_ADC_Result(unsignedcharch){ ADC_CONTR=0x88|ch;_nop_();//延時(shí)四個(gè)空周期，詳見(jiàn)Page323_nop_();_nop_();_nop_();while(!(ADC_CONTR&ADC_FLAG));//推斷ADC中斷標(biāo)志位（等待ADC轉(zhuǎn)換完成）ADC_CONTR&=~ADC_FLAG;//關(guān)閉ADCreturnADC_RES; }2各模塊同意程序TC35程序#include<reg52.h>#include"Uart.h"#include"12864.h"sbitFM=P1^5;unsignedcharcodeAT[]="AT\r\n";//測(cè)試unsignedcharcodeCMGF[]="AT+CMGF=1\r\n";//'1'用TEXT格式，'0'用PDU格式unsignedcharcodeCMGS[]="AT+CMGSr\n";unsignedcharcodeAlarm_Str[]="Warning:Gasleakage!";/******************************///xms延時(shí)函數(shù)/******************************/voiddelayms(unsignedintms){ unsignedinti,j; for(i=0;i<114;i++) for(j=0;j<ms;j++); }voidTC35_Text(){ ES=1; delayms(100); Send_Str(AT); while(!Contrast("OK")); prints(4,3,"初始化成功..."); Clear_Buf(); delayms(100); FM=1; Send_Str(CMGF); while(!Contrast("OK")); prints(4,3,"設(shè)置成功..."); Clear_Buf(); delayms(100); FM=0; Send_Str(CMGS); while(!Contrast(">")); prints(4,3,"發(fā)送信息..."); Clear_Buf(); delayms(100); FM=1; Send_Str(Alarm_Str); Send_Byte(0x1a); delayms(500); ES=0;}無(wú)線模塊程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include"NRF24L01.h"http://****************************************IO端口定義*********************************************sbitCE=P1^0;sbitCSN=P1^1;sbitSCK=P1^2;sbitMOSI=P1^3;sbitMISO=P1^4;//******************************************************************************************uintbdatasta;//狀態(tài)標(biāo)志sbitRX_DR=sta^6;sbitTX_DS=sta^5;sbitMAX_RT=sta^4;//*********************************************NRF24L01*************************************#defineTX_ADR_WIDTH5#defineRX_ADR_WIDTH5#defineTX_PLOAD_WIDTH20#defineRX_PLOAD_WIDTH20uintconstTX_ADDRESS[TX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01};//本地地址uintconstRX_ADDRESS[RX_ADR_WIDTH]={0x34,0x43,0x10,0x10,0x01};//接收地址/******************************************************************************************///延時(shí)函數(shù)/******************************************************************************************/voiddelaynus(unsignedintn){ unsignedinti; for(i=n;i>0;i--) _nop_();}/****************************************************************************************///NRF24L01初始化/****************************************************************************************/voidinit_NRF24L01(void){ delaynus(100); CE=0; CSN=1; SCK=0; SPI_Write_Buf(WRITE_REG+TX_ADDR,TX_ADDRESS,TX_ADR_WIDTH);//寫(xiě)本地地址 SPI_Write_Buf(WRITE_REG+RX_ADDR_P0,RX_ADDRESS,RX_ADR_WIDTH);//寫(xiě)接收端地址 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_AA,0x01);//頻道0自動(dòng)ACK應(yīng)答同意 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+EN_RXADDR,0x01);//同意接收地址只有頻道0 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_CH,0);//設(shè)置信道工作為2.4GHZ SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RX_PW_P0,RX_PLOAD_WIDTH);//設(shè)置接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，本次設(shè)置為32 SPI_RW_Reg(WRITE_REG+RF_SETUP,0x07);//設(shè)置發(fā)射速率為1MHZ，發(fā)射功率為最大值0dB}/****************************************************************************************************///RF24L01的SPI寫(xiě)時(shí)序/****************************************************************************************************/uintSPI_RW(uintdat){ uinti; for(i=0;i<8;i++) { MOSI=(dat&0x80); dat=(dat<<1); SCK=1; dat|=MISO; SCK=0; } return(dat);}/****************************************************************************************************///NRF24L01的SPI時(shí)序/****************************************************************************************************/ucharSPI_Read(uchardat){ uchardat_val; CSN=0; SPI_RW(dat); dat_val=SPI_RW(0); CSN=1; return(dat_val);}/****************************************************************************************************///NRF24L01讀寫(xiě)寄存器函數(shù)/****************************************************************************************************/uintSPI_RW_Reg(ucharreg,ucharvalue){ uintstatus; CSN=0; status=SPI_RW(reg); SPI_RW(value); CSN=1; return(status);}/****************************************************************************************************///用于讀數(shù)據(jù)，reg：為寄存器地址，pBuf：為待讀出數(shù)據(jù)地址，num：讀出數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)/****************************************************************************************************/uintSPI_Read_Buf(ucharreg,uchar*pBuf,ucharnum){ uintstatus,i; CSN=0; status=SPI_RW