基于單片機(jī)的家庭防盜系統(tǒng)的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

本 科 畢 業(yè) 論 文 基于 GSM 短信模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng) The Family Guard against Theft and Alarm System Based on GSM Modem 目 錄 摘要 . 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 引言 . 1 第一章 緒論 . 2 1.1 防盜報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展概況 . 2 1.2 設(shè)計(jì)背景目的 . 3 1.3 報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用 . 3 第二章 整體設(shè)計(jì)方案 . 4 2.1 方案選擇論證 . 4 2.2 主控芯片單片機(jī)的選擇 . 4 2.2.1 AT89S52 的主要性能 . 6 2.2.2 AT89S52 的引腳結(jié)構(gòu) . 6 2.3 通信模塊的選擇 . 7 2.3.1 GSM Modem 的主要功能 . 7 2.3.2 GSM Modem 的硬件接口 . 7 2.4 傳感器的選擇 . 7 2.4.1 紅外傳感器 . 7 2.4.2 煙霧傳感器 . 8 2.4.3 氣體泄漏傳感器 . 8 2.5 鍵盤顯示芯片選擇 . 8 2.6 存儲(chǔ)器的選擇 . 10 2.7 時(shí)鐘芯片的選擇 . 11 2.7.1 DS12887 功能 . 11 2.7.2 DS12887 引腳定義 . 11 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) . 12 3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 . 12 3.2 電源部分 . 12 3.2.1 單片機(jī)的電源 . 12 3.2.2 備用電源 . 13 3.3 時(shí)鐘電路 . 14 3.3.1 單片機(jī)時(shí)鐘電路 . 14 3.3.2 系統(tǒng)的時(shí)鐘電路 . 14 3.4 信號(hào)采集電路 . 16 3.4.1 紅外信號(hào)檢測(cè) . 16 3.4.2 氣體、煙霧檢測(cè) . 17 3.5 復(fù)位電路 . 21 3.6 鍵盤顯示電路 . 21 3.7 通信電路 . 20 3.7.1 發(fā)射、接收電路 . 20 3.7.2 GSM 模塊與單片機(jī)的連接 . 21 第四章 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) . 22 4.1 主程序流程圖（圖 4.1） . 22 4.2 外部中斷 0 中斷服務(wù)子程序流程圖（圖 4.2） . 23 4.3 通信模塊的設(shè)置 . 23 4.3.1 設(shè)置短信中心號(hào) . 23 4.3.2 利用 GSM MODEM 向普通手機(jī)發(fā)短信 . 24 4.4 串口控制 SMS 的工作原理 . 25 結(jié)論 . 26 致謝 . 27 參考文獻(xiàn) . 28 附錄一：硬件設(shè)計(jì)總圖 . 29 附錄二：部分程序源代碼 . 30 基于 GSM 短信模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng) 摘要 : 該設(shè)計(jì)是采用 AT89S52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的基于 GSM 短信模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng) 主要由單片機(jī) AT89S52、 HRH GSM Modem 短信模塊、 HD7279 鍵盤顯示芯片、 DS12887實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片、 315MHZ 調(diào)幅遙控器、傳感器和其它基本外圍電路組成，借助最可靠、最成熟的 GSM 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的中文短消息，直接把報(bào)警地點(diǎn)的情況反映到所設(shè)定的手機(jī)屏幕上。 該系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制芯片，通過(guò) HRH GSM Modem 來(lái)進(jìn)行通信，采用紅外傳感器進(jìn)行檢測(cè)，變有形的傳統(tǒng)防盜網(wǎng)防盜窗為無(wú)形，給火災(zāi)時(shí)的逃生提供方便，并配備煙霧傳感器和燃?xì)庑孤﹤?感器，實(shí)現(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔谩Ｍ瑫r(shí)附加電路通過(guò)HD7279 鍵盤顯示芯片 來(lái)預(yù)設(shè)防盜報(bào)警系統(tǒng)的電話號(hào)碼， DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片對(duì)發(fā)生警情的時(shí)間進(jìn)行記錄和保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行， 315MHZ 調(diào)幅遙控器來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入防區(qū)前或離開(kāi)防區(qū)后能對(duì)系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進(jìn)行改變。 該設(shè)計(jì)用單片機(jī) 作為控制核心，配以其它高精度進(jìn)口集成器件，加上對(duì)軟件的精心設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了家庭防盜報(bào)警。 硬件設(shè)計(jì)采用 PROTEL DXP 軟件，完成了系統(tǒng)的 鍵盤接口電路、 時(shí)鐘電路、電源電路、發(fā)射接收電路、傳感器采集信號(hào)等模塊的電路原理圖的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)采 用 Keil C51 開(kāi)發(fā)系統(tǒng) ，完成了程序模塊規(guī)劃及各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)處理過(guò)程的編程和調(diào)試。 它具有電路簡(jiǎn)單、功能齊全、性價(jià)比高等特點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) ;GSM 模塊 ;傳感器 The Family Guard against Theft and Alarm System 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 Based on GSM Modem Abstract: This design is the use of AT89S52 MCU to achieve The Family guard against theft and Alarm system Based on GSM Modem.It is made up of AT89S52 MCU、 HRH GSMModem、 HD7297 keyboard display chip、 DS12887 real-time clock chip、 315MHZ remote controlsensors and other basic peripheral circuits. It will display the alarm content in Chinese directly at your mobile screen, and it recurs to the most reliable GSM mobile network. The System use AT89S52 MCU as the control core chip, through the HRH GSM Modem for communications,it adopted initiative infrared sensor to detect, and it turned the traditional alarm net and alarm windows to immateriality. Besides, the system equipped the smog sensor and leakiness sensor of gas and guarded against fire and gas leakiness. Meanwhile,additional circuit to default the telephone number of guard against theft and Alarm system by HD7297 keyboard display chip, throught DS12887 real-time clock chip to record the situation occurred in time for police and to ensure reliable operation of the system,315MHZ remote control to achieve the user to change the systems position before enter or after leave the standoff. The design use AT89S52 MCU as the control core,with the other imported high-precision integration,combined with sofeware designed to achieve The Family guard against theft and alarm.The hardware design using proteldxp to achieve the circuit schematic diagram designs of the system keyboard interfance circuit ,clock circuits,power circuits,transcerver circuits and the sensor signal acquisition module and so on. The software development system of keil C51 is used to design the software. And the procedure of the processing of signal has been completed and debugged successfully. It has the feature of circuit simple、 full-featured、 cost-effective, is an economic, practical the family guard against theft and Alarm system. Keywords： MCU;GSM modem;Senor錯(cuò)誤 !未找到引用源。 引 言 目前傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）安防系統(tǒng)在實(shí)際使用中暴露了很多隱患，例如：為其它沒(méi)有安防盜窗的相近樓層形成被盜隱患、發(fā)生火災(zāi)時(shí)不易逃生等。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，報(bào)警系統(tǒng)已從原來(lái)的簡(jiǎn)單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。而各種 防盜報(bào)警系統(tǒng)之間的主要區(qū)別是在于如何讓分機(jī)與主機(jī)、分機(jī)與用戶之間進(jìn)行通訊。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的防盜報(bào)警系統(tǒng)的通信方式有固定電話撥號(hào)、以太網(wǎng)、集群系統(tǒng)等等。但它們有各自的缺點(diǎn)： 1.固定電話撥號(hào)容易被盜賊在入室搶劫前切斷電話線或惡意占線，使其在關(guān)鍵時(shí)刻失靈。 2.以太網(wǎng)同樣面臨著線路被切斷的隱患，且不易普及。 3.集群系統(tǒng)功耗很大，網(wǎng)絡(luò)架設(shè)和維護(hù)費(fèi)用很高，而且需要購(gòu)買固定的頻點(diǎn)。 針對(duì)以上通信方式的優(yōu)、缺點(diǎn)，我設(shè)計(jì)了基于 GSM 短信模塊的家庭無(wú)線防盜報(bào)警系統(tǒng)。此系統(tǒng)可解決這些隱患，讓家庭防盜更及時(shí)、使用更方便。它不 再依賴有線電話執(zhí)行報(bào)警，而是借助最可靠、最成熟的 GSM 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以最直觀的中文短消息，直接把報(bào)警地點(diǎn)的情況反映到您的手機(jī)屏幕上。它采紅外傳感器進(jìn)行檢測(cè)，變有形的傳統(tǒng)防盜網(wǎng)防盜窗為無(wú)形，給火災(zāi)時(shí)的逃生提供方便。并配備煙霧傳感器和燃?xì)庑孤﹤鞲衅?，?shí)現(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔谩?第一章 緒論 1.1 防盜報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展概況 當(dāng)科技還不發(fā)達(dá)的時(shí)候，人們依靠安裝防盜門、防盜網(wǎng)及人工防犯來(lái)防止犯罪分子對(duì)住宅的入侵，這對(duì)于當(dāng)時(shí)的人們來(lái)說(shuō)，這種防盜裝置已經(jīng)夠用，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些 防盜裝置已經(jīng)不能滿足人們的需求，因?yàn)檫@種安防裝置不但有礙美觀 ,而且不符合防火要求。人們開(kāi)始利用電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)新的防盜系統(tǒng)，常見(jiàn)的防盜報(bào)警系統(tǒng)的有 固定點(diǎn)電話聯(lián)網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng) 、以太網(wǎng)、集群系統(tǒng)、 AURINE 家庭報(bào)警系統(tǒng)、智能撥號(hào)防盜報(bào)警系統(tǒng)等，來(lái)有效防止犯罪分子的入侵。 目前我國(guó)大多數(shù)家庭都是雙職工 ,當(dāng)發(fā)生警情時(shí) ,不能及時(shí)地處理。當(dāng)固定電話被普遍使用時(shí)，人們開(kāi)始利用 固定點(diǎn)電話聯(lián)網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警， 該系統(tǒng)由編程主機(jī)、探測(cè)器、門磁和遙控器組成，適用于家居安全技術(shù)防范?？蓡渭要?dú)戶使用，也可與目 前廣泛使用的安定寶（ ContactID 通訊格式）報(bào)警中心臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，組成一套先進(jìn)的全方位科學(xué)技術(shù)安全防范網(wǎng)絡(luò)，一旦發(fā)生警情，能把報(bào)警信息通過(guò)郵電通訊網(wǎng)絡(luò)瞬間遠(yuǎn)程傳輸?shù)接脩粼O(shè)定的固定電話上，同時(shí)向接警中心報(bào)告，中心聯(lián)網(wǎng)電腦可通過(guò)電子地圖、數(shù)據(jù)庫(kù)、電腦語(yǔ)音提示，監(jiān)聽(tīng)現(xiàn)場(chǎng)情況，顯示發(fā)生警情的單位、地址、方位、發(fā)案時(shí)間、所轄派出所（巡邏大隊(duì)）警力分布，及時(shí)調(diào)動(dòng)警力作出快速處理。 隨后，人們又開(kāi)始利用智能撥號(hào)防盜報(bào)警系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警，智能撥號(hào)防盜報(bào)警系統(tǒng) ,配合各種無(wú)線探測(cè)器，可實(shí)現(xiàn)智能化防盜、防火、防燃?xì)饴┞?、緊急 求救等功能。當(dāng)有人非法進(jìn)入設(shè)防區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)將鳴響警笛報(bào)警，并自動(dòng)循環(huán)撥打事先設(shè)置好的 1 6 組電話報(bào)警，可通過(guò)面板的八個(gè)防區(qū)顯示準(zhǔn)確知道報(bào)警位置，并且能夠設(shè)置在家布防此時(shí)家中有人走動(dòng)不會(huì)報(bào)警，周界有人進(jìn)入會(huì)立即觸，離家布防此時(shí)所有的探測(cè)器處于警界狀態(tài)，可以聯(lián)網(wǎng)報(bào)警。它設(shè)有 8 個(gè)有線防區(qū) /16 個(gè)無(wú)線防區(qū)兼容，自錄語(yǔ)音，語(yǔ)音分防區(qū)撥號(hào)報(bào)警，識(shí)別各種警情鍵 盤面板操作， “ 黑匣子 ” 功能，記錄布、撤防、報(bào)警等事件，隨時(shí)查閱，現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警，啟動(dòng)內(nèi)置警號(hào)，恐嚇竊賊，撥號(hào)報(bào)警，電話遙控，異地監(jiān)聽(tīng)，系統(tǒng)定時(shí)巡檢，自動(dòng)顯示和打印警情，數(shù) 據(jù)永久保存?zhèn)洳椤?隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)逐漸向智能化方向發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的智能化的防盜報(bào)警系統(tǒng)，在以后的發(fā)展中，將會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越高級(jí)實(shí)用的家庭防盜報(bào)警裝置，也是我們這一代人所研究的方向。 1.2 設(shè)計(jì)背景目的 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，報(bào)警系統(tǒng)已從原來(lái)的簡(jiǎn)單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展。目前傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）安防系統(tǒng)已不能滿足人們需求，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是 對(duì)家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的研究，隨著信息時(shí)代的到來(lái)，手機(jī)通訊工具越來(lái)越普及。該設(shè)計(jì)正是利用這一點(diǎn)，展開(kāi)對(duì)家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)的研究，解決 了傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）安防系統(tǒng)中存在的隱患，如為其它沒(méi)有安防盜窗的相近樓層形成被盜隱患、發(fā)生火災(zāi)時(shí)不易逃生等。它用 AT89S52 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)基于 GSM 短信模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)，以最直觀的中文短消息或電話形式，直接把報(bào)警地點(diǎn)的情況反映到主人的手機(jī)屏幕上，這 使 家庭防盜使用起來(lái)更及時(shí)、更方便。 1.3 報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用 該設(shè)計(jì)是基于 GSM 短信模塊的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。根據(jù)防盜報(bào)警系統(tǒng)要求，通過(guò)傳感器檢測(cè)家庭安全隱患，把檢測(cè)結(jié)果送入單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)控制 GSM Modem 向預(yù)先設(shè)定好的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信號(hào)， 在設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)中，不僅可以通過(guò)防盜傳感器發(fā)送防盜報(bào)警信號(hào)，也添加了煙霧傳感器和 氣體泄漏傳感器來(lái)檢測(cè)煙霧和氣體信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔?，同時(shí)配備了 HD7279 鍵盤來(lái)自己設(shè)置報(bào)警手機(jī)號(hào)碼和 315MHZ 調(diào)幅遙控器來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入防區(qū)前或離開(kāi)防區(qū)后能對(duì)系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進(jìn)行改變。 第二章 整體 設(shè)計(jì) 方案 2.1 方案選擇論證 防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)防盜報(bào)警系統(tǒng)一般是由入侵探測(cè)器、防盜報(bào)警控制器和接警中心 (硬件加軟件 )組成。它的最簡(jiǎn)形式是本地 (家庭、單位等 )報(bào)警系統(tǒng) ,它的組成部分是入侵探測(cè)器和本 地報(bào)警控制器 ,以及聲光報(bào)警器。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下兩種： 方案一 ： 利用 固定點(diǎn)電話聯(lián)網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警， 該系統(tǒng)由編程主機(jī)、探測(cè)器、門磁和遙控器組成，一旦發(fā)生警情，能把報(bào)警信息通過(guò)郵電通訊網(wǎng)絡(luò)瞬間遠(yuǎn)程傳輸?shù)接脩粼O(shè)定的固定電話上，同時(shí)向接警中心報(bào)告，中心聯(lián)網(wǎng)電腦可通過(guò)電子地圖、數(shù)據(jù)庫(kù)、電腦語(yǔ)音提示，監(jiān)聽(tīng)現(xiàn)場(chǎng)情況，顯示發(fā)生警情的單位、地址、方位、發(fā)案時(shí)間、所轄派出所（巡邏大隊(duì)）警力分布，及時(shí)調(diào)動(dòng)警力作出快速處理。 方案二： 通過(guò)傳感器檢測(cè)家庭安全隱患，把檢測(cè)結(jié)果送入單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)控制 GSM Modem 向預(yù)先設(shè)定好的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信號(hào)，在設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)中，不僅可以通過(guò)防盜傳感器發(fā)送防盜報(bào)警信號(hào)，也添加了煙霧傳感器和 氣體泄漏傳感器來(lái)檢測(cè)煙霧和氣體信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)防火、防燃?xì)庑孤┑淖饔茫瑫r(shí)配備了HD7279鍵盤來(lái)自己設(shè)置報(bào)警手機(jī)號(hào)碼和 315MHZ調(diào)幅遙控器來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入防區(qū)前或離開(kāi)防區(qū)后能對(duì)系統(tǒng)的布、撤防狀態(tài)進(jìn)行改變。 通過(guò)比較，方案二能更能滿足我們實(shí)時(shí)快捷的要求，更加簡(jiǎn)單有效，故本設(shè)計(jì)選擇方案二。 2.2 主控芯片單片機(jī)的選擇 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)，單片機(jī)的發(fā)展非常迅速，就通用單片機(jī)而言，世界上一些著名 的計(jì)算機(jī)廠家已投放市場(chǎng)的產(chǎn)品就有 50 多個(gè)系列，數(shù)百個(gè)品種。目前世界上較為著名的 8 位單片機(jī)的生產(chǎn)廠家和主要機(jī)型如下： 美國(guó) Intel 公司： MCS51 系列及其增強(qiáng)型系列 美國(guó) Motorola 公司： 6801 系列和 6805 系列 美國(guó) Atmel 公司： 89C51 等單片機(jī) 美國(guó) Zilog 公司： Z8 系列及 SUPER8 美國(guó) Fairchild 公司： F8 系列和 3870 系列 美國(guó) Rockwell 公司： 6500/1 系列 美國(guó) TI（德克薩司儀器儀表）公司： TMS7000 系列 NS（美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體）公司： NS8070 系列 盡管單片機(jī) 的品種很多，但是在我國(guó)使用最多的還是 Intel 公司的 MCS51 系列單片機(jī)和美國(guó) Atmel 公司的 89C51 單片機(jī)。 MCS51 系列單片機(jī)包括三個(gè)基本型 8031、 8051、 8751。 8031內(nèi)部包括一個(gè) 8位 CPU、 128個(gè)字節(jié) RAM， 21個(gè)特殊功能寄存器（ SFR）、4 個(gè) 8 位并行 I/O 口、 1 個(gè)全雙工串行口、 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，但片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外擴(kuò) EPROM 芯片。比較麻煩，不予采用。 8051 是在 8031 的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成有 4KB ROM，作為程序存儲(chǔ)器，是一個(gè)程序不超過(guò) 4K 字節(jié)的小系統(tǒng)。 ROM 內(nèi) 的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶燒制的，出廠的 8051 都是含有特殊用途的單片機(jī)。所以 8051 適合與應(yīng)用在程序已定，且批量大的單片機(jī)產(chǎn)品中。也不予采用。 8751 是在 8031 基礎(chǔ)上，增加了 4K 字節(jié)的 EPROM，它構(gòu)成了一個(gè)程序小于 4KB 的小系統(tǒng)。用戶可以將程序固化在 EPROM 中，可以反復(fù)修改程序。但其價(jià)格相對(duì) 8031 較貴。 8031 外擴(kuò)一片 4KB EPROM 的就相當(dāng)與 8751，它的最大優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，能裝入片內(nèi)的外圍接口電路也可以是大規(guī)模的。也不予采用。 AT89S52 是一種低功 耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8KB 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)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(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)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。空閑模式下， CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器 /計(jì)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(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。故此設(shè)計(jì)采用 AT89S52。 2.2.1 AT89S52 的主要性能 與 MCS-51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 1000 次擦寫(xiě)周期 全靜態(tài)操作： 0Hz 33Hz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 32 個(gè)可編程 I/O 口線 三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 八個(gè)中斷源 全雙工 UART 串行通道 低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門狗定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 掉電標(biāo)識(shí)符 2.2.2 AT89S52 的引腳結(jié)構(gòu) 2.3 通信模塊的選擇 隨著微電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，手機(jī)通訊工具已經(jīng)被普遍使用，基于這一點(diǎn)，我設(shè)計(jì)了基于 GSM 短信模塊的家庭 防盜報(bào)警系統(tǒng)，而 由于 HRH GSM Modem 內(nèi)嵌高可靠性的 GSM 引擎（ GSM Cellular Engine）和 51 單片機(jī)系統(tǒng)（ MCS51），標(biāo)準(zhǔn)串行接口和精簡(jiǎn)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(lái)，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(guó)），傳輸穩(wěn)定、可靠等特點(diǎn)。因此本設(shè)計(jì)選用 HRH GSM Modem 來(lái)進(jìn)行通信。 2.3.1 GSM Modem 的主要功能 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； 圖 2.1 AT89S52 封裝引腳 AT89S52 封裝引腳如圖 2.1 所示 5.無(wú)線上網(wǎng)（自動(dòng)應(yīng)答型）。 2.3.2 GSM Modem 的硬件接口 模塊要求 12V/500mA 供電，與計(jì)算機(jī)或單片機(jī)通過(guò)串口通信，波特率9600bps，通過(guò) SIM 卡座來(lái)安裝 SIM 卡。 2.4 傳感器的選擇 要實(shí)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(wú)論是哪種傳感器，其最終輸出的都是開(kāi)關(guān)量。 2.4.1 紅外傳感器 對(duì)于防盜傳感器，本系統(tǒng)采用主動(dòng)式紅外對(duì)射傳感器，它相對(duì)于傳統(tǒng)的被動(dòng)式熱釋紅外傳感器有以下優(yōu)點(diǎn)： 1.主動(dòng)式對(duì)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(shí)，才被觸發(fā)，極大的降低了傳感器的誤報(bào)； 2.由于其安裝在門窗等位置，使夜間主人的正常活動(dòng)不受限制，這給用戶提供了極大的夜間布防的可能。 2.4.2 煙霧傳感器 本設(shè)計(jì)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(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。 2.4.3 氣體泄漏傳感器 本設(shè)計(jì)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(guò)檢測(cè)電 流來(lái)檢測(cè)氣體的體積分?jǐn)?shù)，市售的檢測(cè)缺氧的儀器幾乎都配有這種傳感器。近年來(lái)，又開(kāi)發(fā)了檢測(cè)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(guò)測(cè)量電解時(shí)流過(guò)的電流來(lái)檢測(cè)氣體的體積分?jǐn)?shù)，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(cè)CO，NO，2，2O，2SO等氣體外，還能檢測(cè)血液中的氧體積分?jǐn)?shù)。電量式氣體傳感器是通過(guò)被測(cè) 氣體與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的電流來(lái)檢測(cè)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(guò)測(cè)量離子極化電流來(lái)檢測(cè)氣體的體積分?jǐn)?shù)，電化學(xué)式氣體傳感器主要的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)氣體的 靈敏度高、選擇性好。 2.5 鍵盤顯示芯片選擇 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)生警情時(shí)能夠向指定的號(hào)碼發(fā)送短信息的功能，則必須有鍵盤和 LED顯示，來(lái)對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行電話號(hào)碼的預(yù)設(shè)，而 HD7279鍵盤顯示芯片支持 64鍵盤和 8位數(shù)碼管動(dòng)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(shí)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(hào)，可方便 的實(shí)現(xiàn)多于 8位的顯示或多于 64鍵的鍵盤接口。所以本設(shè)計(jì)選用HD7279鍵盤顯示芯片來(lái)預(yù)設(shè)防盜報(bào)警系統(tǒng)和電話號(hào)碼。 HD7279是一片具有串行接口的、可同時(shí)驅(qū)動(dòng) 8位共陰式數(shù)碼管 (或 64只獨(dú)立 LED)的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同 時(shí) 還可連接多達(dá) 64鍵的鍵盤矩陣電路，即可完成 LED顯示鍵盤接口的全部功能 。 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(shí)具有 2種譯碼方式。此外，還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。 HD7279具有片選信號(hào)可方便地實(shí)現(xiàn)多于 8位的顯示或多于 64鍵的鍵盤接 口。 特點(diǎn)： 串行接口，無(wú)需外圍元件可直接驅(qū)動(dòng) LED 各位獨(dú)立控制譯碼 /不譯碼及消隱和閃爍屬性 循環(huán)左移 /循環(huán)右移指令 具有段尋址指令，方便控制獨(dú)立 LED 64鍵鍵盤控制器，內(nèi)含抖動(dòng)電路 HD7279 的管腳封裝如圖 2.2 所示 HD7279引腳如表一所示 有 DIP和 SOIC兩種封裝形式供選擇 表一 HD7279引腳 引腳 名稱 說(shuō)明 1， 2 VDD 正電源 3， 5 NC 無(wú)連接，必須懸空 4 VSS 接地 6 CS 片選輸入端，此引腳為低電平時(shí)，可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù) 7 CLK 同步時(shí)鐘輸入端，向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效 8 DATA 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端，當(dāng)芯片接收指令時(shí)，此引腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳在 讀 指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)閳D 2.2 HD7279 的管腳封裝 輸出端 9 KEY 按鍵有效輸出端，平時(shí)為高電平，當(dāng)檢測(cè)到有效按鍵時(shí)，此引腳變?yōu)榈碗娖?10-16 SG-SA 段 g-段 a 驅(qū)動(dòng)輸出 17 DP 小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出 18-25 DIGO-DIG7 數(shù)字 0-數(shù)字 7 驅(qū)動(dòng)輸出 26 CLK0 振蕩輸出端 27 RC RC 振蕩器連接端 28 RESET 復(fù)位端 2.6 存儲(chǔ)器的選擇 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)設(shè)電話號(hào)碼的存儲(chǔ)和對(duì)報(bào)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(chǔ)器，該類存儲(chǔ)器相對(duì)于傳統(tǒng)的 EEPROM 有許多優(yōu)點(diǎn)： 1.傳統(tǒng)的 EEPROM 寫(xiě)入次數(shù)有限，一般為 10 萬(wàn)次，而鐵電存儲(chǔ)器有著近乎無(wú)限次擦寫(xiě)的特性； 2.傳統(tǒng)的 EEPROM 寫(xiě)入速度較慢，一般需要 CPU 延時(shí)幾個(gè)NOP 的時(shí)間來(lái)等待寫(xiě)入，而鐵電存儲(chǔ)器有著和 RAM 相同的操作速度； 3.EEPROM需要較大的能量來(lái)完成一次擦寫(xiě)，而鐵電存儲(chǔ)器在寫(xiě)入時(shí)屬于微功耗。 同時(shí)本設(shè)計(jì)選用了 FM24C16 來(lái) 作為非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其特點(diǎn)如下： 1. FM24C16A 是一種串行非易失存儲(chǔ)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， FM24C16A 具有非常出色的寫(xiě)操作性能； 2.FRAM 內(nèi)部采用讀恢復(fù)機(jī)制操作。所以讀寫(xiě)次數(shù)與每一次讀寫(xiě)都有關(guān)系。FRAM 結(jié)構(gòu)是基于行與列陣列排布，每次訪問(wèn)都會(huì)使一行減少一次讀寫(xiě)壽命。鐵電的擦寫(xiě)次數(shù) 幾乎可以說(shuō)是無(wú)限次。即使每秒訪問(wèn) 3000 次，連續(xù)使用十年，使用壽命仍未終止。 2.7 時(shí)鐘芯片的選擇 為了實(shí)現(xiàn)發(fā)生警情時(shí)，對(duì)發(fā)生警情的時(shí)間進(jìn)行記錄，且為了保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，要求系統(tǒng)進(jìn)行自檢并定時(shí)上報(bào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，因此需要系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能。 DS12887 管腳如圖 2.5 所示 DS12887 采用 CMOS 技術(shù)制成，把時(shí)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(jì)的時(shí)鐘電路不需任何外圍電路并具有良好的微機(jī)接口。 DS12887 芯片具有微軾耗、外圍接口簡(jiǎn)單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于各種需要較高精度的實(shí)時(shí)時(shí)鐘場(chǎng)合中。故本設(shè)計(jì)選用了 DS12887 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。 2.7.1 DS12887 功能 該模塊有兩個(gè)功能：一是為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的時(shí)間日歷信息；二是送出一個(gè)周期為 125ms 的方波作為 MCU AT89S52 外部中斷 INT0 的中斷源，以產(chǎn)生周期性中斷采集數(shù)據(jù)。該模塊主要由 DS12887 組成，具體的接口電路如圖所示。DS12887 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片，其主要功能包括非易失性時(shí)日歷時(shí)鐘、報(bào)警器、可編程中斷、方波發(fā)生器和 114 字節(jié)的非易失靜態(tài) RAM。 2.7.2 DS12887 引腳定義 AD0-AD7：地址 /數(shù)據(jù)，應(yīng)接 P0 口。 MOT：總線類型選擇，與 AT89S52 連接 時(shí)接地。 CS：片選端，地址選通，與 AT89S52 連接時(shí)接 ALE。 R/W：讀 /寫(xiě)控制，與 AT89S52 連接時(shí)接 WD。 DS：數(shù)據(jù)選通，與 AT89S52 連接時(shí)接 RD。 RESET：復(fù)位端，接 +5V。 IRQ：中斷請(qǐng)求輸出。 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 主電路采用 AT89S52，由于 AT89S52 內(nèi)含 8KB 容量，因此在設(shè)計(jì)中不需要DS12887 管腳如圖 2.5 所示 圖 2.5 DS