畢業(yè)論文基于GSM的智能家居報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)43283

1、基于的智能家居報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于的智能家居報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 【摘要】 本文介紹了一種操作方便、運(yùn)行可靠的多功能家庭型智能報(bào)警系統(tǒng)。 它集防煤氣泄漏、防盜賊入侵、防火災(zāi)等功能于一體，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)、語音報(bào)警及 遠(yuǎn)程報(bào)警。智能探測(cè)器在監(jiān)測(cè)到災(zāi)情時(shí)只輸出報(bào)警信號(hào)開關(guān)量，單片機(jī)處理器會(huì)自動(dòng) 控制 gsm 接口電路，根據(jù)險(xiǎn)情類別，自動(dòng)發(fā)送短信報(bào)警到用戶手機(jī)。該系統(tǒng)成本低、 實(shí)用、可靠、功能靈活多樣等特點(diǎn)。 【關(guān)鍵詞】 報(bào)警系統(tǒng) gsm 語音 傳感器 stc12c5a60s2 【abstract】 this article describes an easy to operate, reliable opera

2、tion of the multi- function home intelligent alarm system. it combines anti-gas leak, anti thieves invasion, fire prevention and other functions into one, you can achieve the automatic detection, voice alarm and remote alarm. intelligent detectors to monitor the disaster when only output the alarm s

3、ignal switch, single-chip processor will automatically control the gsm interface circuit, according to danger category, automatically send sms alarm to the users mobile phone. the system is low cost, practical, reliable, flexible and diverse characteristics etc. 【keywords】 warning system gsm voice s

4、ensor stc12c5a602 目目 錄錄 第 1 章 引言 .1 1.1 前言.1 1.2 本設(shè)計(jì)任務(wù)及要求.1 第 2 章 gsm 原理及概述.2 第 3 章 系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計(jì)與論證 .3 3.1 系統(tǒng)總框圖.3 3.2 方案論證比較.3 第 4 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) .5 4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì).5 4.2 isd4004 語音芯片 .5 4.3 顯示電路設(shè)計(jì).6 4.4 熱釋電傳感器電路設(shè)計(jì).7 4.5 氣體傳感器電路設(shè)計(jì).8 第 5 章 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì) .9 5.1 系統(tǒng)程序的主要部分.9 5.2 顯示程序設(shè)計(jì).10 5.3 按鍵程序設(shè)計(jì).10 5.4 語音模塊程

5、序設(shè)計(jì) .11 第 6 章 系統(tǒng)測(cè)試及分析 .12 6.1 系統(tǒng)測(cè)試.12 6.2 測(cè)試數(shù)據(jù)及分析.12 6.3 不足與展望.13 總結(jié) .14 致謝 .15 參考文獻(xiàn) .16 附錄 .17 附錄一： 原理圖.17 附錄二： 電路 pcb 圖.18 附錄三： 實(shí)物圖.19 附錄四： 源程序代碼.21 第第 1 1 章章 引言引言 1.1 前言 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，人們的家居生活正在變得越來 越舒適便利。然而，生活中總存在一些這樣那樣的安全隱患，如火災(zāi)、煤氣中 毒、匪盜等，這些都已經(jīng)嚴(yán)重危害到了人們的家庭幸福。于是關(guān)于智能家居的 概念應(yīng)運(yùn)而生，而其中家居安全報(bào)警系統(tǒng)就是智能家居

6、的一個(gè)重要組成部分。 早前的家庭安全報(bào)警系統(tǒng)都是針對(duì)某個(gè)具體的安全隱患進(jìn)行設(shè)計(jì)的，如煤氣報(bào) 警器、紅外線防盜報(bào)警器、火災(zāi)報(bào)警器等，這些報(bào)警裝置基本能夠滿足一般的 需求，然而它功能比較單一、無二次報(bào)警功能，性價(jià)比也不是很高。例如燃?xì)?泄漏致人昏迷后無進(jìn)一步防范措施、或無人在家時(shí)發(fā)生匪盜或火情，單純的警 鈴報(bào)警失去了意義，這顯然不能很好的滿足家庭綜合報(bào)警的使用要求。而全智 能家庭防盜報(bào)警采用的是 adt 全球安防系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是功能強(qiáng)大、技術(shù)成熟， 但是價(jià)格昂貴，故沒有被大量的普及使用。從中我們也可以看出隨著互聯(lián)網(wǎng)技 術(shù)的不斷發(fā)展，將家庭安全報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域的聯(lián)網(wǎng)，安全系數(shù)大大提高。 gsm報(bào)警系

7、統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)無線移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)的數(shù)字處理技術(shù)，已逐步 應(yīng)用于技術(shù)安全防范領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用于家庭，商用，小區(qū)物業(yè)，電力，交通， 石油，煤炭，鐵道，市政，公安等部門行業(yè)的安防裝置，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及遠(yuǎn)程監(jiān) 控系統(tǒng)等等。它利用gsm無線移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)短信息數(shù)據(jù)傳輸模式平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn) 了超遠(yuǎn)距離方便、靈活的無線報(bào)警處理及控制，解決了固定電話或有線寬帶網(wǎng) 絡(luò)有線數(shù)據(jù)傳輸模式報(bào)警的局限性，真正做到全無線報(bào)警。本系統(tǒng)就是利用gsm 來完成檢測(cè)區(qū)的遠(yuǎn)程報(bào)警設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中我們使用是溫度傳感器，氣體傳感器以 及熱釋電傳感器完成多方為的設(shè)防保護(hù)和使用isd4004芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行語音播報(bào)， 同時(shí)可以根據(jù)用戶需要設(shè)置手機(jī)號(hào)功能

8、。未來的發(fā)展趨勢(shì)將以智能、信息為主 流，使gsm智能家居警儀的發(fā)展更人性化。 1.2 本設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)制作 gsm 智能家居報(bào)警系統(tǒng)，具有煤氣泄漏報(bào)警，火災(zāi)報(bào)警，紅外報(bào) 警，將報(bào)警信息通過 gsm 模塊發(fā)送到指定手機(jī)報(bào)警及語音報(bào)警。當(dāng)有煤氣泄漏 和火災(zāi)時(shí)通過判斷傳感器 a/d 的變換就可知道當(dāng)前是否報(bào)警，如有煤氣泄漏， 則啟動(dòng)報(bào)警功能，在無報(bào)警內(nèi)容時(shí)通過 ds1302 時(shí)鐘芯片顯示實(shí)時(shí)的時(shí)間，當(dāng)進(jìn) 入設(shè)防模式時(shí)通過熱釋電傳感器就可以檢測(cè)到是否有人傳入并進(jìn)報(bào)警和語音提 示。 1.2.2 設(shè)計(jì)要求 1、 通過 mq-6 氣體傳感器檢測(cè)環(huán)境氣體信息； 2、 通過 ds18

9、b20 正確讀取相關(guān)溫度信息； 3、 通過熱釋電檢測(cè)人體信息； 4、 12864 液晶顯示萬年歷、溫度； 5、 通過設(shè)防可以在有人闖入時(shí)向指定手機(jī)發(fā)送報(bào)警信息。 第 2 章 gsm 原理及概述 gsm 是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(global system for mobile communications) 的簡稱。gsm 是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(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 電話。所有用戶可以在簽署了漫游協(xié)定移動(dòng)電話 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)電話系

10、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1 1。 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)?gsm 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)營商提供漫游服務(wù)，用戶就可以在全球使用他們的移動(dòng)電話 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)內(nèi)。微微蜂窩則是那種

11、很小的蜂窩只覆蓋幾十米的范圍， 主要用于室內(nèi)。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 同樣支持室內(nèi)覆蓋，通過功率分配器可以把室外天線的功率分配到室 內(nèi)天線分布系統(tǒng)上。這是一種典型的配置方案，用于滿足室內(nèi)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)槭覂?nèi)覆蓋也可以通過 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, text 模式和 pdu(protocol description unit)模式。其中 block mode 已經(jīng)逐漸被淘汰，下面介紹的內(nèi)容， 是在 p

12、du mode 下發(fā)送和接收短消息的實(shí)現(xiàn)方法。pdu 串表面上是一串 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2。 第 3 章 系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計(jì)與論證 3.1 系統(tǒng)總框圖 系統(tǒng)以 stc12c5a60s2 單片機(jī)為核心，連接各外部電路完成人機(jī)交互等各功 能的控制。系統(tǒng)的總體框圖如圖 3-1 所示： 圖 3-1 系統(tǒng)總體框圖 電路設(shè)計(jì)部分以單片機(jī)控制電路為核心由時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，電源電路， 按鍵電路，12864 顯示電路，語音播報(bào)電路，gsm 模塊電路和傳感器電路共同組

13、成 gsm 智能家居報(bào)警系統(tǒng)電路。 3.2 方案論證比較 3.2.1 cpu 控制模塊方案設(shè)計(jì) 方案一：采用 32 位的 lpc2138 作為控制 cpu，lpc2138 采用了 philips 公 司基于 arm7tdmi-s 核的 arm 芯片，擁有 rdi 標(biāo)準(zhǔn)接口、同步 flash 刷新技術(shù)以 及影射寄存器窗口等三項(xiàng)國內(nèi) arm 仿真器設(shè)計(jì)最領(lǐng)先的 3 種技術(shù)，內(nèi)部 pll 鎖 相環(huán)倍頻可以得到更高的 cpu 處理速度，硬件自帶的 ad、da、捕獲、匹配以及 同步與異步的通信方式更方便用戶的編程設(shè)計(jì)，并且可以達(dá)到很高的實(shí)時(shí)性， 但是價(jià)格較昂貴。 方案二：采用宏晶科技有限公司的 stc1

14、2c 系列的 5a60s2 單片機(jī)作為控制 cpu，該單片機(jī)擁有 2 路 pca 捕獲/匹配，8 路 10 位高速 a/d 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度可 以達(dá)到 25 萬次每秒，且價(jià)格便宜，使用于各種儀器與工業(yè)控制。 綜上所述，由于使用 arm 控制需要對(duì)所有的接口做電平轉(zhuǎn)換，增加了硬件 電路的復(fù)雜性，在同樣能夠完成功能的前提下考慮到性價(jià)比與設(shè)計(jì)的便利性本 系統(tǒng)選擇使用 stc12c5a60s2 的單片機(jī)作為 cpu 的控制核心。 單 片 機(jī) 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路語音播報(bào)電路 12864 顯示電路 電源電路 按鍵電路 gsm 模塊電路 傳感器電路 3.2.2 顯示模塊方案設(shè)計(jì) 由于此系統(tǒng)用到中文等信息，考慮

15、實(shí)用問題，故采用 lcd12864 液晶顯示屏， 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)和漢子信息等點(diǎn)陣 式 lcd，其擁有友好的人機(jī)界面及強(qiáng)大的顯示功能。特別適用于智能控制的可 編程人性化顯示。與中文液晶顯示相比，英文液晶顯示其表現(xiàn)更為絢麗，因此 選擇中文的 lcd。而且液晶顯示有功耗低，體積小，重量輕，壽命長，不產(chǎn)生 電磁輻射污染等優(yōu)點(diǎn)。 3.2.3 氣體傳感器模塊方案設(shè)計(jì) 方案一：金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器 可以在%lel/lfl水平上檢測(cè)可燃?xì)怏w和蒸氣的傳感器是金屬氧化物半 導(dǎo)體傳感器（或稱mos） 。mos也可以用來檢測(cè)毒性水平。它由一個(gè)金屬氧化 物半導(dǎo)體的傳感器件（比如氧

16、化物sno2)構(gòu)成。在新鮮空氣條件下，它的電 導(dǎo)較小，而一旦接觸還原性氣體或者易燃易爆氣體，電導(dǎo)會(huì)增加。通過改 變傳感器的加熱溫度可以調(diào)整它對(duì)于不同物質(zhì)的靈敏度。mos傳感器也可用 于檢測(cè)寬范圍的有毒氣體和易燃易爆氣體。它最常使用的領(lǐng)域是檢測(cè)ppm級(jí) 的碳?xì)浠衔锖陀卸練怏w，但是價(jià)格較貴。 方案二 ：mq系列氣體傳感器 mq-6 型液化氣氣體傳感器對(duì)液化氣,丁烷,丙烷有較高的靈敏度，對(duì)乙醇蒸 氣,煙霧幾乎不響應(yīng)。適用于家庭或工業(yè)上對(duì) lpg,丁烷,丙烷,lng 的檢測(cè)裝置。 具有快速的響應(yīng)恢特牲、長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性、價(jià)格便宜和簡 單的驅(qū)動(dòng)電路等特點(diǎn)。 綜合以上所述，我們采用方案二。單

17、片機(jī)通過自身帶的adc對(duì)傳感器ad 值進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)數(shù)值過低時(shí)發(fā)出可燃體警告。 3.2.4 gsm 模塊方案設(shè)計(jì) 西門子公司的tc35是一款雙頻900/1800mhz高度集成的gsm模塊。在gsm網(wǎng)絡(luò) 日臻完善的今天，tc35秉承了西門子一貫的優(yōu)秀品質(zhì)，它易于集成，使用它可 以在較短的時(shí)間內(nèi)花費(fèi)較少的成本開發(fā)出新穎的產(chǎn)品。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線公話 以及無線pos終端等領(lǐng)域能看到tc35無線模塊在發(fā)揮作用，是產(chǎn)品質(zhì)量和性能的 保證。 由于西門子的模塊性價(jià)比較高也滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的需要所以選用此模塊完成 短信發(fā)送功能。將串口與單片機(jī)進(jìn)行連接來進(jìn)行通訊。 第 4 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 4.1 單片機(jī)最小系

18、統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) stc12c5a60s2 是一種低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 60k 在系統(tǒng) 可編程 flash 存儲(chǔ)器器、中央處理器、程序存儲(chǔ)器（flash） 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ram） 、eeprom、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、i/o 接口、uart 接口和中斷系統(tǒng)、spi 接口、 高速 a/d 轉(zhuǎn)換模塊、pwm（或捕捉/比較單元）以及硬件看門狗、電源監(jiān)控、片 內(nèi) rc 振蕩器等模塊。可以說 stc12c5a60s2 單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制 中所需的所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)（soc） ，可以很容易地構(gòu)成典 型的測(cè)控系統(tǒng)。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要應(yīng)用其 pwm（或捕捉/比較單元） 、

19、四路 10 位高速 a/d 轉(zhuǎn) 換模塊、spi 接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、i/o 接口等功能模塊。 圖 4-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊電路圖 4.2 isd4004 語音芯片 isd4004 系列工作電壓 3v,單片錄放時(shí)間 8 至 16 分鐘,音質(zhì)好,適用于移 動(dòng)電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用 cmos 技術(shù),內(nèi)含振蕩器、防混淆濾 波器、平滑濾波器、音頻放大器、自動(dòng)靜噪及高密度多電平閃爍存貯陳列。芯 片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制,操作命令可通過串行通信接口(spi 或 microwire)送入。芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)技術(shù), 每個(gè)采樣值直接存 貯在片內(nèi)閃爍存貯器中,因此能夠非常真實(shí)

20、、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效 果聲,避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和金屬聲。采樣 頻率可為 4。0,5。3,6。4,8。0khz,頻率越低,錄放時(shí)間越長,而音質(zhì)則有所下 降,片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中,可在斷電情況下保存 100 年(典型值),反復(fù)錄 音 10 萬次。 自動(dòng)靜噪(amcap) 當(dāng)錄音信號(hào)電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時(shí),自動(dòng) 靜噪功能使信號(hào)衰弱,這樣有助于養(yǎng)活無信號(hào)(靜音)時(shí)的噪聲。通常本端對(duì)地接 1mf 的電容,構(gòu)成內(nèi)部信號(hào)電平峰值檢測(cè)電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)部 設(shè)定的閾值作比較,決定自動(dòng)靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點(diǎn)。大信號(hào)時(shí),自動(dòng)靜噪電路不衰 減,靜音時(shí)衰

21、減 6db。1mf 的電容也影響自動(dòng)靜噪電路對(duì)信號(hào)幅度的響應(yīng)速度。 本端接 vcca 則禁止自動(dòng)靜噪。 isd4004 工作于 spi 串行接口。spi 協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議, 協(xié)議假定微控制器的 spi 移位寄存器在 sclk 的下降沿動(dòng)作,因此對(duì) isd4004 而言,在時(shí)鐘上升沿鎖存 mosi 引腳的數(shù)據(jù),在下降沿將數(shù)據(jù)送至 miso 引腳。電 路圖如圖 4-2 所示： 圖 4-2 isd4004 語音芯片模塊電路圖 4.3 顯示電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)由于需要顯示漢字項(xiàng)目和轉(zhuǎn)速變化曲線，故采用 12864 液晶顯示器。 帶中文字庫的 128x64 是一種具有 4 位/8 位并行、2

22、線或 3 線串行多種接口方式， 內(nèi)部含有國標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨 率為 12864,內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ascii 字符集.利 用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖 形界面?？梢燥@示 84 行 1616 點(diǎn)陣的漢字.也可完成圖形顯示.低電壓低功 耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價(jià)格 也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 基本特性:1,低電源電壓（vdd:+3.0-+5.5v） ；2

23、,顯示分辨率:12864 點(diǎn)； 3,內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字(簡繁體可選)；4,內(nèi)置 128 個(gè) 168 點(diǎn)陣字符；5,2mhz 時(shí)鐘頻率；6,顯示方式：stn、半透、正顯；7,驅(qū)動(dòng)方 式：1/32duty，1/5bias；8，視角方向：6 點(diǎn)；9，背光方式：側(cè)部高亮白色 led，功耗僅為普通 led 的 1/51/10；10，通訊方式：串行、并口可選；11， 內(nèi)置 dc-dc 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓；12，無需片選信號(hào)，簡化軟件設(shè)計(jì)； 13，工作溫度: 0 - +55 ,存儲(chǔ)溫度: -20 - +60 。12864 電路圖如圖 4-3 所示： 圖 4-3 1286

24、4 顯示電路 4.4 熱釋電傳感器電路設(shè)計(jì) 熱釋電紅外探測(cè)器電路采用的器件包括紅外探測(cè)器專用芯片紅外傳感信 號(hào)處理器biss0001、熱釋電紅外探頭re200b(傳感器)及一些外圍元件(電阻電容)。 它的正常工作電壓是+4.5v(工作范圍可在3v到5v之間)。 檢測(cè)元件biss0001是cmos數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?，具有獨(dú)立的高輸入阻抗 運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理。另外它還具有雙向鑒幅 器，可有效抑制干擾，其內(nèi)部設(shè)有延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器。管腳排 列及各點(diǎn)波形如圖4-4-1和4-4-2所示。 當(dāng)a端等于“0”時(shí)，為不可重復(fù)觸發(fā)工作方式，即在tx時(shí)間內(nèi)，任何工c7 的

25、變化都被忽略，直至延遲時(shí)間tx結(jié)束。當(dāng)tx時(shí)間結(jié)束時(shí)，uo下跳回低電平， 同時(shí)啟動(dòng)封鎖時(shí)間定時(shí)器進(jìn)入封鎖周期ti。在ti周期內(nèi)，任何ic7的變化都不能 使uo為有效狀態(tài)。本電路中由于biss0001的1腳接的是低電平，即此時(shí)芯片設(shè)置 為不可重復(fù)觸發(fā)狀態(tài)，所以在延時(shí)周期內(nèi)，電路不會(huì)被重復(fù)觸發(fā)，直到延時(shí)周 期結(jié)束。這一功能的設(shè)置，可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。rr1, rc1為輸出延遲時(shí)間tx的調(diào)節(jié)端，rr2, rc2為觸發(fā)封鎖時(shí)間tx的調(diào)節(jié)端。 圖4-4-1 biss0001的管腳排列圖 圖4-4-2 biss0001的管腳波形圖 圖4-4-3所示為紅外探測(cè)器部分的電路圖。當(dāng)熱釋電紅外

26、探頭接收到人體發(fā) 出的紅外線后，經(jīng)過內(nèi)部轉(zhuǎn)換，輸出一個(gè)微弱的低頻電信號(hào)到biss0001芯片的 第一級(jí)運(yùn)算放大器工cl的同相輸入端(14腳)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，處理后uo腳(2 腳)輸出高電平信號(hào)，經(jīng)非門后送單片機(jī)的p0.0腳進(jìn)行報(bào)警處理。2 圖4-4-3 紅外探測(cè)器部分的原理圖 4.5 氣體傳感器電路設(shè)計(jì) mq-6 型液化氣氣體傳感器對(duì)液化氣,丁烷,丙烷有較高的靈敏度，對(duì)乙醇蒸 氣,煙霧幾乎不響應(yīng)。具有快速的響應(yīng)恢特牲，長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性 和簡單的驅(qū)動(dòng)電路等特點(diǎn)，適用于家庭或工業(yè)上對(duì) lpg,丁烷,丙烷,lng 的檢測(cè)。 裝置 mq-6 氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖所示(結(jié)構(gòu) a 或 b

27、)，由微型 al2o3 陶瓷管、 sno2 敏感層，測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不繡鋼制成的腔 體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。mq-6 型氣敏器件對(duì)不同種類， 不同濃度的氣體有不同的電阻值。因此，在使用此類型氣敏器件時(shí)，靈敏度的 調(diào)整是很重要的，一般用 1000ppm 液化氣校正傳感器3。其原理圖如圖 4-5 所 示： 圖 4-5 mq-6 型液化氣氣體傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 傳感器模塊電路原理圖見圖 4-8。 圖 4-5 mq-6 氣體傳感器模塊電路圖 第 5 章 系統(tǒng)軟件電路設(shè)計(jì) 5.1 系統(tǒng)程序的主要部分 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)與圖形相結(jié)合的表示方式, 功能清晰、

28、 使用方 便。主程序是單片機(jī)程序的主體，整個(gè)單片機(jī)端系統(tǒng)軟件的功能的實(shí)現(xiàn)都是在 其中完成的，在此過程中主程序調(diào)用了子程序及中斷服務(wù)程序。程序首先完成 初始化過程，然后判斷是否有報(bào)警，然后根據(jù)判斷發(fā)送報(bào)警。流程圖如圖 5-1 所示。 是否調(diào)整短信 中心號(hào)碼 開始 單片機(jī)寄存器初始化 no yes lcd初始化 傳感器初始化 進(jìn)行調(diào)整 是否調(diào)整 目標(biāo)號(hào)碼 讀取溫度值 溫度是否 超過初始值 播報(bào)溫度 發(fā)送短信 讀取氣體傳感器 是否有氣體泄漏 讀取紅外傳感器 是否有人入侵 返回 進(jìn)行調(diào)整 播報(bào)溫度 發(fā)送短信 播報(bào)溫度 發(fā)送短信 no yes yes yes yes no no no 顯示 圖 5-1

29、程序總體流程 5.2 顯示程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)除了實(shí)現(xiàn)防盜、煤氣泄漏報(bào)警的功能外 u 實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘顯示的功能， 如圖 5-2 所示為 lcd12864 顯示流程圖， a0是否為高電平 開始 lcd參數(shù)初始化 lcd實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘 及參數(shù) 返回 no yes 圖 5-2 lcd 顯示流程 5.3 按鍵程序設(shè)計(jì) 接通電源后系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，此時(shí)通過按鍵輸入手機(jī)和短信中心等數(shù)值。 如下圖 5-3 所示。 是否按鍵按下 開始 檢測(cè)按鍵序號(hào) no yes 繼續(xù)等待是否為按鍵1 yes 是否為按鍵2 yes no 在上電過程中 進(jìn)入時(shí)間模式 否則進(jìn)入設(shè)置 模式 是否為按鍵3 是否為按鍵4 檢測(cè)按鍵序號(hào) 檢測(cè)按鍵

30、序號(hào) 檢測(cè)按鍵序號(hào) 在上電過程中進(jìn) 入錄音模式否則 進(jìn)入設(shè)置模式 在上電過程中進(jìn) 入放音模式否則 進(jìn)入設(shè)置模式 yes no 在上電過程中進(jìn) 入暫停模式否則 進(jìn)入設(shè)置模式 no 返回 圖 5-3 按鍵流程圖 5.4 語音模塊程序設(shè)計(jì) 通過單片機(jī)模擬 spi 總線來實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的讀寫控制，可在指定的地址播 放內(nèi)容可以在指定的地址錄相關(guān)內(nèi)容具體程序如圖如下 4-5. 語音芯片初始化 是否錄音 開始 語音參數(shù)初始化 延時(shí) 到指定地址錄音 是否放音到指定位置播放 延時(shí) 返回 no yes no yes 圖 5-4 isd4004 程序流程圖 第 6 章 系統(tǒng)測(cè)試及分析 6.1 系統(tǒng)測(cè)試 整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完

31、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)試主要分兩個(gè)步 驟：單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試及整個(gè)控制系統(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。主要包括了溫度傳感器電路、mq-6 氣體傳感器電路、熱釋電傳感 器、鍵盤輸入、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)試主要在系統(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，通過一些特殊手段，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。通過測(cè)量當(dāng)液化氣濃度達(dá) 到 1000ppm 時(shí)，

32、系統(tǒng)發(fā)出“煤氣泄漏”語音報(bào)警和 gsm 發(fā)出“煤氣泄漏”中 文短信報(bào)警到用戶手機(jī)；當(dāng)室內(nèi)溫度高于假設(shè)的 70時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出“火災(zāi)報(bào)警” 語音報(bào)警和 gsm 發(fā)出“火災(zāi)報(bào)警”中文短信到用戶手機(jī)；當(dāng)室內(nèi)有人入侵時(shí)， 系統(tǒng)發(fā)出“有人入侵”語音報(bào)警和 gsm 發(fā)出“有人入侵”中文短信報(bào)警。實(shí)現(xiàn) 了險(xiǎn)情識(shí)別報(bào)警，同時(shí)減小了誤報(bào)的幾率，使得設(shè)計(jì)更加人性化。 6.2 測(cè)試數(shù)據(jù)及分析 6.2.1 熱釋電感應(yīng)距離測(cè)量 在主人外出模式下，當(dāng)室內(nèi)有人入侵的時(shí)候，熱釋電可以感應(yīng)到人的存在， 同時(shí)發(fā)出遠(yuǎn)程報(bào)警。在調(diào)節(jié)好紅外熱釋電模塊的靈敏度后，通過測(cè)量，我們可 以測(cè)得熱釋電的感應(yīng)有效范圍，并實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警和遠(yuǎn)程短信報(bào)警，數(shù)

33、據(jù)記錄于 表 6-2-1： 表 6-2-1 熱釋電感應(yīng)有效范圍 范圍/m 序號(hào) 2.5 3.4 3.8 4.3 4.9 5.4 5.7 6.3 6.5 7. 0 1 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 2 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 3 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 4 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 5 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 6 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 7 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警

34、報(bào)警 報(bào)警 報(bào)警 無報(bào)警 無報(bào)警 分析：理論上紅外熱釋電的有效感應(yīng)范圍應(yīng)該為 0-7m，通過測(cè)試，從 0m 開始到 7m,其中到 6.3m 的范圍都能感應(yīng)到，但是到 6.5m 的時(shí)候開始出現(xiàn)感應(yīng) 不靈，主要可能是出現(xiàn)些電子干擾，及線路誤差。 6.2.2 溫度測(cè)試 本系統(tǒng)通過用 ds18b20 測(cè)試溫度高低，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警功能。開始設(shè)定一個(gè) 初值如 70，當(dāng)溫度傳感器測(cè)得值超過這個(gè)初值時(shí)則系統(tǒng)進(jìn)行語音報(bào)警和遠(yuǎn)程 短信報(bào)警。調(diào)試的過程中，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)通過與四位半高精確溫度測(cè)量儀器相比較，多次測(cè)量，判斷出誤差。并記 錄表 6-2-3： 表 6-2-3：溫度傳感器

35、測(cè)得的溫值與高靈敏度溫度測(cè)量儀測(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)量儀 / 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)出語音報(bào)警和遠(yuǎn)程短信報(bào) 警，但有時(shí)可能因?yàn)橄到y(tǒng)響應(yīng)較慢，所以當(dāng)溫度檢測(cè)到 71時(shí)才開始發(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)量儀低，但是相差不是很大，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，也可以降低設(shè)計(jì)成本。 6.

36、3 不足與展望 本設(shè)計(jì)經(jīng)過硬件與軟件的調(diào)試運(yùn)行，基本完成了對(duì)智能住宅盜情、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)過于單一，可能會(huì)有漏報(bào)的 情況，另外尚有許多理論問題和工程應(yīng)用問題需要進(jìn)一步的探索和研究，就研 究和發(fā)展?fàn)顩r來看今后仍需在以下幾個(gè)方面努力： 1、由于火災(zāi)探測(cè)器過于簡單，可以在系統(tǒng)中加入 mq-2 煙霧檢測(cè)傳感器， 對(duì)煙霧進(jìn)行濃度檢測(cè)； 2、熱釋電紅外傳感器的檢測(cè)能力會(huì)隨著距離的增加而減弱，因而可以在門 窗增加電磁閥控制器，當(dāng)有人

37、破門而入時(shí)，就可以及時(shí)檢測(cè)到有人入侵，然后 通過單片機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出語音報(bào)警和短信報(bào)警。 3 隨著氣體傳感器檢測(cè)技術(shù)不斷的發(fā)展，在氣體濃度檢測(cè)方面可以做到精 度更高，檢測(cè)速度更快，這樣才更好的發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，做出正確和及時(shí)的處理。 總結(jié) 本文從整體到部分詳細(xì)介紹了智能家居報(bào)警控制器的設(shè)計(jì)。通過查閱大量 資料，本文提出了幾種可行性方案，對(duì)硬件電路的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了分析對(duì)比， 并最終選擇了基于 gsm 模塊的實(shí)現(xiàn)方案。在比較重要的部分進(jìn)行了詳細(xì)的論述， 并且給出了程序及說明，其可靠性和穩(wěn)定性都達(dá)到了很好的效果。本設(shè)計(jì)已經(jīng) 完成了對(duì)智能住宅盜情、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。經(jīng)測(cè)試，熱釋

38、電紅外傳感器的感應(yīng)范圍為 6.3m 左右；在外界溫度為 70時(shí)， ds18b20 溫度傳感器能夠準(zhǔn)確感應(yīng)，并發(fā)出報(bào)警，基本實(shí)現(xiàn)預(yù)期目的，同時(shí)系 統(tǒng)還能夠辨別不同險(xiǎn)情，進(jìn)行不同的報(bào)警，方便主人正確處理險(xiǎn)情，使設(shè)計(jì)跟 家智能化、人性化。 在現(xiàn)代電子科技的高速發(fā)展過程中，微型化、集成化、高密度化以及設(shè)備 的高精度化已經(jīng)成為一種長期的趨勢(shì)，這就要求我們力求使用更精確的設(shè)備。 本設(shè)計(jì)中使用的芯片只是當(dāng)前電子科技發(fā)展的一般產(chǎn)物，隨著科技的不斷發(fā)展， 更高密度，更高精度的芯片將會(huì)取代現(xiàn)有的產(chǎn)品，所以我們還要不斷的學(xué)習(xí)， 不斷的豐富和更新我們的產(chǎn)品，提出更高的要求。 致謝 接近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束，在這段時(shí)間

39、的設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)過程中，我得到了 很多人的幫助，學(xué)到了很多東西。 在此我要感謝羅錦彬老師和任志山老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我 能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)及論文。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著 老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私的奉獻(xiàn)精 神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)， 也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深地敬意。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助， 有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以 在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 參考文獻(xiàn) 1 馮娟，曾立華

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42、1 單片機(jī) c 語言教程m,電子工業(yè)出版社,2010.3 16 introduction to the sms in pdu mode vi.00,januaty.2000 17 gts gsm 07.07 version 5. 0. 0. digital cellular telecommunications system(phase 2+); at command set for gsm mobile equipment(me)(gsm07.07)s，smg 4.1996.7.1 18 tc35i hardware interface description, version:03.01,

43、 docid:tc35i_ hd_ v03.01, september 09,2005 附錄 附錄一： 原理圖 附錄二： 電路 pcb 圖 附錄三： 實(shí)物圖 附錄四： 源程序代碼 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define cmgf 0x02 #define cmgd 0x03 #define creg 0x04 #define cmgr 0x05 #define cmgs 0x06 #define csca 0x07 #define atdat 0x08 #define tc35ret 0x00 uchar fl

44、ag=0; /頭函數(shù) #include #include #include lcd12864.h #include 4004.h #include key.h #include ds1302.h #include data.h #include ds18b20.h #include adc.h /發(fā)送報(bào)警信息 uchar sms_sendbj(void); /向串口發(fā)送一個(gè)字符 void send_uart(uchar ch); /串口初始化 void inituart(); /at 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)查詢指令 void at_creg(); /at 復(fù)位指令 void at_rst(); /at 接收

45、格式指令 void at_cmgf(); /發(fā)送溫度信息 uchar sms_send(uint temp,uchar flag); /寫信息中心號(hào) void at_csca(); /讀取信息 uchar sms_read(uchar mode); /at 短消息讀取指令 void at_cmgr(); /模塊初始化 void gsminit(); /at 短消息刪除指令 void at_cmgd(uchar d); /短信刪除當(dāng)前 void sms_delete_now(); /at 發(fā)送短信 void at_fsdx(uchar x); /需要改動(dòng)的地方 / uchar code tc_z

46、xh=at+csca=+86; /本地中心設(shè)置命令 uchar tc_sms_address= /本地中心號(hào) uchar telephone_number /目的電話號(hào) /其他地方不要亂動(dòng) / uchar code tc_wlzt=at+creg?; /網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)查詢 uchar code tc_msxz=at+cmgf=0; /發(fā)送模式選擇。 uchar code tc_dqml=at+cmgr=1; /短信讀取命令。 uchar code tc_scml=at+cmgd=; /短信刪除命令。 uchar code tc_atf=at /格式

47、化命令 uchar code tc_fxdx=at+cmgs=; /發(fā)送短信 /現(xiàn)在溫度？ uchar code nowt=73b057286e295ea6ff1f; uchar tc35_con; uchar tc35_re195,tc35_max,i_receive,i_tc35_rece; uchar mode=0,k=0; /號(hào)碼匹配或者只需內(nèi)容匹配 uchar gsmmode=1; uchar x=0,y=0; uint lcdi=0; /溫度 uint tt=0; uchar tempt=0; uchar wdup=30; uint krup=600; /可燃?xì)怏w uint krq

48、t=0; /報(bào)警狀態(tài) uchar bjzt=0; sbit jdq = p20; sbit led = p37; sbit rsd = p36; / / uchar modelcd=0; /主函數(shù) void main(void) uchar key=0,i=0; led=0; /初始化 ds1302 ds1302_init(); /溫度轉(zhuǎn)換 tmpchange(); /返回溫度 tt=tmp(); tempt=tt/10; /ds1302_write_time(); /讀取按鍵 key=getkey(); initadc(); inituart(); /錄音調(diào)整 if(key=1) /調(diào)用 l

49、cd 顯示圖片(擴(kuò)展)初始化程序 initina1(); modelcd=1; lcd_mesg(0 x90,ly1); while(modelcd4) key=getkey(); kdeay(); /按鍵錄音 if(key=2) if(modelcd=1) playcout=1; reccout=1; else if(modelcd=2) playcout=5; reccout=5; else if(modelcd=3) playcout=10; reccout=10; playbit=0; recbit=1; playsound(); /按鍵放音 else if(key=3) if(mod

50、elcd=1) playcout=1; reccout=1; else if(modelcd=2) playcout=5; reccout=5; else if(modelcd=3) playcout=10; reccout=10; playbit=1; recbit=0; playsound(); /停止 else if(key=4) ddstop(); else if(key=1) modelcd+; if(modelcd=2) lcd_mesg(0 x90,ly2); else if(modelcd=3) lcd_mesg(0 x90,ly10); ddstop(); else if(k

51、ey=2) /調(diào)用 lcd 顯示圖片(擴(kuò)展)初始化程序 initina1(); lcd_init_t(); lcddelay(100); /大于 40ms 的延時(shí)程序 modelcd=1; ds1302_read_time(); lcd_mesg(0 x90,ly3); lcddelay(100); /大于 40ms 的延時(shí)程序 lcd_mesg(0 x88,ly4); displaydata(time_buf1,1,1); /判斷是否退出 while(modelcd=100) time_buf11=0; break; case 2: time_buf12+; if(time_buf12=13

52、) time_buf12=1; break; case 3: time_buf13+; /知道 年和月返回 月的最大值 uchar yday(uchar y,uchar m) if(time_buf13yday(time_buf11,time_buf12) time_buf13=1; break; case 4: time_buf14+; if(time_buf1423) time_buf14=0; break; case 5: time_buf15+; if(time_buf1559) time_buf15=0; break; case 6: time_buf16+; if(time_buf1659) time_buf16=0; break; if(modelcd=1) x=1;y=1; else if(modelcd=2) x=1;y=3; else if(modelcd=3) x=1;y=5; else if(modelcd=4) x=2;y=2; else if(modelcd=5) x=2;y=4; else if(modelcd=6) x=2;y=6; displayd