畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于GSM模塊的單片機(jī)紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)

1、畢業(yè)論文題題 目：目： 基于基于 gsm 模塊的單片機(jī)紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)模塊的單片機(jī)紅外防盜報(bào)警系統(tǒng) 英文題目：英文題目： based on gsm module single-chip infrared security alarm system 二二 零零 一一一一 年年 六六 月月東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 摘要i摘 要本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器以及 gsm 模塊。熱釋電紅外傳感器具有制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝方便、防盜性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，它的信號(hào)易于處理并經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和 pc 機(jī)通信；tc35 型 gsm 模塊自帶 rs232 通信端口，能夠方便的與單片機(jī)和 pc 機(jī)相連，可實(shí)現(xiàn)報(bào)

2、警信號(hào)的無線快速傳遞，同時(shí)能直接將報(bào)警信息傳送到客戶手機(jī)終端上，方便及時(shí)報(bào)警，通過 gsm 模塊也能使該系統(tǒng)與 pc 終端相連，方便多系統(tǒng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理。本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩部分。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、紅外檢測(cè)電路、報(bào)警電路、串口模塊等部分組成。處理器采用 51 系列單片機(jī) at89c51，整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件下控制工作的。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；紅外傳感器；gsm 模塊；報(bào)警電路東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 abstractiiabstractthe system uses a pyroelectric infrared sensorand gsm module. pyroelectric

3、infrared sensor has produced a simple, low cost, easy installation, security and stable performance. it is easy to handle and the signal processed by the mcu system and pc, to facilitate communication. type tc35 gsm module comes with rs232 communication port and can be easily connected with the micr

4、ocontroller and pc machines, enabling rapid transmission of the wireless alarm signal. at the same time alarm information can be transmitted directly to the client mobile terminal, to facilitate the timely warning. through the gsm module also allows the system is connected with the pc terminal to fa

5、cilitate the harmonization of multi-system management. the design includes both hardware and software parts. hardware includes single chip control circuit, infrared detection circuits, alarm circuits, serial modules and other components. 51 series processor at89c51, the whole system is under the con

6、trol of the system software to work.key words: mcu; infrared sensor; gsm module; alarm circuit東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 目錄iii目 錄1 1 引言引言.11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求.12 2 基礎(chǔ)知識(shí)介紹基礎(chǔ)知識(shí)介紹.22.1 熱釋電紅外傳感器（pir）原理簡(jiǎn)介.22.2 pir 性能及檢測(cè)范圍.22.3at89c51 單片機(jī)簡(jiǎn)單概述.32.3.1 at89c51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu).32.3.2 at89c51 單片機(jī)管腳說明.43 3 方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì).63.1 總體設(shè)計(jì)思路.63.2 具體電路模塊設(shè)

7、計(jì).63.2.1 電源電路.63.2.2 熱釋電紅外傳感器原理.73.2.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì).93.2.4 復(fù)位電路的設(shè)計(jì).93.2.5 報(bào)警電路設(shè)計(jì).103.2.6 串口模塊設(shè)計(jì).113.3 系統(tǒng)硬件電路元件的選擇及說明.123.4 軟件的程序?qū)崿F(xiàn).153.4.1 主程序工作流程.153.4.2 中斷服務(wù)程序工作流程.164 4 系統(tǒng)仿真及測(cè)試系統(tǒng)仿真及測(cè)試.174.1 仿真條件及預(yù)期效果.174.2 系統(tǒng)仿真各步驟的具體過程及數(shù)據(jù)記錄.184.2.1 硬件仿真及測(cè)試記錄.184.2.2 軟件測(cè)試及記錄.234.2.3 硬件與軟件連調(diào)測(cè)試及記錄.234.2.4 gsm 模塊的模擬測(cè)試及記錄.

8、264.3 系統(tǒng)仿真評(píng)估及技術(shù)展望.295 5 總結(jié)總結(jié).30參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).31致致 謝謝.32附附 錄錄.33東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 引言11 引言我國(guó)工業(yè)化的快速發(fā)展帶動(dòng)了無數(shù)企業(yè)茁壯成長(zhǎng)，隨之而來的是倉(cāng)庫(kù)的不斷擴(kuò)建以及儲(chǔ)存物品價(jià)值不斷升高，不論是工業(yè)還是物流業(yè)，對(duì)于倉(cāng)庫(kù)的管理和防盜面臨著很大的壓力，在高科技時(shí)代下，技術(shù)不斷革新，我國(guó)目前的傳統(tǒng)防盜報(bào)警系統(tǒng)已無法滿足市場(chǎng)的需要，因此根據(jù)國(guó)際安防業(yè)的主流技術(shù)發(fā)展方向，迫切的希望研究出適合用于工業(yè)、物流業(yè)的倉(cāng)庫(kù)防盜報(bào)警系統(tǒng)。隨著 08 年奧運(yùn)會(huì)的成功舉辦，帶動(dòng)了我國(guó)的安防業(yè)迅猛發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，針對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)的

9、嵌入式技術(shù)也需快速更新，而基于 gsm模塊的防盜報(bào)警技術(shù)正是未來一段時(shí)間內(nèi)的主要發(fā)展趨勢(shì)，因此它的設(shè)計(jì)有著重要的意義。1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1）根據(jù)市場(chǎng)需求及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，模擬為一工廠倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)基于模塊的被動(dòng)式紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)分軟件、硬件兩部分，分別劃分為檢測(cè)模塊、聲光報(bào)警模塊、串口模塊、gsm 模塊。（2）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能。工廠倉(cāng)庫(kù)經(jīng)常處于無人狀態(tài)，需要不斷監(jiān)控是否有人入侵。當(dāng)有人入侵時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到動(dòng)作產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理電路處理放大后送入單片機(jī)，人體的每一次移動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，當(dāng)電信號(hào)累計(jì)到 5 次時(shí)系統(tǒng)判定為有外人入侵，啟動(dòng)中斷服務(wù)程序（報(bào)警功能），分別進(jìn)行聲光報(bào)警

10、和gsm 報(bào)警。（3）被動(dòng)式熱釋電紅外傳感器能探測(cè)出針對(duì)人的紅外波段，能區(qū)別于其他紅外波段，盡量減少誤報(bào)漏報(bào)，同時(shí)檢測(cè)范圍大，檢測(cè)形式隱蔽，不易被外人察覺。（4）通過 proteus 軟件和 keil 軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，初步檢測(cè)系統(tǒng)的正確性。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 基礎(chǔ)知識(shí)介紹22 基礎(chǔ)知識(shí)介紹2.1 熱釋電紅外傳感器（pir）原理簡(jiǎn)介本文主要采用的是 d203s 型熱釋電紅外傳感器。它主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度

11、升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大 70 分貝以上，這樣就可以測(cè)出 1020米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽

12、弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為 910-um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在 0.220-um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長(zhǎng)范圍為 710-um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。pir 內(nèi)部電路圖如下圖所示：2.2 pir 性能及檢測(cè)范圍pir 抗干擾性能比較強(qiáng)：東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 基礎(chǔ)知識(shí)介紹3(1)防小動(dòng)物干擾：探測(cè)器安裝在推薦地使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上地小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。 (2)抗電磁干擾：探測(cè)器

13、的抗電磁波干擾性能符合 gb10408 中 4.6.1 要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。 (3)抗燈光干擾：探測(cè)器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3 米外 h4 鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。pir 對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感,而對(duì)于橫切方向(即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感.因此針對(duì)這一特點(diǎn)和系統(tǒng)要求的檢測(cè)范圍，可將 pir 安裝在倉(cāng)庫(kù)頂棚，其檢測(cè)范圍如圖所示：2.3at89c51 單片機(jī)簡(jiǎn)單概述2.3.1 at89c51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)at89c51 是一種帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomfalsh progr

14、ammable and erasable read only memory）的低電壓，高性能 cmos8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用atmel 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 mcs-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 cpu 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel 的at89c51 是一種高效微控制器，at89c2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。at89c 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。at89c51 單片機(jī)的基本組成及功能方塊圖如下圖所示：東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 基礎(chǔ)知識(shí)

15、介紹42.3.2 at89c51 單片機(jī)管腳說明atmel 公司的 at89c51 是一種高效微控制器。采用 40 引腳雙列直插封裝形式，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以不少引腳具有第二功能。 vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0 口：p0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8ttl 門電流。當(dāng) p0口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 p1 口：p1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 口緩沖器能接收輸出 4ttl 門電流。p1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，

16、p1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口作為低八位地址接收。 p2 口：p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) ttl 門電流，當(dāng) p2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2

17、口在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 基礎(chǔ)知識(shí)介紹5p3 口：p3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個(gè) ttl門電流。當(dāng) p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。 p3 口也可作為 at89c51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 p3.0 rxd（串行輸入口） p3.1 txd（串行輸出口） p3.2 /int0（外部中斷 0） p3.3 /int1（外部中斷 1） p3.4 t0（記時(shí)器 0

18、 外部輸入） p3.5 t1（記時(shí)器 1 外部輸入） p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） p3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 rst 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ale 脈沖。

19、如想禁止 ale 的輸出可在 sfr8eh 地址上置 0。此時(shí)， ale 只有在執(zhí)行 movx，movc 指令是 ale 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ale 禁止，置位無效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/ea 將內(nèi)部鎖定為 reset；當(dāng)/ea 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在

20、flash 編程期間，此引腳也用于施加 12v 編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來自反向振蕩器的輸出。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)63 方案設(shè)計(jì)3.1 總體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括硬件、軟件兩部分。模塊可劃分為檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊和控制模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為熱釋電紅外傳感器、報(bào)警器、單片機(jī)控制電路。軟件結(jié)構(gòu)有循環(huán)檢測(cè)、中斷報(bào)警兩個(gè)功能。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心元件，所以次系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成系統(tǒng)，軟件是各種工

21、作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括系統(tǒng)功能分析、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。處理器采用 51 系列單片機(jī) at89c51。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，經(jīng)放大電路等最終輸入單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)，利用控制信號(hào)進(jìn)行報(bào)警等，當(dāng)報(bào)警解除時(shí)可以人工手動(dòng)接觸報(bào)警 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：at89c51復(fù)位電路紅外檢測(cè)電路聲光報(bào)警電路gsm報(bào)警電路3.2 具體電路模塊設(shè)計(jì)3.2.1 電源電路電源電路如下圖所示，220v 交流市電可由市場(chǎng)上典型 220v 轉(zhuǎn) 12v 變壓器降壓，經(jīng)橋式整流器 d1 整

22、流，電解電容 c1 濾波，三端穩(wěn)壓器 78l05 穩(wěn)壓，c2 改善穩(wěn)定電源波動(dòng)最后得到整機(jī)要求的+5v 穩(wěn)定直流電源。其中 7805 的 vi 管腳可接受 8-25v 電壓，vo 管腳能夠穩(wěn)定輸出 5v 電壓，只要輸入電壓在 8-25v，7805 都能為單片機(jī)系統(tǒng)提供恒定的 5v 電壓。c1 起濾波作用在電路中一般為幾千 ufc2：用來改善負(fù)載的瞬態(tài)效應(yīng)，減少高頻噪聲，就是減小電源不規(guī)則的波動(dòng)量東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)7提高電源性能。說明：因?yàn)檐浖?，無法直接模擬出 12v 交流電，故在 proteus 中模擬電源電路時(shí)，采用激勵(lì)源模式模擬出 12v 交流電，如圖，ac2 輸入

23、+12v 正弦交流源，ac1 輸入-12v 正弦交流源，組成一個(gè) 24v 的正弦交流電源。3.2.2 熱釋電紅外傳感器原理（1）傳感器組成及檢測(cè)電路框圖熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。熱釋電傳感器具有成本低、不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動(dòng)安裝等特點(diǎn)。實(shí)際使用時(shí)，在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透鏡，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測(cè)距離及范圍。實(shí)驗(yàn)證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測(cè)距離僅為 2m 作用；而配上菲涅爾透鏡后，其檢測(cè)距離可增加到 10m 以上。由于熱釋電傳感器輸出的信號(hào)變化緩慢、幅值?。ㄐ∮?1mv） ，不能直

24、接作為照明系統(tǒng)的控制信號(hào)，因此傳感器的輸出信號(hào)必須經(jīng)過一個(gè)專門的信號(hào)處理電路，使得傳感器輸出信號(hào)的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào)。根據(jù)功能要求，人體熱釋電檢測(cè)電路組成框圖如下所示：檢測(cè)對(duì)象菲涅爾透鏡熱釋電紅外傳感器信號(hào)處理電路vi熱釋電檢測(cè)電路組成框圖東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)8其中 v0為控制信號(hào)，接到單片機(jī)的中斷端口。（2）信號(hào)處理電路本設(shè)計(jì)采用 bis0001 來完成對(duì)熱釋電傳感器輸出信號(hào)的處理。1）bis0001 簡(jiǎn)介及工作原理bis0001 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就可構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)、報(bào)警用人

25、體熱釋電傳感器等。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(kù)房及家庭的過道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。bis0001 芯片管腳如下圖所示:bis0001 是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。它通過放大器將傳感器信號(hào)進(jìn)行放大，通過比較器等使信號(hào)能夠穩(wěn)定的輸出到單片機(jī)中。2）信號(hào)處理電路熱釋電傳感器信號(hào)處理電路東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)9熱釋電傳感器 s 極輸出信號(hào)送入 bis0001 的 14 腳，經(jīng)內(nèi)部第一級(jí)運(yùn)算

26、放大器放大后，由 c3 耦合從 12 腳輸入至內(nèi)部第二級(jí)運(yùn)算放大器放大，再經(jīng)電壓比較器構(gòu)成的鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，最后從 12 腳輸出信號(hào)（v0）送入單片機(jī)中斷 0 端口以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。bis0001 的 1 腳接高電平，使芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出 v0（高電平）的延遲時(shí)間 tx 由外部 r8 和 c7 的大小調(diào)整；觸發(fā)封鎖時(shí)間 ti 由外部 r9 和 c6 的大小調(diào)整。和組成電路，將在節(jié)中詳細(xì)介紹。在信號(hào)處理電路中經(jīng)常用到放大電路，它可以將微弱信號(hào)通過晶體管效應(yīng)放大從而方便對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行各種處理，本文將在節(jié)中詳細(xì)介紹。3.2.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電

27、路是為單片機(jī)提供機(jī)器振蕩周期的電路，是單片機(jī)的重要組成部分。其中振蕩源對(duì)于石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為個(gè)振蕩周期，所以機(jī)器周期共有個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為，一個(gè)振蕩周期為，故本單片機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)機(jī)器周期為，時(shí)鐘電路如圖所示：3.2.4 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在端持續(xù)給出個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。使用晶振頻率為時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。如圖：因?yàn)殡娙菥哂型ń涣髯柚绷鞯奶匦?，因此?dāng)開關(guān)沒有按下時(shí)+5v 的直流電壓

28、無法加到單片機(jī)的 rst 端口上，因此系統(tǒng)并不執(zhí)行復(fù)位功能；而當(dāng)開關(guān)持續(xù)按下時(shí)，電源電壓直接加到復(fù)位端口，在 2 個(gè)機(jī)器周期即 2us 后系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，松開開關(guān)，東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)10系統(tǒng)初始化后正常運(yùn)行。電路中和組成延時(shí)電路，將在中詳細(xì)介紹。3.2.5 報(bào)警電路設(shè)計(jì)如圖所示，報(bào)警電路由一個(gè)蜂鳴器接到單片機(jī)的 p1。0 接口，而 led 報(bào)警燈接單片機(jī) p1。1 接口，當(dāng)紅外傳感器探測(cè)到有人入侵時(shí)會(huì)自動(dòng)通過中斷程序使蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲音，同時(shí) led 發(fā)出紅光警示入侵者。本設(shè)計(jì)僅為模擬聲光報(bào)警系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中還需注意當(dāng)報(bào)警器與單片機(jī)相隔很遠(yuǎn)時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生很大噪聲等其他不穩(wěn)

29、定因素，極有可能產(chǎn)生蜂鳴器的工作不正常，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)對(duì)電路進(jìn)行修改，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性達(dá)到最佳。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)113.2.6 串口模塊設(shè)計(jì)（1）tc35 簡(jiǎn)介tc35 是 siemeils 公司推出的新一代無線通信 gsm 模塊。自帶 rs232 通訊接口,可以方便地與 pc 機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊?？梢钥焖佟踩?、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)(short message service)和傳真。tc35 模塊的工作電壓為 3.35.5v,可以工作在 900mhz 和 1800mhz 兩個(gè)頻段,所在頻段功耗分別為2w(900m)和 1w

30、(1800m)。（2）硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用型號(hào)為 tc35 的 gsm 模塊，該模塊自帶 rs232 端口，若想與單片機(jī)連接，只需設(shè)計(jì)一個(gè) ttl 轉(zhuǎn) rs232 電平電路,連接到 at89c51 的 uart 口,另一端直接連接到 tc35 即可。如圖所示，串口模塊由一個(gè)芯片和一個(gè) compim 串口端組成，compim 端口負(fù)責(zé)與 gsm 連接，max232 負(fù)責(zé)與單片機(jī)連接。軟件設(shè)計(jì)上，主要通過單片機(jī)串行通信端口向 tc35gsm 模塊傳輸信息，令tc35 工作。單片機(jī)與 tc35i 的軟件接口其實(shí)就是單片機(jī)通過 at 指令控制手機(jī)的控制技術(shù)，首先設(shè)置 tc35i 模塊的工作模式

31、：at+cmgf=n，n=0 為 pdu 模式；n=1 為文本模式；通常設(shè)置為 pdu 模式，在這種模式下，能傳送或接受透明數(shù)據(jù)（用戶自定義數(shù)據(jù)） 。at+cmgr=n 為讀 tc35i 模塊短消息數(shù)據(jù)，n 為短消息號(hào)。at+cmgl=n 為列出 tc35i 模塊內(nèi)的短消息，n=0 是未讀的短消息，n=1 位已讀的短消息，n=2 位未發(fā)送的短消息，n=3 為已發(fā)送的短消息 n=4 為所有短消息。at+cmgd=n 為刪除tc35i 模塊的短消息，n 為短消息編號(hào)。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)12tc35 中與 sms 相關(guān)的若干 gsm at 指令基于 tc35 的短信的發(fā)送方法分成

32、兩步：1）發(fā)送接收的手機(jī)號(hào)碼,等待應(yīng)答 ： at+cmgs車(目的地址)對(duì)方 tc35 回應(yīng)：at+cmgs） 輸入短信息的內(nèi)容(只能是英文)：test 回車3.3 系統(tǒng)硬件電路元件的選擇及說明硬件電路的設(shè)計(jì)見附圖示，從以上分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下器件：at89c51、熱釋電紅外傳感器模塊、led、電容電阻、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)手工復(fù)位電路等。本設(shè)計(jì)主要目的在于探索基于 gsm 無線網(wǎng)絡(luò)報(bào)警的紅外防盜報(bào)警系統(tǒng)，因此重點(diǎn)在于對(duì) gsm 模塊的應(yīng)用的探索，其他模塊則采用已經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化模塊，所需元件均能在市場(chǎng)上找到

33、且價(jià)格合理，根據(jù)各模塊的參數(shù)值可以輕易得到所需元件的型號(hào)，易于替換；這樣不僅有利于節(jié)省本設(shè)計(jì)的開發(fā)成本，同時(shí)對(duì)于以后產(chǎn)品有更好的維護(hù)性和替換性。本系統(tǒng)中最常見的電路由最基本的電路和晶體管放大電路組成，其原理如下：東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)13（1）rc 電路在模擬及脈沖數(shù)字電路中，常常用到由電阻 r 和電容 c 組成的 rc 電路，在這些電路中，電阻 r 和電容 c 的取值不同、輸入和輸出關(guān)系以及處理的波形之間的關(guān)系，產(chǎn)生了 rc 電路的不同應(yīng)用。rc 電路主要應(yīng)用為微分電路、積分電路、耦合電路、脈沖分壓器以及濾波電路。在電路中起著重要作用。在本設(shè)計(jì)中主要用到了 rc電路的濾波作用

34、。在模擬電路，由 rc 組成的無源濾波電路中，根據(jù)電容的接法及大小主要可分為低通濾波電路和高通濾波電路，如下所示：低通濾波電路高通濾波1)低通濾波電路中，他跟積分電路有些相似（電容 c 都是并在輸出端），但他們是應(yīng)用在不同的電路功能上，積分電路主要是利用電容 c 充電時(shí)的積分作用，在輸入方波情形下，來產(chǎn)生周期性的鋸齒波（三角波），因此電容 c 及電阻 r 是根據(jù)方波的 tw 來選取，而低通濾波電路，是將較高頻率的信號(hào)旁路掉（因xc=1/（2fc），f 較大時(shí)，xc 較小，相當(dāng)于短路），因而電容 c 的值是參照低頻點(diǎn)的數(shù)值來確定，對(duì)于電源的濾波電路，理論上 c 值愈大愈好。2)高通濾波電路與微分

35、電路或耦合電路形式相同。在脈沖數(shù)字電路中，因 rc與脈 寬 tw 的關(guān)系不同而區(qū)分為微分電路和耦合電路；在模擬電路，選擇恰當(dāng)?shù)碾娙?c 值，就可以有選擇性地讓較高頻的信號(hào)通過，而阻斷直流及低頻信號(hào)，如高音喇叭串接的電容，就是阻止中低音進(jìn)入高音喇叭，以免燒壞。另一方面，在多級(jí)交東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)14流放大電路中，他也是一種耦合電路。(2)晶體管放大電路紅外傳感器所發(fā)出信號(hào)均為低頻小信號(hào)，因此需要放大電路對(duì)其進(jìn)行放大處理方可輸入到單片機(jī)中。本設(shè)計(jì)采用低頻小信號(hào)放大器，對(duì)電壓進(jìn)行放大，主要要求是使負(fù)載得到不失真的電壓信號(hào)，主要指標(biāo)是：電壓增益、輸入輸出阻抗。本設(shè)計(jì)采用的是晶體三極

36、管（bjt）放大器，根據(jù)輸入和輸出回路的共同端的不同接法，可以組成三種連接方式：a共基極b共射極c共集極 綜述三種接法的主要特點(diǎn)和應(yīng)用，可以大致歸納如下：1)共射電路同時(shí)具有較大的電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)15值比較適中，所以，一般只要對(duì)輸入電阻、輸出電阻和頻率響應(yīng)沒有特殊要求的地方，均常采用。因此，共射電路被廣泛地用作低頻電壓放大電路的輸入級(jí)、中間級(jí)和輸出級(jí)。2)共集電路的特點(diǎn)是電壓跟隨，這就是電壓放大倍數(shù)接近于 1 而小于 1，而且輸入電阻很高、輸出電阻很低，由于具有這些特點(diǎn)，常被用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)、輸出級(jí)或作為隔離用的中間級(jí)

37、。首先，可以利用它作為測(cè)量放大器的輸入級(jí)，以減小對(duì)被測(cè)電路的影響，提高測(cè)量的精度。其次，如果放大電路輸出端是一個(gè)變化的負(fù)載，那么為了在負(fù)載變化時(shí)保證放大電路的輸出電壓比較穩(wěn)定，要求放大電路具有很低的輸出電阻。此時(shí)，可以用射極輸出器作為放大電路的輸出級(jí)。3)共基電路的突出特點(diǎn)在于它具有很低的輸入電阻，使晶體管結(jié)電容的影響不顯著，因而頻率響應(yīng)得到很大改善，所以這種接法常常用于寬帶放大器中。另外，由于輸出電阻高，共基電路還可以作為恒流源。3.4 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)本系統(tǒng)的軟件程序主要功能是循環(huán)檢測(cè)中斷端口有無信號(hào)，因?yàn)榧t外控制信號(hào)由中斷 0 端口輸入。當(dāng)有外人入侵時(shí)系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，自動(dòng)進(jìn)入中斷程序，即進(jìn)入

38、防盜報(bào)警程序。此時(shí)單片機(jī)會(huì)由串行通信端口（uart）向 tc35 發(fā)出指令，通過tc35gsm 模塊將報(bào)警信息傳送指定手機(jī)上或者傳送其他 gsm 模塊后匯入 pc 控制終端以便統(tǒng)一控制；同時(shí)單片機(jī)還會(huì)控制報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，通知附近工作人員盡快趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。3.4.1 主程序工作流程按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知，主要功能是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)有無中斷信號(hào)產(chǎn)生。程序流程圖如下所示：東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì)16由流程圖可以看出，系統(tǒng)電源打開后進(jìn)入初始化階段，初始化主要由程序中初始化函數(shù)模塊來完成；程序初始化后將循環(huán)檢測(cè)各端口的變化，當(dāng)沒有中斷產(chǎn)生時(shí)系統(tǒng)維持原狀，當(dāng)有

39、中斷產(chǎn)生時(shí)將進(jìn)入中斷服務(wù)程序模塊。初始化函數(shù)模塊功能是將單片機(jī) p1 端口全部置 0，可使紅色燈亮，提示工作正常，同時(shí)也使得蜂鳴器進(jìn)入工作狀態(tài)但不產(chǎn)生報(bào)警。在初始化階段系統(tǒng)還要設(shè)置中斷模式令 tmod 寄存器（工作方式寄存器）為 0 x10，該模式允許定時(shí)器 1 和外部中斷 0 程序同時(shí)啟用；同時(shí)關(guān)閉中斷端口，即將寄存器 ea（中斷允許控制位，置 0 表示關(guān)中斷）、ex0（外部中斷 0 請(qǐng)求標(biāo)志位，置 0 表示關(guān)閉請(qǐng)求）、tr1（定時(shí)器 1 運(yùn)行控制位，置 0 表示關(guān)閉）全部置 0。3.4.2 中斷服務(wù)程序工作流程由于本設(shè)計(jì)是針對(duì)倉(cāng)庫(kù)的防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，因此有別于家庭的防盜報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)檢測(cè)有外

40、人入侵時(shí)，管理人員必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行確認(rèn)后手動(dòng)復(fù)位電路，否則無法徹底達(dá)到防盜效果。本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到外部檢測(cè)模塊送來的脈沖信號(hào)后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理，啟動(dòng)中斷服務(wù)程序，進(jìn)行聲光報(bào)警和 gsm 報(bào)警。其中斷工作流程如下圖所示：中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng)關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)報(bào)警模塊、gsm模塊恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、開中斷中斷返回中斷報(bào)警程序主要靠?jī)蓚€(gè)函數(shù)模塊來完成，報(bào)警函數(shù)模塊負(fù)責(zé)進(jìn)行聲光報(bào)警，而 gsm 模塊負(fù)責(zé) gsm 無線網(wǎng)絡(luò)報(bào)警，當(dāng)警報(bào)結(jié)束后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行恢復(fù)。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試174 系統(tǒng)仿真及測(cè)試本設(shè)計(jì)是對(duì)基于 gsm 模塊的防盜報(bào)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)

41、化的探索，所以應(yīng)盡可能的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬以測(cè)試是否符合預(yù)期效果。4.1 仿真條件及預(yù)期效果本設(shè)計(jì)利用 proteus 仿真，并將所編寫的程序用 keil 軟件編譯，同時(shí)將電路圖及程序結(jié)合模擬，仿真原理圖和源程序請(qǐng)見附錄。說明：因?yàn)?proteus 仿真能力有限，傳感器電路無法仿真，因此雖然分別給出了檢測(cè)模塊電路圖和系統(tǒng)圖，但是在進(jìn)行仿真測(cè)試以驗(yàn)證系統(tǒng)時(shí)，為了方便所以將系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，以開關(guān)信號(hào)代替檢測(cè)模塊發(fā)送的脈沖信號(hào)，如下圖所示：at89c51 的 p3.2 端口有兩個(gè)功能，當(dāng)接高電平時(shí)為 i/o 端口，可對(duì)外部元件進(jìn)行控制等操作，當(dāng)接低電平時(shí)為中斷 0 端口。因此 p3.2 端口直接接+5v

42、電源電壓，使其為高電平，此時(shí)無中斷信號(hào)產(chǎn)生，開關(guān)接地，模擬紅外傳感器模塊發(fā)送脈沖信號(hào)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電源直接接地，p3.2 為低電平，產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，此過程即為紅外傳感器發(fā)送控制信號(hào)到單片機(jī)中斷 0 端口產(chǎn)生中斷信號(hào)的過程。本系統(tǒng)仿真步驟和目標(biāo)：（1）利用 proteus 仿真系統(tǒng)電路，檢測(cè)電路是否正確，各端口電壓是否符合要求。 （2）利用 keil 編寫源程序，運(yùn)行程序查看編寫是否正確，查看各寄存器使用情況（3）將 proteus 與 keil 連調(diào)，加載程序到 proteus 中，運(yùn)行系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)要求產(chǎn)生中斷，看軟件是否按照預(yù)期效果運(yùn)行 （4）通過 gsm 端口模擬軟件，對(duì) gsm 端口

43、進(jìn)行模擬測(cè)試，看是否能夠在產(chǎn)生中斷時(shí)有信息發(fā)送出來。本系統(tǒng)仿真后預(yù)期達(dá)到的效果：（1）對(duì)仿真電路，應(yīng)在關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置電壓檢測(cè)點(diǎn)，觀察電壓是否符合要求并記錄數(shù)據(jù)；（2）對(duì)源程序，應(yīng)記錄 keil 軟件編譯后的信息，同時(shí)記錄各寄存器的使用情況；（3）當(dāng)連調(diào)時(shí)，應(yīng)分別記錄中斷產(chǎn)生前的系統(tǒng)東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試18狀態(tài)和中斷產(chǎn)生后的系統(tǒng)狀態(tài)，同時(shí)判別是否達(dá)到了報(bào)警效果，對(duì)以后產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑u(píng)估；（4）對(duì) gsm 模塊的模擬，當(dāng)中斷產(chǎn)生后應(yīng)記錄軟件模擬接收的信息并記錄，判斷是否與預(yù)期相符合。4.2 系統(tǒng)仿真各步驟的具體過程及數(shù)據(jù)記錄4.2.1 硬件仿真及測(cè)試記錄硬件的可靠性設(shè)計(jì)對(duì)

44、于一個(gè)系統(tǒng)來說至關(guān)重要，因此在未設(shè)計(jì)出實(shí)物前對(duì)其模擬進(jìn)行檢測(cè)是十分有必要的。針對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)所考慮到可能存在的問題，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，以便實(shí)時(shí)觀察電路電壓電流變化情況，提前發(fā)現(xiàn)硬件故障或致命性錯(cuò)誤以便改正。本步驟是利用 proteus 仿真系統(tǒng)電路，檢測(cè)電路是否正確，各端口電壓是否符合要求。針對(duì)仿真電路，應(yīng)在關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)置電壓檢測(cè)點(diǎn)，觀察電壓是否符合要求并記錄數(shù)據(jù)。說明：用來表示邏輯 1 和邏輯 0 的電壓值叫做邏輯電平。用一個(gè)電平表示 1，用另一個(gè)電平表示 0。本系統(tǒng)采用的 at89c51 單片機(jī)的電源電壓 vcc=5v，則輸入低電平為-0.5-0.9v 而輸入高電平為 1.9-5.5v。所以單片

45、機(jī)系統(tǒng)中邏輯 0 的上限為0.9v，下線約為-0.5v；而邏輯 1 的最低電平為 1.9v，最高不高于 5.5v。其中的 0.9-1.9v 則為一個(gè)電壓分隔區(qū)域。如果信號(hào)的電平處于分隔區(qū)，系統(tǒng)將無法判斷是 1 還是 0，從而造成數(shù)字系統(tǒng)的邏輯混亂，所以應(yīng)當(dāng)避免。故實(shí)際中，輸入高電平應(yīng)盡量保證接近單片機(jī)的供電電壓 vcc5，而低電平盡量保證接近 gnd，即 0v。（1）電路設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)電路所設(shè)檢測(cè)點(diǎn)主要檢測(cè)電源電壓是否穩(wěn)定，不穩(wěn)定的電源電壓不僅會(huì)減少系統(tǒng)壽命，極大損害各部位元器件的壽命，同時(shí)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性大大增加，電壓的跳動(dòng)，電路中各種噪聲都會(huì)使本系統(tǒng)失靈，針對(duì)可能出現(xiàn)的情況，如下圖所示設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)

46、，并記錄數(shù)據(jù)。1）電源電路檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置如圖所示：東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試19單片機(jī)要想穩(wěn)定工作，輸入的電壓至關(guān)重要，因此電源電路主要檢測(cè) 7805 穩(wěn)壓器的輸入口 vi 和輸出口 vo 是否在正常電壓內(nèi)，電壓是否有跳變，并記錄數(shù)據(jù)。當(dāng)啟動(dòng)模擬時(shí)如下所示：可以看到檢測(cè)點(diǎn)顯示的電壓數(shù)據(jù)，每隔 5s 暫停記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試數(shù)據(jù)如下：電源電路測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)間vi（單位：v）vo（單位：v）測(cè)試前數(shù)值00模擬后（5s）23.13975.008710s23.13995.008715s23.1885.008320s23.13985.008725s23.18765.0083東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院

47、畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試2030s23.18765.0083分析以上數(shù)據(jù)可知，輸入電壓為 23.1v，符合 7805 穩(wěn)壓器的輸入電壓；輸出電壓為 5v 符合單片機(jī)的輸入電壓，并且輸出電壓起伏基本在 0.0010v，符合單片機(jī)系統(tǒng)要求。但輸入電壓在 15s、25s、30s 時(shí)出現(xiàn)明顯的跳動(dòng)，說明電源的整流橋有不穩(wěn)定情況，會(huì)使電路中產(chǎn)生噪聲，在以后的開發(fā)中應(yīng)當(dāng)給予改進(jìn)。2）復(fù)位電路檢測(cè)點(diǎn) 因?yàn)閺?fù)位電路是系統(tǒng)在需要時(shí)通過開關(guān)而作用的，因此在開關(guān)沒按下之前，輸入電壓應(yīng)是低電平，而開關(guān)長(zhǎng)時(shí)間按下后，輸入到單片機(jī)端口的應(yīng)是高電平；因此主要檢測(cè)當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，開關(guān)按下前后電路各處的電壓變化是否在正常范圍內(nèi)。

48、檢測(cè)點(diǎn)如下圖所示：每隔 5s 暫停系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果如下：復(fù)位電路測(cè)試數(shù)據(jù)（單位：v）時(shí)間vccr2測(cè)試前數(shù)值005s50.810s50.815s50.820s50.825s50.8開關(guān)按下后 0s54.999485s54.99948東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試2110s54.9994815s54.9994820s54.9994825s54.9994830s54.99948通過以上數(shù)據(jù)可知，所設(shè)計(jì)復(fù)位電路很穩(wěn)定，基本無電壓的變化，按下開關(guān)之前，res 端口輸入電壓始終為 0.8v 低電平；當(dāng)按下開關(guān)后，res 端口輸入電壓變成 5v 高電平。3）報(bào)警電路檢測(cè)點(diǎn)報(bào)警電路主要檢

49、測(cè)控制端口輸出電壓的變化是否在要求之內(nèi)，觀察電路中的電壓是否有跳動(dòng)，以防有過大噪聲干擾；當(dāng)外部中斷產(chǎn)生后，觀察報(bào)警電路的檢測(cè)點(diǎn)如下圖所示：每隔 5s 記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果如下所示：報(bào)警電路測(cè)試數(shù)據(jù)（單位：v）時(shí)間u2d10s005sslo2.6097310sslo2.6097315sslo2.6097320sslo2.60973觸發(fā)中斷后 0swhi4.99503東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試225sslo2.6097310swhi4.9950315swhi4.9950320sslo2.60973分析以上數(shù)據(jù)可知，當(dāng)系統(tǒng)初始化后電路處于很穩(wěn)定的狀態(tài)，電壓基本不發(fā)生變化，紅燈一直保持

50、常亮狀態(tài)；蜂鳴器電路處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)按下模擬中斷信號(hào)的開關(guān)后，單片機(jī)啟動(dòng)中斷程序，使得報(bào)警控制端口編程接近單片機(jī)電源電壓的+5v，蜂鳴器電路導(dǎo)通，此時(shí)報(bào)警電路會(huì)按照程序發(fā)出警笛聲，同時(shí)紅燈閃爍。通過數(shù)據(jù)可以看出報(bào)警電路很穩(wěn)定，但是在實(shí)際生產(chǎn)中同樣也要考慮到實(shí)際環(huán)境帶來的影響，當(dāng)報(bào)警電路遠(yuǎn)離單片機(jī)時(shí)，電路會(huì)因?yàn)榫€路過長(zhǎng)而產(chǎn)生無法遏制的噪聲或者紋波等現(xiàn)象，會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸帶來很大的干擾，因此應(yīng)當(dāng)予以重視。4）gsm 模塊檢測(cè)點(diǎn)gsm 模塊電路較為簡(jiǎn)單，只需檢測(cè)當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí) p3.1 串行通信端口是否處于工作狀態(tài)即可，對(duì)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)其檢測(cè)情況如圖所示由圖可知 u3 出 v=whi 表示

51、電路處于工作狀態(tài)，此時(shí)如有中斷產(chǎn)生，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)送信息通過串口到達(dá) gsm，而 gsm 模塊接到指令后會(huì)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶手機(jī)或其他終端，達(dá)到報(bào)警的效果。5）紅外模擬檢測(cè)點(diǎn)因軟件所限，故熱釋電紅外檢測(cè)電路用一開關(guān)來模擬，通過開關(guān)的開啟和關(guān)閉所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)來模擬紅外檢測(cè)電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)；故本檢測(cè)主要查看開關(guān)按下前后電路電壓變化是否在合理范圍內(nèi)。檢測(cè)點(diǎn)如下圖所示東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試23每隔 5s 記錄一次數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果如下所示紅外模擬電路測(cè)試（單位：v）時(shí)間555555按下開關(guān)后50505050通過分析上述數(shù)據(jù)可知，當(dāng)開關(guān)沒有按下時(shí)，p3.2 端口直接接單片機(jī)電源電

52、壓，此時(shí)中斷端口處于關(guān)閉狀態(tài)，而當(dāng)開關(guān)按下后，電源直接被接地，此時(shí) p3.2 為低電平，中斷端口打開，當(dāng)開關(guān)后恢復(fù)后 p3.2 端口又變成高電平，這一過程產(chǎn)生的脈沖傳入中斷端口，繼而使系統(tǒng)轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。4.2.2 軟件測(cè)試及記錄本步驟是利用 keil 編寫源程序，運(yùn)行程序查看編寫是否正確，查看各寄存器使用情況。在測(cè)試時(shí)應(yīng)記錄 keil 軟件編譯后的信息，同時(shí)記錄各寄存器的使用情況。本系統(tǒng)程序清單詳見附錄一，本系統(tǒng)程序調(diào)試?yán)?keil uvision3.0 軟件調(diào)試，打開軟件，新建工程后將編寫好的程序清單輸入到軟件中，點(diǎn)擊調(diào)試后觀察編譯信息。編譯信息如下：東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)

53、仿真及測(cè)試24通過編譯信息可知，本程序已經(jīng)通過編譯可以運(yùn)行，程序代碼大小占程序寄存器的大小分別是：data 寄存器占 14.0；xdata 占 0；code 占 360；?？梢娋幾g后產(chǎn)生的二進(jìn)制文件如果燒入單片機(jī)存儲(chǔ)器中只占很小一部分空間。將編譯后的程序生成16 進(jìn)制的 hex 文件并保存，以供電路圖仿真模擬時(shí)調(diào)用。4.2.3 硬件與軟件連調(diào)測(cè)試及記錄本步驟是將 proteus 與 keil 連調(diào)，加載程序到 proteus 中，運(yùn)行系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)要求產(chǎn)生中斷，看軟件是否按照預(yù)期效果運(yùn)行。測(cè)試時(shí)應(yīng)記錄系統(tǒng)前后狀態(tài)，看是否符合預(yù)期。具體實(shí)施步驟如下：打開軟件 proteus，如圖將拼接好的電路系

54、統(tǒng)圖打開，初次仿真，先測(cè)試電路是否能正常運(yùn)行，點(diǎn)擊軟件左下角運(yùn)行按鈕，如圖所示東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試25此時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)完全運(yùn)行起來沒有任何故障，然后按下停止鍵；雙擊系統(tǒng)的核心at89c51 芯片，出現(xiàn)如下圖所示的選項(xiàng)單擊 program file 選項(xiàng)中的打開按鈕，打開編譯好的 16 進(jìn)制的 hex 文件，即可將程序載入系統(tǒng)中東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試26此時(shí)再點(diǎn)擊運(yùn)行，系統(tǒng)可以正式運(yùn)行。如下圖所示，電路各處無異常，表現(xiàn)穩(wěn)定。按下電路中代表紅外感應(yīng)信號(hào)的開關(guān)，測(cè)試有信號(hào)時(shí)系統(tǒng)有何反應(yīng).按下后系統(tǒng)立刻啟動(dòng)按鈕報(bào)警程序，此時(shí)紅燈閃爍報(bào)警，蜂鳴器模擬播放警笛聲音

55、。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試274.2.4 gsm 模塊的模擬測(cè)試及記錄本步驟是通過 gsm 端口模擬軟件，對(duì) gsm 端口進(jìn)行模擬測(cè)試，檢測(cè)單片機(jī)串行端口是否能夠發(fā)出信息。同時(shí)檢測(cè)當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，中斷產(chǎn)生后單片機(jī)能否發(fā)送指令到 gsm 模塊從而將報(bào)警信息發(fā)送到對(duì)方手機(jī)上。（1）檢測(cè)單片機(jī)串行端口能否發(fā)送信息gsm 模塊工作是靠單片機(jī)向其傳輸指令，根據(jù)指令的不同進(jìn)行收發(fā)信息，甚至有撥號(hào)報(bào)警的功能，因此要檢測(cè)單片機(jī)能否向 gsm 模塊發(fā)送串行信息，其檢測(cè)方式為在 max232 芯片處旁接一個(gè) proteus 內(nèi)置虛擬中斷（virtual terminal） ，將虛擬終端的 rxd

56、 連接到單片機(jī)的 txd 引腳，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送字符時(shí)，可以在虛擬中斷中顯示出來。其電路圖如下：本測(cè)試單片機(jī)將向虛擬中斷發(fā)送英文字母表，所發(fā)送的字母表應(yīng)通過虛擬終端顯示出來。其程序代碼詳見附錄二。該測(cè)試結(jié)果如下圖所示，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，虛擬終端自動(dòng)顯示單片機(jī)通過串行通信端口向外發(fā)送的數(shù)據(jù)。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試28分析以上測(cè)試可知，單片機(jī)的串行通信測(cè)試成功，證明本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的 gsm 模塊串行通信部分工作正常，因此只要將所發(fā)送的字符串改成 gsm 的 at+“指令代碼”的形式，即可完成與 gsm 模塊的通信。（2）檢測(cè)當(dāng)中斷產(chǎn)生后單片機(jī)能否發(fā)送指令到 gsm 模塊中此處程序即為本

57、系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的完整程序，詳見附錄一程序清單，利用 proteus 模擬后情況如下圖所示：東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試29由上圖可見當(dāng)模擬開關(guān)模擬觸發(fā) 5 次脈沖信號(hào)時(shí)，每觸發(fā)一次，單片機(jī)即開始接通用戶手機(jī)號(hào)碼“1234567”，同時(shí)用戶手機(jī)同樣會(huì)給模塊以回應(yīng)，從而建立聯(lián)系；當(dāng)次脈沖之后系統(tǒng)自動(dòng)判定有人入侵，此時(shí)可見系統(tǒng)發(fā)送控制指令，設(shè)置信息發(fā)送模式為模式，同時(shí)循環(huán)發(fā)送短信指令，報(bào)警內(nèi)容為“！”。于此同時(shí)系統(tǒng)報(bào)警程序也會(huì)相應(yīng)的啟動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試304.3 系統(tǒng)仿真評(píng)估及技術(shù)展望至此系統(tǒng)整體仿真測(cè)試已完成，系統(tǒng)模擬仿真模塊整體拼裝后如下圖所

58、示：本系統(tǒng)仿真順利結(jié)束，運(yùn)行結(jié)果令人滿意，本設(shè)計(jì)雖然簡(jiǎn)單，但確是未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)，因此本次模擬仿真具有重要的意義。對(duì)于本系統(tǒng)的總體評(píng)估，從整體上說，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單所以穩(wěn)定性相對(duì)來說較高，因此并沒有出現(xiàn)問題，本系統(tǒng)按照事先所設(shè)想的一步步完成了針對(duì)性的測(cè)試，所表現(xiàn)的功能復(fù)合本次設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，總體評(píng)估良好。但是細(xì)節(jié)上仍需要注意，第一需要考慮到當(dāng)長(zhǎng)距離發(fā)送信號(hào)時(shí)電路的穩(wěn)定性問題，線路過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致噪聲或紋波的加大，對(duì)控制信號(hào)產(chǎn)生很大的影響，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)應(yīng)注意。第二，本系統(tǒng)針對(duì)未來技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)而設(shè)計(jì)，因此對(duì)系統(tǒng)的其他功能尚留有端口以供后續(xù)開發(fā)。本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)最小系統(tǒng)，仍有很大的技術(shù)發(fā)展空間，例如在

59、商場(chǎng)中或倉(cāng)庫(kù)中可以安裝攝像頭，通過單片機(jī)控制報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)感應(yīng)到有人入侵時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)控制攝像頭對(duì)入侵者進(jìn)行圖像捕捉，從而更好的對(duì)盜竊案件進(jìn)行偵破；同時(shí)多單片機(jī)可以通過 gsm 模塊組合成報(bào)警網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)多維度監(jiān)控實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化綜合智能管理等功能。東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 總結(jié)305 總結(jié)本設(shè)計(jì)研究了一種基于單片機(jī)技術(shù)的嵌入式無線紅外智能防盜報(bào)警器。該防盜報(bào)警器通過以 at89c51 單片機(jī)為工作處理器核心，外接熱釋電紅外傳感器，它是一種新穎的被動(dòng)式紅外探測(cè)器元件，能夠以非接觸方式探測(cè)出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)輸出，同時(shí)能有效的一致人體輻射波長(zhǎng)以外的紅外光線與可見光的干擾。

60、平時(shí)傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測(cè)器范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)輸出低電平變?yōu)楦唿c(diǎn)片，并輸入單片機(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號(hào)處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，單片機(jī)輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路和 gsm 模塊開始報(bào)警。本報(bào)警器最大特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了 gsm 模塊與單片機(jī)的連接應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了無線報(bào)警，同時(shí)通過 gsm 模塊可以將多個(gè)探測(cè)元進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，適應(yīng)國(guó)際安防業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，相信報(bào)警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用。從經(jīng)濟(jì)方面來說，利用模塊實(shí)現(xiàn)安防產(chǎn)片的系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化已是技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)，本系統(tǒng)基于單片機(jī)的設(shè)計(jì)，從成本上來說能夠極大的節(jié)省開發(fā)成本和生產(chǎn)成本，同時(shí)為以后的二次開發(fā)、技術(shù)升級(jí)留下了良好的開發(fā)空間