基于ATmegal16單片機(jī)的智能家庭控制監(jiān)控系統(tǒng)

1、家庭智能控制系統(tǒng)Family intelligent control system 作 者： 指導(dǎo)老師： 專 業(yè)：汽車機(jī)械制造技術(shù) 長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校二零一一年六月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得 長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本論文作者完全了解 長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校

2、有關(guān)保留、使用論文的規(guī)定。特授權(quán) 長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校 可以將論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。（保密的論文在解密后適用本授權(quán)說明）論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日摘 要 本設(shè)計介紹了一種智能家庭控制監(jiān)控系統(tǒng)，是以Megal16單片機(jī)為核心，以現(xiàn)在成熟的GSM移動通訊網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，通過無線接收解碼模塊PT2272接收來自現(xiàn)場傳感器(人體熱釋紅外線傳感器、煙霧傳感器、離子型煤氣傳感器)傳送的報警信息(盜賊，火災(zāi)，煤氣漏氣)并進(jìn)行處理，來實現(xiàn)現(xiàn)場警笛報警或通過TC35模塊以短信和電話形式

3、通知主人報警，主人既可以選擇通過TC35模塊以短信的形式進(jìn)行布防和撤銷，又可以通過設(shè)備的本身進(jìn)行操作。本設(shè)計闡述了無線監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理，總體設(shè)計方案，并對系統(tǒng)內(nèi)各個模塊進(jìn)行了分析和設(shè)計，整個系統(tǒng)具有可靠性高，安裝，操作和維護(hù)簡單的特點，并在一定程度上克服了當(dāng)前市場上智能控制系統(tǒng)存在的問題，使之更加智能化，人性化。關(guān)鍵詞：ATmegal16單片機(jī)、GSM移動網(wǎng)絡(luò)、PT2272、TC35、傳感器、短信、警笛報警、智能化Abstract Introduced the design of an intelligent home control monitoring system, based on

4、single-chip microcomputer as the core Megal16 to mature now GSM-based mobile communication network through the wireless receiver decoder module to receive from the scene PT2272 sensor (pyroelectric infrared sensors, the human body, smoke sensors, ion-type gas sensors) to send the alarm information (

5、thieves, fire, gas leak) and processed to achieve the alarm whistle-site or through the TC35 module in the form of text messages and phone alarm to inform the owner, the owner can choose TC35 module SMS in the form of deployment and revocation, and can operate their own equipment. The design of a wi

6、reless monitoring system on the working principle, design programs, and various modules of system analysis and design of the entire system has high reliability, installation, operation and maintenance of simple features, and to some extent overcome the current market of intelligent control system pr

7、oblems, and make them more intelligent, user-friendly.Key words: ATmegal16 single-chip, GSM mobile network, PT2272, TC35, sensors, SMS, siren alarm, intelligent目 錄引 言2第一章 單片機(jī)概述- 3 -1.1 Megal16的主要性能簡介：- 3 -1.2 Megal16的功能特性描述- 4 -1.3 Megal16的管腳排列- 5 -第二章 GSM模塊- 6 -2.1 GSM網(wǎng)絡(luò)介紹- 6 -2.1.1 GSM系統(tǒng)簡介- 6 -2.1

8、.2 移動臺- 6 -2.1.2.1 SIM卡- 7 -2.2 GSM Modem TC35 的硬件接口- 8 -2.3 GSM Modem TC35 的軟件協(xié)議- 10 -2.3.1 AT指令- 10 -2.3.1.1 AT指令的形成- 10 -2.3.1.2 TC35支持的AT指令- 11 -第三章 射頻模塊PT2262和PT2272- 12 -3.1 射頻發(fā)射模塊PT2262- 12 -3.2 射頻接收模塊PT2272- 14 -第四章 傳感器- 16 -4.1 人體熱釋紅外線傳感器- 16 -4.2 煙霧傳感器- 17 -4.3 煤氣泄露傳感器- 18 -第五章 軟件設(shè)計- 19 -結(jié)

9、 論- 20 -參考文獻(xiàn)- 21 -附 錄- 22 -致謝- 27 -引 言 隨著社會的發(fā)展，生活條件的改善，人們對安全問題越來越關(guān)注了，尤其是在家居安全方面，但傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）安防系統(tǒng)在實際使用中暴露了很多隱患，在家里安裝智能型安全報警裝置是家庭安全保障發(fā)展的趨勢。本文研究一種智能家庭安全監(jiān)控報警系統(tǒng)，系統(tǒng)的核心是Megal16單片機(jī)，由它監(jiān)控處理各種警情，對感應(yīng)器采集到的報警信息采用兩種報警方式,即聲光報警和短消息報警。報警設(shè)備在檢測到報警信息時，首先聯(lián)系主人，并根據(jù)主人反饋的信息和情況的緊急程度進(jìn)行判斷并作出智能的報警，從而進(jìn)行有效及時的監(jiān)控處理。 多種新型智能無線傳感器的

10、應(yīng)用，對盜賊的入侵，火災(zāi)的發(fā)生和煤氣的泄露進(jìn)行有效的監(jiān)控，使無形的布防更加人性化，智能化，結(jié)合射頻無線通信技術(shù)和單片機(jī)控制技術(shù)，使監(jiān)控報警系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、可靠、家庭無需為傳感器布線，具有廣闊的市場發(fā)展前景。 第一章 單片機(jī)概述 1.1 Megal16的主要性能簡介：u 高性能、低功耗的 8 位AVR 微處理器u 先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu) 131 條指令 大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期 32個8 位通用工作寄存器 全靜態(tài)工作 工作于16 MHz 時性能高達(dá)16 MIPS 只需兩個時鐘周期的硬件乘法器u 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash擦寫壽命: 10,000 次 具有獨立鎖

11、定位的可選Boot 代碼區(qū)通過片上Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程真 - 正的同時讀寫操作 512 字節(jié)的EEPROM擦寫壽命: 100,000 次 1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM 可以對鎖定位進(jìn)行編程以實現(xiàn)用戶程序的加密u 外設(shè)特點 兩個具有獨立預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時器/ 計數(shù)器 一個具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器/ 計數(shù)器 具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器RTC 四通道PWM 8路10 位ADC 8個單端通道 TQFP 封裝的7 個差分通道- 2個具有可編程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道 兩個可編程的串行USART 可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口 具有

12、獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器 片內(nèi)模擬比較器u 特殊的處理器特點 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測 片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的RC 振蕩器 片內(nèi)/ 片外中斷源 6種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、u Standby 模式以及擴(kuò)展的Standby 模式 I/O 和封裝 32 個可編程的I/O 口 40引腳PDIP 封裝, 44 引腳TQFP 封裝, 與44 引腳MLF 封裝 工作電壓: ATmega16：4.5 - 5.5V 速度等級 0 - 16 MHz ATmega16 1.2 Megal16的功能特性描述 16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash(具有同時讀寫的能力，即RW

13、W)，512 字節(jié)EEPROM，1K 字節(jié)SRAM，32 個通用I/O 口線，32 個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/ 計數(shù)器(T/C),片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益(TQFP 封裝) 的ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。 工作于空閑模式時CPU 停止工作，而USART、兩線接口、A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所

14、有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止CPU 和除了異步定時器與ADC 以外所有I/O 模塊的工作，以降低ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力；擴(kuò)展Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。 1.3 Megal16的管腳排列 圖表11 megal16 管腳圖 第二章 GSM模塊2.1 GSM網(wǎng)絡(luò)介紹 2.1.1 GSM系統(tǒng)簡介GSM為“全球移動通信系統(tǒng)”

15、（英文名為Globa1 system for Mobile communications），是由歐洲主要電信運營者和制造廠家組成的標(biāo)準(zhǔn)化委員會設(shè)計出來的，它是在蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成。最初系統(tǒng)存在許多缺點，在1990年完成了GSM900的規(guī)范，隨后完成了DSC1800系統(tǒng)的制作，二者統(tǒng)稱為GSM網(wǎng)絡(luò)。蜂窩移動通信系統(tǒng)主要是由交換網(wǎng)路子系統(tǒng)（NSS）、無線基站子系統(tǒng)(BSS)和移動臺（MS）三大部分組成如下圖： 圖表2- 1 蜂窩移動通信系統(tǒng)組成GSM系統(tǒng)框圖如下，A接口往右是NSS系統(tǒng)，它包括有移動業(yè)務(wù)交換中（MSC）、拜訪位置寄存器（VLR）、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AUC）和

16、移動設(shè)備識別寄存器（EIR），A接口往左Um接口是BSS系統(tǒng)，它包括有基站控制器（BSC）和基站收發(fā)信臺（BTS）。Um接口往左是移動臺部分（MS），其中包括移動終端（MS）和客戶識別卡（SIM）。 2.1.2 移動臺移動臺就是移動客戶設(shè)備部分，它由兩部分組成，移動終端(MS)和客戶識別卡（SIM）。移動終端就是“機(jī)”，它可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調(diào)制和解調(diào)、信息發(fā)射和接收。SIM卡就是“身份卡”，它類似于我們現(xiàn)在所用的IC卡，因此也稱作智能卡，存有認(rèn)證客戶身份所需的所有信息，并能執(zhí)行一些與安全保密有關(guān)的重要信息，以防止非法客戶進(jìn)入網(wǎng)路。SIM卡還存儲與網(wǎng)路和客戶有關(guān)的管理數(shù)據(jù)

17、，只有插入SIM后移動終端才能接入進(jìn)網(wǎng)，但SIM卡本身不是代金卡。 2.1.2.1 SIM卡 SIM卡結(jié)構(gòu):SIM卡是帶有微處理器的智能芯片卡，它的構(gòu)成是以下幾個模塊： - CPU - 程序存儲器(ROM) - 工作存儲器(RAM) - 數(shù)據(jù)存儲器(EPROM或E2PROM) - 串行通信單元 這五個模塊集成在一塊集成電路中。在實際使用中有兩種功能相同而形式不同的SIM卡： (a) 卡片式(俗稱大卡)SIM卡，這種形式的SIM卡符合有關(guān)IC卡的ISO7816標(biāo)準(zhǔn)，類似IC卡。 (b) 嵌入式(俗稱小卡)SIM卡，其大小只有25mm15mm，是半永久性地裝入到移動臺設(shè)備中的卡。 兩種卡外裝都有防

18、水、耐磨、抗靜電、接觸可靠和精度高的特點，小卡實物圖如下： 圖 表2-2 SIM小卡SIM卡功能：SIM卡的主要完成兩種功能：存儲數(shù)據(jù)(控制存取各種數(shù)據(jù))和在安全條件下(個人身份號碼PIN、鑒權(quán)鑰Ki正確)完成客戶身份鑒權(quán)和客戶信息加密算法的全過程。 此功能主要是由SIM卡內(nèi)的一部具有操作系統(tǒng)的微處理機(jī)完成。芯片有八個觸點，與移動臺設(shè)備相互接通是在卡插入設(shè)備中接通電源后完成(連接時只需六個觸點)。此時，操作系統(tǒng)和指令設(shè)置可以為SIM提供智能特性。 SIM卡連接觸點：數(shù)據(jù)I/O口（SIMData或SIMI/O） 復(fù)位（SIMRST） 接地端（SIMGND） 電源（SIMVcc） 時鐘（SIMCL

19、K） 編程電壓（Vpp） 2.2 GSM Modem TC35 的硬件接口 TC35主要由GSM基帶處理器、GSM 無線模塊、電源模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口6部分組成，共有40個引腳， 通過一個ZIF (Zero Insertion Force)連接器引出。這40個引腳可以劃分為5類， 即電源、數(shù)據(jù)輸入輸出、SIM 卡、音頻接口和控制。第114腳為電源部分， 其中15為電源電壓輸入端Vbatt+，610為電源地GND， 11、12充電引腳，13對外輸出電壓(供外電路使用)，14ACCUTEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻；2429為SIM 卡引腳；3340為語音接口用來接電話手柄

20、；15、30、31和32腳為控制部分；1623位數(shù)據(jù)輸入輸出。 支持EGSM900和GSM1800雙頻 支持?jǐn)?shù)字、語音、短消息和傳真 采用電路交換最高速率為14.4kbps 實物圖如下：圖 表2- 3 TC35模塊 簡易硬件接口電路： 圖表2- 4 TC35接口電路 接口電路注意點： （1）模塊上電10ms后(電池電壓須大于3V)，為使之正常工作，必須在15腳(IGT)加時長至少為100ms的低電平信號，且該信號下降沿時間小于1ms。啟動后，15腳的信號應(yīng)保持高電平。（2）SIM引腳中的CCIN引腳用來檢測SIM卡支架中是否插有SIM卡。當(dāng)插入SIM卡，該引腳置為高電平時，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作

21、。 （3）TC35的SYNC引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示TC35的工作狀態(tài)。本模塊使用的是后一種功能，即當(dāng)LED熄滅時,表明TC35處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當(dāng)LED為“600ms亮/600ms熄”時，表明SIM卡沒有插入或TC35正在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄；當(dāng)LED為“75ms亮/3s熄”時，表明TC35已登錄到網(wǎng)絡(luò)，處于待機(jī)狀態(tài)。 2.3 GSM Modem TC35 的軟件協(xié)議2.3.1 AT指令2.3.1.1 AT指令的形成 九十年代初，AT命令僅用于Modem操作，由于沒有控制移動電話文本消息的先例，因此開發(fā)了一種叫SMS（Short Message Serv

22、ice）Block Mode的協(xié)議，通過終端設(shè)備（TE-Terminal Equipment）或PC來控制SMS。幾年以后，主要的移動電話生產(chǎn)廠商諾基亞、愛立信、摩托羅拉和HP共同為GSM研制了一整套AT指令，其中包哈對SMS的控制。AT指令在此基礎(chǔ)上演化并加入GSM 07.05標(biāo)準(zhǔn)，以及之后的GAM 07.07標(biāo)準(zhǔn)。對SMS的控制共有三種共有三種實現(xiàn)途徑: (1) 最初的Block模式 (2) 基于AT命令的Text模式 (3) 基于AT命令的PDU模式到現(xiàn)在，PDU已經(jīng)取代了Block,后者逐漸淡出。2.3.1.2 TC35支持的AT指令 所有的AT指令都以AT或者at打頭。 在TC35支

23、持的AT指令命令中根據(jù)命令名稱可簡單分為： (1) AT及少量AT+為V.25標(biāo)準(zhǔn)命令集； (2) AT+C為GSM標(biāo)準(zhǔn)所擴(kuò)展的AT命令； (3) ATS為SIEMENS定義擴(kuò)展的AT命令。 另外，根據(jù)命令形式可分為： (1) AT+C=?為測試命令(Test Command),執(zhí)行此命令將返回此命令所支持的參數(shù)及參數(shù)范圍； (2) AT+C?為讀命令(Read Command),執(zhí)行此命令將返回此命令當(dāng)前的參數(shù)值； (3)AT+C=為寫命令(Write Command),執(zhí)行此命令將設(shè)置此命令的參數(shù)值； (4) AT+C為無參數(shù)的執(zhí)行命令(Execution Command).第三章 射頻模

24、塊PT2262和PT2272 PT22622272配對使用可組成遙控發(fā)射和接收電路。其中PT2262組成遙控器，PT2272組成接收器，它們必須工作在同一頻段（如本系統(tǒng)中射頻收發(fā)模塊都選用315MHz頻段），地址編碼必須完全相同才能配對使用（設(shè)置地址碼的原則是：同一個系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分至于設(shè)置什么樣的地址碼完全由用戶配置）。發(fā)射電路用來發(fā)射3I5MHz的高頻載波，將編碼后的地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼隨同載波一起發(fā)射出去，接收電路將發(fā)射電路發(fā)射出的信號有效地接收過來，經(jīng)過放大后，再送入解碼電路解碼后，變成所需的電信號。當(dāng)解碼芯片PT2272接收發(fā)送過來的信號時

25、，VT腳輸出一個正脈沖，與此同時，相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。如果發(fā)送端按鍵一直被按住，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時，PT2262不會與電源連通，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作。3.1 射頻發(fā)射模塊PT2262 SC2262 是CMOS工藝制造的低功耗通用編碼電路，它和SC2272 配對使用，最多有12 位三態(tài)編碼。電路具有省電模式，可用于無線電和紅外線遙控發(fā)射等應(yīng)用，地址A 和數(shù)據(jù)D 位通用 ,工作電壓范圍寬：2V15V。圖表3-1 PT2262引腳圖管腳說明：管腳說明管腳標(biāo)號輸入輸出功能說明A0Ax18 ，1013輸入地址管腳用于地址編碼，可設(shè)置為0、1、FD0Dx78

26、， 1013輸入數(shù)據(jù)輸入端，有一個為1時即編碼發(fā)出Vcc18輸入電源（+）輸入端Vss9輸入電源（-）輸入端TE14輸入編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射低電平有效OSC116輸入雙端電阻振蕩器輸入端，與OSC2所接電阻決定震蕩頻率OSC215輸出雙端電阻振蕩器輸出端DouT17輸出編碼輸出端，正常時為低電平應(yīng)用連接電路：圖表3-2 發(fā)射模塊電路圖 3.2 射頻接收模塊PT2272 SC2272 是與SC2262 配對使用的一塊遙控解碼專用集成電路。采用CMOS工藝制造，它最大擁有12位的三態(tài)地址管腳，可支持多達(dá)（或3 12）個地的編碼。因此極大的減少了碼的沖突和非法對編碼進(jìn)行掃描以使之匹配的可

27、能。 工作電壓范圍213V 很低的功耗和較強(qiáng)的噪聲抑制能力 外接一只電阻的振蕩器 鎖存型和瞬態(tài)輸出型 引腳圖：圖表3-6 PT2272引腳圖 引腳說明：管腳說明管腳標(biāo)號輸入輸出功能說明A0A1118 ，1013輸入地址管腳用于地址編碼，可設(shè)置為0、1、F必須與2262一致，否則不能解碼D0D578， 1013輸入/輸出地址和數(shù)據(jù)管腳，當(dāng)作為數(shù)據(jù)管腳時只有在地址管腳與2262一致時，數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對應(yīng)的高電平，否則輸出為低；電平鎖存型只有在接收到下一狀態(tài)時才能轉(zhuǎn)換Vcc18輸入電源（+）輸入端Vss9輸入電源（-）輸入端DIN14輸入數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端OSC11

28、6輸入雙端電阻振蕩器輸入端，與OSC2所接電阻決定震蕩頻率OSC215輸出雙端電阻振蕩器輸出端VT17輸出解碼確認(rèn)輸出端（常低），解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）應(yīng)用接收電路：注意事項：1.單電阻振蕩器：SC2272 內(nèi)置的振蕩回路.通過在OSC1 和OSC2 端外接一個電阻可構(gòu)成一個精密的振蕩器。為確保SC2272 能正確地對接收到的波形解碼，要求SC2272 的振蕩頻率與SC2262 的頻率相匹配（2262/4.7M2272/820K）。2.鎖存型或瞬態(tài)型數(shù)據(jù)輸出SC2272 根據(jù)其后綴的不同，其數(shù)據(jù)輸出類型可分為鎖存型和瞬態(tài)型。鎖存型的SC2272-LX 在接收到有效編碼后將數(shù)據(jù)輸出，并將數(shù)據(jù)

29、一直保存到下一次接收到 有效編碼。而瞬態(tài)型的SC2272-MX 在接收到有效編碼后，只是將數(shù)據(jù)瞬輸出，接收結(jié)束后，并不保留。工作流程：1. 上電后SC2272 進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；2. 檢查有否接收信號。若無接收信號，仍停留在待機(jī)狀態(tài)；否則在收到信號后，進(jìn)行接收碼地址與設(shè)置碼地址比較；3. 當(dāng)接收地址與設(shè)置地址相互匹配時，數(shù)據(jù)存于寄存器中。當(dāng)檢查到連續(xù)兩幀的碼地址都匹配，并且驅(qū)動VT 輸出。當(dāng)連續(xù)兩幀的碼地址不匹配時，VT 不會被驅(qū)動，對于瞬態(tài)輸出型來說，輸出數(shù)據(jù)復(fù)位，對鎖存型輸出，則輸出數(shù)據(jù)維持原態(tài)。第四章 傳感器 要實現(xiàn)防盜、防火、防燃?xì)庑孤?，相?yīng)的傳感器是必不可少的，而無論是哪種傳感器，其最終

30、傳輸出的都是開關(guān)量。4.1 人體熱釋紅外線傳感器 目前，市場上出現(xiàn)的熱釋電人體紅外線傳感器主要有上海產(chǎn)的SD02、PH5324，德國產(chǎn)的LH1954、LH1958，美國HAMAMATSU公司產(chǎn)P2288，日本NIPPON CERAMIC公司的SCA02-1、RS02D等。雖然它們的型號不一樣，但其結(jié)構(gòu)、外型和電參數(shù)大致相同，大部分可以彼此互換使用。熱釋電紅外傳感器是一種能檢測人或動物身體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，由敏感單元、阻抗變換器和濾光窗等三大部分組成。熱釋電紅外傳感器不加光學(xué)透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，其檢測距離小于2米，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測距離可大于7米 。 熱釋電紅外傳感器和

31、熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式該電阻阻抗高達(dá)，故引入的溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式即源極跟隨器來完成阻抗變換。

32、熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計時應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負(fù)極性的。圖16是一個雙探測元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時端接電源正極，端接電源負(fù)極，端為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補(bǔ)償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加

33、至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。 圖表4-1 敏感單元成品實物圖： 圖標(biāo)4-2 人體熱釋紅外線傳感器 從元件反面看3個插針，從左到右分別為：地，信號，電源。上面紅圈中的跳線為工作模式選擇，當(dāng)短路帽插到左邊L端時，為不可重復(fù)觸發(fā)工作模式，表示只能探測一次，持續(xù)時間為30秒；當(dāng)短路帽插到右邊H端時，為可重復(fù)觸發(fā)工作模式，表示可以重復(fù)探測，每次持續(xù)時間為30秒。 應(yīng)用非常簡單電源接5V，其作用恰如按鈕開關(guān)一樣，當(dāng)人或動物進(jìn)入探測范圍內(nèi)時，傳感器信號線輸出輸出高電平。特點如下：1.不需要紅外線或電磁波等發(fā)射源2.靈敏度高、控制范圍大3.隱蔽性好，流動性高4.2 煙霧傳感器 本設(shè)計選用離子式煙

34、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，被廣泛運用到各種消防報警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報警器。4.3 煤氣泄露傳感器本設(shè)計選用電化學(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檢測電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)，市售的檢測缺氧的儀器幾乎都配有這種傳感器，近年來，又開發(fā)了檢測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測量電解時流過的電流來檢測氣體的體積分?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CO，NO，N02，02，S02等氣體外，還能檢測血液中的氧體積分?jǐn)?shù)

35、。電量式氣體傳感器是通過被測氣體與電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)。離子電極式氣體傳感器出現(xiàn)得較早，通過測量離子極化電流來檢測氣體的體積分?jǐn)?shù)已電化學(xué)式氣體傳感器主要的優(yōu)點是檢測氣體的靈敏度高、選擇性好。 輸入電壓范圍廣7V-40V，輸出電壓（5V）穩(wěn)定。應(yīng)用電路圖如下： 第五章 軟件設(shè)計圖表5-1主程序流程圖備注：初始化包括單片機(jī)的初始化和對T35模塊的初始化。結(jié) 論 生活水平的不斷提高使人們更加注重生活水平的質(zhì)量，然而眾多的家電與家具使人們更加享受的同時不免帶來的更大的擔(dān)憂-怎樣才能更好的防盜、防火、放毒氣?？萍嫉陌l(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步使人們對“智能”變更加自信，智能終端設(shè)備的研發(fā)及應(yīng)用使

36、人們對自己的生活進(jìn)行更好的控制，本設(shè)計基于現(xiàn)在市場上智能家庭防盜設(shè)備上，進(jìn)行再設(shè)計，并在硬件和程序設(shè)計上對現(xiàn)在智能設(shè)備存在的問題進(jìn)行了更合理的改變，使之更加的智能，更加的合理化，體現(xiàn)在一下幾個方面： 1、 后備電源及掉電檢測報警，更好的防止盜賊進(jìn)行盜竊之前切斷電源。 2、 聲光報警報警設(shè)施才用555定時器構(gòu)成的點觸即持續(xù)報警的硬件結(jié)構(gòu)，在報警的時間上更好的恐嚇盜賊。 3、布控與否可以采用兩種方法第一手動布防，第二手機(jī)控制布防；但撤防必須通過手機(jī)才可，這樣防止了盜賊破壞報警設(shè)施或試圖手動撤防的目的。 4、程序上設(shè)計增加了手機(jī)號碼校驗，更好地防止了盜賊通過短信撤防的手段。 5、對于聲光報警的控制是

37、通過主人接受到報警短信后，給予回復(fù)命令并判斷符合口令后才進(jìn)行聲光報警，這樣即便于對命令辨別真?zhèn)魏透玫嘏浜暇熳ゲ侗I賊。 6、結(jié)構(gòu)上還可以更加的趨于完善，增加時間模塊，在夜間對制定有聲或發(fā)光設(shè)備的時間控制，更好的起到震懾、恐嚇盜賊。 畢業(yè)論文的設(shè)計花費了不少的時間來籌劃和準(zhǔn)備，整個硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計和軟件程序的編寫都傾瀉了不少的精力，在此特別感謝馬艷鳳老師為我提供的幫助。參考文獻(xiàn) 1 趙 波，王振凱. 短消息PDU字段分析與實現(xiàn). 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院.2 潘單， 家居安防無線監(jiān)控系統(tǒng). 武漢郵電科學(xué)研究院光纖通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)國 家重點實驗室 3 楊志忠,衛(wèi)樺林. 數(shù)字電子技術(shù). 高等教育出版社

38、.附 錄 TC35通訊模塊部分基本程序 #include iom16v.h/包含單片機(jī)型號頭文件#include macros.h/包含位操作頭文件#include delay_time.h/包含延時頭文件#include usart.h/包含串口通信頭文件#define Open_LEDPORTA|=0x10/使能LED#define Close_LEDPORTA&=0x10/關(guān)閉LED#defineLEDPORTB/LED端口#defineSMGPORTB/數(shù)碼管端口#define Open_SMG_DATAPORTA|=0x08/使能數(shù)碼管數(shù)據(jù)#define Close_SMG_DATA

39、PORTA&=0x08/關(guān)閉數(shù)碼管數(shù)據(jù)#define Open_SMG_BITPORTA|=0x04/使能數(shù)碼管位選擇#define Close_SMG_BITPORTA&=0x04/關(guān)閉數(shù)碼管位選擇#define Open_Phone_H PORTD|=0x04 /使開機(jī)信號為高電平#define Open_Phone_L PORTD&=0x04 /使開機(jī)信號為低電平uint timecount; /用于中斷計時/*/* 函數(shù)名稱: timer1_init() */* 功 能: timer1初始化函數(shù) */* 參 數(shù): 無 */* 返回值 : 無 */*/void timer1_init(v

40、oid) CLI(); TCCR1B = 0x00; /stop TCNT1H = 0xE1; /setup TCNT1L = 0x7C; OCR1AH = 0x1E; OCR1AL = 0x84; OCR1BH = 0x1E; OCR1BL = 0x84; ICR1H = 0x1E; ICR1L = 0x84; TCCR1A = 0x00; TCCR1B = 0x05; /start Timer /*打開相應(yīng)中斷*/ MCUCR = 0x00; GICR = 0x00; /關(guān)閉外部中斷使能 TIMSK = 0x04; /timer interrupt sources /SEI(); /re-

41、enable interrupts/*/* 函數(shù)名稱: timer1_ovf_isr() */* 功 能: 定時中斷1 */* 參 數(shù): 無 */* 返回值 : 無 */*/#pragma interrupt_handler timer1_ovf_isr:9void timer1_ovf_isr(void)TCNT1H = 0xE1; /reload counter high value TCNT1L = 0x7C; /reload counter low valuetimecount+; /每秒鐘加1,用于程序剛運行時的計時/*/* 函數(shù)名稱: Close_timer1_isr() */*

42、功 能: 定時器1關(guān)閉中斷函數(shù) */* 參 數(shù): 無 */* 返回值 : 無 */*/void Close_timer1_isr(void) timecount=0; /使計時回到0秒 TIMSK = 0x00; /關(guān)閉定時器1的中斷使能 /*/* 函數(shù)名稱: CPU_Init() */* 功 能: CPU初始化函數(shù) */* 參 數(shù): 無 */* 返回值 : 無 */*/void CPU_Init(void) DDRA=0x2f; PORTA=0x20;DDRB=0xff;PORTB=0xff;DDRC=0xff;PORTC=0x00;DDRD=0x06;PORTD=0x06;/*/* 函數(shù)名

43、稱: Open_Phone() */* 功 能: 系統(tǒng)給電后TC35的啟動信號 */* 參 數(shù): 無 */* 返回值 : 無 */*/void Open_Phone(void) Open_Phone_H; /防止初始化時該引腳為低電平 Open_Phone_L; delay_nms(150); /輸出一個不小于100ms的低電平 Open_Phone_H; /將引腳重新拉高/*/* 函數(shù)名稱: page1() */* 功 能: 啟動時顯示屏顯示頁面 */* 參 數(shù): 無 */* 返回值 : 無 */*/void page1(void) LCD_write_string(1,3,GSM); LC

44、D_write_string(2,1,無線監(jiān)控系統(tǒng));/*/* 函數(shù)名稱: Open_Phone_Pic() */* 功 能: 開機(jī)等待時顯示頁面 */* 參 數(shù): 無 */* 返回值 : 無 */*/ void Open_Phone_Pic(void) uint k,i; Clear_All(); LCD_write_string(1,1,正在開機(jī)); LCD_write_string(2,2,請等待); for(k=0; k符號全部刪除 LCD_set_xy(2,5);delay_nms(400); for(i=0; i delay_nms(400); /循環(huán)后相當(dāng)于延時8秒左右 /*/* 函數(shù)名稱: Check_Sensor_Data() */*