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

1、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。采用 STC單片機(jī)為系統(tǒng)控制核心，根據(jù)家居存在的隱患，提出了一種新型實(shí)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)判斷是否發(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)； STC89S52 AbstractAbstract: th

2、e design of a home furnishing alarm network security monitoring system based on GSM. Using STC microcontroller as the system control core, according to the home furnishing the hidden danger, puts forward a new practical comprehensive security alarm system. If there is a fire and combustible gas thro

3、ugh the sensor network for real-time detection of the room, through the analysis of sensor data to determine whether the fire or gas leakage, and then make a corresponding action ( open exhaust fan and so on ), and through the mobile phone short message alarm.Keywords: home furnishing security; alar

4、m; GSM network; STC89S52目 錄摘要IAbstractI目 錄III引言- 1 -第一章 總體方案與論證- 1 -1.1設(shè)計(jì)方案- 1 -1.2 系統(tǒng)硬件- 2 -第二章 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)- 2 -2.1串口通信模塊設(shè)計(jì)- 2 -2.2 GSM模塊接口設(shè)計(jì)- 3-2.2.1GSM模塊簡(jiǎn)介- 3-2.2.2 GSM模塊接口設(shè)計(jì)- 4 -2.2.3 指示燈電路.-6 -2.2.4 SIM卡電路- 6 -2.3傳感模塊設(shè)計(jì).- 7 -2.3.1DS18B20- 7 -2.4 煙霧傳感器.-9-2.5時(shí)鐘設(shè)計(jì).- 10-2.6 12864顯示屏.- 11-2.7 nrf24l01

5、無(wú)線模塊.- 12 -2.8單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì).- 13 -第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).- 14 -3.1顯示設(shè)計(jì).- 16-3.2TC35模塊軟件設(shè)計(jì)- 16 -3.3信息采集控制程序設(shè)計(jì).-17-第四章 系統(tǒng)測(cè)試及分析.-18-4.1 系統(tǒng)測(cè)試.-18-4.2.測(cè)試數(shù)據(jù)及分析.-19- 4.2.1溫度測(cè)試.-19-4.2.2氣體測(cè)量.-19-4.3不足與展望.-20-第五章 結(jié)束語(yǔ).-21-總結(jié).- 21 -參考文獻(xiàn). . - 22 -附件- 22 -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)程控制系統(tǒng)，GSM就是global system

6、for mobile communications 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)根據(jù)歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)出版的 GSM 技術(shù)規(guī)范建造的國(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方。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，但是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)誤或管道密封不好而出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象；其次若氣體泄漏時(shí)不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)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

7、鄰居帶來(lái)災(zāi)難性危害?？刂颇K是本設(shè)計(jì)的核心，通過(guò)外圍電路和向GSM模塊寫入相關(guān)程序，控制部分要實(shí)現(xiàn)能夠控制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)微控制器才能達(dá)到要求，而單片機(jī)開發(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)間內(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)采用STC89C52RD+單片機(jī)單片機(jī)開發(fā)板作為系統(tǒng)的控制核心。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)覆蓋范圍的廣闊化、無(wú)縫

8、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)，采用 GSM 模塊進(jìn)行短信收發(fā)，以單片機(jī)為控制核心，進(jìn)行信息反饋和遠(yuǎn)程控制，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)從紅外控制器讀入用戶所設(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)，則控制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

9、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)主要包括電源模塊、串口模塊、GSM模塊采集控制模塊、傳感模塊（溫濕度傳感器Ds18b20、MQ2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）主要是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，這里采用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2.1 RS-232電路圖 由圖可以看出

10、，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)，如果系統(tǒng)需要處于低功耗狀態(tài)，也可以通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制該管腳。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)置為高電平這樣很容易實(shí)現(xiàn)控制。在管腳C1+、C1-、C2+、C2-、V+和V-分別放置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分別是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。2.2 GSM模塊接口設(shè)計(jì)2.2.1 GSM模塊簡(jiǎn)介TC

11、35是西門子公司推出的一種完整的無(wú)線GSM模塊，主要由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。它可以快速、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)（Short Message Service）和傳真服務(wù)。模塊的工作電壓為3.34.8V。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)、及控制信號(hào)的雙向傳輸。通過(guò)ZIF連接器及50天

12、線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線?；鶐幚砥髯鳛門C35的核心，主要處理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。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；5.無(wú)線上網(wǎng)（自動(dòng)應(yīng)答型）。2.2.2 GSM模塊接口設(shè)計(jì)TC35模塊主要通過(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模塊的控制。雖然TC35的串口提供了許多控制線，但由于考慮到設(shè)計(jì)接口的簡(jiǎn)單性，并且與單片機(jī)的UART進(jìn)行連接，所以采

13、用兩線（TXD、RXD）連接。對(duì)TC35模塊通信的控制可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用軟件實(shí)現(xiàn)控制具有使用靈活等特點(diǎn)，也很好地避免了過(guò)多硬件信號(hào)的檢測(cè)。對(duì)于TC35的其它管腳在不使用的時(shí)候，如果該管腳為輸出時(shí)，一般將該管腳懸空；如果該管腳為輸入管腳，則需要將該管腳通過(guò)10的電阻上拉。另外由于/IGT管腳是控制TC35模塊工作的管腳，所以需要將該管腳上拉，并且將該管腳與單片機(jī)進(jìn)行連接，從而可以通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制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，因此這里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，這樣才能夠

14、實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整獨(dú)立的GSM終端。以下為TC35模塊的接口設(shè)計(jì)。在進(jìn)行串口設(shè)計(jì)時(shí)，雖然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判斷電平可以實(shí)現(xiàn)屯TC35的管腳進(jìn)行連接（具體可以參看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，因此分別通過(guò)10K的電阻將這兩個(gè)管腳拉高。/IGT為TC35模塊的工作狀態(tài)控制管腳，該管腳首先通過(guò)一個(gè)電阻拉高，平時(shí)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)

15、行連接，這樣通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)TC35模塊的工作狀態(tài)的控制，當(dāng)單片機(jī)在該管腳送低電平時(shí)，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 synchronization signal ) ，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

16、 2.5 所示。 LED 燈受到該腳信號(hào)控制，可以顯示 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： 表示已經(jīng)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 燈閃爍：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

17、個(gè)數(shù)據(jù)包后， LED燈將會(huì)在一秒內(nèi)點(diǎn)亮。閃爍的持續(xù)時(shí)間約為 0 . 5 秒。2.2.4 SIM卡電路TC35模塊的SIM卡座采用的是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，其它的接口分別對(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2.6 SIM卡接口示意圖圖2.6 所示的圖為SIM座接口電路圖，由圖可以看出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，在需要的地方加了電容進(jìn)行濾波處

18、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卡沒有插入的情況。圖2.7為sim座接口電路。 圖2.7 SIM座接口電路圖2.3 傳感模塊 2.3.1 DS18B20DS18B20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

19、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)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、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3V5.5V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)品更便宜，體積更小。DS18B20的管腳排列如圖2.8 所示: 圖2.8DS18B20的管腳排列a) 功能特點(diǎn) 單總線技術(shù)，與單片機(jī)通訊只要一根IO線； 比較系列號(hào)可以在一根線上掛接多個(gè)DS18B20

20、； 電壓供電范圍從3V5V，也可以直接從數(shù)據(jù)線上竊取電源； 測(cè)溫范圍-5501250攝氏度，在-100850攝氏度范圍內(nèi)誤差為±0.5度； 數(shù)據(jù)位可編程912位，轉(zhuǎn)換12位溫度時(shí)間為750ms(最大)； 用戶可自設(shè)定預(yù)警上下限溫度； 報(bào)警搜索命令可識(shí)別和尋址那個(gè)器件的溫度至超出預(yù)定值。 2.4 煙霧傳感器MQ-2是一種體電阻控制型的氣敏器件，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2.9 MQ-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)的原因是，MQ-2

21、價(jià)格便宜，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)05V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2.10 MQ-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，它可以對(duì)年、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2.5V5.5V。采用三線接口與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2.12 2.6 12864液晶顯示屏12864M-1 是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯

22、示器，它主要由行驅(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，也可以顯示8X4 個(gè)（16X16 點(diǎn)陣漢字，與外部CPU 接口可采用串行或并行方式控制。主要技術(shù)參數(shù)和性能： 1.電源：VDD:+5V 2.顯示內(nèi)容：128 （列）X64 （行）點(diǎn)。 3.全屏幕點(diǎn)陣。 4 ROM 總共提供8192 個(gè)漢字（16X16 點(diǎn)陣）。 5 ROM (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2.132.7 NRF24L01無(wú)線模塊NRF24L01模塊的具體說(shuō)明：1) VCC腳接電壓范圍為

23、1.9V3.6V之間，不能在這個(gè)區(qū)間之外，超過(guò)3.6V將會(huì)燒毀模塊。推薦電壓3.3V左右。(2) 除電源VCC和接地端，其余腳都可以直接和普通的5V單片機(jī)IO口直接相連，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。當(dāng)然對(duì)3V左右的單片機(jī)更加適用了。(3) 硬件上面沒有SPI的單片機(jī)也可以控制本模塊，用普通單片機(jī)IO口模擬SPI不需要單片機(jī)真正的串口介入，只需要普通的單片機(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)的控制器選用 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)格便宜等特點(diǎn)。其支持的最高時(shí)鐘為40

24、MHz，內(nèi)部包括8 kB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，大大減少了開發(fā)復(fù)雜度，同時(shí)可節(jié)省購(gòu)買編程器的額外投入。圖2.15為單片機(jī)控制模塊電路圖。圖2.15 單片機(jī)控制模塊 第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件主要包括串口程序、存儲(chǔ)程序、短消息程序、采集控制程序和測(cè)試程序等。本系統(tǒng)軟件采用了前后臺(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)警和開啟功能通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)，在使用裝置前需準(zhǔn)備好一張已開通的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

25、的目的手機(jī)號(hào)碼，此號(hào)碼也是用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程開啟時(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3.1 TC35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)C

26、D12864顯示流程圖 圖3.3 LCD12864顯示流程圖3.2 GSM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=1r”給GSM模塊，設(shè)置短信為TXT模式；然后發(fā)送“AT+CMGS”，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，這樣就能通過(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程序見附錄。開始初始化串口發(fā)送AT+CMGF=1發(fā)送AT+CMGS送短信內(nèi)容發(fā)送0

27、X1A結(jié)束圖3.4 GSM系統(tǒng)框圖3.3信息采集控制程序設(shè)計(jì)模擬量采集模塊主要是單片機(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，當(dāng)然也可以采用序列通道多次轉(zhuǎn)換，關(guān)于轉(zhuǎn)換模式的選擇主要設(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)間間隔則通過(guò)定時(shí)器A來(lái)完成，就是在每次定時(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，如果得到數(shù)據(jù)，則設(shè)置一個(gè)標(biāo)志位通知主程序，告訴主程序已經(jīng)得到新的數(shù)據(jù)。整個(gè)模塊采用中斷服務(wù)程序的結(jié)構(gòu)。如圖

28、3.5所示為該模塊的程序流程圖。該模塊主要涉及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)試主要分兩個(gè)步驟：?jiǎn)纹瑱C(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、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

29、晶上顯示，通過(guò)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(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)這個(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，判斷出誤差。并記錄表4-2-1：表4-2-1：

30、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，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?jī)x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。4.2.2 氣體測(cè)量因?yàn)榧矣妹簹庵兄饕煞譃榧淄椋?/p>

31、所以本實(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 )/（xixi） 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，根據(jù)公式5-1計(jì)算出7個(gè)直線方程式，如下： (1) 0%10%LEL f (x) = ?0.50x + 3.70 (2) 10%20%LEL f (x) = 0.50x +

32、3.61 （3) 20%40%LEL f (x) = 1.50x + 3.90 (4) 40%50%LEL f (x) = 3.2x + 4.58(5) 50%60%LEL f (x) = 3.7x + 4.83 (6) 60%80%LEL f (x) = 4.05x + 5.04 (7) 80%100%LEL f (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

33、足與展望。本設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)硬件與軟件的調(diào)試運(yùn)行，基本完成了對(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題和工程應(yīng)用問題需要進(jìn)一步的探索和研究。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。另外還可以根據(jù)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)的控制功能，實(shí)現(xiàn)了安防監(jiān)控和遠(yuǎn)

34、程控制。GSM模塊與控制電路集成在同一線路板上，這樣既節(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，還可以用于倉(cāng)庫(kù)、廠房與花卉大棚等地方的安防監(jiān)控與電路遠(yuǎn)程控制等，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 2009.113裘嵐，張曉蕓等譯，C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)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.

35、（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)端控制技術(shù)及其實(shí)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主要包括初始

36、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>#define MaxChar 25data unsigned char ReceiveMaxChar;unsigned charbyte=0; void init_UART(void)PCON = 0x00;/設(shè)置波特率 不加倍SCON = 0x50; / SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收 TMOD |= 0x20; / TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit 重裝TH1 = 0xFD; / TH1: 重裝值 960

37、0 波特率 晶振 11.0592MHz TR1 = 1; / TR1: timer 1 打開 EA = 1; /打開總中斷ES = 1; /打開串口中斷void Send_Byte(unsigned char dat)SBUF = dat;while(!TI); TI = 0;void Send_Str(unsigned char *Str)while(*Str!='0') Send_Byte(*Str);Str+;void Clear_Buf(void)unsigned char i;for(i=0;i<MaxChar;i+)Receivei=0;byte=0;bit

38、Contrast(unsigned char *Str) if(strstr(Receive,Str)!=NULL) return 1;elsereturn 0;void Uart_Ser() interrupt 4if(RI=1) Receivebyte+=SBUF;/命令存到命令數(shù)組RI=0; /軟件清除接收中斷通過(guò)上面的程序可以看出，只要設(shè)置相應(yīng)的寄存器就可以設(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>#define ADC_FLAG 0x1

39、0 /ADC中斷標(biāo)志位void delay_ADC()unsigned int i;for(i=10000;i>0;i-);void init_ADC()P1ASF=0x80; /P1.7口設(shè)置為AD輸入ADC_CONTR=0x80;/開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ADC中斷EA=1;/開總中斷delay_ADC();unsigned int Get_ADC_Result(unsigned char ch)ADC_CONTR =0x88|ch; _nop_(); /延時(shí)四個(gè)空周期，詳見Page323 _nop_(); _

40、nop_(); _nop_(); while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG);/判斷ADC中斷標(biāo)志位（等待ADC轉(zhuǎn)換完成） ADC_CONTR &= ADC_FLAG; /關(guān)閉ADC return ADC_RES;2各模塊接受程序TC35程序#include <reg52.h>#include"Uart.h"#include"12864.h"sbit FM=P15;unsigned char code AT="ATrn"/測(cè)試unsigned char code CMGF="AT

41、+CMGF=1rn"/'1'用TEXT格式，'0'用PDU格式unsigned char code CMGS="AT+CMGSn"unsigned char code Alarm_Str="Warning: Gas leakage!"/*/xms延時(shí)函數(shù)/*/void delayms(unsigned int ms)unsigned int i,j;for(i=0;i<114;i+)for(j=0;j<ms;j+);void TC35_Text()ES = 1;delayms

42、(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.");C

43、lear_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"/*IO端口定義*sbit CE = P10; sbit CSN = P11;sbit SCK = P12;sbit MOSI = P13;sbit MISO = P14; /*uint bdata sta; /狀態(tài)標(biāo)志sbit RX_DR =sta6;sbit TX_DS =sta5;sbit MAX_RT =sta4;/*NRF24L01*#define TX_ADR_WIDTH 5 #define RX_ADR_WIDTH 5 #define TX_PLOAD_WIDTH 20 #define RX_PLOAD_WIDTH 20 uint const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH= 0x34,0x43,0x10,0x10,0x01; /本地地址uint const RX_ADDRESSRX_ADR_WIDTH= 0x34,0x43,0x10,0x10,0x01; /接收地址/*/延時(shí)函數(shù)/*/void del