基于GSM模塊家用保險(xiǎn)柜智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

龍巖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題目： 基于GSM模塊家用保險(xiǎn)柜智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)： 電子信息工程 作者： 陳培杰 學(xué)號： 2014041803 指導(dǎo)教師(職稱) 王清輝 講師 二0一六年 六月 二日基于GSM模塊家用保險(xiǎn)柜智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)【摘要】本系統(tǒng)由GSM模塊、STC89C52單片機(jī)、人體檢測傳感器、MQ-2煙霧傳感器、震動傳感器以及LCD液晶顯示器等模塊組成，借助GSM移動網(wǎng)絡(luò)用短信的形式將報(bào)警的情況發(fā)送到用戶的手機(jī)上，同時用戶端可以通過用預(yù)設(shè)的號碼給GSM端發(fā)送相關(guān)預(yù)設(shè)短信來實(shí)現(xiàn)控制一些防護(hù)措施。系統(tǒng)以GSM網(wǎng)絡(luò)作為一個無線的傳輸平臺，改進(jìn)傳統(tǒng)的有線方式，使整個系統(tǒng)安防更加完善、智能化。通過實(shí)驗(yàn)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，由此一套基于GSM網(wǎng)絡(luò)的家用保險(xiǎn)柜防火防盜控制系統(tǒng)就完成了?！娟P(guān)鍵詞】GSM模塊 單片機(jī) AT指令 傳感器報(bào)警Design of intelligent alarm system for home safe based on GSM module【Abstract】The system by module, GSM module, STC89C52 MCU, a human detection sensor, mq-2 smoke sensor, vibration sensor and LCD display etc., with the aid of the GSM mobile network in the form of SMS alarm situation is sent to the users mobile phone. At the same time, end users can through the use of a preset number for GSM transmitter related preset short messages to achieve control of some protective measures. System to GSM network as a wireless transmission platform to improve the traditional wired way, so that the entire system security more perfect, intelligent. Through the experiment, the system design is completed, and the fire protection and security control system of the home security system based on GSM network is completed.【Key Words】GSM module MCU ATcommand sensor alarmI基于GSM模塊家用保險(xiǎn)柜智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄第1章 引言1第2章 總體方案設(shè)計(jì)22.1設(shè)計(jì)內(nèi)容22.2 設(shè)計(jì)方案的比較32.2.1 方案一32.2.2 方案二323 方案的比較與選擇4第3章 硬件設(shè)計(jì)53.1系統(tǒng)框圖53.2 主控制模塊部分53.2.1 STC89C52芯片介紹53.2.2主控制機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.3 GSM通信模塊73.3.1 Sim900模塊介紹73.3.2 串口通信電路的設(shè)計(jì)83.3.3 Sim900a模塊接口設(shè)計(jì)93.4 MQ-2煙霧傳感器93.5 震動傳感器103.6 人體檢測傳感器113.7按鍵電路113.8 LCD1602液晶顯示模塊123.9 繼電器電路133.10 聲光報(bào)警輸出電路14第4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)154.1系統(tǒng)主程序流程圖154.2 GSM短信報(bào)警子程序164.2.1 AT指令的簡介164.2.2 短信報(bào)警程序流程圖164.2.3 傳感器采集報(bào)警信號程序19第5章 系統(tǒng)調(diào)試與驗(yàn)證205.1 硬件調(diào)試205.2系統(tǒng)調(diào)試205.3 系統(tǒng)功能的驗(yàn)證21第6章 結(jié)論23致謝語24參考文獻(xiàn)25附錄126附錄227附錄328第1章 引言據(jù)不完全數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)今社會上每個家庭如果都配備一臺家用保險(xiǎn)柜的話，那么他們成功被盜的概率會大大的降低1。如果因?yàn)閾碛幸慌_價(jià)格不高且實(shí)用的家用保險(xiǎn)柜，就可以避免他們的財(cái)產(chǎn)貴重物品被盜的危險(xiǎn)，何樂而不為呢？根據(jù)家用保險(xiǎn)柜適用場景不同，其種類與功能自然而然就不同了。商業(yè)防火的保險(xiǎn)柜價(jià)格昂貴普遍比一些家用的保險(xiǎn)柜費(fèi)用高許多，但平常的生活中碰到的不僅是物品被盜的問題，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時為了可以更好的保護(hù)好一些私人的貴重物品，我覺得應(yīng)該廣泛的在普通家庭中使用。因此，在現(xiàn)代生活中，家用保險(xiǎn)柜的功能不能單一的僅限于防盜，而是需要更像有防盜、防火雙重功能結(jié)合的產(chǎn)品出現(xiàn)。隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)與生活生平的提高，家用保險(xiǎn)柜被越來越多的普通家庭所采用。其中保險(xiǎn)柜設(shè)計(jì)還是以防盜為主而忽略了一些生活中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，比如火災(zāi)的發(fā)生時的一些貴重物品的保護(hù)。目前國內(nèi)、國外雖有防火防盜功能齊全的保險(xiǎn)柜，但一般只運(yùn)用于商業(yè)上和金融行業(yè)上，主要是基于加密IC卡的控制器硬件設(shè)計(jì)和泡沫混凝土隔熱防火性能設(shè)計(jì)，同時配合一套完善的安防系統(tǒng)，不僅價(jià)格昂貴，而且操作起來也比較復(fù)雜；不管是以前的機(jī)械式保險(xiǎn)柜還是現(xiàn)在電子式保險(xiǎn)柜都是以增加被盜時間前提設(shè)計(jì)，并不能及時的把實(shí)時情況通知給用戶知道。鑒于以上因素，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是建立一個基于GSM網(wǎng)絡(luò)短信平臺的防盜防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它采用人體檢測傳感器、震動傳感器、MQ2煙霧傳感器，通過GSM短信模塊把現(xiàn)場發(fā)生的實(shí)際情況以短信消息模式發(fā)送給用戶，讓用戶及時作出判斷處理，并通過發(fā)送一些簡單的指令短信給GSM模塊端作出相應(yīng)的防盜防火措施。第2章 總體方案設(shè)計(jì)目前的防盜防火報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般由各種能檢測某種信號的傳感器、報(bào)警控制器和接警中心（硬件加軟件）組成。它最簡單的形式是家庭或單位報(bào)警系統(tǒng)，它的組成由各種傳感器和本地報(bào)警控制器與聲光報(bào)警器。2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)并制作用于家庭保險(xiǎn)柜的GSM短信的防盜防火報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)檢測報(bào)警信號，并通過發(fā)送短信報(bào)警，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。總體設(shè)計(jì)功能如下：1.按鍵手動設(shè)置布防、撤防；2.布防狀態(tài)下檢測有人入侵，發(fā)生火災(zāi)，撬動保險(xiǎn)柜等報(bào)警信號并發(fā)送報(bào)警短信到用戶手機(jī)，在通過用戶手機(jī)發(fā)送預(yù)設(shè)的控制短信到GSM端在經(jīng)過單片機(jī)處理并控制繼電器模擬相關(guān)的防護(hù)裝置；3.用LCD1602液晶顯示器來顯示布防、撤防以及是否檢測到報(bào)警信號。繼電器模塊人體檢測傳感器煙霧傳感器震動傳感器單片機(jī)電源GSM模塊圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2 設(shè)計(jì)方案的比較2.2.1 方案一利用聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)的方式來實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警，這個系統(tǒng)一般由各類報(bào)警傳感器、報(bào)警主機(jī)、門磁與電源組成。報(bào)警主機(jī)通過無線或有線的通訊方法實(shí)現(xiàn)與給類報(bào)警傳感器的連接，當(dāng)發(fā)生預(yù)設(shè)警情時，主機(jī)收到報(bào)警信號后，會通過本身的報(bào)警設(shè)備實(shí)現(xiàn)場報(bào)警，同時自動通過聯(lián)網(wǎng)的方式將實(shí)時采集到的數(shù)據(jù)上傳到最近的報(bào)警中心，及時調(diào)動警力作出迅速處理2。方案一流程框圖如下圖2-2所示：布防、撤防固定電話主機(jī)門磁監(jiān)控電源圖2-2方案一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2.2 方案二首先預(yù)設(shè)各種警情，再通我們所用的傳感器去采集報(bào)警信號，并把采集檢測到的信號值送入單片機(jī)處理，在經(jīng)過單片機(jī)控制GSM短信系統(tǒng)向預(yù)設(shè)好的用戶手機(jī)號發(fā)送警報(bào)短信3。在通過用戶發(fā)送一些預(yù)設(shè)的控制指令到GSM端并經(jīng)過單片處理控制一些防護(hù)措施裝置，在這個警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，不僅可以通過人體檢測傳感器發(fā)送防盜警報(bào)提醒，同時也增加MQ2煙霧傳感器來檢測煙霧、氣體信號，震動傳感器來測是否有人在撬保險(xiǎn)柜或搬動保險(xiǎn)柜等信號，可以真正實(shí)現(xiàn)防盜、防火的雙重保障，同時配備了按鍵來實(shí)現(xiàn)用戶在進(jìn)入防區(qū)前和離開防區(qū)后的系統(tǒng)布防、撤防狀態(tài)進(jìn)行改變。方案二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-3所示：單片機(jī)人體檢測傳感器煙霧傳感器震動傳感器按鍵撤、布防GSM 模塊電源圖2-3方案二系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖23 方案的比較與選擇方案一選擇使用門磁以及固定電話聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時報(bào)警，時效性很強(qiáng)、可靠性較高。然而門磁的存在一定的缺陷，如：1.門磁離主機(jī)的距離不能太長；2.發(fā)射器因震蕩容易脫落。同時該系統(tǒng)安裝操作較復(fù)雜且費(fèi)用相對較高，不適用與普通的家庭用戶。方案二 采用STC89C52單片機(jī)為核心的控制芯片，通過GSM 移動通信網(wǎng)絡(luò)給用戶發(fā)送報(bào)警短信，及時性較強(qiáng)，安裝操作不復(fù)雜適用于家庭安防系統(tǒng)。通過以上兩個方案的比較與分析，方案一存在一定的缺陷，成本高同時安裝操作較復(fù)雜不適合用于普通家庭用戶，方案二成本低且及時性很強(qiáng)，同時安裝操作簡單，所以我選擇方案二作為本次設(shè)計(jì)方案。第3章 硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)框圖根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求與總體的設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)框圖如下圖3-1所示。系統(tǒng)的組成由主控制芯片、GSM通訊模塊、LCD1602液晶顯示屏和各類傳感器以及繼電器模塊等幾個部分組成。其中通過GSM移動無線網(wǎng)絡(luò)平臺與用戶手機(jī)通信。單片機(jī)STC89C52LCD1602液晶顯示人體檢測傳感器GSM模塊煙霧傳感器震動傳感器繼電器模塊圖3-1系統(tǒng)整體框圖3.2 主控制模塊部分3.2.1 STC89C52芯片介紹STC89C52芯片作為宏晶科技有限公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS 8位微型控制處理器，同時作為目前市場上使用率較高，廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中的單片機(jī)，主要原因是因?yàn)樗腎/O口分布簡單明了，方便理解使用，并且功能強(qiáng)大，適用于目前的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。因此本設(shè)計(jì)用STC89C52芯片作為本系統(tǒng)的主控芯片，考慮到本次制作環(huán)境與平時學(xué)習(xí)情況問題，采用40個引腳雙列直插的封裝形式4。單片機(jī)的引腳功能如圖3-2所示：圖3-2 STC89C52功能引腳圖3.2.2主控制機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖3-3所示：圖3-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖主控制模塊作為本次設(shè)計(jì)的核心，通過串口向短信模塊（gsm）寫入相關(guān)的AT控制指令，控制其能夠?qū)崿F(xiàn)短信的發(fā)送和接收，短信內(nèi)容的識別、外部報(bào)警信號采集處理等各項(xiàng)功能。所以就急需一個微型控制器來控制實(shí)現(xiàn)要求，而STC89C52的單片機(jī)就完全可以滿足這些設(shè)計(jì)要求，而且在短時間和各種條件下使設(shè)計(jì)更加便捷。所以本次設(shè)計(jì)的主控芯片都使用宏晶公司的STC89C52的單片機(jī)。STC89C52是片內(nèi)自帶ROM/EPROM的單片機(jī)，所以這種芯片作為主控芯片簡單可靠。用STC89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機(jī)添加上時鐘和電源和復(fù)位路即可。1.時鐘電路：單片機(jī)內(nèi)部即使有一個高增益反向放大器構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1、XTAL2引腳分別為振蕩電路的輸入輸出端，時鐘可以由內(nèi)部和外部兩種方式產(chǎn)生5。本次設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部時鐘，利用片內(nèi)的振蕩電路，在片外XTAL1、XTAL2引腳上外接外接11.0592M晶振和30PF電容組成的并聯(lián)諧振回路，這樣內(nèi)部的振蕩電路就發(fā)生振蕩。2.復(fù)位電路：單片機(jī)的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種，本系統(tǒng)采用手動復(fù)位方式，在RST端接一個按鍵開關(guān)，按下時與電源Vcc接通，此時提供足夠?qū)挼母唠娖骄屯瓿墒謩訌?fù)位了，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出錯或進(jìn)入死循環(huán)時可以按下復(fù)位鍵重新啟動6。3.3 GSM通信模塊3.3.1 sim900模塊介紹本系統(tǒng)采用SIMCom公司生產(chǎn)的Sim900a短信模塊，它的引腳功能如圖3-4 所示。Sim900a是SIMCom公司推出新款緊湊型產(chǎn)品，它是一種完整的無線GSM模塊，工作在900/ 1800 MHz雙頻段，該模塊有AT指令集接口，支持文本（TXT）和PDU模式的消息；其只要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、天線接口五部分組成。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3.1V4.8V7。圖 3-4 sim900a功能引腳圖3.3.2 串口通信電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的串口電路主要是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與sim900a模塊進(jìn)行通信處理。因?yàn)閱纹瑱C(jī)和sim900a進(jìn)行通信時接口電平不同，所以就需要進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，因此本設(shè)計(jì)采用MAX232A芯片來完成接口電平的轉(zhuǎn)換。具體的電路圖設(shè)計(jì)如圖3-5所示。圖3-5串口通信電路圖MAX232A芯片只需要4個0.1uF的電荷泵電容，在電源供電且電壓3.0V-5.5V時能夠?qū)崿F(xiàn)真正的RS-232性能。MAX232A 芯片確保在1200kbps數(shù)據(jù)傳輸速率，同時保持RS-232輸出電平。MAX232具備兩路驅(qū)動器和兩路接收器，提供1uA關(guān)斷模式，有效降低功能損耗。在引腳C1+、C1-、C2+、C2-、V+和V-分處分別接一個0.1uF電容實(shí)現(xiàn)充電作用，MAX232的T1OUT、T1IN、R1OUT、R1IN四個引腳分別是232的轉(zhuǎn)換輸入/輸出，用來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的TTL電平與sim900a模塊接口電平的轉(zhuǎn)換8?？紤]到減小電源干擾，還需要芯片在電源引腳外接一個0.1uF的電容實(shí)現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到干擾。3.3.3 Sim900a模塊接口設(shè)計(jì)Sim900a模塊是通過串口與單片機(jī)相連接的，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對sim900a模塊的控制。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用兩線（TXD、RDX）連接，并通過軟件來實(shí)現(xiàn)對sim900a模塊進(jìn)行通信，采用軟件來實(shí)現(xiàn)通信具有使用靈活同時也避免了過多硬件信號的檢測9。以下為sim900a模塊的接口設(shè)計(jì)與實(shí)物接線，如圖3-6所示:圖 3-6 sim900a接線圖3.4 MQ-2煙霧傳感器被檢測氣體的種類很多，它們的性質(zhì)也都哥不相同，不可能有一種傳感器能檢測所有的氣體，因此以氣敏傳感器的種類也繁多。氣敏傳感器的工作原理可以分為半導(dǎo)體式氣敏傳感器，接觸燃燒式氣敏傳感器等盡不相同的類型。從材料、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍來看，目前仍以半導(dǎo)體氣敏式傳感器居多，這類傳感器一般用于氣體的定性分析，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)物圖如圖3-7所示:圖3-7 MQ-2實(shí)物圖本設(shè)計(jì)采用的是MQ-2煙霧傳感器，如上圖3-7所示。MQ-2氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大10。AO端電壓將會增大，輸入到LM393電壓比較器的負(fù)輸入端，當(dāng)AO端電壓大于LM393正極參考電壓時候，電壓比較器的1腳輸出低電平，信號指示燈點(diǎn)亮，并將信號送予單片機(jī)進(jìn)行分析處理，詳細(xì)電路圖見下圖3-8所示：圖3-8 MQ-2模塊原理圖與接線圖3.5 震動傳感器振動傳感器并不是直接將原始要測的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，而是將原始要測的機(jī)量做為振動傳感器的輸入量Mi,然后由機(jī)械接收部分加以接收，形成另一個適合于變換的機(jī)械量Mt，最后由機(jī)電變換部分再將Mt變換為電量E。因此一個傳感器的工作性能是由機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來決定的10。本設(shè)計(jì)采用的是水銀式震動傳感器也叫傾斜開關(guān)，利用水銀的流動性導(dǎo)致金屬觸點(diǎn)導(dǎo)通。它與單片的接連方式：一端連接到電路的GND端，一端連接到單片機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的IO口上。通過判斷IO電平信號即可得知震動情況。其實(shí)物圖與連接如下圖3-9所示：圖3-9振動傳感器實(shí)物圖與接線圖3.6 人體檢測傳感器物體檢測傳感器又稱無觸點(diǎn)接近傳感器，是理想的電子開關(guān)量傳感器。當(dāng)傳感器的感應(yīng)區(qū)域有運(yùn)動體接近時，開關(guān)就能根據(jù)檢測到的運(yùn)動體信號并悄無聲息迅速發(fā)出電氣指令，準(zhǔn)確的判斷出運(yùn)動體的位置，因此目前該種傳感器經(jīng)常運(yùn)用于防盜報(bào)警的設(shè)計(jì)。常見的物體檢測傳感器有以下幾種：渦流式、電容式、霍爾式、光電式、熱釋電式開關(guān)等。本次設(shè)計(jì)選擇的是光電開關(guān)E18-D80NK，這是一種把發(fā)射和接收結(jié)合與一體的光電傳感器，發(fā)射光經(jīng)過調(diào)制后發(fā)出，接收頭對反射光進(jìn)行解調(diào)輸出10。主要應(yīng)用于障礙物的檢測，同時也可以用來檢測人體，對于人體感應(yīng)的的距離可以根據(jù)實(shí)際需要通過調(diào)節(jié)電位器旋鈕來改變。實(shí)物圖如下圖3-10所示：圖3-10 人體檢測感器實(shí)物圖正常狀態(tài)是高電平輸出，當(dāng)它檢測到目標(biāo)時會有一個低電平信號輸出，輸出信號可直接連接到單片機(jī)的的IO口P3.3上，產(chǎn)生一個外部中斷信號。傳感器的原理圖與接法如下圖3-11所示：圖3-11 人體檢測傳感器原理圖與接線圖3.7按鍵電路目前單按鍵這種模式的鍵盤使用方便，響應(yīng)快速并且接口還簡潔?？紤]到本次設(shè)計(jì)使用到的按鍵操作并不多，因此采用獨(dú)立按鍵。本次設(shè)計(jì)使用了2 個按鍵，分別連接單片機(jī)P1.1、P1.2接口按照軟件來定義它的功能。如下圖3-12所示:圖3-12 按鍵電路原理圖與接線圖K1鍵是當(dāng)用戶外出時可以按下此按鍵啟動整個系統(tǒng)處于布防狀態(tài)，當(dāng)檢測到有人入侵，發(fā)生火災(zāi)時可以及時向用戶發(fā)送短信報(bào)警；K2鍵是當(dāng)用戶在家時可以按下此按鍵讓整個系統(tǒng)處于撤防狀態(tài)，以免產(chǎn)生誤報(bào)情況。3.8 LCD1602液晶顯示模塊1.1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：1602液晶顯示模塊由若干5X8個點(diǎn)陣快組成，每個點(diǎn)陣塊為一個字符位，即整個1602模塊每行最多可以顯示16個字符，分兩行顯示。它具有如下特性：具有80個字節(jié)的數(shù)據(jù)顯示存儲器；具有字符發(fā)生器ROM；具有64B字符發(fā)生器RAM。2.引腳功能說明：LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，各引腳接口說明如表3-1所示:表3-1 引腳接口說明本次設(shè)計(jì)中，采用LCD1602液晶屏來顯示布防、撤防、檢測到有人入侵、發(fā)生火災(zāi)、有人撬門的一些狀態(tài)信息顯示。如下圖3-13所示：圖3-13 LCD1602液晶屏電路原理圖與接線圖LCD1602液晶屏的數(shù)據(jù)端口與單片機(jī)的P0口連接，使能信號E與單片機(jī)的P2.7連接，讀寫選擇端R/W與單片機(jī)的P2.6連接，數(shù)據(jù)/命令選擇端RS 連接P2.5。3.9 繼電器電路圖3-14 繼電器接線圖如上圖3-14所示繼電器接口JD1直接接單片機(jī)P3.4腳，當(dāng)檢測到報(bào)警信號時通過用戶手機(jī)給系統(tǒng)SIM號碼發(fā)送指令open1，再通過單片機(jī)給JD1一個低電平來控制繼電器吸合模擬啟動滅火裝置，當(dāng)?shù)弥槿∠梢酝ㄟ^手機(jī)向系統(tǒng)的SIM卡號發(fā)送open2控制繼電器斷開模擬關(guān)閉滅火裝置11。繼電器接口外接的是一個單路繼電器模塊，該模塊原理圖如下圖3-15所示：圖3-15 繼電器電路原理圖3.10 聲光報(bào)警輸出電路如圖3-16所示，聲光報(bào)警電路選用壓電式蜂鳴器。當(dāng)檢測到報(bào)警信號時單片機(jī)輸出低電平，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出響聲；同理，當(dāng)檢測到報(bào)警信號時單片機(jī)對應(yīng)端口輸出低電平，LED發(fā)光二極管閃爍。圖 3-16 聲光報(bào)警電路第4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分主要由C語言編寫程序，Keil C51作為集成開發(fā)環(huán)境。分為主程序和子程序，主程序由單片機(jī)檢測報(bào)警信號，中斷響應(yīng)，調(diào)用各子程序組成，子程序部分由傳感器采集程序、GSM短信程序、報(bào)警程序等三部分組成。4.1系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖如圖4-1所示：圖4-1 主程序流程圖主程序主要是初始化單片機(jī)，并通過IO口控制報(bào)警器的啟動或停止，一旦傳感器采集數(shù)據(jù)異常，就會進(jìn)入報(bào)警模式，這時就要調(diào)用各個子程序。4.2 GSM短信報(bào)警子程序4.2.1 AT指令的簡介本系統(tǒng)采用SIMCom公司生產(chǎn)的sim900a短信模塊，兼容TEXT格式的短信，在系統(tǒng)的運(yùn)用中，可以用AT指令集控制該模塊的主控單片機(jī)進(jìn)行串口通信。除了重復(fù)指令外，一般的AT控制指令集的標(biāo)準(zhǔn)格式：指令頭（AT）+指令集+結(jié)尾標(biāo)識符12。本系統(tǒng)用到的AT指令集如下表4-1所示：表4-1 常用的AT指令集AT指令集說明AT+CMGF=1rn短信設(shè)置為文本模式AT+CMGSn向用戶手機(jī)號碼發(fā)短信AT+CSCS=GSMrn設(shè)置GSM字符集AT+CNMI=2,1rn設(shè)置新消息提示AT+CMGD=1rn刪除全部短信AT+CMGR=1rn讀取短信內(nèi)容4.2.2 短信報(bào)警程序流程圖發(fā)送短信報(bào)警的程序開發(fā)是基于C語言編程來實(shí)現(xiàn)，它工作流程圖如圖4-2所示：圖4-2 單片機(jī)控制GSM發(fā)送短信流程圖初始化的工作包括設(shè)置串口速率，移動網(wǎng)絡(luò)的登陸以及設(shè)置短信格式為TEXT。TEXT模式：發(fā)送的數(shù)據(jù)只能是ASCII碼，即普通字母和其他符號，國內(nèi)不支持中文發(fā)送。通過串口通信發(fā)送AT+CMGF=1，將GSM短信發(fā)送方式更改為文本模式。文本模式下接收的數(shù)據(jù)會自動解碼。部分程序如下：void UartInit(void)/9600bps11.0592MHzSCON = 0x50;/8位數(shù)據(jù),可變波特率TMOD = 0x20;/設(shè)定定時器1為8位自動重裝方式TL1 = 0xFD;/設(shè)定定時初值TH1 = 0xFD;/設(shè)定定時器重裝值TR1 = 1;/啟動定時器1ES=1;EA=1;/*/void Send_out(uchar *p) while(*p!=0) SBUF=*p+; while(!TI); TI=0; void Send_hex(uchar t) SBUF=t; while(!TI); TI=0;/*/void Return_ok(unsigned char *p)ES=0;Send_out(AT+CMGF=1rn); /設(shè)置為文本模式delayms(300);Send_out(AT+CMGSn);delayms(500);Send_out(p);Send_hex(0x1a);Send_out(rn);ES=1;void GSM_INT(void)Send_out(AT+CMGF=1rn); /設(shè)置為文本模式delayms(300);Send_out(AT+CSCS=GSMrn); /設(shè)置GSM字符集delayms(300);Send_out(AT+CNMI=2,1rn); /設(shè)置新消息提示delayms(300);Send_out(AT+CMGD=1rn); /刪除全部短信delayms(300);/*/串口中斷服務(wù)子程序/用于接收從GSM模塊返回的信息void UART_INT() interrupt 4 uchar m=0;if(RI) ES=0; while(UART_TRm-1!=0x0d) RI=0;UART_TRm=SBUF;m+; while(!RI); if(UART_TR0=+)&(UART_TR1=C)&(UART_TR2=M)&(UART_TR3=T)&(UART_TR4=I) /+CMTI: SM,47x1=UART_TR12; /接收短信條數(shù)標(biāo)號x2=UART_TR13;duanflag=1;4.2.3 傳感器采集報(bào)警信號程序圖4-3 傳感器采集信號流程圖傳感器采集信號子程序流程圖如圖4-3所示，首先進(jìn)行單片機(jī)初始化，開中斷，當(dāng)報(bào)警器啟動后，各個傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)檢測到有人入侵，發(fā)生火災(zāi)或有人在撬動保險(xiǎn)柜時，單片機(jī)相應(yīng)中斷，跳到報(bào)警中斷子程序運(yùn)行。如果沒有檢測到異常信號，則返回查詢中斷。第5章 系統(tǒng)調(diào)試與驗(yàn)證5.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試步驟如下：1.檢查原理圖設(shè)計(jì)是否有錯誤；2.根據(jù)原理圖檢查PCB圖是否有誤；3.根據(jù)PCB制版檢查是否有連點(diǎn)連線；4.焊板并檢查是否有虛焊漏焊等經(jīng)常出現(xiàn)的問題；5.檢查各個模塊的功能是否正常運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)采用PCB腐蝕制版手工焊接，整個系統(tǒng)實(shí)物如圖5-1所示：圖5-1 系統(tǒng)實(shí)物圖5.2系統(tǒng)調(diào)試本報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試可以從GSM模塊的短信接收和發(fā)送，各個傳感器檢測各種報(bào)警信號，聲光報(bào)警三個部分分步調(diào)試，確定符合設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，結(jié)合改系統(tǒng)的主要功能完善其他控制邏輯。然后，馬上對系統(tǒng)的功能進(jìn)行測試，測試過程如下：1.系統(tǒng)初始化先系統(tǒng)上電將編譯生成的HEX文件下載到單片機(jī)中，此時系統(tǒng)默認(rèn)為布防狀態(tài)，可以通過按鍵設(shè)置布防、撤防狀態(tài)。2.設(shè)防與撤防的測試通過按鍵向系統(tǒng)設(shè)置撤防、布防，系統(tǒng)中的液晶顯示屏?xí)@示是否布防。3.測試環(huán)境將系統(tǒng)設(shè)置成布防并放于保險(xiǎn)柜旁便于設(shè)防的地方，例如保險(xiǎn)柜的底部。4.報(bào)警測試為的模擬出各種報(bào)警信號接近傳感器，從而觸發(fā)報(bào)警，此時用戶會接到系統(tǒng)發(fā)來的的報(bào)警短信。5.防護(hù)測試向系統(tǒng)發(fā)送一條短信：open1 ，當(dāng)系統(tǒng)識別該條短信時繼電器會吸合模擬啟動防裝置；當(dāng)?shù)弥U(xiǎn)情排除時可以再發(fā)一條短信：open2 讓繼電器斷開模擬關(guān)閉防護(hù)裝置。5.3 系統(tǒng)功能的驗(yàn)證通過以上的調(diào)試，現(xiàn)在我們進(jìn)行功能的演示，首先將制作的系統(tǒng)實(shí)物放于應(yīng)用環(huán)境中，先后模擬有人入侵，有人在撬保險(xiǎn)柜以及火災(zāi)的發(fā)生，用戶的手機(jī)也先后收到相應(yīng)的警報(bào)短信，同時發(fā)送相關(guān)指令到系統(tǒng)的SIM卡在通過單片機(jī)控制繼電器的吸合來模擬啟動相關(guān)的防火措施。其相關(guān)的演示證明如下圖5-2、圖5-3、圖5-4、圖5-5所示：圖5-2 有人入侵演示圖系統(tǒng)一上電就處于默認(rèn)的設(shè)防狀態(tài)，當(dāng)有人從人體檢測傳感器前走過，此時系統(tǒng)會聲光報(bào)警并在液晶屏上顯示有人入侵Y，同時會向預(yù)設(shè)用戶手機(jī)號碼發(fā)送一條短信。圖5-3 有人撬動演示圖當(dāng)有人在撬動保險(xiǎn)柜或搬動保險(xiǎn)柜時聲光報(bào)警且系統(tǒng)液晶屏?xí)@示出相關(guān)狀態(tài)Y來表示，同時會向預(yù)設(shè)用戶手機(jī)號碼發(fā)送一條短信。圖5-4 發(fā)生火災(zāi)演示圖當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時，煙霧傳感器檢測到煙霧發(fā)出聲光報(bào)警，系統(tǒng)液晶屏?xí)@示相關(guān)狀態(tài)Y來表示，同時會向預(yù)設(shè)用戶手機(jī)號碼發(fā)送一條短信。圖5-5 收發(fā)短信控制繼電器演示圖如上圖5-8所示，當(dāng)系統(tǒng)檢測到預(yù)設(shè)警情信號時向用戶發(fā)送的報(bào)警短信內(nèi)容，同時用戶可以發(fā)送預(yù)設(shè)的短信open1至系統(tǒng)的SIM卡再經(jīng)過單片機(jī)處理控制繼電器吸合來模擬相關(guān)的防護(hù)裝置。第6章 結(jié)論本次設(shè)計(jì)主要是完成在GSM網(wǎng)絡(luò)下的家用保險(xiǎn)柜防盜防火報(bào)警系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與軟件程序的編寫。在參考了相關(guān)方面的理論文獻(xiàn)下，主要設(shè)計(jì)防盜防火報(bào)警系統(tǒng)的傳感器采集警報(bào)信號的電路與短信報(bào)警通信模塊的設(shè)計(jì)。經(jīng)過試驗(yàn)調(diào)試，本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)作為控制核心的短信報(bào)警系統(tǒng)，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)具有操作方便，制作成本較低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用家庭的安防系統(tǒng)中。隨著科學(xué)的發(fā)展，基于GSM模塊的安防報(bào)警系統(tǒng)將越來越完善，性能會越來越好，將會有不錯的發(fā)展空間。當(dāng)然，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)也存在很多不足，有以下幾點(diǎn)：1.傳感器模塊的選擇上還可以改進(jìn)，選擇更加合理，更加合適的新型傳感器件，例如熱釋電紅外傳感器靈敏度更高，采用全自動感應(yīng)設(shè)計(jì)，這樣可以更精確分析是否有人入侵，較少誤報(bào)率。2.本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中的短信格式為TEXT模式，也就是說短信的內(nèi)容只能為ASCLL碼和英文字母。這樣有時就會造成有些不懂英文的人看不懂短信內(nèi)容。最后，相信，將本課題進(jìn)一步修改，它將會有有著廣闊的發(fā)展前途和應(yīng)用前景，在以后各種場合的安防系統(tǒng)中一定有用武之地。致謝語時光如流水，兩年大學(xué)生活在我生命的長河里畫上了句號，僅僅剩下這短暫的時光了，同時畢業(yè)設(shè)計(jì)也已接近尾聲了，校園兩年的時光也即將圈上一個句號。此時此刻內(nèi)心深處卻有些悵然若失，和一絲絲惆悵，估計(jì)是因?yàn)槟切╇娮有畔⒐こ虒W(xué)院的恩師們和各位可愛的同學(xué)們，將揮手告別的緣故吧！在此我想對龍巖學(xué)院我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá)我內(nèi)心最忠誠的謝意。非常感謝我的父母親對我這些年學(xué)習(xí)默默的奉獻(xiàn),是他們給了我希望，賦予我偉大的夢想；感謝我的母校龍巖學(xué)院給了我這兩年深造和奮斗的機(jī)會，這便使得我繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高專業(yè)的技能；感謝龍巖學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院的老師和同學(xué)們兩年來的關(guān)心和鼓勵。與此同時我還要感謝王清輝老師，他不僅在平時的學(xué)習(xí)上給與細(xì)心教導(dǎo)，同時在畢業(yè)設(shè)計(jì)的事給予悉心的指導(dǎo)，從百忙中抽出時間為我們提供細(xì)致的指導(dǎo)。最后，再次感謝幫助過我的老師，同學(xué)。參考文獻(xiàn)1 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Telemetry and control system with GSM communicationsJ. Microprocessors and Microsystems, 2003.212Siemens TC35/TC37 Hardware Interface Description Vision 04100J.2002.524附錄1附錄2 附錄3#include reg51.h#include lcd1602.h#include gsm.h#include t0.h#include key.hunsigned char SC1=AT+CMGD= rn;sbit yanwu=P34;/煙霧sbit gany=P33; /人體感應(yīng)sbit zhen=P14; /震動模塊bit yanwu_flag=1; /發(fā)短信bit yanwu_bit=0; /無煙霧bit hongw_flag=1; /發(fā)短信bit hongq_bit=0; /紅外bit zhend_flag=1; /發(fā)短信bit zhend_bit=0; /震動void main()LCD_Init(); /lcd1602初始化UartInit();/9600bps11.0592MHzGSM_INT();init_t0();write_string(0,0,St: Smok: ); write_string(0,1,Ma: Shak: );while(1)switch(n)case 1: /布防 write_string(3,0,Y); if(yanwu=1) /有煙霧發(fā)送短信到手機(jī) write_string(14,0,Y); beep=0; yanwu_bit=1; /表示有煙霧 else write_string(14,0,N); jd1=1; beep=1; yanwu_bit=0; /表示無煙霧 yanwu_flag=1; /置位為一 if(yanwu_bit=1)/如果有煙霧 if(yanwu_flag=1)/如果置位 Return_ok(fire danger warning); yanwu_flag=0;/清零等下次 if(flag1=1) /發(fā)送滅 繼電器吸合 TR0=1; /閃爍開始 led_flag=1; jd1=0; /繼電器吸合 /flag1=0; /*/ if(gany=0) /感應(yīng)人體 write_string(3,1,Y); hongw_flag=1; /發(fā)短信 beep=0; TR0=1; /打開定時器 led_flag=1; else write_string(3,1,N); hongw_flag=0; /不短信 hongq_bit=1; /置位 beep=1; if(hongw_flag=1) if(hongq_bit=1)/ Return_ok(Someone invasion); /有人入侵 hongq_bit=0; /置零 /*/ if(zhen=0) /震動模塊 write_string(14,1,Y); beep=0; zhend_flag=1; /發(fā)短信 else write_string(14,1,N); beep=1; zhend_flag=0; /不發(fā)短信 jd2=1 ; /關(guān)閉繼電器 zhend_bit=1; /置位 if(zhend_flag=1) if(zhend_bit=1) Return_ok(Urgency); /有人入侵 zhend_bit=0; if(flag2=1) /發(fā)送短信“斷” flag2=0; jd2=0;/繼電器打開TR0=1; /打開定時器 led_flag=1; /開始閃爍 /*/ if(duanflag) Send_out(AT+CMGR=1rn); delayms(1000); SC18=x1; SC19=x2; Send_out(SC1); /刪除全部短信 delayms(600); duanflag=0; if(led_flag=1) /lEDshanshuo LED=0; delayms(500); LED=1; delayms(500); keyset();break;case 2: /撤防 write_string(3,0,N); keyset();break; typedef unsigned int uint;typedef unsigned char uchar;sbit RS=P25; /液晶控制引腳sbit RW=P26;sbit E=P27;void delay3(uint z)while(z-);void write_com(uchar com) /液晶寫命令RS=0;RW=0;E=0;P0=com;delay3(50);E=1;delay3(50);E=0;void write_dat(uchar dat) /液晶寫數(shù)據(jù)RS=1;RW=0;E=0;P0=dat;