【正文】 ....................................29 串口模塊 ...................................................................30 功能實現(xiàn)的驗證 ........................................................ 31 第 6 章 結(jié)論與展望 ............................................................................................ 35 結(jié)論及不足之處 ........................................................ 35 未來展望 .............................................................. 35 參考文獻 ............................................................................................................. 37 致 謝 ................................................................................................................. 39 附錄 A： 完整的程序 ........................................................................................ 40 基于 GSM 模塊的家庭安防手機短信報警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) — 偏軟 1 第 1 章 緒論 隨著經(jīng)濟和電子科技的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，住房條件逐漸改善，家庭防盜、防火和自身安全等問題越來越受到人們的重視．為了滿足人們的需求，智能家居、安全防盜系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)等產(chǎn)品逐漸上市．家庭安防成為當今社會備受關(guān)注的熱點之一． GSM 網(wǎng)絡(luò)是基于時分多址技術(shù)和頻分多址技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)體系，主要提供語音、短消息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)，具有傳輸快、費用低等優(yōu)點，因此在遠程控制中得到了廣泛的應(yīng)用[1]． 本系統(tǒng)使用單片機 AT89S52 和 GSM 模塊 TC35 實現(xiàn)家庭安防短信報警功能． 課題的研究背景及意義 近些年來，隨著我國國民經(jīng)濟和人民生活水平的不斷提高，許多現(xiàn)代化的住宅小區(qū)在全國范圍內(nèi)興建．我國工業(yè)的快速發(fā)展、城市外來人口的增加、煤氣和大量家用電器設(shè)備使用等生活環(huán)境中存在的一些不安全因素，對小區(qū)居民的生命和財產(chǎn)造成了很大的威脅．其威脅主要包括 兩大方面，一方面是不法分子趁居民外出不在家中時入室偷竊；另一方面就是當居民不在家時發(fā)生意外火災(zāi)，或者煤氣泄漏等危險情況．因此，人們越來越迫切要求能夠有有效的措施可以滿足他們?nèi)找嬖鲩L的對安全防范程度和強度上的要求． 為了更有效地保證居民的生命和財產(chǎn)安全，在家中和小區(qū)內(nèi)引入智能化的手段 — 家庭安防系統(tǒng)來進行安全防范管理已經(jīng)成為廣大住戶的迫切希望． 家庭安防系統(tǒng)是指通過各種報警探測器、報警主機、攝像機、讀卡器、門禁控制器、接警中心及其它安防設(shè)備為住宅提供入侵報警系統(tǒng)服務(wù) 的 一個綜合性系統(tǒng)． 該安全防范系統(tǒng)是家庭、住宅小 區(qū)防范外來侵害和自然災(zāi)害的一種最重要的、最有效的手段，它大大提高了居民自身的安全感，已成為社會治安的一個重要組成部分 [2]． 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，報警系統(tǒng)已從原來的簡單化、局部化向智能化、集成化發(fā)展．而各種防盜報警系統(tǒng)之間的主要區(qū)別是在于如何讓分機與主機、分機與用戶之間進行即時 通訊．目前市場上常見的防盜報警系統(tǒng)的通信方式有固定電話撥號、以太網(wǎng)、集群系統(tǒng)等等．但它們有各自的缺點： （ 1） 固定電話撥號容易被盜賊在入室 偷竊之 前 就 切斷電話線或惡意占線 ． （ 2） 以太網(wǎng) 同樣 面臨著線路被切斷的隱患，且不易普及． （ 3） 集群系統(tǒng)功耗很大，網(wǎng)絡(luò)架設(shè)和維護費用很高，而且需要購買固定的頻點． 國內(nèi)外概況 在網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟時代的大潮中，智能社區(qū)的安防建設(shè)顯得越來越重要，國外的許多大公司已進入到該領(lǐng)域中，如微軟公司投資一家 ltran 公司，專門從事家庭安防和家庭自動化方式的開發(fā)設(shè)計； IBM 公司與建筑商合作，為用戶提供裝備有先進的安防系統(tǒng)的智能化住宅． “安全技術(shù)防范”作為一個專業(yè)領(lǐng)域，在國內(nèi)也已經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程．它的發(fā)展歷程分為三個階段： 19791983 年為起步階段： 19841996 年為發(fā)展階段； 1997 年 以后為提高階段，即探索安全技術(shù)防范的發(fā)展規(guī)律和方向的階段．近兩年來，安防行業(yè)又有了江南大學學士學位論文 2 進一步的發(fā)展．在我國加入 WTO 的形勢下，積極探討安防行業(yè)的發(fā)展問題，對于維護社會治安穩(wěn)定，促進經(jīng)濟的繁榮，保障人民生活的幸福，具有非常重要而深遠的意義． 本課題的研究內(nèi)容 無線通訊 不再依賴有線電話執(zhí)行報警，而是借助最可靠、最成熟的 GSM 移動網(wǎng)絡(luò)，不需要擔心切斷電話線、惡意占線、維修復雜且價格昂貴等問題．無線通訊可 以 通過 GSM網(wǎng)絡(luò)用 最直觀的中文短消息 方式 直接把報警 信息 反映到手機屏幕上． 針對 有線、無線 通信方式的優(yōu)、缺 點， 本文 設(shè)計 了一個 基于 GSM 短信模塊的家庭無線防盜報警系統(tǒng)． 本設(shè)計基于 AT89S52 單片機通過串口控制 GSM 無線收發(fā)模塊實現(xiàn)家庭安防系統(tǒng)中的手機短信報警功能．通過傳感系統(tǒng)檢測到家中的異常情況，向單片機傳送一個報警信號，單片機收到該報警信號后通過 AT 指令控制 TC35 模塊向指定的號碼發(fā)送報警信息．讓家庭防盜更及時、使用更方便． 本設(shè)計還在 GSM 演示模塊上，擴展了鍵盤和顯示器，通過編程可以模擬手機交互界面，在鍵盤上輸入號碼，同時在 LCD 上顯示，并能向這些實時鍵入的號碼發(fā)送報警短信． 課題的研究方法 和步驟 在課題的前期，進行大量的知識積累：通過查閱文獻掌握 GSM 網(wǎng)絡(luò)和 TC35 模塊 的基礎(chǔ)知識和研究現(xiàn)狀，了解其原理與機制，了解手機模塊 的 結(jié)構(gòu)、功能及使用方法等，然后建立開展課題的切入點與思路．同時，學習相關(guān)軟件，熟悉 單片機 操作步驟，查閱相關(guān) 開發(fā)板 使用說明書， 做到能夠 熟練地對 單片機 進行操作． 在課題的中期階段，圍繞課題進行以下幾個方面的研究： （ 1）對 GSM 網(wǎng)絡(luò) 的基礎(chǔ)知識，及 手機模塊的結(jié)構(gòu)、工作原理 等理論知識深入了解； （ 2） 分析電路，根據(jù)所需功能使用 keil 軟件進行編程并驗證 ； （ 3） 根據(jù)驗證結(jié)果對程序?qū)崿F(xiàn) 功能進行修改，直到達到課題預期結(jié)果． 在課題的后期， 再次對所完成的作品進行功能演示及驗證以滿足課題要求．最終完成論文書寫、進行答辯． 基于 GSM 模塊的家庭安防手機短信報警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) — 偏軟 3 第 2 章 總體方案設(shè)計及設(shè)計軟硬件環(huán)境概述 總體設(shè)計方案 本設(shè)計主要由單片機 AT89S52， GSM 模塊 TC35， LCD 顯示屏，矩陣鍵盤和供電電源塊組成，系統(tǒng)總體設(shè)計圖如圖 21 所示．其中傳感器感應(yīng)危險情況，分析后傳送報警信號的部分不是本設(shè)計中的內(nèi)容，這部分由另一組同學完成． AT89S52 單片機是整個硬件系統(tǒng)的核心控制部件，負責接收傳感器傳送上 來的報警信號，接收到報警信號后控制 TC35 模塊向目的手機發(fā)送中文報警信息． TC35 是實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵器件 ，它是由西門子公司推出的 GSM 無線調(diào)制解調(diào)器，主要為語言傳輸，短信息發(fā)送提供無線接口．傳感器一旦感應(yīng)到危險情況就會將危險信號轉(zhuǎn)換為高低電平通過引腳傳遞給單片機，單片機接收到報警信號后開始控制 TC35 模塊向提前編寫在程序中的手機號碼發(fā)送報警信息． LCD 及鍵盤模塊是為了實現(xiàn)能夠向臨時鍵入的手機號碼發(fā)送演示報警短信 ． 圖 21 系統(tǒng)總體設(shè)計圖 單片機概述 本課題所設(shè)計的系統(tǒng)以單片機為依托，早期的功能實現(xiàn)都是通過 Keil 編程環(huán)境進行編程調(diào)試，調(diào)試通過后下載到 ME830 開發(fā)板上的單片機中驗證功能是否符合設(shè)計要求． 單片微型計算機 (Singke Chip Microputer)簡稱單片機．它把組成微型計算機的各功能部件：中央處理器 CPU、隨機存取存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、可編程存儲器 EPROM、并行及串行輸入輸出 I/O 接口電路、定時器 /計數(shù)器、中斷控制器等部件集成在一塊半導體芯片 上，構(gòu)成一個完整的微型計算機．隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片機內(nèi)還可包含 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換器、高速輸入 /輸出部件、 DMA 通道、浮點運算等新的特殊功能部件． 目前世界上單片機生產(chǎn)廠商很多，如： Intel、 Motorola、 Philips、 Siemens、 NEC、 ADM、Zilog 等公司，其主流產(chǎn)品有幾十個系列，幾百個品種．盡管其各具特色，名稱各異，但作為集 CPU、 RAM、 ROM(或 EPROM)、 I/O 接口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)為一體的單片機，其原理大同小異 [3]． AT89S52 報警信號 GSM 模塊TC35 電源部分 用戶手機 紅外傳感器 煤氣傳感器 煙霧傳感器 LCD 顯示器 矩陣鍵盤 江南大學學士學位論文 4 本課題設(shè)計中使用的單片機是 ATMEL 公司的 AT89S52． 主要原因是本設(shè)計中使用的單片機開發(fā)板是實驗室現(xiàn)有的，實驗室的開發(fā)板使用的芯片是 AT89S52． AT89S52 單片機簡介 AT89S52 單片機概況 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器．使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容．片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器．在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案． AT89S52 具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM，32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路．另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式．空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作．掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止 [4]． AT89S52 引腳功能 AT89S52的引腳封裝有 3種，本課題設(shè)計中使用的是直插式的封裝，如圖 22所示． 圖 22 AT89S52引腳圖 其中引腳定義 [3]如下： VCC： 電源 GND： 地 P0口： P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口．對 P0端口寫 “1”時，引腳用作高阻抗輸入．當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復用．在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻．在 flash編程時， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)．程序校驗時，需要外部 上拉電阻． 本設(shè)計中將單片機的 P0口與 LCD的 7~14位相連， LCD的 7~14口是數(shù)據(jù)輸入 /輸出口，是MPU與模塊之間的數(shù)據(jù)傳送通道． 基于 GSM 模塊的家庭安防手機短信報警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) — 偏軟 5 P1口： P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL 邏輯電平．對 P1端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用．此外， /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如表 21所示．在 flash編程和校驗時， P1口接收低 8位地址字節(jié)． 本設(shè)計 中將 P1口與矩陣鍵盤相連，通過程序控制每個按鍵按下后的返回值，這樣就可以實現(xiàn)本設(shè)計中要求的可以向臨時鍵入的號碼發(fā)送報警演示信息． 表 21 P1口第二功能 引腳號 第二功能 T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2口： P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL邏輯電平．對 P2端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用．在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口送出高八位地址．在這種應(yīng)用中， P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送 1．在使用 8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容．在 f