【正文】 塊主要 由 一對紅外對管組成， 一個 紅外線 發(fā)射二極管 ，一個 紅外線 接收 二極管 。發(fā)射 管 發(fā)出一束或多束人眼無法看到的紅外光，形成警戒線，有物體通過，光線被遮擋，接收 管 信號發(fā)生變化， 然后這一信號變化 經(jīng)過 三極管放大 電路處理后， 被送到單片機(jī)，單片機(jī)檢測到這一信號變化，就會控制聲光 報警 器 報警 ，并向用戶發(fā)送報警信息 。 MQ5 可燃?xì)?泄漏 檢測模塊所 采用的 氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫。當(dāng)傳感器所處環(huán)境存在可燃?xì)怏w時，傳感器的電導(dǎo)率隨著空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。電導(dǎo)率的變化被轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的模擬輸出信號， 連續(xù)變化的模擬信號經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化 為 離散的數(shù)字信號。單片機(jī)能夠?qū)Σ杉臄?shù)字信號進(jìn)行處理和判斷，當(dāng)檢測氣體濃度超出設(shè)定報警閥值時給出聲光報警 ，并向用戶發(fā)送報警信息。 GSM 無線模塊采用 市場上常見的 SIM900A， SIM900A 模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級 GSM 模塊 ， 工作在 EGSM900 和 GSM1800 雙頻段 ， 通過 RXD 和TXD 引腳與單片機(jī) 硬件連接，利用 AT 指令 進(jìn)行串行通信。單片機(jī)采集到警情后 ， 一方面通過聲光報警器報警，另一方面將警情通過 GSM 模塊以 電話或者短消息 的方式告知用戶。聲光報警模塊采用一個蜂鳴器和一個發(fā)光二極管模擬，當(dāng)有警情發(fā)生時，一方面單片機(jī)輸出 低電平，點(diǎn)亮發(fā)光二極管 ，另一方面，單片機(jī)驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，以 對竊賊 起到警示作用。 研究內(nèi)容的結(jié)構(gòu) 第一章緒論分別講解了系統(tǒng)的開發(fā)背景，國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，又介紹了本文主要研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)。 第二章系統(tǒng)總 體框架，首先對 GSM 家庭報警系統(tǒng)的設(shè)計要求做了闡述，其次 根據(jù) 要求， 提出了本課程設(shè)計要達(dá)到的目標(biāo) ，最后 給出了總的設(shè)計方案，并闡明了設(shè)計系統(tǒng)的工作流程。 第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計， 分別對單片機(jī)最小系統(tǒng)， GSM 模塊，主動式紅外線檢測 模塊， MQ5 可燃?xì)庑孤?檢測模塊 ， 聲光報警模塊 做了詳細(xì)的介紹，包括其主要功能芯片的 講解 ，硬件電路圖及工作原理。 第四章系統(tǒng)軟件介紹，對 GSM 短信 模塊 ， TLC1543 模數(shù)轉(zhuǎn)換，外部中斷洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 及整機(jī) 的軟件流程圖的分析。 第五章主要描述了系統(tǒng)的實現(xiàn)和 調(diào) 試，并對 PCB 的制作進(jìn)行了講述。 第六章中 對本文進(jìn)行 了總結(jié)，并對將來的系統(tǒng)進(jìn)行了展望。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 第 2 章 系統(tǒng)總體方案 設(shè)計要求 對于本 課題 設(shè)計，需要滿足 以 下幾則要求： （ 1） 能夠?qū)?竊賊的的入侵進(jìn)行檢測報警，并具有一定的隱蔽性。 （ 2） 能夠?qū)τ脩艏抑械目扇細(xì)庑孤┻M(jìn)行檢測，當(dāng)濃度 超過 危險警戒值時，進(jìn)行報警。 （ 3） 系統(tǒng)能夠進(jìn)行聲光報警，并能將警情信息以電話或者短消息的形式發(fā)送到用戶手機(jī)上。 （ 5） 用戶能夠方便地控制系統(tǒng)的開機(jī)工作與關(guān)機(jī)。 （ 6） 系統(tǒng)盡量采用性價比高 的元器件，并使設(shè)計電路盡量簡單。 設(shè)計目標(biāo) 本設(shè)計是基于 GSM 短信模塊的家庭報警系統(tǒng)， 主要完成以下主要任務(wù)： （ 1） 選擇 STC89C52 單片機(jī)，了解其基本特性和功能，使用 STC89C52實現(xiàn)對各個功能模塊的控制。 （ 2） 采用 SIM900A 型號的 GSM 短信模塊 ， 單片機(jī)采集到警情后，通過AT 指令與 GSM 模塊進(jìn)行串口通信，向用戶以電話或者短消息的形式 發(fā)送警情信息 。 （ 3） 使用了 USB 下載線使單片機(jī)和電腦之間程序的方便下載。 （ 4） 使用了蜂鳴器 和 LED 指示燈作為聲光報警器 ， 當(dāng)單片機(jī)采集到警情后 ， 點(diǎn)亮 LED 指示燈 ， 并 驅(qū)動蜂鳴器報警。 （ 5） 采用 MQ5 可燃?xì)鈾z測傳感器，通過 TLC1543 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將 采集到的模擬量轉(zhuǎn)換成十位數(shù)字量送入單片機(jī)，通過四位數(shù)碼管 顯示采集到的數(shù)字量， 當(dāng)空氣中的可燃?xì)鉂舛瘸^設(shè)定值時，單片機(jī)控制報警 。 （ 6） 采用紅外對管，當(dāng)接收管接收到紅外線時，輸出高電平，接收管接收不到紅外線時，輸出低電平，這個電平是模擬量。然后，將采集電平送入電壓比較器 LM393 的 負(fù)相 輸入端，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較， 使其成為數(shù)字量的高低電平，以便于單片機(jī)的識別 ，單片機(jī)檢測到這個電平的變化時，進(jìn)行洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 報警。 （ 8） 設(shè)計使用的元器件要追求價格低廉，并且在選擇的時候，本著性價比最優(yōu)化的選擇方案，選擇器件。 （ 9） 本設(shè)計自己 設(shè)計制作 電路圖 ，并焊制了實物電路。 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)框圖如圖 21 所示。當(dāng)有人入侵時，就會遮擋住紅外的收發(fā)，紅外接收管接收 不到發(fā)射管發(fā)射出來的 紅外線，就會引起輸出電平的變化，單片機(jī)檢測到這一電平的高低變化就進(jìn)行聲光報警，并通過 GSM 模塊將警情信息發(fā)送到用戶手機(jī)上。 可燃?xì)鈾z測傳感器能將空氣 中可燃?xì)鉂舛绒D(zhuǎn)化成對應(yīng)的模擬量電平信號，通過 AD 轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，與設(shè)定的警戒值進(jìn)行比較，當(dāng)實際值大于警戒值時，便進(jìn)行報警。 通過 四位數(shù)碼管 將實際值顯示出來。 S T C 8 9 C 5 2單 片 機(jī)主 動 式 紅 外 檢 測 傳 感 器可 燃 氣 泄 漏 檢 測 傳 感 器G S M 模 塊用 戶聲 光 報 警 器A D 轉(zhuǎn) 換A D 轉(zhuǎn) 換圖 21 系統(tǒng)框圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 第 3 章 硬件 系統(tǒng) 設(shè)計 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C52 單片機(jī) STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時鐘 /機(jī)器周期和 6時鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。 其封裝圖如圖 31 所示。 圖 31 STC89C52 封裝圖 1. 其 主要特性如下： （ 1） 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時鐘 /機(jī)器周期和 12 時鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 （ 2） 工作 電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） 。 （ 3） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率可達(dá) 48MHz。 （ 4） 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 。 （ 5） 片上集成 512 字節(jié) RAM 。 （ 6） 通用 I/O 口（ 32 個）， P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。 （ 7） ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可 編程） ， 無需專用編程器，洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù) 秒即可完成 下載。 （ 8） 具有 EEPROM 功能 。 （ 9） 具有看門狗功能 。 （ 10） 共 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。即定時器 T0、 T T2。 （ 11） 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 。 （ 12） 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級） /0～ 75℃ （商業(yè)級） 。 （ 13） PDIP 封裝 。 2. STC89C52RC 單片機(jī)的工作模式 ： 掉電模式：典型功耗 , 可由外部中斷喚醒 ， 中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 。 空閑模式：典型功耗 2mA 典型功耗 。 正常工作模式：典型功耗 4Ma～ 7mA 典型功耗 。 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備 。 3. STC89C52RC 引腳功能說明 VCC（ 40 引腳）：電源電壓 。 VSS（ 20 引腳）：接地 。 P0 端口（ ～ ， 39～ 32 引腳）： P0 口是一個漏極開路的 8 位雙向 I/O 口 。作為輸出端口，每個引腳能驅(qū)動 8 個 TTL 負(fù)載，對端口 P0 寫入 每個引腳能驅(qū)動 寫入 “1” 時，可以作為高阻抗輸入。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時， P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。在 Flash ROM 編程時， P0 端口接收指令字節(jié)端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié) 則輸出指令字節(jié)。驗證時 ， 要求外接上拉電阻。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳）： P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。 P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或者輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 是可用作輸入口。 P1 口作輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個電流。 P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳）： P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4 個 TTL 輸入。 對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。 P2 作為輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉 電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。 P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引腳）： P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向 I/O 端口。 P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式） 4 個 TTL 輸入。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 P3 做輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸入一個電流。 RST（ 9 引腳） ： 復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機(jī)器周期以上高電平時為有效，用來完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。看門狗計時完成后， RST 引腳輸出 96 個 晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/ ROG（ 30 引腳） ： 地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 Flash 編程時，此引腳（ ROG）也用作編程輸入脈沖。 PSEN(29 引腳 )：外部程序存儲器選通信號 ， （ PSEN）是外部程序存儲器選 通信號 引腳 。當(dāng) STC89C51RC 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN在每個機(jī)器周期被激活兩次，而訪問外部 數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。A/VPP （ 31 引腳） ： 訪問外部程序存儲器控制信號 。 為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， A 必須接 GND。注意加密方式 1 時， A將內(nèi)部鎖定位 RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， A 應(yīng)該接 VCC。 在 Flash 編程期間， A 也接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL1（ 19 引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2（ 18 引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 單片機(jī)最小系統(tǒng) 要使單片機(jī)工作起來最基本的電路 構(gòu)成為單片機(jī)最小系統(tǒng) ， 如圖 32所示。 P101P112P123P134P145P156P167P178RST9P30/RXD10P31/TXD11P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P36/WR16P37/RD17XTAL218XTAL119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PROG30EA31P07/AD732P06/AD633P05/AD534P04/AD435P03/AD336P02/AD237P01/AD138P00/AD039VCC40U1STC89C52 DIP4012Y122pFC1222pFC1310uFC11SW1+5V10KR13+5V 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī) 、 復(fù)位電路 、 時鐘電路構(gòu)成。 STC89C52 單片機(jī)的工作電壓范圍： ,所以通常給單片機(jī)外界5V 直流電源。連接方式為單片機(jī)中的 40 腳 VCC 接正極 5V，而 20 腳 VSS接電源地端。 復(fù)位電路就是確定單片機(jī)的工作起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動過程。單片機(jī)接通電源時產(chǎn)生復(fù)位信號，完成單片機(jī)啟動 ， 確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。 當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到 外界 環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕