【正文】 SM 模塊；報(bào)警電路 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 ABSTRACT II ABSTRACT The system uses a pyroelectric infrared sensorand GSM module. Pyroelectric infrared sensor has produced a simple, low cost, easy installation, security and stable performance. It is easy to handle and the signal processed by the MCU system and PC, to facilitate munication. Type TC35 GSM module es with RS232 munication port and can be easily connected with the microcontroller and PC machines, enabling rapid transmission of the wireless alarm signal. At the same time alarm information can be transmitted directly to the client mobile terminal, to facilitate the timely warning. Through the GSM module also allows the system is connected with the PC terminal to facilitate the harmonization of multisystem management. The design includes both hardware and software parts. Hardware includes single chip control circuit, infrared detection circuits, alarm circuits, serial modules and other ponents. 51 series processor AT89C51, the whole system is under the control of the system software to work. Key words: MCU。熱釋電紅外傳感器 具有 制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝方便、防盜性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，它的信號(hào)易于處理并經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和 PC 機(jī)通信； TC35 型 GSM 模塊自 帶 RS232 通信端口，能夠方便的與單片機(jī)和 PC 機(jī)相連，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)的無(wú)線快速傳遞，同時(shí)能直接將報(bào)警信息傳送到客戶手機(jī)終端上，方便及時(shí)報(bào)警，通過(guò) GSM 模塊也能使該系統(tǒng)與 PC 終端相連，方便多系統(tǒng)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理。本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩部分。 Infrared sensor。 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 （ 1）根據(jù)市場(chǎng)需求及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，模擬為一工廠倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)基于ＧＳＭ模塊的被動(dòng)式紅外防盜報(bào)警系統(tǒng) 。當(dāng)有人入侵時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到動(dòng)作產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理電路處理放大后送入單片機(jī)，人體的每一次移動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)，當(dāng)電信號(hào)累計(jì)到 5 次時(shí)系統(tǒng)判定為有外人入侵，啟動(dòng)中斷服務(wù)程序（報(bào)警功能），分別進(jìn)行聲光報(bào)警和 GSM報(bào)警。它 主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測(cè)元件。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的 “盲區(qū) ”和 “高靈敏區(qū) ”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。 PIR 內(nèi)部電路圖如下圖所示： PIR 性能及檢測(cè)范圍 PIR 抗干擾性能比較強(qiáng)： 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 3 (1)防小動(dòng)物干擾： 探測(cè)器安裝在推薦地使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上地小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感 ,而對(duì)于橫切方向 (即與半徑垂直的方向 )移動(dòng)則最為敏感 .因此針對(duì)這一特點(diǎn)和系統(tǒng)要求的檢測(cè)范圍，可將 PIR 安裝在倉(cāng)庫(kù)頂棚，其檢測(cè)范圍如圖所示： AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)單概述 AT89C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 GND：接地。 P1 口 ： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì) 6 3 方案設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)包括硬件、軟件兩部分。 就此設(shè)計(jì)的核心模塊來(lái)說(shuō)，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心元件，所以次系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。 處理器采用 51 系列單片機(jī) AT89C51。 其中 7805 的 VI 管腳可接受 825V 電壓， VO 管腳 能夠 穩(wěn)定輸出 5V 電壓，只要輸入電壓在 825V， 7805 都能為單片機(jī)系統(tǒng)提供恒定的 5V 電壓。熱釋電傳感器具有成本低、不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動(dòng)安裝等特點(diǎn)。根據(jù)功能要求，人體熱釋電檢測(cè)電路組成框圖如下所示： 檢 測(cè) 對(duì) 象 菲 涅 爾 透 鏡熱 釋 電 紅 外傳 感 器信 號(hào)處 理電 路V i 熱釋電檢測(cè)電路組成框圖 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì) 8 其中 V0為控制信號(hào)，接到單片機(jī)的中斷端口。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。 BIS0001 的 1 腳接高電平，使芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工 作方式。 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路是為單片機(jī)提供機(jī)器振蕩周期的電路，是單片機(jī)的重要組成部分。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。 0 接口 ，而LED 報(bào)警燈接單片機(jī) P1。自帶 RS232 通訊接口 ,可以方便地與 PC 機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊。 如圖所示，串口模塊由一個(gè)ＭＡＸ２３２芯片和一個(gè) COMPIM 串口端組成，COMPIM 端口負(fù)責(zé)與 GSM 連接， MAX232 負(fù)責(zé)與單片機(jī)連接 。 AT+CMGL=n 為列出 TC35i模塊內(nèi)的短消息， n=0 是未讀的短消息， n=1 位已讀的短消息， n=2 位未發(fā)送的短消息， n=3 為已發(fā)送的短消息 n=4 為所有短消息。 本系統(tǒng)中最常見(jiàn)的電路由最基本的ＲＣ電路和晶體管放大電路組成，其原理如下： 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 方案設(shè)計(jì) 13 （ 1） RC 電路 在模擬及脈沖數(shù)字電路中，常常用到由電阻 R 和電容 C 組成的 RC 電路，在這些電路中，電阻 R 和電容 C 的取值不同、輸入和輸出關(guān)系以及處理的波形之間的關(guān)系，產(chǎn)生了 RC 電路的不同應(yīng)用。 在模擬電路，由 RC 組成的無(wú)源濾波電路中，根據(jù)電容的接法及 大小主要可分為低通濾波電路和高通濾波電路 ，如下所示： 低通濾波電路 高通濾波 1)低通濾波電路中，他跟積分電路有些相似（電容 C 都是并在輸出端），但他們是應(yīng)用在不同的電路功能上，積分電路主要是利用電容 C 充電時(shí)的積分作用，在輸入方波情形下，來(lái)產(chǎn)生周期性的鋸齒波（三角波），因此電容 C 及電阻 R 是根據(jù)方波的 tW 來(lái)選取，而低通濾波電路，是將較高頻率的信號(hào)旁路掉（因 XC=1/（ 2πfC），f 較大時(shí)， XC 較小，相當(dāng)于短路），因而電容 C 的值是參照低頻點(diǎn)的數(shù)值來(lái)確定，對(duì)于電源的濾波電路，理論上 C 值愈大愈好。 (2)晶體管放大電路 紅外傳感器所發(fā)出信號(hào)均為低頻小信號(hào)，因此需要放大電路對(duì)其進(jìn)行放大處理方可輸入到單片機(jī)中。 2)共集電路的特點(diǎn)是電壓跟隨，這就是電壓放大倍數(shù)接近于 1 而小于 1，而且輸入電阻很高、輸出電阻很低，由于具有這些特點(diǎn)，常被用作多級(jí)放大電路的輸入級(jí)、輸出級(jí)或作為隔離用的中間級(jí)。 3)共基電路的突出特點(diǎn)在于它具有很低的輸入電阻，使晶體管結(jié)電容的影響 不顯著，因而頻率響應(yīng)得到很大改善，所以這種接法常常用于寬帶放大器中。此時(shí)單片機(jī)會(huì)由串行通信端口（ UART）向 TC35 發(fā)出指令，通過(guò) TC35GSM模塊將報(bào)警信息傳送指定手機(jī)上或者傳送其他 GSM 模塊后匯入 PC 控制終端以便統(tǒng)一控制；同時(shí)單片機(jī)還會(huì)控制報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，通知附近工作人員盡快趕到現(xiàn) 場(chǎng)進(jìn)行處理。在初始化階段系統(tǒng)還要 設(shè)置中斷模式——令 TMOD 寄存器（工作方式寄存器）為 0x10，該模式允許定時(shí)器 1 和外部中斷0 程序同時(shí)啟用；同時(shí)關(guān)閉 中斷端口，即將寄存器 EA（ 中斷允許控制位，置 0 表示關(guān)中斷 ）、 EX0（ 外部中斷 0 請(qǐng)求標(biāo)志位 ，置 0 表示關(guān)閉請(qǐng)求 ）、 TR1（定時(shí)器 1 運(yùn)行控制位，置 0 表示關(guān)閉）全部置 0。 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試 17 4 系統(tǒng)仿真及測(cè)試 本設(shè)計(jì)是對(duì)基于 GSM 模塊的防盜報(bào)警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化的探索，所以應(yīng)盡可能的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬以測(cè)試是否符合預(yù)期效果。 本系統(tǒng)仿真步驟和目標(biāo) ：（ 1）利用 Proteus 仿真系統(tǒng)電路，檢測(cè)電路是否正確，各端口電壓是否符合要求。針對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)所考慮到可能存在的問(wèn)題，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，以便實(shí)時(shí)觀察電路電壓電流變化情況，提前發(fā)現(xiàn)硬件故障或致命性錯(cuò)誤以便改正。用一個(gè)電平表示 1，用另一個(gè)電平表示 0。如果信號(hào)的電平處于分隔區(qū)，系統(tǒng)將無(wú)法判斷是 1 還是 0，從而造成數(shù)字系統(tǒng)的邏輯混亂 ，所以應(yīng)當(dāng)避免。 當(dāng)啟動(dòng)模擬時(shí)如下所示： 可以看到檢測(cè)點(diǎn)顯示的電壓數(shù)據(jù)， 每隔 5s 暫停記錄數(shù)據(jù)，測(cè)試數(shù)據(jù)如下： 電源電路測(cè)試數(shù)據(jù) 時(shí)間 VI（單位： V） VO（單位： V） 測(cè)試前數(shù)值 0 0 模擬后（ 5s） 10s 15s 20s 25s 30s 分析以上數(shù)據(jù)可知，輸入電壓為 ，符合 7805 穩(wěn)壓器 的輸入電壓；輸出電壓為 5V 符合單片機(jī)的輸入電壓，并且 輸出 電壓起伏基本在 ，符合單片機(jī)系統(tǒng)要求。 3） 報(bào)警電路檢測(cè)點(diǎn) 報(bào)警電路主要檢測(cè)控制端口輸出電壓的變化是否在要求之 內(nèi)，觀察電路中的電壓東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文 系統(tǒng)仿真及測(cè)試 21 是否有跳動(dòng)，以防有過(guò)大噪聲干擾；當(dāng)外部中斷產(chǎn)生后，觀察報(bào)警電路的 檢測(cè)點(diǎn)如下圖所示： 每隔 5s 記錄數(shù)據(jù)， 測(cè)試結(jié)果如下所示： 報(bào)警電路測(cè)試數(shù)據(jù)（單位： V） 時(shí)間 U2 D1 0s 0 0 5s SLO 10s SLO 15s SLO 20s SLO 觸發(fā)中斷后 0s WHI 5s SLO 10s WHI 15s WHI 20s SLO 分析 以上數(shù)據(jù)可知，當(dāng)系統(tǒng)初始化后電路處于很穩(wěn)定的狀態(tài)，電壓基本不發(fā)生 變化，紅燈一直保持常亮狀態(tài)；蜂鳴器電路處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)按下模擬中斷信號(hào)的開(kāi)關(guān)后，單片機(jī)啟動(dòng)中斷程序，使得報(bào)警控制端口編程接近單片機(jī)電源電壓的 +5V，蜂鳴器電路導(dǎo)通，此時(shí)報(bào)警電路會(huì)按照程序發(fā)出警笛聲，同時(shí)紅燈閃爍。檢測(cè)點(diǎn)如下圖所示 東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)論文