【正文】 m migat make corresponding action, sending short messages to the owner, realize report home security, fire alarm security function. In order to facilitate readers of this design documents, the author will read from each module system and the working principle, system hardware circuit design, the design of the system software and system installation instructions on how to use these four aspects to describe the whole system design process. This topic is the main task of the functional modules bination by using EDA software, design and simulation system, the system can be designed and practicability. Keywords： MCU, munication, GSM Modem, sensors 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 第 1 節(jié) 前言 控制著整個(gè) 家用安防系統(tǒng)是智能家居的重要組成部分，在本次基于單片機(jī)與GSM 通信家用安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，充分利用了我們平時(shí)生活中所廣泛接觸的 GSM（ Global System For Mobile Communication）移動(dòng)通信系統(tǒng)，它是目前基于時(shí)分多址移動(dòng)通信中技術(shù)較為成熟、使用最為廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)，在系統(tǒng)中著重用到其短信功能，通過文本的形式做到信息的傳送；控制模塊采用當(dāng)下大受電子小系統(tǒng)所歡迎的單片機(jī)，我們 都知道單片機(jī)以其成本低、工作可靠、強(qiáng)大精確的控制功能而聞名，也正是它將 系統(tǒng)有有條不紊的工作。接到短信息報(bào)警的用戶便可以采取相應(yīng)的措施以減小自身財(cái)產(chǎn)的損失。自從 20實(shí)世紀(jì) 70年代末期誕生以 來，由 4 位、 8位單片機(jī)迅速發(fā)展到如今的 16位甚至 32 位單片， 各種單片機(jī)層出不窮，生產(chǎn)廠商也是百花齊放，但其中最為成功的當(dāng)屬 Intel公司的 8031，后來 Intel 又在其基礎(chǔ)上發(fā)展到 MCS51,8 位單片機(jī)從此幾乎稱霸 傳感 器 MODEM TC35i MCU 系統(tǒng) GSM 用戶 接收 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 了各個(gè)工控領(lǐng)域。單片機(jī)的一切工作都在 CPU的控制下根據(jù)指令按一定的時(shí)序有條不紊的進(jìn)行。與 AT89C52 一樣在市場上使用相當(dāng)?shù)膹V泛，串口下載方式。 中斷系統(tǒng)： STC89C52有五個(gè)中斷源外部中斷 0(IE0)、定時(shí)器 T0(TF0)、外部中斷 1(IE1)、定時(shí)器 T1(TF1)與串行中斷 (TI,RI)。最初的 GSM 模塊都是國外公司生產(chǎn)的，比如德國的 SIMENS 公司和法國的 WAVECOM 公司。 卡座接口 TC35i 電源接口 RS232 接口 天線 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 表 2 常用的 AT 命令 命令 說明 AT+CSCA 設(shè)置短消息服務(wù)中心 AT+IPR 設(shè)置通信波特率 AT+CSMS 選擇短消息服務(wù) AT+CMGF 設(shè)置短消息內(nèi)容格式 0:PDU 1:TEXT AT+CMGS 發(fā)送信息命令 AT+CMGR 讀取短消息 AT+CMGD 刪除短消息 AT+CSAS 設(shè)置消息存儲(chǔ)類型 AT+XXXX=? 測試命令，系統(tǒng)列出可能選項(xiàng) AT+XXXX? 系統(tǒng)列出當(dāng)前設(shè)置 AT指令格式絕大多是以“ AT+XXXX=X”的格式使用，其中“ XXXX”表示令 Modem執(zhí)行某一個(gè)動(dòng)作的指令，‘ X’則表示“ XXXX”這個(gè)動(dòng)作的可選項(xiàng)。相對(duì) PDU 模式， Text 模式編碼簡單，使用方便，但其最大的不足就是它不支持中文的收發(fā)。 例如：要發(fā)送“ Someone has broken in your house!”的報(bào)警信息到房主手機(jī) 15151976037，要向 modem 輸入的 AT指令為： 1) 選擇短消息服務(wù)： AT+CSMS\r ；（‘ \r’為回車符） OK ；由 modem 返回 2) 選擇短消息的編碼方式： AT+CMGF=1\r ；設(shè)定編碼格式為 TEXT OK 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 3) 短消息目標(biāo)地址： AT+CMGS=” 15151976037” OK ；等待延時(shí)后發(fā)送信息 4) 發(fā)送短消息： ” Someone has broken in your house” \r； OK PDU 模式： 前面介紹過， PDU（ Protocol Data Unit）編碼方式可以中英文混合發(fā)送，但比較繁瑣，它的編碼過程需要信息的奇偶對(duì)調(diào)，涉及到的要素比較多。 D：文件頭字節(jié)， 2位十六進(jìn)制數(shù)。 H：被叫號(hào)碼，長度由 F 中的數(shù)據(jù)決定。 L：用戶數(shù)據(jù)長度， 2位十六進(jìn)制數(shù)。 為方便記憶，可以概括編碼后的代碼為： 處理后的中心地址 +11000D91+處理后的目標(biāo)地址 +000000+處理后的短信息內(nèi)容。 傳感器 在智能化系統(tǒng)以及最近新興的一個(gè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)中，有一個(gè)成員是 必不可少的，它就是傳感器。圖 25是熱釋電紅外傳感器的基本原理結(jié)構(gòu)圖。人體溫度在 37℃左右，發(fā)出紅外線的波長大概在 10um 左右，當(dāng)有人在紅外傳感器前運(yùn)動(dòng)經(jīng)過，傳感器輸出相應(yīng)信號(hào)，信號(hào)被單片機(jī)采樣到并控制執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)防盜共功能。； 感應(yīng)距離： 7米； DS18B20 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 提供 9 位溫度讀數(shù)，測試溫度范圍為 55～ 125℃，測試溫度增量值為 ℃。 圖 210 寫數(shù)據(jù) 1 寫數(shù)據(jù) 1：置總線為低并保持 115um，然后拉高并延時(shí) 1545um 等待從端采樣總線，完成寫‘ 1’操作。如圖 212 所示： 圖 212 液晶顯示模塊 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 LCD1602 液晶顯示模塊 特性： 工作電源： 5V 亮度可調(diào)； 內(nèi)部控制： HD44780； 支持 LCD 的一般控制命令； 字符發(fā)生器 ROM： 160 個(gè) 5 7點(diǎn)陣字型； 顯示數(shù)據(jù)寄 存 RAM:80Byte； 用戶自定義字型 RAM： 8 個(gè) 5 7 點(diǎn)陣字型； 引腳說明 VSS\VDD: 工作電源和地； VEE: 輝度調(diào)節(jié)端； RS: 寄存器片選信號(hào)接口； R/W: 讀寫信號(hào)控制接口； E : 使能信號(hào)； D0～ D7: 8為數(shù)據(jù) I/O 口。在使用 LCD 之前應(yīng)對(duì)其先初始化，可以下幾個(gè)方面入手： 1 選定 LCD 的顯示功能； 2 設(shè)定 LCD 顯示模式； 3 設(shè)定顯示字符的進(jìn)入方式； 4 清屏。圖 214為 DIP8 封裝的 ST24C02 圖 214 ST24C02 各引腳的功能見表 5 表 5 ST24C02 引腳說明 引腳 說明 A0A2 硬件地址設(shè)置接口 VCC/GND 工作電源和地 WP 內(nèi)存寫保護(hù) SCL 二線制總線時(shí)鐘 SDA 二線制數(shù)據(jù)總線 I2C 二線制協(xié)議 對(duì) 24C02 的操作都是建立在二線制通信的基礎(chǔ)上的，采用 I2C 二線制通信方式大大節(jié)約了傳送數(shù)據(jù)的 I/O 口。將總線置高電平釋放總線。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 圖 215 指令寄存器 在 I2C總線技術(shù)規(guī)范中，規(guī)定了總線的開始與結(jié)束信號(hào)，如圖 216 所示，當(dāng)時(shí)鐘 SCL 為高，數(shù)據(jù)線 SDA 的下降沿標(biāo)志的總線的啟動(dòng)；當(dāng)時(shí)鐘線 SCL 為高， 數(shù)據(jù)線 SDA 的上升沿標(biāo)志總線的結(jié)束。 總線競爭的仲裁 一條總線上掛接多個(gè)器件，難免有時(shí) 要出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)主機(jī)同時(shí)需要占用總線，這是就出現(xiàn)總線競爭的現(xiàn)象。充分利用 EDA 軟件，做到在仿真的基礎(chǔ)上 完善系統(tǒng)，最后為系統(tǒng)設(shè)計(jì)出具有可制造性與良好可焊性的PCB。單片 機(jī)將系統(tǒng)中經(jīng)常使用的大流量數(shù)據(jù)通過二線制總線對(duì)存取器 ST24C02 進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫。 圖 32 MCU 供電電源 指示燈電路 圖 32中 LED、 LED2 分別為串口收發(fā)工作指示燈和電源指示燈，采用直徑為3mm 規(guī)格的 LED，其中 LED 發(fā)綠光， LED2 為紅光 LED。 圖 34 蜂鳴器報(bào)警電路 MCU 模塊 圖 35 MCU 模塊電路 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 19 MCU 模塊電路如圖 35所示，單片機(jī)系統(tǒng)電路比較典型，設(shè)計(jì)中著重考慮的是單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力，在必要的地方加上拉電阻以及限流電阻。系統(tǒng)開機(jī)后默認(rèn)自檢，初始化成功則向房主發(fā)送“ system is ok”字符， DA18B20 復(fù)位后溫度值為 85℃，系統(tǒng)溫度與報(bào)警約 10s，然后進(jìn)入正式監(jiān)控階段。具體的程序清單見附錄 A 本次軟件設(shè)計(jì)，采用編譯效率較高，移植性好的 C 語言編寫。 探測靈敏度 從本課題第 2節(jié)中已經(jīng)介紹到熱釋電紅外傳感器的探測原理，我們知道，紅外傳感器它只對(duì)運(yùn)動(dòng)的熱源“感興趣”，這里所謂的熱源則具體指人。粗箭頭為熱源運(yùn)動(dòng)方向靈敏度最高靈敏度最低透鏡 圖 51 熱源運(yùn)動(dòng)方向與靈敏度關(guān)系 由 51的關(guān)系容易明白，當(dāng)熱源與菲涅爾透鏡的聚焦線平行運(yùn)動(dòng)時(shí)，紅外傳感器的監(jiān)測靈敏度是最低的，甚至無響應(yīng)；而與之垂直運(yùn)動(dòng)熱源的監(jiān)測則可獲得最高靈敏度，由此可知，在安裝紅外傳感器的時(shí)候，應(yīng)盡量安裝在被測點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的正上方，在本系統(tǒng)中比如門窗的正上方，然后可以用自身演示的方式，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測、調(diào)試，直到符合要求為止?？梢娷浖谝粋€(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的重要性，本課題中，軟件是很大一部分，任何一個(gè)可編程控制器件，要想靈活的運(yùn)用它為你服務(wù)，熟知其硬件本身是基礎(chǔ)，編出高效的代碼就是一把快刀。這就是為什么編程的人很多，但頂級(jí)的編程高手卻寥寥無幾。除非你做的是“第一人”的角色。老師，謝謝您！ 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 附錄 A 系統(tǒng) PCB 元器件清單 表 6 PCB 元器件清單 器件代號(hào) 名稱 參數(shù) 數(shù)量（個(gè)） 封裝 C C C CC1 C13 陶瓷電容 CC1b50V104177。 20% 3 （用戶） C1 CD1116V100uF177。 5% 3 R6 177。 // I2C 時(shí)鐘信號(hào) sbit SDA = P1^1。 // LCD 使能信號(hào) sbit LED = P3^6。 sbit DOWN = P2^5。 uchar func。 uchar temp_value。 uchar code sms3[] = Your house may got a fire!。 void Waite(void)。 //For 24c02 void Delay1(uchar x)。 void I2C_Stop(void)。 void I2C_ReadNByte(uchar addr,uchar address,uchar *buf,uchar num)。 void WriteOneChar(uchar dat)。 //For KEYBOARD void InitialKey()。 //For TC35i void UartInit(void) 。 void SendASC(uchar ASC)。 uchar bufer[8]。 // Initial TC35i UartInit()。 Print(TE