【正文】 定位技術(shù)我 們使用的是 RFID 射頻識(shí)別技術(shù)，利用 M1 卡具有全球唯一的編號(hào)的特性，將 M1 放置于不同的地點(diǎn)作為識(shí)別不同地點(diǎn)的標(biāo)志。該設(shè)計(jì)在日常生活中具有一定的實(shí)用性，結(jié)合了目前 安防產(chǎn)品 ， 本系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō) 數(shù)據(jù)的可信性高，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，只需要 將巡邏小車啟動(dòng)后，在 客戶端 手機(jī)接收所采集到的信息便可 ，具有容易操作、可靠、成本低，實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 系統(tǒng)調(diào)試工作如圖 51 所示： 圖 51 系統(tǒng)調(diào)試圖 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 6 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足 任何設(shè)計(jì)都有其不足之處，該設(shè)計(jì)也不例外。 GSM 模塊調(diào)試 首先使用 PC 和 GSM 模塊的進(jìn)行調(diào)試，打開 GSM 調(diào)試工具，測(cè)試打電話、發(fā)短信、接收短信等功能，確保 GSM 是工作正常的。 系統(tǒng)綜合調(diào)試 軟硬件綜合調(diào)試的時(shí)候也是采用了分模塊調(diào)試的方式，對(duì)軟件代碼中的各個(gè)模塊進(jìn)行分部獨(dú)立的調(diào)試，出現(xiàn)與預(yù)期不吻合的情況時(shí)再對(duì)代碼部分進(jìn)行修改后繼續(xù)調(diào)試。 檢查傳感器模塊 傳感器 包含有 煙霧 模塊 、溫濕度 模塊和 光電傳感器。尤其是電源線和地線是否有接錯(cuò)或者短路 的現(xiàn)象。 如果 紅外線是 遇到黑線則紅外光 就 被吸收 了。使用 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該 芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī) 或者是 四相步進(jìn)電機(jī)， 當(dāng)然 也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流 減速 電機(jī) [16]。該芯片采用 了 15 腳封裝。設(shè)計(jì)緊湊，體積小。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 MQ2 典型應(yīng)用電路 以下是 MQ2 的 典型應(yīng)用電路圖 ， 如圖 37 所示： 圖 37 MQ2 典型應(yīng)用電路圖 GSM 模塊 GSM 模塊簡(jiǎn)介 GSM 是 當(dāng)今 世界上主要 的 蜂窩系統(tǒng) 其中 之一 ，其也 是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的移動(dòng)電話標(biāo)準(zhǔn) 。 （ 2）單片機(jī)的 I/O 口輸出不小于 18ms 的低電平后拉高，等待 DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)。 （ 3）數(shù)字信號(hào)輸出，減少用戶信號(hào)處理的負(fù)擔(dān)，精確校準(zhǔn)，測(cè)量結(jié)果的可靠性高。 （ 3） 返回卡號(hào)：將讀取到的卡號(hào)返回給單片機(jī)處理、識(shí)別、精確定位 。 本 讀卡 器采用 了 較為 先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào) 技術(shù) ，完全集成了 高頻（ ） 下所有類型的被動(dòng)非接觸式通信方式 以及 協(xié)議。 防重疊功能啟動(dòng)工作時(shí)，讀寫器將得到 M1 卡 的 卡號(hào) 。 在這個(gè)電容的另一端，接有一個(gè)單向?qū)ǖ碾娮颖?，將電容?nèi)的電荷送到另一個(gè)電容內(nèi)儲(chǔ)存，當(dāng)所積累的電荷達(dá)到 2V時(shí)，此電容可以作為電源為其他電路提供工作電壓，供卡內(nèi)集成電路工作所需。 （ 8） ECI/MOSI： ECI 是 PCA 計(jì)數(shù) 器的外部脈沖輸入 管 腳 。單片機(jī)具有體積小、功耗低、成本比較 便宜、操作 相對(duì) 可靠、環(huán)境適應(yīng)能力 很 強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)， 非常 適合用于工業(yè) 的 控制領(lǐng)域和智能產(chǎn)品 的 領(lǐng)域。 （ 3） RFID 定位 ： 利用 RFID 無(wú)線 射頻識(shí)別技術(shù)，通過(guò)使用 MFRC522 讀卡器對(duì)非接觸式 IC 卡 M1 卡進(jìn)行讀取 信息 ，由于 每一張 M1 卡 都 具有唯一的 標(biāo)識(shí) 編號(hào)，繼而根據(jù)不同的編號(hào)對(duì)應(yīng)不同的位置這一原理，對(duì)我們所需要定位的地點(diǎn)進(jìn)行精確的管理定位， 工作過(guò)程 是 “ 尋卡 ， 防沖突 ， 選卡 ， 讀 /寫卡”操作，如果成功，則返回 M1 卡的 卡號(hào)信息 。 所以需要采用 各種 相關(guān)的 傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)采 集并傳輸信息的目的。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 系統(tǒng)方案的提出 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)思想 本系統(tǒng)主要應(yīng)用于尋常百姓家中、大型無(wú)人值守倉(cāng)庫(kù)等地方，對(duì)于住戶而言，最為關(guān)心的一點(diǎn)就是家中是否安全，這也是從一開始家庭安防巡邏定位系統(tǒng)時(shí)的初衷。本 設(shè)計(jì)的 內(nèi)容 是 屬于軟件和硬件電路的設(shè)計(jì) 和 應(yīng)用方面 的 ，實(shí)現(xiàn)過(guò)程包括 了 元器件 的 選擇 和 特性 的 測(cè)試 、 電路原理 的 設(shè)計(jì)、編寫程序及軟件調(diào)試、 以及 系統(tǒng) 的 整體調(diào)試 等 等。四是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高。 課題在國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)，我國(guó)的智能安防 行業(yè)相對(duì)來(lái)說(shuō) 起步 是 比較晚 的 ，但是 不容置疑，我們的 發(fā)展速度確實(shí) 是 十分迅猛的。在新加坡 舉辦 的國(guó)際展覽會(huì)上， 也展示了 “未來(lái)之家” 這一新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品 。 所以人們對(duì)其 居住環(huán)境 的 安全狀況的 要求 也在不斷的提高 ， 具體 主要的表現(xiàn)在不 單單是 希望擁有溫馨、舒適 、寬敞明亮 的住處，而且對(duì)于安全性和智能性等方面也提出了更多、更高的要求， 正是因?yàn)槿藗儗?duì)安防的要求不斷提高，所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于對(duì) 提高 家庭 環(huán)境的 安全系 數(shù) 的設(shè)想 ，智能 家庭 住宅的安全防范系統(tǒng)也 因此 應(yīng)運(yùn)而生 起來(lái) ，并且 在現(xiàn)代 化 的 家庭安全 中發(fā)揮了 十分 巨大的作用 了 [2]。家庭安防巡邏定位 系統(tǒng)在 這種環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生 ，解放了勞動(dòng)力，使得 安防 管理向著科學(xué)化，無(wú)人化，自動(dòng)化的趨勢(shì)發(fā)展。穩(wěn)定 是來(lái) 源于安全，沒(méi)有了安全 就 更不必談穩(wěn)定 和 發(fā)展 了 。 關(guān)鍵詞 ： STC12C5A60S2， RFID， GSM， 安防，定位 II The Design of Home Security System With Patrol and Positioning（ Hardware Design） Abstract With the continuous development of national scientific and technological modernization, for security,is the main guarantee a stability of the state, it is the basis of ordinary people to live and economic growth is inseparable from the emphasis on security,stability is an important prerequisite for development,is an important foundation for building a harmonious from safety,no security, not to talk about stability and 20xx,China39。安防企業(yè) 應(yīng)當(dāng)重視自主創(chuàng)新，掌握核心技術(shù)，加大技術(shù)研發(fā)成本， 改變安防產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)方式 。目前， 在 美國(guó) 相對(duì)規(guī)模比較 大的 一些 安防公司 是 以聯(lián)網(wǎng) 的 報(bào)警作為統(tǒng)領(lǐng) 整個(gè)安防 行業(yè)的主福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 線， 并且不斷地 發(fā)展大量 客戶 入網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng) 進(jìn)而發(fā)展壯 大整個(gè)行業(yè) 。 目前中國(guó) 的 安防企業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要特點(diǎn)是：一是發(fā)展速度快，營(yíng)業(yè)收入 高 。本課題安防系統(tǒng)是依托智能小車為平臺(tái)，又包括 各種 傳感器模塊、 GSM模塊、 RFID 定位模塊、循跡模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等組成部分 。 （ 4） 實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 GSM 模塊之間的連接控制 ，工作過(guò)程中保證數(shù)據(jù)不丟失 。 （ 3）人機(jī)交互良好 系統(tǒng)使用方便簡(jiǎn)單，用戶僅需要通過(guò)對(duì)手機(jī)就能接收到所需要的安全信息。 （ 2）傳感器 部分 ：是系統(tǒng)電路的關(guān)鍵組成部分，可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 家庭 內(nèi)部的溫度、濕度以及 煙霧 的監(jiān)控， 還可以對(duì)大門開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。并使 用單片機(jī) 去 控制達(dá)林頓管 ，讓達(dá)林頓管 工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)下， 并調(diào)整占空比，繼而可以 精確調(diào)整 了直流減速 電動(dòng)機(jī) 的 轉(zhuǎn)速 。 （ 3） ~：一組帶有上拉電阻的 I/O 口，在代碼編譯或者校驗(yàn)時(shí)可接受高位地址或者控制信號(hào)。 非接觸式 IC 卡 — Mifare One 卡 Mifare One 卡的結(jié)構(gòu) MIFARE ONE(M1)卡是世界上目前 來(lái)說(shuō) 使用 的 量最大、內(nèi)存 是 最大、性能 更 最穩(wěn)定、技術(shù) 也是 最成熟的一種 非接觸 感應(yīng)式智能 IC 卡 [8]。由于每張 MIFARE ONE 卡的 卡 號(hào) 是全球惟一的 ，因此 可以利用AntiCollision 防重疊功能 和 卡上的防重疊功能模塊， 進(jìn)而 來(lái)選定其中 的 一張卡。 即讀卡器讀取 M1 卡的卡號(hào)，返回給單片機(jī)，因?yàn)?M1 卡卡號(hào)具有唯 一性，所以作為地點(diǎn)的識(shí)別。 讀卡器 具體結(jié)構(gòu)如圖 34 所示： 圖 34 基于 MFRC522 讀寫器的 結(jié)構(gòu) 框 圖 讀卡器 的工作過(guò)程 MFRC522 在系統(tǒng)中的接法如圖 35 所示： 圖 35 MFRC522 讀寫器的電路 圖 根據(jù) 讀寫器 的 的 要求，單片機(jī)控制 MFRC522 完成 讀卡 需經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟： （ 1） 尋卡：尋找卡，將卡放在天線的作用范圍內(nèi)，若有卡在天線作用的范圍內(nèi)則讀福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 取卡的類型 。 本系統(tǒng)使用DHT11 對(duì) 房間、廚房、衛(wèi)生間等地方的 溫度和濕度進(jìn)行采集。 1℃ 。當(dāng) 可燃?xì)怏w、煙霧等出現(xiàn)在 傳感器所處環(huán)境中 時(shí) ， MQ2 傳感器的電導(dǎo)率 也會(huì) 隨空氣中可燃?xì)怏w 或者煙霧的 濃度的增加而增大。 GSM模塊可以進(jìn)行語(yǔ)音通話，發(fā)送接收短信， GPRS 數(shù)據(jù)傳輸功能，即只要基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的基本通信功能都能夠?qū)崿F(xiàn)，加上顯示屏、按鍵和電池的 GSM 模塊即是一部可以正常工作的手機(jī)。 （ 3） AT+CSCA， 設(shè)置運(yùn)營(yíng)商 （聯(lián)通、移動(dòng)、電信） 短信中心號(hào)碼 。使 用 了 標(biāo)準(zhǔn) 的 邏輯電平信號(hào) 進(jìn)行 控制 。 使用的 這種方法 叫作 紅外探測(cè)法。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào) 并且 射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱 ， 或 者 有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè) [18]，從而可以達(dá)到檢測(cè)物體的功能。 檢查 RFID 模塊 將示例程序燒錄到單片機(jī)中，將單片機(jī)與 RFID 模塊連接好，使用串口調(diào)試工具測(cè)試是否將 M1 卡號(hào)讀出，卡號(hào)是否正確。在編寫代碼的時(shí)，需遵循一定的規(guī)則： （ 1）首先編寫頭文件和模塊代碼，將需要被外部其他函數(shù)調(diào)用到的子函數(shù)在頭文件中聲明。 RFID 定位調(diào)試 將 RFID 定位的代碼的在主函數(shù)中進(jìn)行調(diào)用后燒寫到單片機(jī)中，連接好單片機(jī)和 RFID讀卡器，使用串 口調(diào)試工具分別對(duì)各個(gè)位置的 M1 卡進(jìn)行讀取，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄如表 45 所示： 家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) （硬件部分） 21 表 45 RFID 調(diào)試記錄 位置 卡號(hào) 是否正確 Room1 F2722965 是 Room2 70A24E55 是 Kitchen 667E4E55 是 Washroom B7A4F55 是 Door 83F7BEA9 是 煙霧和光電開關(guān)調(diào)試 煙霧檢測(cè)是使用 MQ2 傳感器，配合開發(fā)板上的 LED 燈和蜂鳴器進(jìn)行測(cè)試，可根據(jù)模塊上的電位器對(duì)靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)。并且利用 RFID 無(wú)線射頻 技術(shù)， 對(duì) 固定位置 進(jìn)行了 精確定位。 （ 5）工作模式暫時(shí)只有一種，定時(shí)檢測(cè)環(huán)境中的參數(shù)。最重要的是小車平臺(tái)，利用 STC12C5A60S2作為主控芯片控制各大模塊的正常運(yùn)作。 從總體來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)，資源利用合理，使用起來(lái)方便簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，而且成本也很低廉，是一個(gè)性價(jià)比較高的系統(tǒng)。使用戶不在家便能查看到房屋內(nèi)的安全狀況。 （ 3）客戶端與 GSM 模塊之間的通訊存在一定的延時(shí)，由于客戶端與 GSM 模塊之間的通訊是利用 GSM 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，所以存在些許的延時(shí)，還可能會(huì)因?yàn)榛拘盘?hào)的影響也會(huì)對(duì)信息接收產(chǎn)生一定的影響。經(jīng)過(guò)對(duì)客戶端的依次操作后證明 GSM 模塊工作良好，工作穩(wěn)定可靠。 小車循跡調(diào)試記 錄如表 42 所示： 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 表 42 小車調(diào)試記錄 方向 狀態(tài) 直行 正常 小角度左轉(zhuǎn) 正常 大角度左轉(zhuǎn) 正常 小角度右轉(zhuǎn) 正常 大角度右轉(zhuǎn) 正常 溫濕度采集調(diào)試 將代碼的溫濕度在主函數(shù)中進(jìn)行調(diào)用后燒寫到單片機(jī)中，對(duì)系統(tǒng)上電，等待系統(tǒng)啟動(dòng)完畢后在串口調(diào)試工具上顯示出了當(dāng)前的溫度值，嘗試將 DHT11 放在筆記本散熱出風(fēng)口上顯示的溫度數(shù)值在不斷增大，濕度數(shù)值在不斷減小。 家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) （硬件部分） 19 調(diào)試數(shù)據(jù)記錄 認(rèn)真檢查了電路板確認(rèn)走線正確并且元器件焊接無(wú)誤，給系統(tǒng)接上電源后信號(hào)指示燈也能夠正常點(diǎn)亮。若有則需排除故障。光電循跡的原理圖 如圖 311 所示： 圖 311 光電循跡電路圖 多路循跡模塊 光電開關(guān) 光電開關(guān) 又稱為 光電傳感器，是光電接近開關(guān)的 一種 簡(jiǎn)稱，它利用 的原理是 被檢測(cè)物對(duì)光束的遮擋或 者 反射， 并且 由 同步回路 對(duì)相應(yīng)電路進(jìn)行 選通，從而檢測(cè) 是否存在 物體。所以小車 是 可以根據(jù)光電傳感器接收到的反射光的強(qiáng)弱 不同，進(jìn)而 來(lái)判斷 行進(jìn)的 道路。 額定功率 25W。 TC35 的管腳連接如圖 39 所示： 圖 39 TC35 的管腳連接 圖 AT 指令 單片機(jī)對(duì) GSM 模塊的控制是通過(guò) AT 指令實(shí)現(xiàn)的， 本系統(tǒng)設(shè)計(jì) 用