【正文】 到的 AT 指令有以下幾條： （ 1） AT：握手指令，是進(jìn)行所有操作前的第一步，握手成功后才可以進(jìn)行其他的操作。截止 到 1997 年底已在 100多個(gè)國(guó)家 進(jìn)行了 運(yùn)營(yíng)，并 且 亞 洲和歐洲地區(qū) 是 擁有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，到 20xx 年 止， 全世界 162個(gè)國(guó)家 都 已經(jīng)建設(shè)了 四百 多個(gè) 的 GSM 通信網(wǎng)絡(luò) [14]。 （ 5） DHT11 輸出全部 40 位 數(shù) 據(jù)后， DATA 引腳由上拉電阻變?yōu)楦唠娖?，等待下一次外部信?hào)的到來(lái)。5%RH，測(cè)量精度 十分 高。 DHT11 在測(cè)量的過(guò)程中同時(shí)也 會(huì) 進(jìn)行精確的校準(zhǔn) 校驗(yàn) ，校準(zhǔn)系數(shù) 就 存儲(chǔ)在 OTP 內(nèi)存中。讀寫(xiě)器要通過(guò)天線來(lái)發(fā)射電波 來(lái) 形成了電磁場(chǎng)， 并且 通過(guò)電磁場(chǎng)來(lái)對(duì) M1 卡 進(jìn)行識(shí)別，天線所形成的電磁場(chǎng)范圍 ，也 就是射頻識(shí)別的 有效 區(qū)域。被選中的卡將卡上 的 存儲(chǔ)在 塊 0 中的卡容量 的大小發(fā)送給 讀寫(xiě)器。 （ 2） AntiCollision 模塊：防 (卡片 )沖突功能 當(dāng) 多張 MIFARE ONE 卡 同時(shí) 處在讀寫(xiě)器的天線工作范圍之內(nèi) 時(shí) ， MIFARE ONE 卡 的AntiCollision 模塊的防沖突功能 就會(huì) 被啟動(dòng) ，開(kāi)始工作 。 （ 10） XLAT XLAT2：分別為 晶體 振蕩器 的 反相放大器 以 及 其 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端和輸出端。 STC12C5A60S2 的功能特性包括以下幾點(diǎn) [7]： （ 1）兼容 MCS51 指令系統(tǒng) （ 2） 寬工作電壓范圍： （ 3） 工作頻率范圍： 035MHz （ 4） 片上集成 1280 字節(jié) RAM （ 5） 片內(nèi)集成 2 路 PWM， 8 路 10 位 AD （ 6） 60K 大容量 可反復(fù)擦寫(xiě) (10 萬(wàn) 次） Flash ROM （ 7） 40 個(gè)具有準(zhǔn)雙向，強(qiáng)推挽，高阻和開(kāi)漏四種狀態(tài)的可編程 I/O 口 （ 8） 具有 全雙工異步串行口（ UART） （ 9） 共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器 （ 10） 單片機(jī) 片內(nèi)集成看門(mén)狗電路 STC12C5A60S2 引腳說(shuō)明 STC12C5A60S2 的具體引腳如圖 31 所示： 圖 31 STC12C5A60S2 引腳圖 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 各個(gè)引腳的對(duì)應(yīng)功能為： （ 1） ~: 一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口 ，能夠 用作地址 /數(shù)據(jù)總線 復(fù)用口。 （ 6） 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模 塊 ： 模塊 采用 了 功率三極管作為功率放大器的輸出 ，去 控制 兩個(gè) 直流 減速 電機(jī)。 系統(tǒng)方案框圖 本系統(tǒng)包括單片機(jī)、溫濕度檢測(cè)、 RFID 模塊 、 GSM 模塊、 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 ， 四路循跡模塊、光電開(kāi)關(guān)、煙霧檢測(cè)模塊 。經(jīng)過(guò)總結(jié)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面： （ 1）信息采集準(zhǔn)確 確保能夠準(zhǔn)確的采集到指定地點(diǎn)的環(huán)境參數(shù)，并能將采集到的數(shù)據(jù)反饋給單片機(jī)進(jìn)行處理。 （ 2） 選用合適的傳感器，采集溫度、濕度、煙霧以及門(mén)口開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 智能 化的 家居 、 建筑 等 迅速興起 也 勢(shì)必會(huì)刺激安防產(chǎn)品的迅速發(fā)展 壯大 [5]。目前 而言 ，建設(shè)部、公安部 等部委， 均要求智能 家庭 住宅小區(qū) 都 必須 要 配備安防系統(tǒng) 作為基本的公共的配置設(shè)施 。 由于持續(xù)不斷發(fā)展的科學(xué)技術(shù) ，智能化 也 成為了一種 勢(shì)不可擋 的歷史趨勢(shì) 往前發(fā)展并且逐步壯大 。 現(xiàn)如今，智能的家庭安防系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng) 定位 將傳感器采集到的參數(shù) 發(fā)送給微處理器進(jìn)行處理，并且將數(shù)據(jù)發(fā)送到客服端中去 。 該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，成本較低，硬件電路僅需若干傳感器和單片機(jī)即可實(shí)現(xiàn)。 I 家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （硬件 部分 ） 摘 要 隨著各國(guó) 經(jīng)濟(jì)和 科技 現(xiàn)代化的 持續(xù) 發(fā)展， 對(duì)于安全 問(wèn)題 來(lái)說(shuō)，是一個(gè)國(guó)家長(zhǎng)治久安的主要 的 保證，更是 我們 普通百姓安居樂(lè)業(yè)的基礎(chǔ) 保障 。 該系統(tǒng)使用 STC12C5A60S2 高速低功耗 單片機(jī)作為 主控 核心 處理器 ， 用 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)小車 兩個(gè)直流減速電機(jī) ，用四路紅外循跡模塊進(jìn)行循跡， 并且 用 DHT11 溫 濕度傳感器對(duì) 房間 內(nèi)部 、廚房以及衛(wèi)生間等 的溫度、濕度 進(jìn)行采集 取樣 ， 用 MQ2 煙霧氣體傳感器對(duì)室內(nèi)煙霧進(jìn)行報(bào)警，用光電開(kāi) 關(guān)對(duì)房屋的大門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè) ， 并通過(guò) RFID 模塊對(duì)房間進(jìn)行定位，各種 傳感器 將每個(gè)房間的信息參數(shù)采集反饋給單片機(jī)， 單片機(jī) 將 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 ，并將處理 后 的數(shù)據(jù) 通過(guò) GSM 模塊發(fā)送到屋主的手機(jī)上 ，即可通知到屋主 。現(xiàn) 今 ，隨著 社會(huì) 的 各方面的 快速發(fā)展， 樓房擴(kuò)增的速度 也不斷 加快 了 ， 傳統(tǒng)的 安防 監(jiān)控系統(tǒng) 肯定也 已經(jīng)不能滿足當(dāng)今 人們 的 要 求 和需求 ， 家庭安防巡邏系統(tǒng) 需要能夠在無(wú)人的條件下實(shí)現(xiàn) 對(duì)家中環(huán)境進(jìn)行高效 科學(xué) 的管理，這既需要系統(tǒng)能夠 自動(dòng)監(jiān)控家庭 環(huán)境 各 種狀態(tài) ， 也要求其能夠?qū)崿F(xiàn)與 屋主 之間的 進(jìn)行實(shí)時(shí)的 通訊。 在 本次大會(huì)后，安防產(chǎn)業(yè) 就 在國(guó)外開(kāi)始迅速 蓬勃 發(fā)展 起來(lái) [3]。在北京、東南沿海等地區(qū)智能報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展了一定的規(guī)模。 智能 安防 的 產(chǎn)品 應(yīng)用領(lǐng)域 逐漸變廣 ，人們收入 也不斷在 提高， 人們 對(duì)安防產(chǎn)品的需求量 也在 不斷 地 增加 。 設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)包括： 家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) （硬件部分） 3 （ 1） 選用 STC12C5A60S2 單片機(jī)作為 整個(gè)系統(tǒng)的 主控芯片 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 快速處理。我們需要這個(gè)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的采集我們想要的環(huán)境參數(shù)，并且能夠?qū)⒉杉降男畔⒎答伣o住戶，最重要的一點(diǎn)在于用戶可以不在家中就能了解到各個(gè)方位的安全情況，即系統(tǒng)的使用不受到時(shí)間和空間的限制。本設(shè)計(jì)的核心是 STC12C5A60S2 單片機(jī)，亮點(diǎn)在于利用RFID 無(wú)線射頻技術(shù) 對(duì)位置進(jìn)行 精確 定位，以及 通過(guò) GSM 模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 的 傳輸信息。 （ 5） 多路循跡模塊 ： 采用四個(gè)紅外對(duì)管，分別置于小車 的 車 頭部分，并讓四個(gè)紅外對(duì)管分布在 前軌道的兩側(cè)，根據(jù)四只光電開(kāi)關(guān)接受到白線與黑線的 不同 情況 做出判斷，根據(jù)判斷進(jìn)而 來(lái)控制小車轉(zhuǎn)向來(lái)調(diào)整 小車前進(jìn)的方向 。 STC12C5A60S2 是一種 單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，與 51 系列微處理器兼容，但比普通 8051 處理速度 快 到 8 倍 以上 ，具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾 等 的特點(diǎn)的新一代8051 單片機(jī) 。 （ 9） MISO： SPI 同步串行接口的主入從出。 若不進(jìn)行這一步操作，讀卡器是無(wú) 法繼續(xù)下面的工作的。 （ 3） Select Application 模塊：卡片的選擇 當(dāng) IC 卡 和 讀寫(xiě)器完成了上述兩個(gè)步驟，讀寫(xiě)器 要 對(duì)卡進(jìn)行讀 /寫(xiě)操作， 則需要 對(duì)卡進(jìn)行“ 選擇 ” 的 操作， 才能 使卡被選中。 讀寫(xiě)器的結(jié)構(gòu) 讀寫(xiě)器 是 基于 MFRC522 的，其 主要 的組成是 由微處理器、 MFRC52天線以及外圍 的 連接電路 等 。 DHT11 其內(nèi) 含 了 一個(gè)電阻式的感濕 元 件和 NTC 測(cè)溫元件。 （ 5）測(cè)量的濕度范圍從 20%RH~90%RH，測(cè)濕精度為 177。 （ 4）單片機(jī)從 DHT11 處接收數(shù)據(jù)， 26~28us 長(zhǎng)的高電平表示接收到 “0”， 29~70us 長(zhǎng)的高電平表示接收到了 “1”。 在80 年代 ， GSM 從歐洲開(kāi)始 興起， 在 1991 年正式投入 了 使用。 TC35 的主要組成部分包括供電模塊（ ASIC），閃存，天線接口和 ZIF 連接器，主要用來(lái)處理 GSM 終端內(nèi)的語(yǔ)言信號(hào)和數(shù)據(jù)，并且 TC35 可以涵蓋蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能。 輸出電流 較 大，瞬間 的 峰值電流 可以 達(dá) 到 3A，持續(xù) 的 工作 的 電流 是 2A。對(duì)于反家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) （硬件部分） 17 射系數(shù)，黑線和白色的地板對(duì)光線的發(fā)射程度是不同的。 所以 單片機(jī)就是 以 否收到反射回來(lái)的紅外光 作 為 判斷路線的位置，也就是 來(lái)確定黑線 所在 的位置和 巡邏 小車 前進(jìn)的 路線。 通電觀察 確定電源沒(méi)有短路現(xiàn)象存在后，給系統(tǒng)上電后觀察電路板是否有異樣情況出現(xiàn)，比如味道異常，元器件發(fā)燙等等。 功能檢查 將各部分的測(cè)試代碼燒 寫(xiě)到單片機(jī)中，觀察系統(tǒng)各部分能否正常工作。 在測(cè)試路面上貼上一定的黑線作為測(cè)試路段，將小車放在測(cè)試路段上循跡。 GSM 測(cè)試數(shù)據(jù)如表 47 所示： 表 47 GSM 調(diào)試記錄 手機(jī)客戶端 收到內(nèi)容 與 顯示器 上顯示是否一致 This is Room1 RH=67g/kg,Temp=27C,everything is fine! 一致 This is Room2 RH=68g/kg,Temp=37C,temperature warning! 一致 This is Washroom RH=68g/kg,Temp=28C,everything is fine! 一致 This is Kitchen\n,RH=70g/kg,Temp=28C,everything is fine! 一致 Door is closed,home is safe. 一致 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 經(jīng)調(diào)試后發(fā)現(xiàn) GSM 模塊能夠正常發(fā)送短信，發(fā)送的內(nèi)容與 PC 機(jī)上顯示的內(nèi)容一致，說(shuō)明 GSM 能夠響應(yīng)客戶端的采集信息。 （ 2）系統(tǒng)僅對(duì)溫室內(nèi)的溫度、濕度和煙霧這三個(gè)因素進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)于人體紅外部分，本設(shè)計(jì)暫時(shí)沒(méi)有添加上去，也是由于硬件電路電源供電的考慮。并且利用目前成熟可靠的 GSM 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，將傳感器檢測(cè)到的信號(hào)傳送至控制中心，根據(jù)一系列轉(zhuǎn)化后以短信的形式把數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)上的客戶端中。 其次，在對(duì)直流電機(jī)控制、 RFID、各個(gè)傳感器、芯片的管腳名稱和接法用法以及 GSM模塊的操作使用方法有了大致的了解后， 根據(jù)事先設(shè)定的功能要求編寫(xiě)代碼，包括電機(jī)的驅(qū)動(dòng)代碼、 RFID 讀取代碼，各個(gè)傳感器的信息采集代碼，單片機(jī)的控制主代碼和 GSM 模塊的代碼，通過(guò)對(duì)各部分的軟件代碼的編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)了家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。小車電機(jī)的驅(qū)動(dòng)是利用 L298N 芯片組成的模塊來(lái)使直流電機(jī)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。時(shí)間充足情況下，可以再設(shè)置小車通過(guò) GSM 接收指令來(lái)達(dá)到控制巡邏小車運(yùn)行模式的選擇。還可以在精確的位置對(duì) 溫濕度、煙霧 傳感器 進(jìn)行 數(shù)據(jù) 的采集 并 且通過(guò) GSM 模塊發(fā)送給客戶端。光電開(kāi)關(guān)測(cè)試是利用光電傳感器對(duì)物體距離進(jìn)行檢測(cè)，配合開(kāi)發(fā) 板上的 LED 燈和蜂鳴器，測(cè)試數(shù)據(jù)如表 46 所示： 表 46 煙霧和光電開(kāi)關(guān)調(diào)試記錄 傳感器 是否正常 煙霧 是 光電開(kāi)關(guān) 是 煙霧傳感器能在環(huán)境中出現(xiàn)液化氣、煙霧等氣體時(shí)做出相應(yīng)的反應(yīng)。 （ 2）每當(dāng)一個(gè)模塊的代碼編寫(xiě)完成后，就在主函數(shù)中將這部分的功能調(diào)用一下，并且進(jìn)行編譯，檢查代碼是否編寫(xiě)錯(cuò)誤。 檢查電機(jī)模塊 使用示例程序控制電機(jī)模塊，使其輸出不同的電平讓直流電機(jī)根據(jù)軟件設(shè)置進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì) 正是 利用光電開(kāi)關(guān)的特性 ，進(jìn)而 對(duì) 大 門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行 相應(yīng)的 檢測(cè) 。即 是 利用紅外 線 在不同顏色的物體表面 ，其 反射 的程度是不同 的特點(diǎn)。并且 具福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作 。 （ 4） AT+CMGS， 設(shè)置目標(biāo)手機(jī)號(hào)碼，即用戶的手機(jī)號(hào)碼。 GSM 網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備與遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)狀態(tài)如圖 38 所示： 圖 38 GSM 網(wǎng)絡(luò) 圖 TC35 GSM 模塊的核心是 TC35，目前，國(guó)內(nèi)使用的 GSM 模塊有很多，這些模塊的功能、家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) （硬件部分） 15 用法大同小異。使用簡(jiǎn)單的電路 就 可 以實(shí)現(xiàn) 將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體 、煙霧的 濃度相對(duì)應(yīng)的輸出 的電信號(hào) ，繼而判斷環(huán)境中的氣體、煙霧等濃度 。 DHT11 的典型應(yīng)用 DHT11 采用 了 單總線式 的 結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換和控制都 是 通過(guò)這一根單總線完成的 ，設(shè)備通過(guò)漏極刻錄或者三態(tài)端口連至總線上 [11]，當(dāng)設(shè)備不發(fā)生數(shù)據(jù)時(shí)總線可以被釋放給其他的設(shè)備使用，單總線要求要上拉一個(gè) 的電阻使得總線閑置時(shí)的狀態(tài)處于高電平 ，否則不能正常的工作 。 DHT11 的優(yōu)點(diǎn)包括： （ 1）成本和功耗低，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單快捷的系統(tǒng)集成。 （ 2） 防沖突：天線 的 作用范圍內(nèi) 在同一個(gè)時(shí)間內(nèi) 可能 會(huì)有 不只一張卡 存在 ，即有多張的 M1 卡 向讀卡器 發(fā)回了卡號(hào)應(yīng)答，這時(shí) 就 發(fā)生 了 沖突。 RFID 讀寫(xiě)器 MFRC522 的特點(diǎn) MFRC522 是 Philips 公司 的 一款針對(duì)智能儀表領(lǐng)域最新推出的非接觸式低功耗讀寫(xiě)基站芯片，它具有低電壓、低功耗、低成本等特點(diǎn)。被選中的卡將被激活，可與讀寫(xiě)器進(jìn)行 通信。 卡的薄膜結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如 圖 3 33所示： 圖 32 卡的薄膜結(jié)構(gòu) 圖 33 卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu) Mifare One 卡的功能 射頻 讀卡器 MFRC522 是 通過(guò)天線 進(jìn)行 發(fā)射激勵(lì)信號(hào)， 當(dāng) M1 卡進(jìn)入 到 讀寫(xiě)器 的 工作區(qū)域 內(nèi) 時(shí) ， 就會(huì) 被讀寫(xiě)器 的 信號(hào)激勵(lì)。 （