【正文】 否則會(huì)很快的被市場(chǎng)所淘汰。 相關(guān)知識(shí)介紹－數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng) 移動(dòng)通信模塊采用的是基于 GSM 數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信模塊。最近已經(jīng)出現(xiàn)使用 頻段的 GSM 數(shù)字蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)。 1992 年，大多數(shù)歐洲 GSM 運(yùn)營(yíng)者開始商用業(yè)務(wù)。 GSM 系統(tǒng)的主要技術(shù)有以下 6 個(gè)特點(diǎn)： (1)由于采用了高效調(diào)制器、信道編碼、交織、均衡等技術(shù)，使系統(tǒng)的頻譜效率高。 美國(guó) Archimedes 公司和 Franklin Software 公司在 20世紀(jì) 90年代初專門為基于 51 系列單片機(jī)開發(fā)了高級(jí)語(yǔ)言工具 C51。當(dāng)缺省存儲(chǔ)類型時(shí)，存儲(chǔ)模式將自動(dòng)決定變量的默認(rèn)存儲(chǔ)類型，不能位于 RAM 中的參數(shù)、傳遞變量和無(wú)明確存儲(chǔ)類型說(shuō)明的局部過(guò)程變量也將保存在默認(rèn)的 RAM 區(qū)域。例如，用于訪問(wèn)內(nèi)部 RAM 或外部 PRAM 的字節(jié)指針和用于訪問(wèn)外部 RAM 或ROM 的二字節(jié)指針 (指針之間可以相互轉(zhuǎn)換 )，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器的高效訪問(wèn)如表 23 所示。這套軟件通過(guò)把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、 PCB 繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計(jì)者提供了全新的設(shè)計(jì)解決方案，使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)使電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率大大提高。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛 擬模 型仿 真軟 件三 合一 的設(shè) 計(jì)平 臺(tái)， 其處 理器 模型 支持 8051 、 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 20xx 年增加 Cortex 和DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 現(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司能夠生產(chǎn)單片機(jī)，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的功能也日漸強(qiáng)大，運(yùn)算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了 32 位和 64 位單片機(jī)， 但根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價(jià)比，本設(shè)計(jì)選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位單片機(jī) AT89C52RC作為系統(tǒng)的主機(jī)。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。對(duì) P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。因 S 和 G 之間懸空，故使用時(shí)其間應(yīng)接輸出電阻 R，才能輸出傳感信號(hào)。傳感器仍然沒(méi)有信號(hào)輸出。人體的正常體溫為 36~℃，即 309~，其最強(qiáng)紅外線的波長(zhǎng)為 λm=2989/（ 309~） =~，中心波長(zhǎng)為 。最上面部分的每一等份為一個(gè)透鏡單元，它們由一個(gè)個(gè)同心圓構(gòu)成，同心圓圓心在透鏡單元內(nèi)。 圖 35 菲涅爾透鏡 本設(shè)計(jì)采用 BISS0001 實(shí)現(xiàn)通過(guò)熱釋電紅外傳感模塊探測(cè)接近布防家居的人、物。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。 DSl8B20 的測(cè)量范圍從 55176。 DS18B20中還有用于存儲(chǔ)測(cè)得的溫度值的兩個(gè) 8 位存貯器 RAM，編號(hào)為 0 號(hào)和 1 號(hào)。每只 DS18B20 都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。例如 +125℃的數(shù)字輸出為 07D0H， +℃的數(shù)字輸出為 0191H，℃的數(shù)字輸出為 FE6FH， 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H，如表 32 所示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位 S=0 時(shí)，直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng) S=1 時(shí)，先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。適用于單片工作。 測(cè)溫電路圖 DS18B20 的應(yīng)用電路 DS18B20 測(cè)溫系統(tǒng)具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線較少等優(yōu)點(diǎn)。 復(fù)制暫存器 48H 將 RAM 中第 3 、 4 字節(jié)的內(nèi)容復(fù)制到 EEPROM 中。復(fù)位要求主 CPU 將數(shù)據(jù)線下拉 500μs，然后釋放，當(dāng) DS18B20 收到信號(hào)后等待 16～ 60μs 左右，后發(fā)出 60～ 240μs 的低河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 23 脈沖，主 CPU 收到此信號(hào)表示復(fù)位成功。 R1 和 R0 用來(lái)設(shè)置分辨率，如表 33 所示（ DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 12 位）。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。 DS18B20 引腳定義： (1)DQ 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端； (2)GND 為電源地； (3)VDD 為外接供電電源輸入端 （在寄生電源接線方式時(shí)接地）。C 。 每一個(gè) DSl8B20 包括一個(gè)唯一的 64 位長(zhǎng)的序號(hào)，該序號(hào)值存放在 DS18B20 內(nèi)部的ROM（只讀存貯器）中。信息經(jīng)過(guò)單線接口送入 DSl8B20 或從 DSl8B20 送出，因此從主機(jī) CPU 到 DSl8B20 僅需一條線（和地線）。采用持續(xù)感應(yīng)模式，當(dāng)感應(yīng)到熱源時(shí)，信號(hào)線輸出高電平，熱源消失后在一段延時(shí)后恢復(fù)到低電平。任何兩個(gè)相鄰?fù)哥R單元之間均以一個(gè)盲區(qū)和可見(jiàn)區(qū)相間隔，它們斷續(xù)而不重疊和交叉，如圖 35 所示。配上菲涅爾透鏡時(shí)傳感器的探 測(cè)半徑可達(dá)到 10 米。所以，這種傳感器只對(duì)人體的移動(dòng)或運(yùn)動(dòng)敏感 ，對(duì)靜止或移動(dòng)很緩慢的人體不敏感，且對(duì)可見(jiàn)光和大部分紅外線具有良好的抗干擾能力。但這兩個(gè)電容的極性是相反串聯(lián)的。 I/O 分配表 表 31 AT89C52 I/O 分配 表 符號(hào) 端口 符號(hào) 端口 LCD1602 D0D7 P0 LCD1602 RS 模式鍵（ Key4） GSM RXD OUT GSM TXD 布防 /減鍵（ Key3） 撤銷 /調(diào)節(jié)鍵（ Key1） 報(bào)警燈（ R） 報(bào)警 /加鍵（ Key2） 布防燈（ Y） 蜂鳴器（ F） 測(cè)試燈（ G） DS1302（ SCK） LCD1602 EN DS1302（ SDA） LCD1602 RW DS1302（ SDA） 最小系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，本報(bào)警器的主 機(jī)由一片 AT89C52RC 單片機(jī)和 的晶振等元器件組成，外設(shè)電源指示燈，采用 USB 供電方式供電，電路圖如圖 32 所示。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。詳細(xì)闡明芯片選擇的比較，所選用芯片的內(nèi)部組成、功能特點(diǎn)、外圍電路及其接口電路，并設(shè)計(jì)出具體的硬件電路。它不僅具有其它EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真 單片機(jī) 及外圍器件。中斷及入口地址如表 24 所示。變量可以組合為結(jié)構(gòu)和聯(lián)合，也可定義為多維數(shù)組，同時(shí)還可以通過(guò)指針訪問(wèn)變量。但是對(duì)于單片機(jī) 89C51 的應(yīng)用，只有 Franklin Software C51 編譯器提供 C 語(yǔ)言編程的方法。 (5)通過(guò)鑒權(quán)、加密和臨時(shí)識(shí)別碼 (Temporary Mobile Subscriber Identity, TMSI），可以達(dá)到安全的目的。 GSM 系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范中只對(duì)功能和接口制定了詳細(xì)規(guī)范，而未對(duì)硬件做出規(guī)定。 MOU 組織 1991 年在歐洲開通了第一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)和注冊(cè)了市場(chǎng)商標(biāo)，將 GSM 更名為“全球移動(dòng)通信系統(tǒng)”。移動(dòng)通信就是指通信的雙方，至少有一方是在移動(dòng)中進(jìn)行的通信。 根據(jù)系統(tǒng)功能的要求和系統(tǒng)構(gòu)成的需要來(lái)設(shè)計(jì)報(bào)警器，其總體設(shè)計(jì)方案如圖 21 所示。實(shí)現(xiàn)功能完備的同時(shí)，系統(tǒng)的操作使 用上，盡量做到簡(jiǎn)單、方便，高度的人性化。正是由于硬件系統(tǒng)的這種特殊地位，所以在硬件的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須有一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)原則。 根據(jù)產(chǎn)品功能要求和產(chǎn)品的性價(jià)比，決定采用單片機(jī)技術(shù)與移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。K 公司的2300 系列，美國(guó) ADEMCO 公司的 4110 系列防盜報(bào)警系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)此類產(chǎn)品如康必特電子技術(shù)研究所生產(chǎn)的 CPT302 傳呼報(bào)警系統(tǒng)，中國(guó)金辰安全技術(shù)公司研制的 TWA 防盜驅(qū)逐報(bào)警系統(tǒng)等。遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了有線式報(bào)警系統(tǒng)、無(wú)線式報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警聯(lián)防 網(wǎng)絡(luò)等。住宅智能化現(xiàn)在還 沒(méi)有確切的定義，它一般包括住宅安全自動(dòng)化，通信自動(dòng)化，保健自動(dòng)化和管理自動(dòng)化。它不僅有體積小、安裝方便、功能較齊 全等優(yōu)點(diǎn)，而且有很高的性價(jià)比，因此應(yīng)用前景廣泛。 采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)功能劃分為三個(gè)部分：主模塊、移動(dòng)通信模塊、警情采集模塊。用戶可以根據(jù)自己 的需要和經(jīng)濟(jì)承受能力，購(gòu)買相應(yīng)的模塊組合成滿意的家庭報(bào)警器。但是現(xiàn)在市場(chǎng)上的家用報(bào)警器都有明顯的不足之處，在現(xiàn)行產(chǎn)品的基礎(chǔ)上研制一種新型的家用防盜報(bào)警器，提高可靠性，具有實(shí)際意義。安全技術(shù)防范行業(yè)是智能住宅安全自動(dòng)化的一個(gè)重要內(nèi)容，隨著近幾年國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，安防行業(yè)得到快速發(fā)展。目前我國(guó)有關(guān)報(bào)警系統(tǒng)方面的產(chǎn)品也愈來(lái)愈豐富。 大規(guī)模防盜報(bào)警系統(tǒng)一般都是指微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能充分發(fā)揮微機(jī)的作用，利用微機(jī)軟件靈活多變，人機(jī)界面友好，管 理操作簡(jiǎn)單、方便，圖形豐富等特點(diǎn)而做成的監(jiān)控軟件，可監(jiān)控?cái)?shù)十個(gè)甚至上百個(gè)控制分機(jī)，性能價(jià)格比較高。 報(bào)警器的功能要求 根據(jù)用戶提出的實(shí)際要求，本文所研制的報(bào)警器的功能要求如下： (1)可實(shí)現(xiàn)非法侵入、火災(zāi)緊急情況的報(bào)警。 可靠性高 高可靠性是系統(tǒng)應(yīng)用的前提，是防盜報(bào)警產(chǎn)品的生命線。比如說(shuō)設(shè)防時(shí)只需要撥動(dòng)一個(gè)按鍵就可以；系統(tǒng)狀態(tài)全面直觀，一目了然。采用單片機(jī)作為控制中心，配有移動(dòng)通信模塊、溫度采集電路、紅外采集電路、聲光報(bào)警電路、時(shí)鐘模塊電路、顯示電路。例如固定點(diǎn)與移動(dòng)體 (車輛、船舶、飛機(jī) )之間、移動(dòng)體之間、活動(dòng)的人與人之間以及人與移 動(dòng)體之間的通信都屬于移動(dòng)通信的范疇。從此移動(dòng)通信跨入了第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。這樣做的目的是盡可能減少對(duì)設(shè)計(jì)者的限制，并使各運(yùn)營(yíng)者有可能購(gòu) 買不同廠家的設(shè)備。 (6)在 SIM（ Subscriber Identity Module,客戶識(shí)別模塊）卡基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)漫游功能，全部 GSM 移動(dòng)用戶都進(jìn)入 GSM 系統(tǒng)而與國(guó)別無(wú)關(guān)。該編譯器對(duì)局部變量及傳遞參數(shù)使用 RAM（ Random Access Memory，隨機(jī)存儲(chǔ)器）覆蓋技術(shù)，使其內(nèi)部 RAM的利用效率提高，因此 C51 完全可以和匯編語(yǔ)言相比擬。另外， FranklinC51 還有兩個(gè)特殊的數(shù)據(jù)類型 sbit 和 sfr，用來(lái)簡(jiǎn)化對(duì) 89C51 微處理器的特殊功能寄存器 (SFR)的訪問(wèn)，如表 22 所示。 表 24 C51 的中斷向量表 中斷類型 中斷向量 0：外部中斷 0003H 1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 中斷 000BH 2：外部中斷 1 0013H 3：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 中斷 001BH 4：串行端口中斷 0023H 單片機(jī)的硬件開發(fā)工具 本設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)采用 Altium Designer 進(jìn)行電路圖設(shè)計(jì)。它是目前最好的仿真 單片機(jī) 及外圍器件的工具。根據(jù)硬件連接和模塊 的功能要求，提出軟件的設(shè)計(jì)方法并編程。在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 16 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 熱釋電傳感器 紅外探測(cè)器作為整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的最前端，完成觸發(fā)報(bào)警信號(hào)的工作。這正是傳感器的獨(dú)特設(shè)計(jì)之處，因而使得它河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 17 DSGR++C1C2濾 光 窗具有獨(dú)特的抗干擾性。 圖 34 敏感單元等效電路 濾光窗 它是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的，濾光窗能有效地濾除 ~14μm波長(zhǎng)以外的紅外線。菲涅爾透鏡用聚乙烯塑料片制成，顏色為乳白色或黑色，呈半透明狀，但對(duì)波長(zhǎng)為 10μm 左右的紅外線來(lái)說(shuō)卻是透明的。這樣，當(dāng)把透鏡放在傳感器正前方的適當(dāng)位置時(shí)，運(yùn)動(dòng)的人體一旦出現(xiàn)在透鏡的前方，人體輻射出的紅外線通過(guò)透鏡后在傳感器上形成不斷交替變化的陰影區(qū)（盲區(qū)）和明亮區(qū)（可見(jiàn)區(qū)），使傳感器表面的溫度不斷發(fā)生變化，從而輸出電信號(hào)。下次感應(yīng)到熱源時(shí)，再次出現(xiàn)高電平，可重復(fù)觸發(fā)。DSl8B20 的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。開始 8 位是產(chǎn)品類型編碼（ DS18B20 編碼均為 10H）。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 2 就得到被測(cè)溫度值 (55176。 溫度傳感器工作原理 DS18B20 的讀寫時(shí)序和測(cè)溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。光刻 ROM 的作用 是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 表 33 DS18B20 分辨率表 R1 R0 分辨率 溫