【文章內(nèi)容簡介】 的數(shù)據(jù)通信。 論文研究內(nèi)容 本設(shè)計 主要 是 用于 一 對一通信情況下， 利用 GSM 網(wǎng)絡(luò) 作為 通信媒介 ，當(dāng) 發(fā)生警情的時候 ， 可以向 車主發(fā)送報警信息，車主可以 根據(jù) 現(xiàn)場的 情況 ，執(zhí)行相應(yīng)的 操作 ， 達到 防盜 報警 的目的 。 論文首先對防盜報警系統(tǒng)的需求及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀做了詳細的概述， 本設(shè)計 從硬件和 軟件兩大 方面 詳細的介紹了 單片機 控制下汽車防盜系統(tǒng)的設(shè)計，硬件 方面 又 從硬件 器件 的選擇 及 相關(guān)技術(shù)的 介紹到 硬件電路的 設(shè)計 ，詳細的介紹了硬件平臺搭建過程， 搭建 好了硬件平臺后，又詳細的介紹了 軟件 方面的一下知識，進而成功的設(shè)計了系統(tǒng)的軟件。本文 研究 主要 具體 內(nèi)容 如下： 首先，本設(shè)計 對報警系統(tǒng)的組成和工 作方式以及報警系統(tǒng)構(gòu)架和體系做了分析闡述。 介紹了系統(tǒng)的總體方案及 關(guān)鍵 技術(shù)， 包括 系統(tǒng)的總結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計 、 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 STC89C52 的概述 和關(guān)鍵技術(shù) 、移動 通信模塊的 主要 技術(shù) 特點和 SMS 的相關(guān) 知識， 并且 介紹了 熱釋電 人體紅外傳感器、振動傳感器、加速度傳感器。 然后， 從系統(tǒng)的 核心 控制器 開始 ， 詳細 的介紹了單片機最小系統(tǒng) 、 GSM 通信 模塊、 警情 采集 部分、 目標(biāo)電話號碼的輸入存儲顯示 、供電 模塊以及執(zhí)行模塊 所用到 的芯 片 和電路的搭建。 其次 ， 本 設(shè)計 詳細 的介紹了軟件相關(guān)的一 些 知識，包括 控制 GSM 模塊 執(zhí)行各種功能的 AT 指令、 PDU 編碼 和其模式下的短 信息發(fā)送 及 讀取。 接著 ，課題以總分的 形式 ，先介紹了系統(tǒng)的 整體 軟件流程圖， 又 詳細的給 出了短信 發(fā)送流程圖、識別車主電話流程圖、輸入電話號碼流程圖和短信讀取流程圖。 最后 ， 本設(shè)計給 出了上位機串口調(diào)試發(fā)信息、 接收 電話、讀取短信的 控制流程，并且 給出了系統(tǒng) 整體的調(diào)試 電路 和結(jié)果， 介紹 了本次設(shè)計 用到 的 主要 軟件 ， 如 Keil uVision 串口調(diào)試助手 、 文本與 unicode 碼轉(zhuǎn)換 工具 等 。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 第 2章 系統(tǒng)總體 方案及關(guān)鍵技術(shù)介紹 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 本課題設(shè)計的報警系統(tǒng)就是利用 GSM 移動 通信模塊，通過 GSM 網(wǎng)絡(luò) ，實現(xiàn)點對點的短信通信 。利用交互式 的 移動 通信 ， 來達到汽車防盜 報警 的功能 ：如果 發(fā)生盜車事件 ，本 系統(tǒng)會 及時 的 將現(xiàn)場 的警情 通過短信的 發(fā)送 給 車主 ，使車主 能 及時 的 掌握現(xiàn)場情況 。當(dāng)車主收到來自 系統(tǒng)的 報警短信后， 回復(fù)一條 預(yù)設(shè)好 的 短 信給報警系統(tǒng)，報警 系統(tǒng) 收到 車主的指令時， 執(zhí)行相應(yīng)的動作，之后報警系統(tǒng)給車主 發(fā)送操作結(jié)果等。完成本次 設(shè)計的關(guān)鍵 步驟 是 對 AT 指令的理解和應(yīng)用 以及 STC89C52 和移動通信模塊之間的通信編程。將 STC89C52 的串口與移動通信模塊 的 串口相 連接， 通過 PDU 模式 來 發(fā)送中文短信 ，移動通信模塊指令部分采用 AT 指令集。從性價比和系統(tǒng)的實際功能要 求的 角度 ， 本 系統(tǒng)采用STC89C52 單片機作為 核心 控制器 來 控制系統(tǒng) ，利用 其 串口與移動通信模塊進行通信。警情采集 模塊 將采集到的盜車信號發(fā)送至單片機，單片機分析 、 處理之后 ， 通過發(fā)送 AT 指令給移動通信模塊，移動通信模塊接收 到 指令后調(diào)用預(yù)先設(shè)計好的報警短信息 程序 ， 通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給車主手機，從而實現(xiàn)報警功能；車主接到報警短信息后，根據(jù)接收 到的信息，回復(fù)短信給 報警系統(tǒng)，系統(tǒng)通過判定用戶回復(fù)的短信息內(nèi)容， 單片機 根據(jù)接收到的信息 控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)作出 相應(yīng)的動作，從而實現(xiàn)防盜的功能 。其中單片機作為核心 控制器 ，外圍電路有 電 話號碼輸入模塊、傳感器模塊、移動通信模塊、報警模塊、執(zhí)行控制等模塊。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 21 所示。 M C U矩 陣 鍵 盤1 6 0 2 液 晶 顯 示人 體 紅 外 傳 感器 模 塊振 動 傳 感 器 模塊A D C 0 8 0 4加 速 度 傳 感 器模 塊移 動 通 信 模 塊下 載 模 塊C D 4 0 5 2執(zhí) 行 控 制 模 塊 圖 21 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 說明： 本系統(tǒng)采用 按鍵 控制輸入電話號碼，當(dāng)按下 輸入 電話號碼的功能按鍵 時候 ，用戶可以輸入 任何 一個 11 位 的電話號碼，同時在輸入的時候，通過 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 1602 液晶 顯示來顯示用戶輸入 的 數(shù)字， 然后 將輸入的電話號碼存儲在單片機的EEPROM 中 ，保證 下次 重啟 系統(tǒng)、 下次 開機 的時候保留 車主 的電話 。 系統(tǒng) 運行之后，傳感器模塊便開始采集 外界 警情信號，人體紅外 模塊、 振動 傳感器模塊返回 來的是數(shù)字信號，所以可以直接給單片機，由單片機判斷是否報警，而加速度傳感器采集到的是 三路 模擬信號， 所以 我們需要利用 CD4052 多路 選擇開關(guān)來分時采集三路信號，然后將信號 送入 ADC0804 模數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片中，從ADC0804 中 出來的信號便為數(shù)字信號了， 送入 單片機中 判斷、比較 。若發(fā)生 警情 ，單片機 向 移動通信 模塊 發(fā)送 AT 指令， 由 GSM 模塊 發(fā)送 相應(yīng) 的報警短信息 ， 用戶 接受到報警短消息之后，回復(fù)短信 單片機讀取 短信息內(nèi)容之后， 判斷是否 執(zhí)行相應(yīng)的操作來控制汽車的油路 [3]。 核心控制器 的選擇 STC89C52 可通過串口直接下載用戶程序 。 具有 EEPROM 功能 。 共 3 個 16位 定時器 /計數(shù)器。 Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā) 中斷方式 喚醒 。單片機 處于掉電模式 時 ， RAM 中 的內(nèi)容不會丟失 ，振蕩器停止 工作 ， CPU 也 不工作 ， 此時 直到下一個中斷或硬 件復(fù)位為止。 如圖 22 所示為 STC89C52 單片機的基本結(jié)構(gòu)框圖，它由 8 個部件組成，即中央處理器 (CPU)、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、片內(nèi)程序存儲 (ROM)、輸入輸出接口、可編程串行口、定時 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器 (SFR)。各部分通過內(nèi)部總線相連。在功能單元控制上，采用了特殊功能寄存器的集中控制方法?；?上述優(yōu)點， 本系統(tǒng) 選 STC89C52 單片機 作為本系統(tǒng)的核心控制器。 振 蕩 器 及定 時 電 路程 序 存 儲 器 數(shù) 據(jù) 存 儲 器2 個 1 6 位 定 時器 / 計 數(shù) 器C P U6 4 K B 總 線 擴 展 控制可 編 程 I / O 接 口 可 編 程 串 行 口控 制并 行 I / O 接 口串 行 輸 出串 行 輸 入中 斷中 斷頻 率 基 準(zhǔn) 源計 算 脈 沖 圖 22 STC89C52 單片機的基本結(jié)構(gòu)框圖 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 GSM 模塊及通信 技 術(shù) 移動通信模塊采用的是基于 GSM 數(shù)字移動通信系統(tǒng)的通信模塊。 該模塊 可以 傳輸語音和數(shù)據(jù)信號， 其 外圍電路簡單 ，將板板連接器和天線連接器 連接SIM 卡讀卡器和天線，其數(shù)據(jù)接口通過 單片機 串口 發(fā)送 AT 指令和 識別接 收 到的信號 可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)。可用利用 Text 和 PDU 格式 兩種 格式來發(fā)送短信消息 ， 由于 PDU 模式可靠 信高、操作方便、容易理解， 所以 本系統(tǒng)采用PDU 編碼 方式來發(fā)送 AT 指令。 2． GSM 網(wǎng)絡(luò) 的特點和 優(yōu)點 GSM 網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游， 在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)省了昂貴建網(wǎng)費用和維護費用。同時 ，它對用戶的數(shù)量也沒有限制，克服了傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系統(tǒng)投資成本大，維護費用高，以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷。利用 GSM 短信息系統(tǒng)進行無線通信還具有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信提供了一個強大的支持平臺 [6]。 3． SMS 相關(guān) 知識介紹 (1)SMS 的分類 短信息有 點對點短信息業(yè)務(wù)和小區(qū)廣播短信息業(yè)務(wù) (點對多點 )兩 種方式 。 點對點的短信息業(yè)務(wù)是指將一條短信息從一個實體經(jīng)短信息服務(wù)中心 SMCS(Short Message Service Center)發(fā)送到指定的目的地址 的業(yè)務(wù)。被發(fā)送的短信息經(jīng)過編碼后最大長度為 140 個字節(jié)，如果采用 Unicode 編碼方式則一次最多發(fā)送 70 個中文漢字 )。小區(qū)廣播信息業(yè)務(wù)是指通過發(fā)送信息的基站向指定區(qū)域中所有短信息用戶發(fā)送短信息的業(yè)務(wù) [4]。 (2)SMS 的 工作原理、特點及優(yōu)點 GSM 短信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)是由移動業(yè)務(wù)交換中心、短信息業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)移動交換、本地用戶寄存器、訪問者位置寄存器和短信息服務(wù)中心等部分組成的。它們之間的關(guān)系如圖 23 所示。 移 動 臺 基 站移 動 交換 中 心短 信 息 業(yè) 務(wù) 網(wǎng) 管移 動 交 換 中 心短 信 息服 務(wù) 中 心訪 問 位 置寄 存 器本 地 用 戶 位置 寄 存 器 圖 23 短信息 SMS 業(yè)務(wù) 結(jié)構(gòu)圖 說明 ： 移動臺是 指 移動通信設(shè)備，比如手機等，它是用來收發(fā)短信息的?；局饕?完成的是 移動臺和移動交換中心之間的信息交換。移動交換中心負責(zé)系統(tǒng)切換管理并控制來自發(fā)向其它電話或數(shù)據(jù)系統(tǒng)的撥號。短信息業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)移 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 動交換中心接收由短信息服務(wù)中心發(fā)送的短信息，并將它發(fā)送給接收者所在基站的交換中心。短信息服務(wù)中心在基站和短信息實體之間中繼、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)短信息。本地用戶寄存器用于存儲本地用戶的信息。訪問位置寄存器可以保存本地區(qū)以外用戶的數(shù)據(jù)。 1)SMS 的 工作原理 當(dāng) SMS 短信息從一個可發(fā)送 SMS 的手機發(fā)出去后，這個短信息和一個普通呼叫建立的 處理沒有什么不同，它從手機發(fā)送到基站 (Base Station)[5]，然后到移動交換中心，尋址到需要的短信息服務(wù)中心。如果移動漫游到外地，被訪問的移動臺將把短信息路由到合適的短信息業(yè)務(wù) /互聯(lián)移動中心，再將短信息傳遞給移動交換中心，最后移動交換中心將信息傳遞給相應(yīng)目的移動臺。 當(dāng)移動臺 (例如手機 )接收短信息時，短信息服務(wù)中心要確定一個移動臺終結(jié)短信息的路由，短信息服務(wù)中心把短信息轉(zhuǎn)發(fā)到短信息業(yè)務(wù) /網(wǎng)關(guān)移動交換中心，再由它向目的移動臺的歸屬位置寄存器詢問路由信息并且把短信息發(fā)送到合適的移動交換中心，由該移動交 換中心把信息發(fā)給目的移動臺。 2)SMS 的發(fā)送方式 短信息的發(fā)送 方式 不局限于手機之間互發(fā)短信。為了實現(xiàn)業(yè)務(wù)在企業(yè)中的應(yīng)用，出現(xiàn)了很多新的短信息發(fā)送方式。 主要 有以下三種方式： 1． 有線短信息發(fā)送方式。此種工作方式是企業(yè)通過自己的服務(wù)器直接接入移動運營商的網(wǎng)絡(luò)來發(fā)送短信息。 2． 移動或者聯(lián)通授權(quán)的中間運營商和一部分網(wǎng)絡(luò)站點都為企業(yè)或者個人提供短信息發(fā)送業(yè)務(wù)。 3． 在計算機上通過手機發(fā)送中文短信息 。 3)SMS 特點、優(yōu)點及發(fā)展 SMS 采用的是存儲 轉(zhuǎn)發(fā)模式，如果接收方當(dāng)時關(guān)機或者不在服務(wù)區(qū)，SMSC 就會自動保存該 條短信息 (一般不超過 3 天，通常為 24 小時 )，等到接收方在服務(wù)區(qū)出現(xiàn)的時候會馬上發(fā)送給接收方。 同時， SMS 對短信息的發(fā)送可以是一種有保證的雙向服務(wù)。 另外， SMS 可與數(shù)據(jù)、傳真等業(yè)務(wù)一起進行同步傳輸。 總之，短信息除了具有上述特點之外，之所以得到迅速發(fā)展還因為它具有以下優(yōu)點：一是收費低廉；二是內(nèi)容豐富；三是隨時隨地；四是文字的特殊魅力；五是開通方便等 [7]。 傳感器模塊 及相應(yīng)技術(shù) 隨著 科技的 發(fā)展 ，為了應(yīng)對盜車方式的 多樣性以及 防止發(fā)生錯報漏報的情況，本 設(shè)計 充分考慮了各種情況，采用了 熱釋電 人體紅外傳感器 、 振動傳 感器、加速度傳感器 、霍爾 傳感器 來 采集警情 信號 ， 并 將 信號 處理后送入單片機中，分析、判斷后確定是否發(fā)送報警短信息。 1．熱釋電 人體紅外傳感器模塊 人體輻射的紅外線中心波長為 9~10um。在傳感器 上 有 一個 濾光鏡 片的窗 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 口， 只有 波長 為 7~10um 的 光才能通過此濾光片 ， 此 波長恰好為 人體 輻射的紅外線中心波長 ， 其他 的光會被吸收， 基于 此原理設(shè)計了人體 紅外線傳感器。 人體紅外 傳感器本身不發(fā)任何類型的輻射 、 器件功耗很小 、 隱蔽性好 、 價格低廉 等 一系列的優(yōu)點。 人的運動方向 影響 熱釋 電紅外 傳感器對人體的敏感程度 。 其對 徑向移動反應(yīng) 不敏感 ， 而 對于橫切方向 移動則 很 敏感 。 因此， 安裝的時候必須選擇合適的位置和方向。 2．加速度傳感器 模塊 以及 力學(xué) 知識 設(shè)計的 加速度傳感器 可以 測物體的加速度 ，主要就是用于了解物體在運動過程中的運動狀態(tài)。在我們的日常生活中，加速度傳感器的應(yīng)用非常普遍，比如環(huán)境的檢測、大壩振動的檢測、報警系統(tǒng)的檢測等等，在很多行業(yè)領(lǐng)域方面都得到了很好的應(yīng)用。 (1)加速度傳感器的工作原理： 加速度傳感器是根據(jù)牛頓的第二定律設(shè)計 的 。 當(dāng) 傳 感器收了的時候，其內(nèi)部的敏感元件將發(fā)生