【文章內(nèi)容簡介】 網(wǎng)平臺發(fā)出的短消息。本系統(tǒng)采用通信電纜的連接方式。（2）MAX232MAX232芯片是美信（MAXIM）公司專為RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5V單電源供電。 主要特點(diǎn)：① 符合所有的RS232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。② 只需要單一﹢5V電源供電。③ 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和10V電壓。④ 功耗低，典型供電電流5mA。⑤ 內(nèi)部集成2個(gè)RS232C驅(qū)動器。⑥ 高集成度，片外最低只需4個(gè)電容即可工作。 （3）串口除了可以進(jìn)行GSM通信之外，還可以從PC機(jī)上燒錄程序到單片機(jī)上，避免了一直要取出單片機(jī)去開發(fā)板上下載程序的麻煩，使設(shè)計(jì)能夠更快地完成。4 軟件系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)如圖20所示。① 開始先對各個(gè)模塊進(jìn)行初始化。② 液晶顯示模塊開始工作。③ 鍵盤掃描和人體紅外檢測模塊開始工作。④ 密碼輸入和密碼修改模塊開始工作。⑤ GSM模塊開始工作。初始化液晶顯示鍵盤掃描密碼輸入3次以內(nèi)正確？YN模擬門開蜂鳴器響，紅燈亮GSM報(bào)警人體紅外檢測是否有人？N修改密碼輸入新密碼，修改成功開始圖20 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 工作流程：接上電源打開開關(guān)，電源燈亮。各模塊進(jìn)行初始化，液晶顯示W(wǎng)ELCOME！CODES LOCK！然后進(jìn)入輸密碼或改密碼界面，在3次之內(nèi)輸入正確密碼后，模擬門打開，若錯(cuò)誤，則啟動報(bào)警，且不能再輸入密碼。接著如果打開人體熱釋感應(yīng)模塊的開關(guān)，當(dāng)有人在附近時(shí)，也將啟動報(bào)警裝置。 所有的程序詳見附錄B。 各模塊的軟件設(shè)計(jì) 液晶顯示模塊的軟件設(shè)計(jì) 液晶顯示模塊各個(gè)過程顯示的內(nèi)容如圖21所示。顯示W(wǎng)ELCOME！CODES LOCK！顯示Key A : InputCodes Key B: ChangeCode顯示Input Codes:AB顯示Please Input Old模擬門開輸入正確輸入錯(cuò)誤顯示Codes error!!輸入錯(cuò)誤密碼錯(cuò)誤2次？Y顯示Codes error!!啟動報(bào)警N顯示Codes Is True!密碼正確？NY初始化開始圖21 液晶顯示流程圖 密碼鎖與密碼存儲模塊的軟件設(shè)計(jì)（1）鍵功能程序 鍵功能程序流程如圖22所示。 各個(gè)按鍵功能如下：A：輸入密碼。B：修改密碼。D：初始化密碼。 0至9：各數(shù)字的輸入。鍵值＝‘B’？鍵值＝‘0－9’？密碼輸入程序初始化密碼程序密碼修改程序密碼確認(rèn)程序YYYN鍵值＝‘A’？鍵值＝‘D’？YNNN鍵功能程序返回圖22 鍵功能程序流程圖（2）開鎖程序開始初始化按開鎖鍵A輸入密碼輸入密碼正確？Y輸入次數(shù)加1次數(shù)2?報(bào)警程序NYN返回開鎖成功圖23 開鎖程序流程圖 工作流程：密碼輸入之后，正確的話模擬門開。錯(cuò)誤3次就報(bào)警。（3）密碼修改程序初始化按下設(shè)置鍵B輸舊密碼確認(rèn)程序所輸入舊密碼正確？輸新密碼輸入次數(shù)加1次數(shù)2?報(bào)警程序NYNY確認(rèn)程序開始返回設(shè)置成功圖24 密碼修改程序流程圖 進(jìn)入密碼修改畫面之后，需要先輸入舊密碼，3次錯(cuò)誤之后也會報(bào)警。正確的話就可以輸入新密碼，并存儲在芯片AT24C02中。 人體熱釋感應(yīng)模塊 人體熱釋感應(yīng)模塊程序流程如圖25所示。 系統(tǒng)開始運(yùn)行之后進(jìn)行初始化，然后打開人體紅外檢測模塊的開關(guān)，進(jìn)入檢測狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)附近有人，就啟動報(bào)警程序。初始化程序檢測附近有沒有人？NY開始報(bào)警程序圖25 人體熱釋感應(yīng)模塊程序流程圖 報(bào)警模塊接到報(bào)警信號啟動報(bào)警程序開始結(jié)束圖26 報(bào)警模塊程序流程圖5 電路調(diào)試與分析 常用軟件介紹 KeilC51介紹KeilC51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（181。Vision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果是使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令人事半功倍。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。相對于一般的匯編軟件來說這款軟件的優(yōu)點(diǎn)還是還是很突出的，一方面Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。另一方面與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。下圖就是該軟件的工程界面圖：圖27 Keil 181。Vision2工程管理窗口圖 STCISP燒錄軟件 STCISP 是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡便，現(xiàn)已被廣泛使用。其最突出的特點(diǎn)為功能全面，界面簡潔，操作簡單。下圖為該軟件界畫圖：圖28 STCISP軟件操作界面 串口調(diào)試助手 這是一個(gè)很好而小巧的串口調(diào)試助手，支持常用的300~115200bps波特率，能設(shè)置校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位，能以ASCII碼或十六進(jìn)制接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)或字符（包括中文），可以任意設(shè)定自動發(fā)送周期，并能將接收數(shù)據(jù)保存成文本文件，能發(fā)送任意大小的文本文件。 硬件連接方面，傳統(tǒng)臺式PC機(jī)支持標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，當(dāng)下帶有串口的PC很少見，所以需要USB（Universal Serial BUS）/232轉(zhuǎn)換接口，并且安裝相應(yīng)驅(qū)動程序。 系統(tǒng)硬件調(diào)試本系統(tǒng)的硬件調(diào)試分為以下階段進(jìn)行調(diào)試：（1）邏輯錯(cuò)誤調(diào)試硬件的邏輯錯(cuò)誤是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類錯(cuò)誤包括：錯(cuò)線、開路、短路等幾種，其中短路是最常見的故障。（2）器件調(diào)試元器件失效的原因有兩個(gè)方面：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是由于組裝錯(cuò)誤造成的元器件失效，如電解電容、二極管的極性錯(cuò)誤，集成塊安裝方向錯(cuò)誤等。（3）可靠性調(diào)試引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞；內(nèi)部和外部的干擾、電源紋波系數(shù)過大、器件負(fù)載過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。（4）電源故障調(diào)試若樣機(jī)中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。電源的故障包括：電壓值不符合設(shè)計(jì)要求，電源引出線和插座不對應(yīng)，電源功率不足、負(fù)載能力差。 各電路模塊的軟硬件綜合調(diào)試與分析 單片機(jī)最小系統(tǒng)的調(diào)試與分析 最小系統(tǒng)主要由單片機(jī)芯片AT89C52，復(fù)位電路，晶振電路和上拉電阻組成，所以在焊接電路時(shí)首先焊接芯片插槽，再根據(jù)引腳接法，連上晶振和復(fù)位電路即可，但要注意芯片接地和電源引腳應(yīng)該用排針引接出來。要測試一個(gè)最小系統(tǒng)是否正常工作，主要方法是為該系統(tǒng)芯片寫入一段簡單LED調(diào)試程序，觀看系統(tǒng)每個(gè)引腳輸出是否與理論結(jié)果相同，若一致，則最小系統(tǒng)工作正常，否則就要尋找出錯(cuò)原因。測試步驟如下：（1）用于檢測系統(tǒng)的軟件程序?yàn)辄c(diǎn)亮一個(gè)LED燈和讓蜂鳴器響的程序。當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，LED燈亮，蜂鳴器響。（2）一開始在寫程序時(shí)沒認(rèn)真觀察好引腳位置，導(dǎo)致寫程序時(shí)寫錯(cuò)引腳，所以燈不亮，蜂鳴器不響。經(jīng)過檢測之后改正了這個(gè)錯(cuò)誤。（3）經(jīng)過正確的測試，觀察到的現(xiàn)象與理論現(xiàn)象一致，說明該系統(tǒng)運(yùn)行正常。調(diào)試圖如下：圖29 最小系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果圖 密碼鎖與液晶顯示模塊的調(diào)試與分析 按照電路焊接好所有電路之后，開始寫密碼鎖與密碼存儲修改程序。一開始寫完程序燒錄到單片機(jī)之后，發(fā)現(xiàn)液晶顯示屏?xí)粒墒菂s沒有顯示所設(shè)置好的語句。密碼輸入也沒反應(yīng)。經(jīng)過一段時(shí)間的研究，調(diào)試與修改，發(fā)現(xiàn)液晶顯示屏的引腳位置和程序上的設(shè)置不同，且有一處地方短路，改正這兩個(gè)錯(cuò)誤之后，使得系統(tǒng)的運(yùn)作跟理論設(shè)計(jì)的現(xiàn)象一致。 當(dāng)密碼輸入正確之后，模擬門打開（綠色二極管發(fā)亮），液晶顯示“Codes Is True！”如下圖：圖30 模擬門打開 當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí)，蜂鳴器響，紅燈亮，液晶顯示“Codes error!!”如圖29。 人體熱釋感應(yīng)模塊的調(diào)制與分析 這個(gè)模塊硬件電路比較簡單，采一個(gè)三極管，一個(gè)電阻和一個(gè)三針的排針。插上紅外模塊，當(dāng)有人經(jīng)過時(shí)，它會發(fā)送信號到單片機(jī)上，單片機(jī)接到信號后啟動報(bào)警程序。蜂鳴器響，紅燈亮，如圖29。 由于有時(shí)候家里不一定一直都是處于沒人狀態(tài)的。所以當(dāng)有人在家時(shí)，如果還是一直開著紅外報(bào)警模塊，那么蜂鳴器會一直響。因此，本設(shè)計(jì)又在硬件電路里加上了一個(gè)開關(guān)，當(dāng)有人在家時(shí)便可以關(guān)掉這個(gè)模塊，出門時(shí)就開啟它。 GSM模塊的調(diào)試與分析 當(dāng)人在外面而有人入侵家里的時(shí)候，就需要有個(gè)功能使在外面的主人來及時(shí)處理這個(gè)情況。所以便加上了GSM模塊。當(dāng)家里有人入侵時(shí)，主人便可收到電話，就能及時(shí)報(bào)警，確保家的安全。 根據(jù)設(shè)計(jì)好的電路焊接完后，將寫好的程序燒錄進(jìn)單片機(jī)里，用串口線連接系統(tǒng)與電腦，在電腦上用串口調(diào)試助手來檢測GSM模塊能否工作。 當(dāng)人體熱釋感應(yīng)模塊檢測到有人的時(shí)候，單片機(jī)就控制GSM模塊發(fā)出打電話的信號，串口調(diào)試助手顯示如下：圖31 GSM模塊調(diào)試圖由圖31可知，GSM模塊能夠正常工作，能夠在有人入侵的時(shí)候打電話通知主人。6 結(jié)論 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)總結(jié)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人們生活質(zhì)量的不斷提高，家居生活智能化已經(jīng)成為可能，并且成為了家居生活發(fā)展的必然趨勢。智能家居作為家庭信息化的實(shí)現(xiàn)方式，已成為信息化社會重要的組成部分。本系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，提出了設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)地闡述了密碼鎖、液晶顯示和人體熱釋感應(yīng)的原理、GSM打電話的實(shí)現(xiàn)方法、以及相關(guān)電路的設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)中充分利用了系統(tǒng)的硬件和軟件資源，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊的協(xié)調(diào)控制，提高了系統(tǒng)的可靠性和通用性。最終作品經(jīng)過設(shè)計(jì)方案論證，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件，制作了實(shí)物并進(jìn)行單機(jī)調(diào)試和與PC 機(jī)聯(lián)機(jī)調(diào)試。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的電路和軟件能完成原本理論設(shè)計(jì)中所有的測試功能，并且取得了較好的效果，符合家居智能化系統(tǒng)創(chuàng)造一個(gè)安全舒適的生活環(huán)境設(shè)計(jì)理念。本系統(tǒng)具有以下幾大特點(diǎn)： ① GSM報(bào)警借助于GSM網(wǎng)絡(luò)電話業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程報(bào)警，投資少、成本低。② 操作方便，可用性強(qiáng)。③ 環(huán)保高效，可靠性高。④ 具有良好可擴(kuò)展性和實(shí)用價(jià)值。⑤ 符合了未來家電的智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向。本系統(tǒng)還可以應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)對無人值守崗位的遠(yuǎn)程控制和安全報(bào)警等。 本系統(tǒng)不足之處本設(shè)計(jì)雖然完全實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求的功能，但是也存在要改進(jìn)的地方。如：（1）檢測功能不夠豐富，智能家居報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)該具有較多的檢測功能，例如加入溫濕度和氣體的檢測等。這個(gè)可以通過拓展實(shí)現(xiàn)這些功能。（2）控制功能不夠強(qiáng)大，智能家居為了達(dá)到簡單舒適方便的生活環(huán)境的要求，應(yīng)該加入多一些的電器控制。如對電視，空調(diào)，窗簾等家電的控制。（3）智能化程度不夠完美，本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的智能家居并不是完全的智能化，還是需要人工操作的。但未來的智能家居應(yīng)該是完完全全的智能化，控制器能通過各方面的檢測和自己的數(shù)據(jù)分析來實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能，以此來提供一個(gè)真正的簡單便捷舒適的家庭環(huán)境。 未來展望未來，智能家居將會突破傳統(tǒng)意義上簡單的家電控制，它是一個(gè)更大范圍內(nèi)的控制，大致可以概括為以下幾方面：（1）家庭安防中心：家庭安防設(shè)備，如攝像頭、紅外探測器、煙霧探測器等，一旦接入物聯(lián)網(wǎng)，主人就可以在任何時(shí)刻任何地點(diǎn)了解家里的安全動態(tài)。（杜成仁，2011）（2）家庭醫(yī)療中心： 家庭若有老人和小孩，可在合適位置安放攝像頭，了解他們的狀況。家用醫(yī)療器械，如血壓計(jì)等連接物聯(lián)網(wǎng)，與社區(qū)醫(yī)院聯(lián)網(wǎng)，便可方便醫(yī)生實(shí)時(shí)了解病人的身體狀況，及時(shí)做出治療。 （3）家庭數(shù)據(jù)中心：家庭里的大量數(shù)據(jù)資料，如電影、音樂、游戲等，可以通過物聯(lián)網(wǎng)，海量存儲到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)器上，方便隨時(shí)查看。常用的家庭信息，如天氣預(yù)報(bào)、咨詢信息等可以通過連接入網(wǎng)的家庭終端設(shè)備及時(shí)了解到。 （4）家庭商務(wù)中心：商務(wù)中心可以完成一系列的，如繳費(fèi)、支付、購物的任務(wù)，讓主人可以足不出戶完成各種瑣碎的日常生活。此外還有家庭娛樂中心，家庭教育中心、家庭溝通中心、社區(qū)業(yè)務(wù)中心等。 63參 考 文 獻(xiàn)[J].智能建筑與城市信息，2011，7：92~93。郝建國，[M].北京：人民郵電出版社，1997。[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003。（模擬部分）第5版[M].北京：高等教育出版社，2009。（數(shù)字部分）第5版[M].北京：高等教育出版社，2009。[J]通訊與信息技術(shù)，2008，(04)：62~64。[J].天津理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，15（2）：57～61。[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004：198~222。王琴放，[M].北京：電子工業(yè)出版社，1997：3~203。王衛(wèi)星，鄧小玲，[M].中國水利水電出版社，2009。王志良，[J].Intelligent ，