【導(dǎo)讀】本文利用熱釋電紅外傳感器LHI778及GSM模塊設(shè)計(jì)了一種智能報(bào)警。單片機(jī)控制電路、聲光報(bào)警電路。本設(shè)計(jì)中選用西門子公司的TC35模塊來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)。信，TC35給用戶發(fā)送短信實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警，同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。光二極管、三極管以及蜂鳴器組成。電路調(diào)試及結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的電路能夠?qū)崿F(xiàn)紅。外源（人體）的報(bào)警。本課題主要研究內(nèi)容···································································1

　　

【正文】 指令有： （ 1） AT+CMGF；指令功能為：選擇 GSM短消息的發(fā)送和接收模式。 指令格式： AT+CMGF=0CR 選擇使用 PDU模式發(fā)送接收短消息；AT+CMGF=1CR 選擇使用 文本 模式發(fā)送接收短消息； 本文所使用 的是 PDU模式， 所以使用 AT+CMGF=0。 （ 2） AT+CSCA 指令功能為：顯示 GSM短消息服務(wù)中心號碼。 發(fā)送 AT+CSCA？ CR 到手機(jī)后得到的回復(fù)信息是 ―+8613010701500‖，這個(gè)號碼就是聯(lián)通太原分公司的短消息服務(wù)中心號碼。 （ 3） AT+CMGD 指令功能為：刪除 SIM卡內(nèi)存的短消息。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 共 II 頁 發(fā)送 AT+CMGD=indexCR到手機(jī)后手機(jī)將刪除 index指定的數(shù)字在內(nèi)存中的位置上的短消息。 （ 4） AT+CMGS 指令功能為：發(fā)送短消息。 由于本設(shè)計(jì)采用 PDU模式，所以指令格式為： AT+CMGS=短消息長度 CR + PDU數(shù)據(jù) Ctrl+Z，這里的 PDU數(shù)據(jù)就是短消息發(fā)送的字符串。 短消息格式介紹 由于 GSM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展日益成熟，并且利用中文 短信傳送的的方便，基于 GSM網(wǎng)絡(luò)的短消息傳送信息已得到越來越廣泛的應(yīng)用。下面介紹一下短消息的基本內(nèi)容。 短消息的接收形式如表 ： 表 短消息接收形式 SCA PDUtype OA PID DCS SCTS UDL UD 短消息的發(fā)送形式如表 ： 表 短消息的發(fā)送形式 SCA PDUtype MR DA PID DCS VP UDL UD 表 短消息 形式的英文解釋 SCA 短消息服務(wù)中心地址， 1一 12位數(shù)字 MR 由手機(jī)設(shè)置短消息遞交幀遞交數(shù)字 PDUtype 協(xié)議數(shù)據(jù)單元類型， 1位數(shù)字 0A 發(fā)送方地址，即發(fā)送的手機(jī)號碼 DA 接收方地址，即接收的手機(jī)號碼 PID 協(xié)議識別符， 1位數(shù)字 DCS 數(shù)據(jù)譯碼方案， 1位數(shù)字 SCTS 服務(wù)中心接收短消息時(shí)間 VP 短消息發(fā)送的合法期限 UDL 用戶數(shù)據(jù)長度， 1位數(shù)字 UD 用戶數(shù)據(jù)， 0140位數(shù)字 RP 短消息回復(fù)的路徑 UDHI 用戶數(shù)據(jù)區(qū)包含的報(bào)頭 SRI 指明移動(dòng)設(shè)備是否需狀態(tài)報(bào)告 SRR 指明移動(dòng)站是否需要一個(gè)狀態(tài)報(bào)告 VPF 指示 VP區(qū)是否存在 MMS 指示是否有更多的消息將被發(fā)送 RD 拒絕 重復(fù) MTI 消息類型指示， 00消息接收， 01消息發(fā)送 短消息的控制方式 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁 共 II 頁 TC35模塊采用 AT指令，單片機(jī)可通過正確的指令對 TC35模塊進(jìn)行初始化和短消息的發(fā)送接收等。對短消息的控制有三種方式： Block模式、基于 AT命令的Text文本模式、基于 AT命令的 PDU(protocol description unit)模式。 使用 B1ock模式需要手機(jī)生產(chǎn)廠家提供驅(qū)動(dòng)支持，現(xiàn)在還沒有發(fā)現(xiàn)哪個(gè)廠家公布支持這種短信發(fā)送模式， PDU模式已取代 Block模式。應(yīng)用 Text文本格式時(shí)，短消息內(nèi)容以 ASCII碼格式直接輸入，操作比較簡單，缺點(diǎn)是只能發(fā)送英文短消息；應(yīng)用 PDU格式時(shí)，短消息內(nèi)容以 Unicode格式輸入，可以發(fā)送任何文字，缺點(diǎn)是短消息內(nèi)容需要轉(zhuǎn)換成 Unicode碼，并且要把短消息按 PDU格式打包，操作比較復(fù)雜。由于我們采用的是西門子的 TC35模塊，所以本文主要探討 PDU模式的發(fā)送和接收。 短消息編碼 PDU 模式中，可以采用三種編碼方式來編碼要發(fā)送的內(nèi)容，分別是 7bit 編碼、 8bit 編碼、 16bit 編碼。 7bit 編碼用于發(fā)送普通的 ASCII 字符； 8bit 編碼通常用于 發(fā)送數(shù)據(jù)消息，比如圖片和鈴聲等；而 16bit 編碼用于發(fā)送 Unicode 字符。在這三種編碼方式下，可以發(fā)送的最大字符數(shù)分別是 160、 1 70。 若要發(fā)送中文，必須采用 PDU 模式的 Unicode 編碼方式。設(shè)需要發(fā)送短消息內(nèi)容為 ―Hi‖，使用的 GSM 字符集為 7 位編碼。首先將字符轉(zhuǎn)換為 7 位的二進(jìn)制，然后，將后面字符的位調(diào)用到前面，補(bǔ)齊前面的差別。例如 :H 翻譯成 1001000，i 翻譯成 1101001，顯然 H 的二進(jìn)制編碼不足八位，那么就將 i 的最后一位補(bǔ)足到 H 的前面。那么就成了 11001000(C8)， i 剩下六位 110100，前面再補(bǔ)兩個(gè) O，變成 00110100(34)，于是 ―Hi‖就變成了兩個(gè)八進(jìn)制數(shù) C834。 Unicode 編碼 Unicode(萬國碼 )是一種在計(jì)算機(jī)上使用的字符編碼。它為每種語言中的每個(gè)字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語言、跨平臺進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。 1990 年開始研發(fā)， 1994 年正式公布。隨著計(jì)算機(jī)工作能力的增強(qiáng)，Unicode 也在面世以來的十多年里得到普及。 對于英文來說， ASCII 碼 0127 就足以代表所有字符，對于中文而言，則必須使用兩個(gè)字節(jié) (byte)來代表一個(gè)字符，其第一個(gè)字節(jié)必須大于 127（所以我們有許多程序判斷中文都是以 ASCII 碼大于 127 作為條件 )。 以上用兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)中文的方式，習(xí)慣上稱雙字節(jié) DBCS，而相對之下，中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 25 頁 共 II 頁 英文的字符碼就稱為單字節(jié) SBCS。雖然雙字節(jié) DBCS 足以解決中英文字符混合使 用情況，但對于不同字符系統(tǒng)而言，必須經(jīng)過字符碼轉(zhuǎn)換，非常麻煩。例如 :中 英文混合情況，日文，韓文等等。 為解決這個(gè)問題， Apple， Xerox， Microsoft， IBM， Novell 等很多公司聯(lián)合起來制訂了一套可以適用于全世界所有國家的字 符碼，就稱為 Unicode 碼。Unicode 的特點(diǎn)是 :不管哪一國的字符碼均以兩個(gè) Byte 表示，例如 ―A’’在 Unicode碼中則是 16 進(jìn)制 41 和 00 的組合，即 4100，高位 41(轉(zhuǎn)換為 ASCII 碼即是 65=A)。 利用 Unicode 字符的 PDU 編碼及短信發(fā)送 PDU 模式收發(fā)短信可以使用 3種編碼 7bit、 8bit和 16bit編碼， 7bit編碼用于發(fā)送普通的 ASCII 字符， 8bit編碼通常用于發(fā)送數(shù)據(jù)消息， 16bit編碼用于發(fā)送Unic ode字符一般的 PDU編碼由 A B C D E F G H I J K L M十三項(xiàng)組成。其中， A 短信息中心地址長度 ,2位十六進(jìn)制數(shù) (1 字節(jié) ) B 短信息中心號碼類型 ,2位十六進(jìn)制數(shù) C 短信息中心號碼 ,B + C的長度將由 A中的數(shù)據(jù)決定 D 文件頭字節(jié) ,2位十六進(jìn)制數(shù) E 信息類型 ,2位十六進(jìn)制數(shù) F 被叫號碼長度 ,2位十六進(jìn)制數(shù) G 被叫號碼類型 ,2位十六進(jìn)制數(shù)取值同 B H 被叫號碼長度 ,由 F中的數(shù)據(jù)決定 I 協(xié)議標(biāo)識 ,2位十六進(jìn)制數(shù) J 數(shù)據(jù)編碼方案 ,2位十六進(jìn)制數(shù) K 有效期 ,2位十六進(jìn)制數(shù) L 用戶數(shù)據(jù)長度 ,2位十六進(jìn)制數(shù) M 用 戶數(shù)據(jù) ,其長 度在 L和 J中設(shè)定 ,采用 16bit編碼，這里是中英文的 Unicode字符 PDU格式有兩種：包含短信中心地址的 PDU模式和不包含中心地址的 PDU模式，在本設(shè)計(jì)中采用包含短信中心地址的 PDU 模式。所以要發(fā)送字符 ―你好 ‖到手機(jī) 13653604184 中，其格式為： 08 91 683110701005F0 11 00 0D 91 683156634081F4 00 00 A9 04 4F60597D 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 26 頁 共 II 頁 表 代碼解釋意義 08 短信息中心地址長度，指 (91)+(683110701005F0)的長度 91 短信息中心號碼類型， 91 表示號碼是國際代碼， 81 是國內(nèi)代碼。 683110701005F0 短消息服務(wù)中心號碼，號碼的每個(gè)字節(jié)位置上高低位互換，末尾字節(jié)是半字節(jié)，另外半字節(jié)用 F 代替。實(shí)際號碼為：8613010701500 11 文件頭字節(jié) 00 信息類型 0D 接收方號碼長度 91 短信息中心號碼類型， 91 表示號碼是國際代碼， 81 是國內(nèi)代碼。 683156634081F4 被叫號碼，也經(jīng)過字節(jié)交換。實(shí)際號碼為： 8613653604184 00 協(xié)議標(biāo)識 00 數(shù)據(jù)編碼方案 A9 信息有限期 VP，有效期（ A9166） 1 天 = 3 天 04 短消息的長度，即 “4F60 597D” 的長度 4F60 597D 短消息內(nèi)容的 Unicode 編碼 程序 流程圖 在本 系統(tǒng)中，軟件設(shè)計(jì)主要涉及到對于串口初始化及通信程序、延時(shí)程序，同時(shí)在對 51 單片機(jī)進(jìn)行編程時(shí)，需要注意 P1 口作為輸入時(shí)需要先將該口輸出 1，即把 P1 口設(shè)為輸入狀態(tài)。若在輸入操作之前不將 P1 口設(shè)置為高電平（即先向該口線輸出 1），當(dāng) P1 口電平為低電平時(shí)，則外設(shè)輸入的任何信號均被 P1 口拉為低電平，亦即此時(shí)外設(shè)的任何信號都不能輸入 。更為嚴(yán)重的是，當(dāng) P1 口為低電平，而外設(shè)為高電平時(shí)，外設(shè)的高電平通過 P1 口內(nèi)部的 MOS 管強(qiáng)迫下拉為低電平，將可能有很大的電流流過 MOS 管，而將其燒壞。 在本設(shè)計(jì)中，主要分為主程序、延時(shí)子程序、串口初始化程序、串口發(fā)送子程序。其主程序流程圖如圖 所示。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 27 頁 共 II 頁 圖 主程序流程圖 開始 是否有人（ =1） ? 是否有人（ =1） ? 發(fā)送 AT 測試指令 發(fā)送 AT+CMGF=0 指令 發(fā)送 AT+CMGS=18 指令 發(fā)送短消息內(nèi)容 結(jié)束 延 時(shí) 10ms Y Y N N 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁 共 II 頁 圖 串口 初始化程序 流程圖 4 報(bào)警電路 設(shè)計(jì)調(diào)試 開始 串行口控制寄存器初始設(shè)置 電源控制寄存器初始設(shè)置 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器方式寄存器 初始設(shè)置 裝入定時(shí)器初值 定時(shí)器運(yùn)行控制位置 1 結(jié)束 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁 共 II 頁 信號調(diào)理電路及聲光報(bào)警電路 調(diào)試 信號調(diào)理電路調(diào)試 本設(shè)計(jì)信號調(diào)理電路主要由信號的放大濾波電路以及比較電路組成。為了測試設(shè)計(jì)的正確性，需要對所設(shè)計(jì)電路先進(jìn)行仿真，本設(shè)計(jì)應(yīng)用 multisim10 進(jìn)行仿真調(diào)試。其仿真圖如圖 所示。 U 1 AL M 3 2 4 A N321141U 2 AL M 3 2 4 A N321141U 3 AL M 3 2 4 A N321141U 4 AL M 3 2 4 A N321141R31 M ΩR42 M ΩR52 M ΩR6300kΩR7300kΩR810kΩR91 M ΩC21 0 n FC31 0 u FC41 0 u FC51 0 u FD11 N 4 1 4 8D21 N 4 1 4 8R 1 01 M ΩV C C5VV11 V V21 0 m V r m s 1 H z 0 176。 XMM1XMM2XMM3XMM4XMM5XMM6C13 3 u FR147kΩ5V C C807911120000000003R247kΩ14013R 1 13 M Ω1662XSC1A BE x t T r i g++__+_140XSC2A BE x t T r i g++__+_18150 圖 仿真原理圖 在圖 中， XMM1 測量傳感器輸出信號的電壓值， XMM2 測量信號經(jīng)過第一級放大后的電壓值， XMM3 測量信號經(jīng)過第二級放大后的電壓值， XMM4測量經(jīng)過電壓比較后的電壓值， XMM XMM6 分別測量窗口比較器的參考電壓值。各電壓表測量值如圖 所示。利用四蹤示波器分別 觀察傳感器輸出信號以及經(jīng)過一級放大、二級放大和經(jīng)過電壓比較器時(shí)的輸出波形。其波形圖如圖 所示。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁 共 II 頁 圖 各電壓表測量值 圖 仿真波形圖 聲光報(bào)警電路調(diào)試 聲光報(bào)警電路是當(dāng)單片機(jī)接收信號為高電平時(shí)開始工作。對該硬件電路的調(diào)試使用 proteus 軟件進(jìn)行調(diào)試仿真，其仿真圖如圖 所示。 傳感器輸出信號 輸出信號經(jīng)過一級放大 輸出信號經(jīng)過二級放大 信號經(jīng)過電壓比較器 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 31 頁 共 II 頁 圖 聲光報(bào)警電路仿真圖 通過仿真調(diào)試可以看到當(dāng)給 口一個(gè)高電平時(shí)，聲光報(bào)警電路就開始啟動(dòng)， LED 亮，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲。 對于軟件使用 u Vison4 軟件進(jìn)行調(diào) 試，其調(diào)試結(jié)果如圖 所示。 圖 軟件調(diào)試結(jié)果 通過仿真可以看出該電路設(shè)計(jì)的正確性，以及軟件編寫的正確性，為本系統(tǒng)正常工作的一個(gè)先決條件。 GSM 模塊 TC35 調(diào)試 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 32 頁 共 II 頁 對于 GSM 模塊的調(diào)試，利用串口調(diào)試工具，先應(yīng)用上位機(jī) PC 與其通信進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證其能夠正常工作，進(jìn)而再調(diào)試單片機(jī)與其通信。 GSM 模塊與上位機(jī) PC 之間的通信調(diào)試 利用 KUN_CON_TC35 來進(jìn)行調(diào)試 TC35 與 PC 之間的通信 ，其連接圖如圖 所示 。其操作步驟為：打開 KUN_CON_TC35 軟件進(jìn)行 AT 測試、天線 測試、以及網(wǎng)絡(luò)測試，如圖 ，圖 所示。串口選擇要一致。 圖 TC35 與 PC機(jī)連接圖 圖 PC機(jī)串口名稱 通信接口為COM1 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 33 頁 共 II 頁 圖 AT 測試 通過 TC35 與 PC 機(jī)的通信調(diào)試可以了解 TC35 模塊工作正常，進(jìn)而可以進(jìn)行下一步調(diào)試。 利用串口調(diào)試助手進(jìn)行 AT 指令的調(diào)試，了解 TC35的工作方式，并熟悉 TC35模塊中 SMS 業(yè)務(wù)的 AT 控制指令。其操作如圖 所示。 在利用串口調(diào)試助手進(jìn)行調(diào)試時(shí)，第一步先對 TC35 模塊發(fā)送 “ ATamp。F” 指令進(jìn)行格式化；第二步發(fā)送 AT+CMGF=0 指令，即設(shè)定短信息發(fā)送 模式為 PDU模式；然后發(fā)送 AT+CMGS=27 指令，即短消息發(fā)送指令；最后發(fā)送短消息內(nèi)容。 通過串口調(diào)試助手對 GSM 模塊進(jìn)行調(diào)試，了解了 AT 指令的格式以及 GSM模塊的工作方式，為軟件編寫提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 另外還可以利用 GSM MODEM 控制軟件進(jìn)行調(diào)試與測試，主要是通過 GSM MODEM 軟件可以了解其指令以及發(fā)送短信內(nèi)容的具體格式。例如要發(fā)送信息內(nèi)容為 ―報(bào)警 ‖，則利用該軟件可以看出其指令及發(fā)送內(nèi)容格式。其界面如圖 所示。 COM 口選擇要一致 太原市聯(lián)通服務(wù)中心號碼 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 34 頁 共 II 頁 圖 串口調(diào)試助手調(diào)試界面 圖 GSM MODEM 控制軟件調(diào)試界面 GSM 模塊 TC35 與單片機(jī)之間的通信調(diào)試 對于單片機(jī)與 TC35 模塊的調(diào)試，涉及到硬件調(diào)試與軟件調(diào)試。 指令格式與發(fā)送內(nèi)容 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 35 頁 共 II 頁 對于硬件調(diào)試， GSM 模塊 TC35 已經(jīng)通過與 PC 機(jī)的連接而測試正常，所以主要是單片機(jī)電路與 GSM 模塊的通信測試 ，其連接圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)連接實(shí)物圖 對于軟件測試，利用 u Vision 軟件進(jìn)行調(diào)試，其調(diào)試如圖 所示。 圖 單片機(jī)與 GSM 模塊通信軟件調(diào)試圖 5 結(jié)論 本文主要介紹 了利用熱釋電傳感器和 GSM 模塊設(shè)計(jì)報(bào)警器的過程以及所涉中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 36 頁 共 II 頁 及到的一些理論知識。經(jīng)過這段時(shí)間的設(shè)計(jì)仿真以及調(diào)試可以得知，該報(bào)警器實(shí)現(xiàn)的可能性。同時(shí)對于該報(bào)警器的設(shè)計(jì)以及在功能方面還可以有很大的提高，這是我今后繼續(xù)深入學(xué)習(xí)的方向。通過畢設(shè)這個(gè)過程，我學(xué)到了電路設(shè)計(jì)的一些基本常識，最重要的是讓我學(xué)到了一種學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)精神，為我以后的學(xué)習(xí)和工作打下良好的基礎(chǔ)。 在做畢設(shè)過程中遇到了一些問題，例如在電路設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮清楚電路的基本要求以及工作方式，制定