【正文】 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己對知識(shí)的理解還不夠透徹，要學(xué)習(xí)的東西還很多，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)和總結(jié)，也是對自己能力的一種提高。 基于單片機(jī)的智能家居報(bào)警系統(tǒng)是智能家居中的一部分，為智能家居正常工作提供有力的保障，但如果融入智能家居設(shè)計(jì)中，本設(shè)計(jì)會(huì)得到進(jìn)一步的完善、更廣泛的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更可觀的價(jià)值。因此智能報(bào)警系統(tǒng)可作為智能家居的一部分進(jìn)行擴(kuò)展，本設(shè)計(jì)只是做了單方面的報(bào)警，如果繼續(xù)拓展的話，可通過GSM對家中的一些電器進(jìn)行雙向的控制。目前，智能家居“錢”途無量，但目前國內(nèi)仍處于向國外企業(yè)學(xué)習(xí)階段。因而智能防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要考慮這些因素。隨著信息時(shí)代來臨，智能監(jiān)控進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，智能防盜報(bào)警系統(tǒng)作為智能化系統(tǒng)中的子系統(tǒng)之一，同樣承載著智能監(jiān)控所面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。中國是一個(gè)具有巨大的消費(fèi)潛力的市場，國內(nèi)的智能控制理念推廣不夠，是由于這是一個(gè)新興行業(yè)，不同于普通消費(fèi)品市場的建設(shè)，消費(fèi)觀念的形成還需要時(shí)間，現(xiàn)在只是在部分高端市場得到應(yīng)用，并且主要是被國外品牌所占據(jù)，為此我們通過與國外公司的合作學(xué)習(xí)先進(jìn)的企業(yè)管理和品質(zhì)控制理念，相信未來國內(nèi)智能化產(chǎn)品市場一定會(huì)擁有美好的前景，智能化也將成為人們?nèi)粘Ｉ畹幕緲?biāo)準(zhǔn)。由此，智能化小區(qū)建設(shè)近年來也是如火如荼，“智能家居”更是被炒得炙手可熱。圖46 系統(tǒng)總體圖5 總結(jié)與展望本論文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的智能家居報(bào)警系統(tǒng)，通過近段時(shí)間的努力研究，主要完成以下內(nèi)容：1. 通過分析家居生活中可能遇到的安全隱患，選擇了其中的兩個(gè)（防盜、防火災(zāi)）進(jìn)行報(bào)警設(shè)計(jì)；2. 通過分析把整個(gè)系統(tǒng)分為若干個(gè)模塊；3. 分別對每個(gè)模塊進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)（軟硬件設(shè)計(jì)）；4. 使用Altium Designer Summer09繪制了系統(tǒng)原理圖；5. 焊接、調(diào)試實(shí)物模型。同時(shí)把電烙鐵加熱，等達(dá)到一定的溫度后，放置在DHT11的旁邊，從液晶屏中觀察溫度值的變化，同時(shí)但溫度升高到45176。送出的40bit數(shù)據(jù),是由兩個(gè)字節(jié)的濕度數(shù)據(jù)、兩個(gè)字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)和一個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)和數(shù)據(jù)，同時(shí)，溫、濕度數(shù)據(jù)是以一個(gè)字節(jié)按由高位到低位傳輸、一個(gè)由低位到高位傳輸，因此在程序中分別將一個(gè)字節(jié)的數(shù)移位后，將前四個(gè)字節(jié)相加，再和第五個(gè)字節(jié)相比較，如果相同即判定數(shù)據(jù)傳輸正確。主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)結(jié)束后，延時(shí)等待2040us后, 讀取DHT11的響應(yīng)信號(hào)，主機(jī)發(fā)送開始信號(hào)后，可以切換到輸入模式，或者輸出高電平均可，總線由上拉電阻拉高。 總線空閑狀態(tài)為高電平，主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng)，主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒，此時(shí)調(diào)用一個(gè)18毫秒的延時(shí)子函數(shù),保證DHT11能檢測到起始信號(hào)。圖43 防盜報(bào)警電話 DHT11溫濕度傳感器 在本設(shè)計(jì)中DHT11用于采集溫濕度信息，可單總線串行輸出數(shù)字信號(hào)。，因此需要通過電壓轉(zhuǎn)化來進(jìn)行供電，轉(zhuǎn)換芯片采用RT9161，它具有很小的失調(diào)電壓，電流大，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，用此款芯片來對傳感器進(jìn)行供電，可靠性高。這樣就可以消除抖動(dòng)帶來的誤報(bào)現(xiàn)象。有個(gè)平均加速度值，運(yùn)動(dòng)時(shí)間，由于初始加速度值為0，有公式上面公式中的加速度值和時(shí)間就可以求出移動(dòng)的大致距離。讀取加速度后就可以進(jìn)行位移的計(jì)算了。每個(gè)軸上的加速度值的長度都是一個(gè)字節(jié)（8bit），由于滿量程為4g，因此MMA7455I的分辨率為，也就是滿63為1g的加速度。 MMA7455I加速度傳感器的測量范圍為02g/4g/8g,可通過mode control register來設(shè)置工作模式（g為重力加速度），這里選擇量程為4g。加速度傳感器采用的是MMA7455I，是一款數(shù)字傳感器，具有三個(gè)自由度，通過對CS端子進(jìn)行賦值可以選擇通信方式即SPI和IIC兩種通信方式，當(dāng)CS為高電平時(shí)采用的是IIC通訊方式，低電平時(shí)為SPI通訊方式。、串口通信的波特率等運(yùn)算中能夠得到一個(gè)整數(shù)，計(jì)算的結(jié)構(gòu)更加的精確和方便。~12M，由于一個(gè)機(jī)器周期是12個(gè)時(shí)鐘周期，所以使用12M的晶振時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期是1us，在進(jìn)行定時(shí)時(shí)容易計(jì)算，而且速度相對是最高的。晶振的選取是以通信的波特率為準(zhǔn)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的。在串口通訊時(shí)必須將單片機(jī)的TXD和RXD端子和對應(yīng)GSM的RXD和TXD相連，而且要共地。在這個(gè)過程中，程序的編寫都需要參考GSM數(shù)據(jù)手冊中的AT指令表，這樣編寫出的程序才能按照預(yù)期進(jìn)行工作。調(diào)試好最小系統(tǒng)后就要與GSM模塊進(jìn)行聯(lián)調(diào)了。因此才會(huì)出現(xiàn)上出現(xiàn)的情況。對于單片機(jī)最小系統(tǒng)來說，首先是正常工作，單片機(jī)使用的AT89S52單片機(jī)，在焊接過程中，由于EA引腳沒有接高電平，在用流水燈測試單片機(jī)最小系統(tǒng)時(shí)對I\O口單獨(dú)賦值時(shí)電平輸出有效，當(dāng)讓流水燈循環(huán)流動(dòng)時(shí)，卻沒有達(dá)到預(yù)期的效果。顯示效果如下圖所示：圖41 液晶顯示調(diào)試結(jié)果有了顯示部分，就好像有了一只眼，這樣就能在程序中設(shè)置標(biāo)識(shí)，通過顯示屏來判斷程序運(yùn)行是否正常，就能夠直觀的判斷調(diào)試結(jié)果，給調(diào)試過程帶來了很大的方便。顯示的加速度值是在程序中經(jīng)過處理轉(zhuǎn)化的。在1602液晶的子程序的開始，定義了一系列的數(shù)組用于顯示的調(diào)用。顯示屏上需要顯示溫度值、濕度值、加速度傳感器的三軸加速度值。首先進(jìn)行調(diào)試的是顯示程序，只有有了顯示，才能觀察到讀取的各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，才能直觀的判定其他部分工作是否正常。4 系統(tǒng)調(diào)試本設(shè)計(jì)由以下幾部分組成：單片機(jī)最小系統(tǒng)、加速度傳感器、溫濕度傳感器、GSM及其控制板、供電電源、顯示等六部分組成。常用的AT指令如下表：表34 常用AT指令A(yù)T指令功能AT命令設(shè)置不回顯命令A(yù)TEO查詢網(wǎng)絡(luò)是否已經(jīng)注冊AT+CREG?設(shè)置短信到達(dá)提醒方式AT+CPMS=設(shè)置短信存儲(chǔ)在模塊AT+CPBS=SM設(shè)置電話薄位置SIM卡AT+CMGF=0/1設(shè)置短信模式。TC35i 模塊向單片機(jī)應(yīng)答PDU數(shù)據(jù)包的字節(jié)數(shù)時(shí)不包括前9個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，但向單片機(jī)傳送PDU 數(shù)據(jù)包時(shí)，包括這9個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。那么如果a39H，則b=a30H；如果a=39H，則b=a30h07H。而不是變成ASCII 碼的字節(jié)長度，這在編程時(shí)應(yīng)特別注意，否則，接收的數(shù)據(jù)就不完整。這樣一個(gè)字節(jié)的16進(jìn)制數(shù)就變成了2 個(gè)字節(jié)的ASMII 碼。當(dāng)TC35i 模塊接收到一條完整的AT 指令后，TC35i 模塊并不立即執(zhí)行該條指令，而是先把剛才接收到的AT 指令的ASCII 編碼序列全部反發(fā)送出來（含0DH）；其次發(fā)送一個(gè)回車符和一個(gè)換行符的ASCII 編碼，即0DH 和0AH；然后執(zhí)行該指令。一般用AT +CMGL讀取以前的信息，在收到手機(jī)的R ING(振鈴)數(shù)據(jù)時(shí),用AT +CMGR讀取實(shí)時(shí)信息。這主要利用AT + CMGR和AT +CMGL兩條指令來完成。 n = 1:文本模式,通常要設(shè)置為PDU模式,在這種模式下,能傳送或接受透明數(shù)據(jù)(用戶自定義數(shù)據(jù))；：AT + CMGR = n, n為短消息號(hào)(十進(jìn)制)；：AT =CMGL = n， n = 0:未讀的短消息；n = 1：已讀的短消息；n = 2：未發(fā)送的短消息；n= 3:已發(fā)送的短消息；n = 4：所有的短消息；：AT + CMGD = n，n為短消息號(hào)(十進(jìn)制) 。液晶顯示屏選用1602，它主要用于顯示加速度傳感器采集到的X、Y、Z軸的加速度值以及溫度傳感器DHT11采集到的室內(nèi)溫度值，以便更清晰直觀地感受到報(bào)警系統(tǒng)的工作狀態(tài)。如果相同，該器件即認(rèn)為自己被主控器尋址，而作為被控接收器或被控發(fā)送器則取決于R/W位。IIC總線在開始條件后的首字節(jié)決定哪個(gè)被控器將被主控器選擇，例外的是“通用訪問”地址，它可以在所有期間尋址。當(dāng)尋址的被控器件不能應(yīng)答時(shí)，數(shù)據(jù)保持為高并使主控器產(chǎn)生停止條件而終止傳輸。數(shù)據(jù)傳送具有應(yīng)答是必須的。輸出到SDA線上的每個(gè)字節(jié)必須是8位，每次傳輸?shù)淖止?jié)不受限制，但每個(gè)字節(jié)必須要有一個(gè)應(yīng)答ACK。使用硬件接口可以很容易地檢測到開始和停止條件，沒有這種接口的微機(jī)必須以每時(shí)鐘周期至少兩次對SDA取樣，以檢測這種變化。在IIC總線傳輸過程中，將兩種特定的情況定義為開始和停止條件（見圖3）：當(dāng)SCL保持“高”時(shí)，SDA由“高”變?yōu)椤暗汀睘殚_始條件；當(dāng)SCL保持“高”且SDA由“低”變?yōu)椤案摺睍r(shí)為停止條件。并且最近還增加了高速模式。但是由于數(shù)據(jù)傳輸速率和應(yīng)用功能的迅速增加，IIC總線也增強(qiáng)為快速模式（400Kbits/s）和10位尋址以滿足更高速度和更大尋址空間的需求。IIC是一個(gè)多主 總線，即它可以由多個(gè)連接的器件控制。每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址，而且可以是單接收的器件（例如：LCD驅(qū)動(dòng)器）或者可以接收也可以發(fā)送的器件（例如：存儲(chǔ)器）。IIC總線支持任何一種IC制造工藝，并且 PHILIPS和其他廠商提供了種類非常豐富的IIC兼容芯片。圖34 7455子函數(shù)流程圖 IIC通訊協(xié)議在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，有為數(shù)眾多的IC需要進(jìn)行相互之間以及與外界的通信。具體的軟件設(shè)計(jì)流程圖如下：圖33 DHT11軟件設(shè)計(jì)流程圖 加速度傳感器MMA7455的軟件設(shè)計(jì) MMA7455加速度傳感器主要是采集門窗的運(yùn)動(dòng)狀況，測出其運(yùn)動(dòng)的加速度，單片機(jī)再進(jìn)一步得出門窗運(yùn)動(dòng)的位移，進(jìn)而可判定是否有竊賊進(jìn)入到家中。 系統(tǒng)各功能模塊的軟件設(shè)計(jì) 溫度傳感器DHT11的軟件設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中MMA7455主要是實(shí)現(xiàn)對家中門窗的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控,進(jìn)而作為防盜報(bào)警的依據(jù)。發(fā)送操作在T1=0時(shí)，發(fā)送電路自動(dòng)在8位發(fā)送數(shù)據(jù)前后分別添加一位起始位和停止位,并在移位脈沖作用下由TXD引腳依次發(fā)送一幀數(shù)據(jù),“1”，需要由軟件將其請“0”。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1作串行口的波特率發(fā)生器，其波特率是否增倍由特殊功能寄存器PCON的最高位控制。 在中斷響應(yīng)過程中需要利用軟件實(shí)現(xiàn)以下中斷服務(wù)：圖32 中斷服務(wù)程序 串口通信的軟件設(shè)置 51系列的串行口主要是由兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器SBUF、一個(gè)輸入移位寄存器、一個(gè)串行控制寄存器SCON和一個(gè)波特率發(fā)生器T1等組成。在本設(shè)計(jì)中，使用的是內(nèi)部中斷。 EX0為定時(shí)器0的中斷允許控制位。 ET0為定時(shí)器0的中斷允許控制位。 EX1為外部中斷1的中斷允許控制位。ET1為定時(shí)器1的中斷允許控制位。ES為串行口中斷允許位。EA=1，CPU開放中斷，EA=0，CPU禁止響應(yīng)一切中斷。同時(shí)在單片機(jī)中，設(shè)有一個(gè)專用寄存器IE（稱中斷允許寄存器），其作用是控制各中斷源的開放或屏蔽。IT1和IT0：分別為外部中斷1和外部中斷0的觸發(fā)方式選擇位。IE1和IE0：分別為外部中斷1和外部中斷0的觸發(fā)方式選擇位。TR1和TR0：分別為定時(shí)器1和定時(shí)器0的啟?？刂莆弧＿M(jìn)入中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)清“0”。其地址為88H，各位的定義為：表32 TCON各位的定義D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0TF1和TF0：分別為定時(shí)器1和定時(shí)器0的溢出標(biāo)志。五個(gè)中斷源的中斷請求標(biāo)志位及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制位，均設(shè)置在定時(shí)控制寄存器TCON和串口控制寄存器SCON中?！癷nterrupt”后接一個(gè)0～31 的常數(shù)，不允許使用表達(dá)式。這種支持能使系統(tǒng)編程者創(chuàng)建高效的中斷服務(wù)程序，用戶只需在普通和高級方式下關(guān)心中斷及必要的寄存器組切換操作，C51 編譯器將產(chǎn)生最合適的代碼。T2（由T2L 和T2H 組成）和RCAP2（由RCAP2L 和RCAP2H 組成）被定義為16位SFR，即使在這種情況下，聲明中的名字后仍不是賦值語句，而是一個(gè)SFR 地址，高字節(jié)必須直接位于低字節(jié)之后，這種聲明適用于所有新的SFR，但不能用于Timer0 和Timer1。在新的8051 系列產(chǎn)品中，SFR 在功能上經(jīng)常組合為16 位的，為了有效的訪問這類SFR，使用定義“sfr16”，當(dāng)“SFR”的高端直接位于低端后時(shí)，對SFR16 位的訪問是可能的。8051 系列寄存器數(shù)量和類型是極其不同的，因此將所有特別的“sfr”聲明放入一個(gè)頭文件，頭文件包括8051 一些系列成員中的SFR 定義。因此上例中名字P0 和P1（port0和port1）定義為特殊功能寄存器并被賦予相應(yīng)的絕對地址，名字可按意愿自由選取，源文件中不應(yīng)有先定義的sfr 名字。為了支持這些特殊功能寄存器（SFR）的聲明，引入了關(guān)鍵詞“sfr”?！?77。這些轉(zhuǎn)換也可以用C 語言的標(biāo)準(zhǔn)指令進(jìn)行人工轉(zhuǎn)換。這意味著數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成員是順序放置的。AT89S52的C語言編程和C51系列的相同，因此以下用51系列來說明。但在編寫復(fù)雜程序時(shí)，相對高級語言代碼量較大，而且匯編語言依賴于具體的處理器體系結(jié)構(gòu)，不能通用，因此不能直接在不同處理器體系結(jié)構(gòu)之間移植。假設(shè)要移植Linux到某一特定的嵌入式硬件環(huán)境下，首先必然面臨如何減少系統(tǒng)大小、提高執(zhí)行效率等問題，此時(shí)或許只有匯編語言能幫上忙了。大多數(shù)情況下Linux程序員不需要使用匯編語言，因?yàn)榧幢闶怯布?qū)動(dòng)這樣的底層程序在Linux操作系統(tǒng)中也可以完全用C語言來實(shí)現(xiàn)，再加上GCC這一優(yōu)秀的編譯器目前已經(jīng)能夠?qū)ψ罱K生成的代碼進(jìn)行很好的優(yōu)化，的確有足夠的理由讓我們可以暫時(shí)將匯編語言拋在一邊了。使用匯編語言編寫的程序，機(jī)器不能直接識(shí)別，要由一種程序?qū)R編語言翻譯成機(jī)器語言，這種起翻譯作用的程序叫匯編程序，匯編程序是系統(tǒng)軟件中語言處理系統(tǒng)。這樣用符號(hào)代替機(jī)器語言的二進(jìn)制碼，就把機(jī)器語言變成了匯編語言。 而匯編語言是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言。Java則吸取了C++的教訓(xùn)，取消了指針操作，也取消了C++改進(jìn)中一些備受爭議的地方，在安全性和適合性方面均取得良好的效果，但其本身解釋在虛擬機(jī)中運(yùn)行，運(yùn)行效率低于C++/C。就是因?yàn)樗兄羔?，可以直接進(jìn)行靠近硬件的操作，但是C的指針操作不做保護(hù)，也給它帶來了很多不安全的因素。C語言對編寫需要硬件進(jìn)行操作的場合，明顯優(yōu)于其它高級語言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語言編寫的。而且計(jì)算功能、邏輯判斷功能也比較強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)決策目的的游戲。 C語言功能齊全。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。 C也是一種結(jié)構(gòu)式語言。它把高級語言的基本結(jié)構(gòu)和