【正文】 //時鐘寄存器初始化配置void GPIO_Configuration(void)。參考文獻[1] [M].[2] [J].[3] [J].[4] 李敏,[M]. [5] [J].[6] 張云,[J].[7] [M].[8] [M].[9] 劉松,[J].[10] [M].[11] [M]..[12] [M].. [13] [J].[14] [J]. 東華理工學院學報(自然科學版).2010[15] [J]. [16] 盧勝利,[M].機械工業(yè)出版社,2009附錄A：作品實物圖附錄 B：STM32F103C8T6系統(tǒng)電路原理圖附錄 C：SIM900A模塊及LCD12864串行電路設計原理圖附錄 D：單片機部分程序代碼include //包含所有的頭文件includeincludeincludeincludeinclude includeinclude include//函數(shù)聲明void Delay_MS(u16 dly)。由于對遠程通訊方面知識的學習時間不是很長，缺乏相關(guān)知識和經(jīng)驗的積累，因此在真?zhèn)€設計過程中遇到了很多困難，當初選擇這個課題的時候，就是想通過這次實踐對自己的學習能力和動手能力能夠得到一定的鍛煉和提升，經(jīng)過指導老師的細心指導和自己的努力下，針對性的查詢大量的相關(guān)資料，終于完成了自己設定的目標，很好的完成了本次課題的研究和制作。本次設計主要有GSM模塊SIM900A、STM32單片機、溫濕度和煙霧等多種傳感器構(gòu)成。由于人們對自己的生活質(zhì)量要求越來越高，大量的智能化產(chǎn)品和設備也慢慢進入我們的日常生活。 測試數(shù)據(jù)分析根據(jù)系統(tǒng)設計的要求及目的，在完成系統(tǒng)的整體調(diào)試后，對整個系統(tǒng)進行了某些動態(tài)值的測量，此數(shù)據(jù)為普通儀器檢測所得出，僅作為參考數(shù)據(jù)，：通過實際系統(tǒng)的測試及測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)的設計能夠達到低功耗的工作，另外GSM模塊的收發(fā)穩(wěn)定性也達到了設計的初衷 數(shù)據(jù)測試表測試數(shù)據(jù)測試值系統(tǒng)供電電壓5V系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電流98mA發(fā)送短信電流136mA發(fā)送功率結(jié) 論本課題的設計主要對不同傳感器進行實際的使用，傳感器就像人類的各種器官，能夠感知周圍的環(huán)境參數(shù)的變化，從而把狀態(tài)和異常實時地傳送給單片機，然后由單片機內(nèi)部的程序及算法對檢測到的傳感器數(shù)據(jù)處理和判斷，并做出相應的操作。第六步： 人為的改變每個傳感器的的周圍環(huán)境參數(shù)，將環(huán)境參數(shù)達到設定的預警值，測試報警系統(tǒng)是否能正常啟動及報警短信能否正常發(fā)送到遠程手機終端。第五步： 將STM32單片機與煙霧傳感器MQ2和雨量傳感器相連接，燒寫讀取AD模擬量數(shù)據(jù)的C程序，并在LCD12864液晶顯示屏上顯示出來，確保測試煙霧傳感器MQ2與雨量傳感器的硬件及軟件部分的正確。第三步： 將SIM900A模塊與STM32單片機通過RS232串口相連接，給單片機下載一個撥打電話的測試程序，保證STM32與SIM900A模塊單片機能夠進行正常的通訊。圖44 SIM900A模塊的工作流程圖第5章 系統(tǒng)的調(diào)試及實驗結(jié)果 調(diào)試步驟第一步： 設計硬件電路原理圖，并完成系統(tǒng)硬件電路的焊接。系統(tǒng)首先通過AT指令進行波特率的匹配，等待應答指令的返回，通過數(shù)據(jù)預警值對比函數(shù)觸發(fā)報警中斷函數(shù)，實現(xiàn)GSM遠程異常環(huán)境變化報警的功能。圖43 MQ2和雨滴傳感器數(shù)據(jù)采集程序流程圖 SIM900A模塊的軟件設計經(jīng)過對系統(tǒng)硬件設計之后，SIM900A的軟件設計工作包括串口發(fā)送與接收程序、數(shù)據(jù)存儲程序、短消息編輯發(fā)送程序、數(shù)據(jù)采集處理控制程序和測試程序等[16]。此運行流程包括：系統(tǒng)初始化、預熱延時、配置ADC通道函數(shù)、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)線性計算，等待數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢后，對數(shù)據(jù)進行保存。MQ2傳感器數(shù)據(jù)采集程序流程圖如圖43所示。此運行流程包括：系統(tǒng)初始化、預熱延時、配置ADC通道函數(shù)、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)線性計算，等待數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完畢后，對數(shù)據(jù)進行保存。如此反復，完成所有操作，其流程圖如圖42所示。圖41 主程序工作流程圖為了確保通信數(shù)據(jù)接收的穩(wěn)定性和準確性，對于DHT11溫濕度檢測傳感器軟件設計的測溫原理必須遵循標準的單總線通信協(xié)議，單片機通過標準的時序?qū)懭牒妥x出DHT11寄存器中的數(shù)據(jù)，包括初始化命令、等待應答脈沖、發(fā)送指令及數(shù)據(jù)合并計算等操作[14]。圖310 第4章系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)主程序設計中，防止不同功能函數(shù)之間的運行沖突，造成不合理的運行結(jié)果，主函數(shù)對各子函數(shù)的合理調(diào)用非常關(guān)鍵，在本設計中主函數(shù)的運行主要包括初始化所有函數(shù)、配置寄存器、傳感器數(shù)據(jù)讀取函數(shù)、采集數(shù)據(jù)運算函數(shù)、LCD顯示函數(shù)、掃描報警中斷函數(shù)。這種電源驅(qū)動模塊安全可靠、運行穩(wěn)定、工作效率高，并且適配器內(nèi)部還設計了過流保護，這樣就使得整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定。電源適配器一般都具有多種自我保護功能，使用更加安全可靠。報警驅(qū)動電路如圖39所示。驅(qū)動電路如圖39所示。單片機驅(qū)動蜂鳴器有兩種方式：一種是通過單片機輸出PWM直接對蜂鳴器進行驅(qū)動，另一種是通過單片機的IO電平翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生不同的驅(qū)動波形對蜂鳴器進行驅(qū)動[13]。LCD12864液晶顯示屏電路連接如圖38所示。并且LCD12864液晶屏的顯示程序比較簡單，與外部控制器的電路設計連接非常方便，能夠很好的嵌入到系統(tǒng)中。LCD12864的顯示功能比較強大，不僅僅能顯示中文和英文，而且一些較為復雜的圖形符號都可以通過編程的方式在液晶屏上顯示出來，LCD12864液晶屏與單片機的連接方式有串行連接和并行連接，可以根據(jù)不同場合和顯示數(shù)據(jù)量的大小進行選擇。SIM900A模塊的與單片機的的連接需要經(jīng)過RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，電路連接如圖37所示[12]。通過SIM900A模塊發(fā)送短信息需要單片機通過串口發(fā)送相應的指令才能實現(xiàn)，SIM900A模塊的控制指令采用簡單的AT指令即可實現(xiàn)短信息和電話功能，在本設計中主要使用了模塊的短信息功能，短信息功能有分為Text模式和PDU模式，兩種短信息模式在發(fā)送指令上有部分差別，根據(jù)不同的功能需要，在本設計系統(tǒng)中兩種模式均涉及。SIM900A的串口提供了很多控制線，這樣就會使得接口變得非常復雜。SW420與單片機連接的電路原理圖如圖36所示。如果沒有震動時，振動開關(guān)處于導通狀態(tài)，輸出低電平，綠色的指示燈點亮；有震動時，振動開關(guān)斷開，輸出高電平，綠燈不亮。MQ2模塊與單片機的電路連接如圖35所示[11]。MQ2在測量時，輸出的電阻值會隨著空氣中煙霧和可燃氣體濃度的改變而發(fā)生變化。DHT11是數(shù)字式的溫濕度傳感器，所以其DATA端可直接以數(shù)字方式傳輸所采集的當前環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，由于DHT11是通過單總線的通信方式進行檢測數(shù)據(jù)的輸出，所以僅需將CPU的一個IO接口與DHT11的DATA端連接在一起就能夠進行實時溫濕度數(shù)據(jù)的采集了，為了保證接收數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和正確性一般都會在DHT11的輸出端與單片機的連接處焊接一個5KW的上拉電阻，該電路的設計相對于其他電路來說比較簡單[10]。 DHT11實物如圖32所示。5％RH的測量精度；溫度檢測的范圍是0~50℃，177。該傳感器采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸方式，并且其體積小，功耗低，傳輸距離能達到20米以上，能夠很好的與單片機進行連接嵌入到系統(tǒng)中。圖31 STM32F103C8T6最小系統(tǒng)原理圖DHT11傳感器是一款能夠輸出溫度和濕度的數(shù)字式溫濕度一體傳感器，并且該傳感器的輸出信號已經(jīng)經(jīng)過校準后輸出給控制器。其功耗非常低，因此能夠很好的嵌入到大部分系統(tǒng)中[7]。內(nèi)部包括多路ADC接口、串口、中斷定時器、硬件SPI、CAN通信以及外部中斷等多種資源接口。 圖29 紅色發(fā)光LED實物 圖210蜂鳴器實物第3章 系統(tǒng)模塊的電路設計 單片機電路設計此次設計的芯片采用的是STM32F103C8T6單片機，由于STM32系列基于ARM蜂鳴器只需要經(jīng)過驅(qū)動電路便可以發(fā)出聲音，并且可以通過改變控制信號的頻率，使發(fā)出的聲音產(chǎn)生不同的聲波，報警不同頻率的聲音可以被用來區(qū)分警報信號的類型。紅色發(fā)光LED實物圖如圖29所示。 圖27 SIM900A模塊 圖28 LCD12864液晶顯示器在系統(tǒng)中，聲光報警的作用是進行聽覺和視覺的雙重感官提醒，因此在設計過程中必須考慮到警報燈的顏色對人眼的視覺刺激程度。經(jīng)過對系統(tǒng)分析，最終選擇方案一作為本系統(tǒng)的人機交互顯示方式的模塊。數(shù)碼管一般都是七段數(shù)碼管，分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管，其編程方式采用循環(huán)掃描將不同的數(shù)據(jù)和變量在數(shù)碼管上顯示出來，數(shù)碼管的市場價格相對便宜，而且編程簡單，但是該模塊只能顯示簡單的英文字母和阿拉伯數(shù)字，其顯示效果相對較差，并且外圍電路的搭建較為復雜，需要配合74HC595等類型的鎖存器使用，較為復雜[8]。并且LCD12864液晶屏的顯示程序比較簡單，與外部控制器的電路設計連接非常方便，能夠很好的嵌入到系統(tǒng)中。方案一：人機交互界面在每個系統(tǒng)中都有很重要的作用，LCD12864液晶顯示就是一種常見的人機界面顯示方式，LCD12864的顯示功能比較強大，不僅僅能顯示中文和英文，而且一些較為復雜的圖形符號都可以通過編程的方式在液晶屏上顯示出來，LCD12864液晶屏與單片機的連接方式有串行連接和并行連接，可以根據(jù)不同場合