【正文】 可以概括為以下幾方面：（1）家庭安防中心：家庭安防設備，如攝像頭、紅外探測器、煙霧探測器等，一旦接入物聯(lián)網，主人就可以在任何時刻任何地點了解家里的安全動態(tài)。（3）智能化程度不夠完美，本設計所實現(xiàn)的智能家居并不是完全的智能化，還是需要人工操作的。（2）控制功能不夠強大，智能家居為了達到簡單舒適方便的生活環(huán)境的要求，應該加入多一些的電器控制。如：（1）檢測功能不夠豐富，智能家居報警系統(tǒng)應該具有較多的檢測功能，例如加入溫濕度和氣體的檢測等。本系統(tǒng)還可以應用于工農業(yè)生產中，實現(xiàn)對無人值守崗位的遠程控制和安全報警等。④ 具有良好可擴展性和實用價值。② 操作方便，可用性強。結果表明，所設計的電路和軟件能完成原本理論設計中所有的測試功能，并且取得了較好的效果，符合家居智能化系統(tǒng)創(chuàng)造一個安全舒適的生活環(huán)境設計理念。本系統(tǒng)根據設計任務，提出了設計方案，詳細地闡述了密碼鎖、液晶顯示和人體熱釋感應的原理、GSM打電話的實現(xiàn)方法、以及相關電路的設計原理，設計中充分利用了系統(tǒng)的硬件和軟件資源，實現(xiàn)了各個模塊的協(xié)調控制，提高了系統(tǒng)的可靠性和通用性。6 結論 本系統(tǒng)實現(xiàn)總結隨著計算機技術、網絡技術和信息技術的不斷發(fā)展，以及人們生活質量的不斷提高，家居生活智能化已經成為可能，并且成為了家居生活發(fā)展的必然趨勢。 根據設計好的電路焊接完后，將寫好的程序燒錄進單片機里，用串口線連接系統(tǒng)與電腦，在電腦上用串口調試助手來檢測GSM模塊能否工作。所以便加上了GSM模塊。因此，本設計又在硬件電路里加上了一個開關，當有人在家時便可以關掉這個模塊，出門時就開啟它。 由于有時候家里不一定一直都是處于沒人狀態(tài)的。插上紅外模塊，當有人經過時，它會發(fā)送信號到單片機上，單片機接到信號后啟動報警程序。 當密碼輸入正確之后，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 當密碼輸入錯誤時，蜂鳴器響，紅燈亮，液晶顯示“Codes error!!”如圖29。密碼輸入也沒反應。調試圖如下：圖29 最小系統(tǒng)調試結果圖 密碼鎖與液晶顯示模塊的調試與分析 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。經過檢測之后改正了這個錯誤。當按下開關時，LED燈亮，蜂鳴器響。要測試一個最小系統(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調試程序，觀看系統(tǒng)每個引腳輸出是否與理論結果相同，若一致，則最小系統(tǒng)工作正常，否則就要尋找出錯原因。電源的故障包括：電壓值不符合設計要求，電源引出線和插座不對應，電源功率不足、負載能力差。（3）可靠性調試引起系統(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)時好時壞；內部和外部的干擾、電源紋波系數(shù)過大、器件負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。這類錯誤包括：錯線、開路、短路等幾種，其中短路是最常見的故障。 硬件連接方面，傳統(tǒng)臺式PC機支持標準RS232接口，當下帶有串口的PC很少見，所以需要USB（Universal Serial BUS）/232轉換接口，并且安裝相應驅動程序。其最突出的特點為功能全面，界面簡潔，操作簡單。下圖就是該軟件的工程界面圖：圖27 Keil 181。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（181。 系統(tǒng)開始運行之后進行初始化，然后打開人體紅外檢測模塊的開關，進入檢測狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)附近有人，就啟動報警程序。正確的話就可以輸入新密碼，并存儲在芯片AT24C02中。錯誤3次就報警。 0至9：各數(shù)字的輸入。B：修改密碼。顯示WELCOME！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誤顯示Codes error!!輸入錯誤密碼錯誤2次？Y顯示Codes error!!啟動報警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計（1）鍵功能程序 鍵功能程序流程如圖22所示。 所有的程序詳見附錄B。各模塊進行初始化，液晶顯示WELCOME！CODES LOCK！然后進入輸密碼或改密碼界面，在3次之內輸入正確密碼后，模擬門打開，若錯誤，則啟動報警，且不能再輸入密碼。⑤ GSM模塊開始工作。③ 鍵盤掃描和人體紅外檢測模塊開始工作。① 開始先對各個模塊進行初始化。 （3）串口除了可以進行GSM通信之外，還可以從PC機上燒錄程序到單片機上，避免了一直要取出單片機去開發(fā)板上下載程序的麻煩，使設計能夠更快地完成。⑤ 內部集成2個RS232C驅動器。③ 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉能力，能夠產生+10V和10V電壓。 主要特點：① 符合所有的RS232C技術標準。本系統(tǒng)采用通信電纜的連接方式。這個單片機系統(tǒng)其實就是一個具有GPRS（General Packet Radio Service）功能的GSM手機模塊加上單片機控制系統(tǒng)，GSM手機模塊主要是用來建立無線信道，接收和發(fā)出短消息。采用紅外接口的優(yōu)點是單片機系統(tǒng)與手機電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨立，使用方便；缺點是通信距離較短，紅外傳播的方向性對接口相對位置有要求。單片機與TC35一般采用串行異步通信接口，具有紅外和通信電纜兩種連接方式。作為TC35的核心，基帶處理器主要處理 GSM終端內的語音、數(shù)據信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有的模擬和數(shù)字功能。實現(xiàn)串口通訊的功能。 GSM模塊圖19 GSM模塊單片機與GSM模塊的硬件連接TC35的數(shù)據接口采用串行異步收發(fā)， 數(shù)據接口配置為8位數(shù)據位、1位停止位、無校驗位，可以在300~115kbps的波特率下運行。圖17 密碼存儲電路 （4）模擬門圖18 模擬門電路 模擬門工作方式如下： ① 當密碼輸入是正確的時候，模擬門處于工作狀態(tài)，即綠燈亮。所有字節(jié)均以單一操作方式讀取。AT24C02中帶有片內地址寄存器。SDA和SCL都需要和正電源間各接一個1KΩ的電阻上拉。C總線串行傳送。在AT89C52試驗開發(fā)板上它們都接地，第8腳和第4腳分別為正、負電源。AT24C02的控制字由8位二進制數(shù)構成，在開始信號發(fā)出以后，主機便會發(fā)出控制字，以選擇從機并控制總線傳送的方向。主機產生串行時鐘信號（通過SCL引腳）并發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向，并產生開始和停止的條件。AT24C02正是運用了I178。C總線是一種用于IC器件之間連接的二線制總線。為降低總的寫入時間，一次操作可寫入多達8個字節(jié)的數(shù)據。每寫入或讀出一個數(shù)據字節(jié)后，該地址寄存器自動加1，以實現(xiàn)對下一個存儲單元的讀寫。C總線式進行數(shù)據讀寫的串行器件，占用很少的資源和I/O線，并且支持在線編程，進行數(shù)據實時的存取十分方便。 （3）密碼存儲模塊 ① 存儲芯片AT24C02它是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM，內含2568位存儲空間，具有工作電壓寬（～）、擦寫次數(shù)多（大于10000次）、寫入速度快（小于10 ms）、抗干擾能力強、數(shù)據不易丟失、體積小等特點。行列方式是用m條I/O線組成行輸入口，用n條I/O線組成列輸出口，在行列線的每一個交點處，設置一個按鍵，組成一個mn的矩陣，矩陣鍵盤所需的連線數(shù)為行數(shù)＋列數(shù)，如44的16鍵矩陣鍵盤需要8條線與單片機相連，—般鍵盤的按鍵越多，這種鍵盤占I/O口線少的優(yōu)點就越明顯，因此，在單片機應用系統(tǒng)較為常見。⑥ 電子密碼鎖操作簡單易行，一學即會。④ 無活動零件，不會磨損，壽命長。② 密碼可變，用戶可以隨時更改密碼，防止密碼被盜，同時也可以避免因人員的更替而使鎖的密級下降。 密碼鎖與密碼存儲模塊圖14 密碼鎖（1）密碼鎖的特點：① 保密性好，編碼量多，遠遠大于彈子鎖。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。② 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。結構原理如下：① 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。 報警模塊圖12 蜂鳴器與紅色二極管蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發(fā)聲器件。 它微功耗、超薄輕巧、顯示內容豐富，常用在袖珍式儀表和低功耗應用系統(tǒng)中。它有若干個57或者511等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。⑥ 8個可由用戶自定義的57的字符發(fā)生器CGRAM。 ④ 有80字節(jié)顯示數(shù)據存儲器DDRAM。 ② 內含復位電路。⑦ 輸出高電平信號：可方便與各類電路實現(xiàn)對接。⑤ 工作電壓范圍寬：默認工作電壓DC5V至20V。④ 具有感應封鎖時間（默認設置：）：感應模塊在每一次感應輸出后(高電平變?yōu)榈碗娖?，可以緊跟著設置一個封鎖時間，在此時間段內感應器不接收任何感應信號。第一種，不可重復觸發(fā)方式：即感應輸出高電平后，延時時間一結束，輸出將自動從高電平變?yōu)榈碗娖健＂?兩種觸發(fā)方式：L不可重復，H可重復。輸出低電平。⑧ 工作溫度：15℃~+70℃。⑥ 觸發(fā)方式：L不可重復，H可重復，默認值為H。④ 延時時間：可調(~10分鐘)。② 靜態(tài)功耗：65微安。幾個毫秒后，單片機進入工作狀態(tài)。工作期間，按下S1，C1放電。C1取10μF，R1為1KΩ，R2為10KΩ。片內復位電路是復位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復位電路采樣一次。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容安裝得與單片機芯片靠近，可以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。對外接電容的值的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。主要功能特性如下：表1 89C52功能特性標準MCS51內核和指令系統(tǒng)片內8kROM（可擴充64kB外部存儲器）32個雙向I/O口2568bit內部RAM（可擴充64kB外部存儲器）3個16位可編程定時/計數(shù)器向上或向下定時計數(shù)器改進型快速編程脈沖算法6個中斷源全雙工串行通信口布爾處理器幀錯誤偵測4層優(yōu)先級中斷結構自動地址識別兼容TTL和CMOS邏輯電平空閑和掉電節(jié)省模式PDIP(40)和PLCC(44)封裝形式（2）晶振電路單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。掉電模式下，保存RAM數(shù)據，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。此外，89C52還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。它結合了CMOS的高速和高密度技術及CMOS的低功耗特征，它基于標準的MCS51單片機體系結構和指令系統(tǒng)，屬于89C51增強型單片機版本，集成了時鐘輸出和向上或向下計數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達控制等應用場合。 各個硬件模塊的設計 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)主要由芯片89C52，晶振電路和復位電路組成。⑧ GSM通信模塊和程序下載模塊，用串口和芯片MAX232來實現(xiàn)。⑥ 密碼存儲模塊，用AT24C02來實現(xiàn)。④ 報警模塊，采用蜂鳴器鳴叫和紅色發(fā)光二極管發(fā)亮報警。② 人體熱釋感應模塊，采用熱釋電紅外傳感器BISS0001，是開關量傳感器。通過兩種方案的詳細介紹與了解，再根據現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)的要求和兩種方案的明顯對比，最終確立方案一為此次智能家居報警系統(tǒng)的設計方案。許多如濕度檢測，時鐘，語音報警等功能看似提升了系統(tǒng)的整體功能，可價值卻不大，浪費資源，有了GSM模塊的通信，又采用了無線通信，也是一種浪費。而且，還能根據不同的家庭拓展出不同的功能。 ⑥ 通過GSM網絡，家庭主人可以遠程檢測了解房子的信息。 ④ 上位機采用PS2鍵盤輸入模塊和人機交互液晶顯示模塊，具有人性化的操作。 ② 下位機可以檢測室內的溫度，濕度等環(huán)境狀態(tài)信息。并且可通過GSM模塊通知家庭主人有關房子的信息。下位機由主控模塊和各種傳感器組成。單片機人體熱釋感應模塊密碼鎖鍵盤輸入模塊與密碼存儲模塊顯示模塊報警模塊模擬門GSM通信模塊與程序下載模塊圖1 方案一系統(tǒng)框圖 方案二 智能家居報警系統(tǒng)主要分為四大部分：上位機數(shù)據處理顯示，下位機數(shù)據采集與處理，節(jié)點與主機無線通信，GSM網絡通信。 ⑤ 通過GSM網絡和家庭主人通信。 ③ 采用發(fā)光二極管模擬門的狀態(tài)。功能：① 利用人體熱釋感應模塊檢測是否有進入室內，有人則啟動報警。密碼鎖鍵盤輸入模塊采用44薄膜鍵盤。人體熱釋感應模塊是采用開關量傳感器。2 總體方案確定 方案的對比與選擇 方案一 智能家居報警系統(tǒng)由微型控制器，人體熱釋感應模塊，顯示模塊，報警模塊，密碼鎖鍵盤輸入模塊，密碼存儲模塊，GSM通信模塊，程序下載模塊和模擬門組成。由于家庭環(huán)境設備功能各異，數(shù)據類型不同，必然需要使用不同的網絡平臺得以實現(xiàn)，物聯(lián)網的技術集成融合，在此也得以體現(xiàn)?？刂颇Ｊ綇囊酝鶈我辉O備