【正文】 卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC 測溫元件，線性溫度傳感器是線性化輸出負(fù)溫度系數(shù)（簡稱NTC）熱敏元件，它實(shí)際上是一種線性溫度電壓轉(zhuǎn)換元件，就是說通以工作電流（100ua）條件下，元件電壓值隨溫度呈線性變化，實(shí)現(xiàn)了非電量到電量線性轉(zhuǎn)換。 DHT11溫度傳感器本設(shè)計(jì)使用的是溫濕度傳感器DHT11，DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。由于加速度傳感器的輸出采用了零點(diǎn)校正，因而只需考慮門窗運(yùn)動(dòng)的加速度積分得門窗運(yùn)動(dòng)的速度。作零點(diǎn)校正一般采用測量前先存儲零點(diǎn)值，計(jì)算時(shí)將測量值減去零點(diǎn)值的方法。 設(shè)a(t),v(t),d(t)和T分別是門或窗運(yùn)動(dòng)的加速度、速度、位移和采樣的總周期，g(t)為重力加速度。用單片機(jī)的IIC/SPI接口方式讀取數(shù)值，就可以檢測其運(yùn)動(dòng)和方向。各軸的信號在不運(yùn)動(dòng)或不被重力作用的狀態(tài)下（0g）。MMA7455I是三軸小量程加速傳感器是檢測物件運(yùn)動(dòng)和方向的傳感器，它根據(jù)物件運(yùn)動(dòng)和方向改變輸出信號的電壓值。MMA7455L 芯片安裝在帶DIP 插腳的印刷電路板（PCB）上，它允許客戶將其集成到特定的設(shè)計(jì)應(yīng)用對產(chǎn)品進(jìn)行評估。MMA745xL 系列具備待機(jī)模式，使它成為以電池為電源的手持式電子器件的理想選擇。0g 偏置和靈敏度是出廠配置，無需外部器件。因此選用飛思卡爾公司的傳感器是十分可靠的選擇。例如，開發(fā)出了許多關(guān)鍵產(chǎn)品類別，包括通信處理器、微控制器、固態(tài)加速度傳感器、蜂窩式半導(dǎo)體和模塊等。飛思卡爾全球現(xiàn)有1萬個(gè)終端客戶，其中包括由公司自己的銷售隊(duì)伍服務(wù)的100多家知名的原始設(shè)備生產(chǎn)商，以及通過數(shù)千個(gè)代理商網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的其他終端客戶。公司為客戶提供廣泛多樣的輔助設(shè)備，連接各種產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)和真實(shí)世界的信號(如聲音、振動(dòng)和壓力等)。該公司的客戶包括摩托羅拉的個(gè)人通訊事業(yè)部，以及一些其它消費(fèi)和汽車電子廠商。該公司可提供生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)習(xí)設(shè)備和場地。該工廠占地 400,000 平方英尺，從 2001 年開始投入生產(chǎn)。1992 年，飛思卡爾公司開始在天津開展業(yè)務(wù)，包括在天津的封裝和測試運(yùn)行部門，北京、蘇州和天津3個(gè)研發(fā)中心，北京、上海和深圳3個(gè)銷售辦事處。飛思卡爾全球有9個(gè)全資生產(chǎn)工廠，一個(gè)合營生產(chǎn)設(shè)施，還有與第三方生產(chǎn)商建立的諸多合作關(guān)系等。其中，天津飛思卡爾公司擁有 40 多名研發(fā)和設(shè)計(jì)人員，90%以上擁有研究生學(xué)歷。 傳感器的選型 MMA7455I加速度傳感器本設(shè)計(jì)使用的是飛思卡爾公司的MMA7455I，飛思卡爾公司有穩(wěn)定的人員隊(duì)伍。下圖是總體硬件結(jié)構(gòu)：圖21 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)傳感器部分主要是采集家中安全信息，如溫度、門窗的移動(dòng)情況，而本設(shè)計(jì)最有特色的部分也在于傳感器的選擇，采用新型的加速度傳感器，使防盜模塊更完善；AT2262/2272是用于無線連接傳感器與單片機(jī)的部分，此部分避免了防盜系統(tǒng)大量的布線工作；單片機(jī)主要是對采集信息的處理、判斷并做出相應(yīng)的處理過程，是整個(gè)系統(tǒng)的大腦；GSM模塊主要是用于聯(lián)系用戶，現(xiàn)代在手機(jī)十分普及的背景下，采用GSM模塊進(jìn)行短息或語音通話直接通知戶主家庭安全情況，會非?？旖荩沟眉抑邪踩闆r得到及時(shí)處理。該框圖詳細(xì)的說明了該設(shè)計(jì)的工作流程，我們的產(chǎn)品分為兩部分，有家庭傳感器節(jié)點(diǎn)組成的感知網(wǎng)絡(luò)，傳感器信號經(jīng)MCU分析后由2262配置一個(gè)唯一的地址，將信號發(fā)給家庭主機(jī)，經(jīng)分析后經(jīng)GSM模塊向手機(jī)發(fā)射出相應(yīng)的語音報(bào)警信息，告知機(jī)主。當(dāng)某個(gè)傳感器被觸發(fā)時(shí)，就會向主機(jī)發(fā)送信號，主機(jī)通過接收到的信號判斷警情地址，警情級別做出相應(yīng)的判斷后，通過GSM模塊兒發(fā)送相應(yīng)的信息，信息被手機(jī)捕獲經(jīng)軟件分析后，發(fā)出語音告知機(jī)主。當(dāng)門窗發(fā)生移動(dòng)時(shí)，說明家中可能已經(jīng)被盜處以較危險(xiǎn)的情況，此時(shí)告知戶主，拉響警笛，這樣就解決了傳統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)給人們生活帶來的干擾。同時(shí)本設(shè)計(jì)介紹了一種由嵌入式報(bào)警主機(jī)、無線發(fā)射裝置，手機(jī)終端，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的智能報(bào)警系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)目的與意義 基于單片機(jī)的智能家居防盜系統(tǒng)著重于對家中涉及安全的因素進(jìn)行監(jiān)控和報(bào)警,用到的傳感器有加速度傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器；控制期間使用AT89S51單片機(jī)；并且采用無線網(wǎng)絡(luò)GSM節(jié)點(diǎn)，采用直接發(fā)送短信或撥打電話的方式直接向戶主報(bào)警。當(dāng)兩者分開或接近至一定距離后，引起開關(guān)的開斷從而感應(yīng)物體。同時(shí)大多數(shù)的報(bào)警系統(tǒng)采用紅外傳感器和門磁開關(guān)配合使用，而門磁開關(guān)主要由開關(guān)和磁鐵兩部分組成，開關(guān)部分由磁簧開關(guān)經(jīng)引線連接。比如超聲波傳感器，體積大，市場價(jià)在8 元左右，操作復(fù)雜，易受干擾；其次，誤報(bào)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，困擾人們的生活，比如我們家里面電車或者汽車上常用的震動(dòng)型傳感器，在人不小心碰到時(shí)就會發(fā)出刺耳的警笛聲，雖然起到了一定的報(bào)警作用，但是給人的生活帶來很大困擾，并且當(dāng)人距離報(bào)警聲音傳播范圍之外時(shí)，亦無法知道車輛的安全狀況。當(dāng)遇到盜竊、失火、煤氣泄漏等緊急情況時(shí)，及時(shí)通過通信系統(tǒng)完成報(bào)警以及提示就顯得尤為必要。正德技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書基于GSM的遠(yuǎn)程家庭智能報(bào)警系統(tǒng)畢業(yè)論文目錄1 引言 1 國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 設(shè)計(jì)目的與意義 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖 22 硬件設(shè)計(jì) 3 傳感器的選型 3 MMA7455I加速度傳感器 3 DHT11溫度傳感器 7 PT2262/2272無線收發(fā)模塊 11 AT89S52單片機(jī)模塊 13 AT89S52單片機(jī)概述 13 AT89S52單片機(jī)的典型功能 18 GSM模塊 203 軟件設(shè)計(jì) 22 22 22 基于C語言的程序調(diào)試 23 系統(tǒng)各功能模塊的軟件設(shè)計(jì) 29 溫度傳感器DHT11的軟件設(shè)計(jì) 29 加速度傳感器MMA7455的軟件設(shè)計(jì) 29 IIC通訊協(xié)議 30 液晶顯示的軟件設(shè)計(jì) 31 GSM模塊中的AT指令 324 系統(tǒng)調(diào)試 35 35 GSM的調(diào)試 35 37 DHT11溫濕度傳感器 385 總結(jié)與展望 40 40 40參考文獻(xiàn) 42致謝 44附錄一 原理圖 45附錄二 程序 4659 1 引言 國內(nèi)外現(xiàn)狀 在目前國內(nèi)現(xiàn)代化居住格局日益封閉的情況下，財(cái)產(chǎn)安全問題顯得尤為重要。當(dāng)前安全防范及報(bào)警系統(tǒng)是確保住宅、財(cái)產(chǎn)安全的重要的途徑之一，同時(shí)也是數(shù)字化家庭的重要組成部分。目前的、家居報(bào)警系統(tǒng)領(lǐng)域多用到開關(guān)振動(dòng)、超聲波、紅外探測、門磁開關(guān)等類型的傳感器，其在應(yīng)用過程中暴露出諸多的缺點(diǎn)：首先，傳感器價(jià)格昂貴，體積龐大，難以集成。另外，市場上并沒有一種專業(yè)的報(bào)警系統(tǒng)，能讓人隨時(shí)隨地的知道家庭公司等安全狀況，并能夠顯示警情位置，警情級別等。定型封裝而成；磁鐵部分由對應(yīng)的磁場強(qiáng)度的磁鐵封裝于塑膠或合金殼體內(nèi)。因而門磁開關(guān)只適合非鐵質(zhì)的門或窗，但現(xiàn)代家居設(shè)計(jì)中,大部分使用的都是鐵質(zhì)合金，門磁開關(guān)的應(yīng)用范圍大大地受限。使得報(bào)警更加快捷方便，同時(shí)不用布線，避免了維修的復(fù)雜性。首先本系統(tǒng)采用新型的加速度傳感器，能夠?qū)㈤T窗的震動(dòng)和移動(dòng)兩種狀態(tài)區(qū)別開來，當(dāng)門窗產(chǎn)生震動(dòng)而沒有發(fā)生位移時(shí),通過程序計(jì)算沒有達(dá)到位移門限就判斷為沒有異常情況發(fā)生。同時(shí)我們將溫度傳感器布防在廚房、客廳的等地方，通過無線通信技術(shù)形成一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)，與家庭嵌入式主機(jī)系統(tǒng)通信。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖本設(shè)計(jì)主要由三大部分組成，分別為：感知網(wǎng)絡(luò)、控制主機(jī)、客戶終端。 圖11 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖2 硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的硬件主要是由傳感器網(wǎng)路、PT2262/2267無線收發(fā)模塊、MCU控制器、GSM模塊組成。下面對各部分硬件進(jìn)行詳細(xì)說明。該公司在全球30個(gè)國家擁有24000 多名研發(fā)和設(shè)計(jì)人員，人員結(jié)構(gòu)知識化，年輕化，有穩(wěn)定的教師和輔助人員隊(duì)伍。該公司在全球30個(gè)國家擁有多家公司。飛思卡爾根據(jù)輕資產(chǎn)(assetlight)戰(zhàn)略，有選擇地將內(nèi)部生產(chǎn)能力集中在處于領(lǐng)先地位的細(xì)分化或?qū)I(yè)加工工藝上，由第三方工廠提供標(biāo)準(zhǔn)工藝技術(shù)，作為內(nèi)部資源的補(bǔ)充。天津工廠成立于 1992 年，是飛思卡爾擁有的兩個(gè)大型芯片測試和封裝工廠之一。工廠每周生產(chǎn)超過 900 萬個(gè)微控制器、混合信號和射頻設(shè)備。飛思卡爾公司有堅(jiān)實(shí)的科研和技術(shù)生產(chǎn)活動(dòng)。2006年，飛思卡爾在下列領(lǐng)域居于市場領(lǐng)先地位：汽車（全球汽車半導(dǎo)體產(chǎn)品市場份額位居第一）、網(wǎng)絡(luò)（全球網(wǎng)絡(luò)通信處理器市場份額第一；全球用于蜂窩基站的射頻功率產(chǎn)品市場份額位居第一）、工業(yè)控制器、消費(fèi)電子產(chǎn)品（微控制器和嵌入式處理器市場份額位居第二）和無線產(chǎn)品（無線通信應(yīng)用專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品市場份額位居第四；蜂窩手機(jī)數(shù)字基帶半導(dǎo)體產(chǎn)品全球市場份額位居第四）。產(chǎn)品包括傳感器、射頻半導(dǎo)體、功率管理及其它模擬和混和信號集成電路。2004年，摩托羅拉半導(dǎo)體部成為飛思卡爾半導(dǎo)體。摩托羅拉半導(dǎo)體部一直引領(lǐng)加工工藝技術(shù)的發(fā)展，從率先使用200毫米硅片、銅連線技術(shù)、絕緣體上的硅芯片(SOI)到硅鍺碳，為客戶帶來了性能更高、性能更低的產(chǎn)品。MMA7455是一款數(shù)字輸出（I2C/SPI）、低功耗、緊湊型電容式微機(jī)械加速度計(jì)，具有信號調(diào)理、低通濾波器、溫度補(bǔ)償、自測、可配置通過中斷引腳（INT1或INT2）檢測0g，以及脈沖檢測（用于快速運(yùn)動(dòng)檢測）等功能?？蛻艨墒褂弥付ǖ?g 寄存器和gSelect 量程選擇對0g 偏置進(jìn)行校準(zhǔn)， 量程可通過命令選擇 3 個(gè)加速度范圍（2g/4g/8g）。MMA7455 數(shù)字三軸加速度傳感器模塊核心為飛思卡爾公司的MMA7455L數(shù)字三軸加速度傳感器，該模塊設(shè)計(jì)使用官方推薦設(shè)計(jì)，板卡線路經(jīng)過高電磁兼容設(shè)計(jì)和優(yōu)化，具有輸出精確，體積小，工作可靠，各種標(biāo)識清晰，擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。這樣客戶就能夠在他們自己硬件和軟件環(huán)境內(nèi)靈活地評估器件。后面的圖片示出了它們的關(guān)系。如果沿著某一個(gè)方向活動(dòng)，或者受到重力作用，輸出電壓就會根據(jù)其運(yùn)動(dòng)方向以及設(shè)定的傳感器靈敏度而改變其輸出電壓。圖22 MMA7455實(shí)物圖各引腳功能：Pin:輸入電壓,同時(shí)可以接到單片機(jī)AD參考電壓端；Pin2:(可選)5V電源；PinGND:電源地；Pin45NC:懸空管腳；PinCS:SPI片選管腳，低電平有效；PinINT1：中斷1/數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒；PinINT2：中斷2；PinMISO：SPI管腳MISO；Pin1MOSI：SPI管腳MOSI；Pin1CLK：SPI管腳CLK；圖23 MMA7455的外圍電路 MMA7455I是一種差容式伺服加速度傳感器，它采用先進(jìn)的集成電路表面加工技術(shù)，將敏感元件和信號調(diào)理電路集成在單片集成電路上，由于重力加速度g 的作用，當(dāng)加速度傳感器不運(yùn)動(dòng)時(shí)，其輸出為1g，即傳感器的零點(diǎn)偏置不是0，此時(shí)加速度輸出值現(xiàn)對于參考點(diǎn)的位置有正有負(fù)。當(dāng)門或窗運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向的加速度傳感器的輸出為：A(t)=a(t) (21)此時(shí)g(t)的變化是很小的,可看做是常數(shù)。這里根據(jù)門窗運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，提出一種簡單方便的方法，用這種方法可以實(shí)現(xiàn)加速度傳感器的動(dòng)態(tài)零點(diǎn)校正。 (22)若將看成下始點(diǎn)的初始速度，則于是同樣，位移可以通過對速度積分得到 (23)那么門窗的相對位移用加速度傳感器測量位移的算法可簡要表述為：將一個(gè)周期的加速度的測量值減去其平均值，令邊界條件為零，對修正后的加速度積分得到速度,將所求速度減去其平均值，令邊界條件為零，對修正后的速度積分即得到相對位移。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。并與一個(gè)高性能8 位單片機(jī)相連接。圖24 DHT11實(shí)物圖每個(gè)DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。綜上所述，DHT11可以測量相對濕度和溫度，可以全部校準(zhǔn)，并且直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，此模塊具有卓越的長期穩(wěn)定性，無需額外添加部件，可以實(shí)現(xiàn)超長的信號傳輸距離，超低能耗，是四腳安裝的，可以完全實(shí)現(xiàn)互換。在本設(shè)計(jì)中，DHT11主要是用來監(jiān)測室內(nèi)溫度狀況，當(dāng)家中有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，居室中溫度升高，當(dāng)溫度超過一定的溫度閥值時(shí)，溫度信號被傳感器采集到發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過處理、判斷，執(zhí)行報(bào)警，有效地避免災(zāi)情進(jìn)一步發(fā)生。1℃精度177。2℃量程范圍050℃響應(yīng)時(shí)間1/e(63％)650S使用DHT11時(shí)需要注意避免結(jié)露情況下使用。超出建議的工作范圍可能導(dǎo)致高達(dá)3%RH的臨時(shí)性漂移信號。在非正常工作條件下長時(shí)間使用會加速產(chǎn)品的老化過程。因此在測量濕度時(shí)，應(yīng)盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。為降低熱傳導(dǎo)，DHT11與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。DATA信號線材質(zhì)量會影響通訊距離和通訊質(zhì)量,推薦使用高質(zhì)量屏蔽線。圖25 DHT11應(yīng)用電路 此電路即為本設(shè)計(jì)中DHT11的應(yīng)用電路。DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步，采用單總線數(shù)據(jù)格式，一次通訊時(shí)間4ms左右，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分，具體格式在下面說明，當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展，現(xiàn)讀出為零。數(shù)據(jù)格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。DHT11接收到主機(jī)的開始信號后,等待主機(jī)開始信號結(jié)束，然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號。用戶MCU發(fā)送一次開始信號后，DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)開始信號結(jié)束后，DHT11發(fā)送響應(yīng)信號，送出40bit的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。格式見下面圖示，如果讀取響應(yīng)信號為高電平，則DHT11沒有響應(yīng)，請檢查線路是否連接正常。圖28 數(shù)字0信號表示方法圖29 數(shù)字1信號