【正文】 21 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 共 II 頁 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)采集與處理電路、單片機(jī)基本電路、聲光報(bào)警電路、 GSM 模塊與單片機(jī)連接電路 ，總體框圖如圖 所示。 本課題可以分為單片機(jī)基本電路模塊、信號(hào)檢測(cè)與處理模塊、聲光報(bào)警模塊、GSM 通信模塊、單片機(jī)控制模塊五個(gè)模塊： 單片機(jī)基本電路模塊主要包括電源電路、復(fù)位電路、時(shí)序產(chǎn)生電路，即構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)的基本電路； 信號(hào)檢測(cè)與處理模塊主要包括信號(hào)檢測(cè)電路、信號(hào)處理 電路（信號(hào)放大濾波等）； 聲光報(bào)警模塊主要是基于發(fā)光二極管以及揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)電路； GSM 通信模塊是基于西門子公司 TC35 模塊和單片機(jī)之間的通信； 單片機(jī)控制模塊主要是通過單片機(jī)控制 GSM 模塊發(fā)出短信以及聲光報(bào)警。 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 4 頁 共 II 頁 設(shè)計(jì)方法 該系統(tǒng)利用熱釋電紅外傳感器 感應(yīng)外界信號(hào) ，單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部件，傳感器觸發(fā)的報(bào)警信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理電路后輸入到單片機(jī) ，單片機(jī)對(duì)信號(hào)加以判斷，然后發(fā)出命令，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)使系統(tǒng)按照一定的順序進(jìn)行工作。當(dāng)有人接近時(shí)，通過蜂鳴器、 LED 報(bào)警，或者通過單片機(jī)控制 GSM 模塊向手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信。因此，基于 GSM 的報(bào)警系統(tǒng)，充分利用了 GSM 無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，不僅實(shí)時(shí)、自動(dòng)、可靠及方便地實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程通信報(bào)警的監(jiān)控，而且打破了防盜報(bào)警地域的限制。 利用當(dāng)今廣泛使用的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) ——GSM 網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)短消息的報(bào)警系統(tǒng)，可以將報(bào)警信號(hào)以發(fā)送短消息的方式傳輸?shù)饺魏?GSM 網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋的地方，具有成本低、報(bào)警范圍大、系統(tǒng)靈活性和可靠性高的特點(diǎn)。然而，這些設(shè)備在防盜 的同時(shí)，也帶來了許多弊端，如：若防盜門鑰匙丟失，會(huì)給戶主帶來很大的麻煩；家中遇到緊急情況，這些防盜設(shè)備也會(huì)給逃生及消防救援帶來諸多不便。 42 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 3 頁 共 II 頁 1 引言 課題研究背景及意義 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平得到了顯著提高，尤其是物質(zhì)生活水平的提高，安全方面的問題越來越引起人們的重視。 37 參 考 文 獻(xiàn) 36 附錄 C 系統(tǒng)相關(guān)程序 34 附錄 A 系統(tǒng)原理圖 33 5 結(jié)論 30 GSM 模塊 TC35 與單片機(jī)之間的通信調(diào)試 27 聲光報(bào)警電路調(diào)試 27 信號(hào)調(diào)理電路及聲光報(bào)警電路調(diào)試 22 利用 Unicode 字符的 PDU 編碼及短信發(fā)送 22 Unicode 編碼 21 短消息的控制方式 20 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 II 頁 共 II 頁 短消息格式介紹 20 AT 指令介紹 20 串口發(fā)送短消息工作原理 14 定時(shí)器寄存器 13 3 軟件總體設(shè)計(jì) 11 本章小結(jié) 8 單片機(jī)引腳說明 8 89C52 單片機(jī)概述 4 GSM 模塊 TC35 概述 3 信號(hào)采集與處理電路 2 2 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)方法 1 本課題主要研究?jī)?nèi)容 關(guān)鍵詞 ： 熱釋電傳感器 LHI778， GSM模塊 TC35， 單片機(jī) 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 A design of alarm based on dual element detector and GSM Abstract With the development of technology and the improvement of our lives, people’s request of defending is much higher then before. The research of this text is to carry out the automatic alarm based on dual element detector and GSM. On the basis of reading relevant information , designs the infrared signal acquisition circuit, signal regulate circuit, analogtodigital circuit and singlechip microputer control circuit, sound and light alarm circuit . we chose Siemens TC35 module to improve longdistance alarm, and use the universal amplifier LM324 to form Amplification filter circuit to Signal processing in this design. analogtodigital circuit is based on voltage parative circuit. the MCU operated the signal and municate with GSM TC35 module through serial, then the GSM module send a note to the user to improve aptitude alarm, at the same time the sound and light alarm circuit is operated. the sound and light alarm system makes up of LED, dynatron and buzzer. And the results show that the circuit design of the circuit will be able to realize the infrared source (human) alarm. Keywords: dual element detector LHI778, GSM TC35 module, MCU 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 I 頁 共 II 頁 目 錄 1 引言 聲光報(bào)警電路由發(fā)光二極管、三極管以及蜂鳴器組成。在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了紅外信號(hào)采集電路、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、聲光報(bào)警電路。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 基于熱釋電傳感器和 GSM 模塊的報(bào)警器設(shè)計(jì) 摘要 隨著科技的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對(duì)家庭的安防系統(tǒng)有了更高的要求。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。本設(shè)計(jì)中選用西門子公司的 TC35 模塊來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警；信號(hào)處理采用放大器 LM324 來構(gòu)成放大濾波電路；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由電壓比較電路實(shí)現(xiàn)；單片機(jī)控制電路完成對(duì)輸入信號(hào)的處理并經(jīng)過串口與 GSM 模塊通信， 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。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。 1 課題研究背景及意義 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 2 本章小結(jié) 3 熱釋電傳感器 3 熱釋電紅外信號(hào)采集及調(diào)理電路 5 聲光報(bào)警電路 7 單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì) 9 單片機(jī)外圍電 路 10 GSM 模塊與單片機(jī)通信電路設(shè)計(jì) 14 單片機(jī)串行通信 14 串行通信概述 16 RS232 串口介紹 18 串 行通信初始化 19 單片機(jī)與 GSM 模塊 TC35 通信 22 短消息編碼 23 程序流程圖 24 4 報(bào)警 電路 調(diào)試 27 信號(hào)調(diào)理電路調(diào)試 28 GSM 模塊 TC35 調(diào)試 30 GSM 模塊與上位機(jī) PC 之間的通信調(diào)試 35 附錄 B 系統(tǒng) PCB 版圖 40 致謝 為了保障自家的財(cái)產(chǎn)安全，許多樓房住戶都在自家地下室和住房的門、窗上安裝了防盜門和防護(hù)欄等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，尖端科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的普及，許多智能化的報(bào)警系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，它們將更便捷、更可靠地保障住戶的財(cái)產(chǎn)安全。 GSM是目前發(fā)展較成熟的一種數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)，其中 短消息是利用最廣泛的通信方案，把需要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心，由服務(wù)中心轉(zhuǎn)發(fā)給目的地址，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、通信成本低、頻譜利用率高和保密性好等特點(diǎn)。 本課題主要研究?jī)?nèi)容 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)利用熱釋電紅外傳感器感應(yīng)外界信號(hào)，由于熱釋電傳感器輸出的探測(cè)信號(hào)十分微弱（通常僅有 1mV 左右）而且是一個(gè)變化的信號(hào)，所以需要和放大電路相配合 ，將信號(hào)放大 70 分貝以上，這樣就可以測(cè)出 10~20 米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。要求： （ 1）能夠感應(yīng)到 10~20 米范圍內(nèi)人的行動(dòng)； （ 2）編寫單片機(jī) c 程序代碼，實(shí)現(xiàn) RS232 串口與 GSM 模塊通信，控制 GSM模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)； （ 3）對(duì)電路和程序進(jìn)行調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警功能。這里包括：當(dāng)傳感器發(fā)現(xiàn)有人時(shí)，一方面采用現(xiàn)場(chǎng)聲、光報(bào)警；另一方面引入先進(jìn)的GSM 通訊技術(shù)，利用 GSM 無線通訊網(wǎng)絡(luò)，將來人這個(gè)信息傳遞給戶主，戶主在得到信息后，可以采取相應(yīng)的措施。 本章小結(jié) 本節(jié)主要介紹了課題研究的背景和意義，以及研究?jī)?nèi)容和要求，同時(shí)對(duì)課題的研究方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。 圖 報(bào)警電路總體框圖 信號(hào)采 集與處理電路 熱釋電傳感器 熱釋電紅外傳感器（ Pyroelectric Infrared Detector,PIR）就是利用熱釋電效應(yīng)的原理，將紅外輻射轉(zhuǎn)換為電能的一種元件，是一種溫度敏感傳感器。它通常由兩個(gè)極性相反的傳感元件串聯(lián)連接，并于一個(gè)高阻和一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管組裝在一起。當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有變化時(shí)，因熱 釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電荷，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷會(huì)跟空氣中的離子結(jié)合而消失，當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，傳感器無輸出。 圖 熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 熱釋電傳感器 LHI778 外形 紅外輻射在自然界中無處不在，任何高于絕對(duì)零度 （－ 273℃ ）的物體都會(huì)有紅外線向周圍空間輻射，其本質(zhì)是熱輻射。而人體都有恒定的體溫，一般在 37 度，根據(jù)維恩位89C52 單片機(jī)外圍電路 信號(hào)采集與處理電路 聲光報(bào)警電路 GSM 通信模塊 S D G 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 6 頁 共 II 頁 移定律： m? K,所以會(huì)發(fā)出波長約 10um 左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的 10um左右的紅外線而進(jìn)行工作的。根據(jù)熱釋電效應(yīng)，當(dāng)一些晶體受熱時(shí)，在晶體兩端將會(huì)產(chǎn)生數(shù)量相等而符號(hào)相反的電荷，而紅外感應(yīng)源采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。目前應(yīng)用最多的是檢測(cè)人的傳感器，比如用于防盜報(bào)警系統(tǒng)。其外形結(jié)構(gòu)如圖 所示。因 S 和 G 之間懸空，故使用時(shí)在這兩個(gè)引腳之間應(yīng)接入一個(gè)輸出電阻 Ro，才能輸出傳感信號(hào)。這樣可以有效地降低干擾、防止外界干擾及機(jī)械振動(dòng)的影響。 熱釋電紅外傳 感器輸出的信號(hào)很微弱，容易受到噪聲的干擾，甚至有效信號(hào)被淹沒在噪聲中。熱噪聲是由探測(cè)器材料中的電荷載流子的隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。傳感器的固有噪聲電壓峰峰值約為 50uv，室外熱空