【正文】 漏的作用。 GSM modem 。同時(shí)，科技的日新月異帶動(dòng)了電子類產(chǎn)品的快速發(fā)展，尤其是家用電子類產(chǎn)品已經(jīng)成為人們生活必不可少的一部分。目前傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）安防系統(tǒng)在實(shí)際使用中暴露了很多隱患，例如：為其它沒有安防盜窗的相近樓層形成被盜隱患、發(fā)生火災(zāi)時(shí)不易逃生等。而各種防盜報(bào)警系統(tǒng)之間的主要區(qū)別是在于如何讓分機(jī)與主機(jī)、分機(jī)與用戶之間進(jìn)行通訊。但它們有各自的缺點(diǎn)：固定電話撥號容易被盜賊在入室搶劫前切斷電話線或惡意占線，使其在關(guān)鍵時(shí)刻失靈；以太網(wǎng)同樣面臨著線路被切斷的隱患，且不易普及；集群系統(tǒng)功耗很大，網(wǎng)絡(luò)架設(shè)和維護(hù)費(fèi)用很高，而且需要 購買固定的頻點(diǎn) [1]。此系統(tǒng)可解決固定電話撥號、以太網(wǎng)、集群系統(tǒng)的缺點(diǎn)，讓家庭防盜 更及時(shí)、使用更方便。它采用主動(dòng)式紅外傳感器進(jìn)行檢測，變有形的傳統(tǒng)防盜網(wǎng)（窗）為無形，給火災(zāi)時(shí)的逃生提供方便。系統(tǒng)組成框圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)組成 2 單片機(jī)概述 AT89S52 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品完全兼容。其接口簡單，使用方GSM 模塊 紅外傳感器 煙霧傳感器 燃?xì)庑孤﹤鞲衅? 遙控布、撤防 備 用 電 源 AT89S52 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 2 便且功能強(qiáng)大，因此本系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機(jī)作為主控制芯片。使用 Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外， AT89S52可降至 0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容 被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 [4]。 VSS—— 電源地端。 XTAL2—— 系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動(dòng)作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。 EA/Vpp—— EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行程序。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。 ALE/PROG—— ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。平時(shí)在程序執(zhí)行時(shí) ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)基輸入 。 PSEN—— 此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng) 8051 被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（ EA=0），會(huì)送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM的 OE腳。 PORT0（ ～ ） —— 端口 0是一個(gè) 8位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個(gè)位， 表示位 0， 表示位 1，依此類推。如果當(dāng) EA 引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）， P0就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7）。 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 4 PORT2（ ～ ） —— 端口 2是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4 個(gè) LS 的 TTL負(fù)載，若將端口 2的輸出設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。 PORT1（ ～ ） —— 端口 1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) LS TTL 負(fù)載，同樣地若將端口 1的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。 PORT3（ ～ ） —— 端口 3也具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) TTL 負(fù)載，同時(shí)還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?[7]。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT1，外部中斷 1 輸入。 ： T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定 時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN—— 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL1—— 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 3 GSM 模塊 概述 GSM(Global System for Mobile Communications)模塊，是將 GSM 射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、 GSM 射頻處理、基帶處理并提供標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊。目前一條短消息的信息量限制為 140 個(gè)字節(jié)，短消息業(yè)務(wù)可以被認(rèn)為是 GSM 系統(tǒng)中最為簡單和方便的數(shù)據(jù)通訊方式，它無需附加龐大和昂貴的數(shù)據(jù)終端設(shè)備，僅使用 GSM 模塊就可以達(dá)到互相進(jìn)行通信的目的。 硬件電路及工作原理 GSM 模塊采用 WAVECoM 公司推出的 wism02c，支持 AT 指令。 GSM 模塊數(shù)據(jù)線是專為連接 PC 機(jī) 9 針串口而設(shè)計(jì)的，①信號電平為標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 電平，只要單片機(jī)的串口也轉(zhuǎn)換為 RS232 電平，就可直接連接。這樣直接連接這幾個(gè)線也可以。所以不能直接連接，需要一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片 MAX232[9]。 單片機(jī)利用 AT 指令控制 GSM 模塊，將數(shù)據(jù)傳送出去。 SMS 短消息 (Short Message， SM)是 GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要增值業(yè)務(wù)之一，短消息接收和發(fā)送的業(yè)務(wù)代碼分別為 T21和 T22。一條短消息的最大長度可為 160個(gè)英文字符 (7位編碼 )或 70個(gè)漢字 (16位編碼 )。 按短消息發(fā)送的方式可分為：塊模式 (BlockMode)、文本模式 (Text Mode)和 pdu模式。 文本模式 (TEXT Mode) 單片機(jī)輸出 的 TTL 電平 GSM模塊串口 1 2 3 4 5 9 8 7 6 圖 單片機(jī)與 GSMS模塊信號之間的轉(zhuǎn)化 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 6 文本模式是在為 GSM修改的 AT指令集的基礎(chǔ)上定義的基于字符的協(xié)議。應(yīng)用軟件把純文本消息傳給 GSM模塊，由 GSM模塊來構(gòu)造 TPDU(Transfer Protocol DataUnit，傳輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元 )。在文本模式下，短消息對擴(kuò)展字符的能力是有限的。該模式使 AT指令集能方便地組構(gòu)更多復(fù)雜的 PDU，例如既可以傳遞二進(jìn)制數(shù)據(jù)又可以傳送字符數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)可發(fā)送文本模式和 pdu模式的短消息 [11]。通過 TA、 TE發(fā)送 AT命令來控制 MS(Mobile Station，移動(dòng)基站 )的功能與GSM網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行交互。則手機(jī)發(fā)送的 PDU串是 08 91 68 31 08 40 17 05 F0 11 000D 91 68 31 49 17 87 90 F6 00 08 00 06 6C344F4D。 ②復(fù)制 Proteus安裝目錄下 MODELS文件夾里的 vdm51． dll到 keilc／ c51／ BTN目錄下。 ④在 keilC中選擇 proteus仿真器。 單 片機(jī)串口通信 單片機(jī)晶振頻率為 ，選擇串行模式 1，所以波特率為 9600Kbit／ s。將程序繞錄到單片機(jī)之前，可以利用超級終端和 GSM模塊的通信確定 AT指令的格式。 圖 pdu模式發(fā)送短信“水位”到手機(jī)號碼 13947178096的仿真圖。 4 鍵盤顯示 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)生警情時(shí)能夠向指定的號碼發(fā)送短信息的功能 ， 則必須有鍵盤和 LED顯示，來對防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行電話號碼的預(yù)設(shè)，本設(shè)計(jì)選用 HD7279A作為鍵盤顯示驅(qū)動(dòng) [13]。 HD7279A是一片真正的單片 LED數(shù)碼管顯示和鍵盤接口芯片， 具有簡單 SPI串行接口的器件 ， 可直接驅(qū)動(dòng) 8位共陰式數(shù)碼管 (或 64個(gè)獨(dú)立的 LED)，管理多達(dá) 64鍵鍵盤，單片即可完成 LED顯示和鍵盤接口的全部功能，大大簡化電路設(shè)計(jì)，占用單片機(jī)資源極 少 (最少 2線 )，完全免調(diào)試，外圍電路更簡單 ，只需要外接少量的電阻等，即可構(gòu)成完善的顯示、鍵盤接口電路。 HD7279A內(nèi)部含有譯碼器可直接接收 BCD碼或 16進(jìn)制碼，也可不譯碼，并同時(shí)具有兩種譯碼方式。 引腳排列 見圖 。 表 41 HD7279電特性 電特性（ VCC=， R=， C=15pF， TA=25℃ ）： 表 42 HD7279A引腳說明 引腳 名稱 說明 1,2 VDD 正電源 3,5 NC 無連接 4 VSS 接地 6 CS 片選輸入端，此引腳為低電平時(shí)，可向芯片發(fā)送指令及讀取鍵盤數(shù)據(jù) 7 CLK 同步時(shí)鐘輸入端，向芯片發(fā)送數(shù)據(jù)及讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳電平上升沿表示數(shù)據(jù)有效 8 DATA 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端，當(dāng)芯片接收指令時(shí)，此引腳為輸入端：當(dāng) 讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳在‘讀’指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆? 9 KEY 按鍵有效輸出端，平時(shí)為高電平，當(dāng)檢測到有效按鍵時(shí)，此引腳變?yōu)榈碗娖? 1016 SGSA 段 g段 a驅(qū)動(dòng)輸出 17 DP 小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)輸出 1825 DIG0DIG7 數(shù)字 0—— 數(shù)字 7驅(qū)動(dòng)輸出 26 CLKO 振蕩輸出端 27 RC RC振蕩器連接端 28 RESET 復(fù)位端 HD7279A 的工作原理 HD7279A 最顯著的優(yōu)點(diǎn)是與單片機(jī)的接口簡單，最多只需 5 條連接線，分別是復(fù)位端RESET，片 選輸入端 CS，同步時(shí)鐘輸入端 CLK，數(shù)據(jù)輸入輸出端 DATA 和按鍵有效輸出端 KEY。 HD7279A 接口電路見圖 。 (1)復(fù)位 (清除 )指令 A4H 該指令清除所有顯示，所有設(shè)置的字符消隱、閃爍等屬性也一并清除，實(shí)際上電和系統(tǒng)上電初始化后所處狀態(tài)完全相同，相當(dāng)于初始化命令。 (2)下載數(shù)據(jù)且按方式 0 譯碼指令該指令第一字節(jié)數(shù)據(jù)是命令，其中 a2， al， a0 是 8 位LED 的某一位的二進(jìn)制編碼。 (3)讀鍵盤鍵值代碼指令 15H 該指令讀取鍵盤鍵值代碼，第一字節(jié)數(shù)據(jù) D7～ D0 是從單片機(jī)流向 HD7279A 的命令，第二字節(jié)數(shù)據(jù) D7～ D0是從 HD7279A 流向單片機(jī)的鍵值代碼，其值的范圍是 OOH～ 3FH：共 64 個(gè)，無有效按鍵時(shí)讀出的鍵值代碼是 0FFH。圖 為 SIP／串行接口時(shí)序。 FRAM 利用鐵電晶體的鐵電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，因此 FRAM 保持?jǐn)?shù)據(jù)不需要電壓，也不需要象 DRAM 一樣周期性刷新。 鐵電存儲(chǔ)器的特點(diǎn) 非易失性存儲(chǔ)器 FM24C16 的 特點(diǎn) ： 讀寫速度更快，寫入速度要快 10 萬次以上 ； 存儲(chǔ)器可以無限次擦寫 ， 即使每秒訪問 3000 次，連續(xù)使用十 年，使用壽命仍未 終止； 所需功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他 非易失性存儲(chǔ)器 。封裝形式有 8 腳 DIP、 SOIC 或TSSOP。當(dāng)該引腳為低電平時(shí)，正常寫操作；為高電平時(shí)，對 FRAM 部分存儲(chǔ)區(qū)域提供硬件寫保護(hù)功能，即對被保護(hù)區(qū)域只能讀，不能寫。“開始”和“停止”條件決定了數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始和停止。如圖 所示?！?1”表示對從器件進(jìn)行讀操作，“ 0”表示對從器件進(jìn)行寫操作。然后在根據(jù)讀寫控制位 (R／ W)的狀態(tài)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。綜合起來， FM24C16讀／寫操作過程可概括為： ①主器件 (CPU)發(fā)送起始條件； ②主器件發(fā)送一字節(jié)的尋址 FM24C16的地址信息； ③主器件接收 FM24C16 發(fā)出的確認(rèn)信號； ④主器件發(fā)送字節(jié)地址，主器件接收 FM24c16 發(fā)出的另一個(gè)確認(rèn)信號； ⑤若為寫操作，主器件發(fā)送數(shù)據(jù)到被尋址的單元， FM24CL6 向主器件發(fā)送確認(rèn)信號；若為讀操作，主器件重新發(fā)送起始條件和 FM24C16 地址，此時(shí) R／ W 位置 “ 1”， FM24C16 發(fā)出確認(rèn)信號后，輸出一字節(jié)數(shù)據(jù)； ⑥主器件發(fā)送結(jié)束條件。由于系統(tǒng)中部分?jǐn)?shù)據(jù)要頻繁刷新，加之系統(tǒng)硬件資源有限，所以選用了 FM24C16 串行 FRAM[16]，電路連接如圖 所示。 S C L S D A V V CC R R F M 2 4 C 1 6 圖 FM24C16與單片機(jī)電路接口 圖 總線啟動(dòng)條件 SCL SDA 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 12