【正文】 年在美國出現(xiàn)后，多年以來，人們對智能家居環(huán)境的研究和追求始終沒有停頓過。蓋茨的新居落成，不僅具備高速上網(wǎng)的專線，所有的門窗、燈具、電器都能夠通過電腦控制，而且一個高性能的服務(wù)器作為管理整個系統(tǒng)的平臺。1999 年的時候，在德國漢諾威舉辦的 Cebit 信息產(chǎn)品博覽會確確實(shí)實(shí)展出了一所真正的信息住宅。到 2022 年開始廣泛介紹河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書2和宣傳智能家庭概念，使我國的居民了解智能家庭的概念，并感覺到我們在跨入新世紀(jì)的同時，自己的家居也將進(jìn)入智能化的新時代。但由于沒有智能家庭所需的接口標(biāo)準(zhǔn)，可選配的智能家用設(shè)備也很少，限制了智能家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。到 2022。美國和歐洲在 2022 年～2022 年全面普及智能家庭網(wǎng)絡(luò)，各種可連網(wǎng)的終端電器設(shè)備大量出現(xiàn)在市場上。到 2022 年～2022 年，我國將全面普及智能家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和產(chǎn)品，即開始走進(jìn)普通居民的家居中。國外的產(chǎn)品將在高檔系統(tǒng)產(chǎn)品占有一席之地。如何建立一個高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)前社會一個熱點(diǎn)問題。人們希望在回到家前啟動家中的空調(diào)以調(diào)整到適當(dāng)?shù)臏囟龋合Ｍ抑忻簹庑孤?、起火、小偷入侵時能夠報警；希望人外出時能夠查看窗戶有沒關(guān)好，基于這些考慮本課題研究建立一個采用 GSM 短信息對家居環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)家居智能化的系統(tǒng)。而各種防盜報警系統(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)：，使其在關(guān)鍵時刻失靈。，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)。此系統(tǒng)可解決這些隱患，讓家庭防盜更及時、使用更方便。它采用主動式紅外傳感器進(jìn)行檢測，變有形的傳統(tǒng)防盜網(wǎng)防盜窗為無形，給火災(zāi)時的逃生提供方便。 設(shè)計的目的和意義隨著時代的進(jìn)步，人們對自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不時刻留意那些不速之客。由于紅外線是不可見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。同時，TC35i 型 GSM 模塊自帶 RS232 通信端口，能夠方便地與單片機(jī)相連，可實(shí)現(xiàn)報警信號的無線快速傳遞，直接將報警信息傳送到客戶手機(jī)終端上，方便及時報警。目前國內(nèi)使用的各類防盜、保安報警器基本都是以超聲波、主動式紅外發(fā)射接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。用熱釋電紅外防盜報警器與目前市場上銷售的許多防盜報警器材相比：（1）不需要紅外線或電磁波等發(fā)射源。（3）隱蔽性好，可流動安裝。紅外線傳感器是將紅外輻射能轉(zhuǎn)化為電能的一種光敏元件，通常將紅外傳感器分為熱型和光子型，熱釋電紅外傳感器是利用紅外輻射的熱輻射作用引起元件本身的溫度變化，其探測率、響應(yīng)速度都不如光子型傳感器。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書4第 2 章 系統(tǒng)功能及總體設(shè)計方案 系統(tǒng)功能該系統(tǒng)主要應(yīng)用于家庭的室內(nèi)或門窗上，具體安裝位置還應(yīng)結(jié)合房屋設(shè)計來選定。C。系統(tǒng)的器件需要采用高性能低價原件，降低開發(fā)成本，而且能夠滿足大多數(shù)用戶的需求。本設(shè)計包括硬件、軟件兩部分。電路結(jié)構(gòu)可劃分為熱釋電紅外傳感器、報警器、矩陣鍵盤、單片機(jī)控制電路。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機(jī)是設(shè)計的中心元件，該系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。圖 21 系統(tǒng)功能示意圖 總體方案設(shè)計本系統(tǒng)以單片機(jī) STC89C52 為控制中心，外接紅外傳感器。當(dāng)傳感器檢測到有異常情況入侵時，單片機(jī)會觸發(fā)報警輸出設(shè)備發(fā)出聲光報警。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如 22 所示： 圖 22 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖GSM 模塊紅外傳感器煙霧傳感器燃?xì)庑孤﹤鞲衅鱉CU遙控布、撤防備 用 電 源河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書6第 3 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 主控芯片的選擇STC89C52 作為普通 51 單片機(jī)已與廣泛應(yīng)用于各種產(chǎn)品中，其接口簡單，方便使用，且功能強(qiáng)大，因此本系統(tǒng)采用 STC89C522 單片機(jī)作為主控制芯片。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52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 STC89X52 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，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 　　和atmel的對比STC89C52RC單片機(jī): 　　8K字節(jié)程序存儲空間； 　　512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間； 　　內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲空間。 STC89C52 最小系統(tǒng)（1）電源部分外電源供電，采用 電源插座，可外接電源 DC5V，經(jīng)單向 D1 保護(hù)，送到開關(guān)S1，LED 為電源指示燈。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書810KRuFCSTV圖 32 復(fù)位電路（3）蜂鳴器如圖 33 單片機(jī) P15 輸出高低電平經(jīng) R21 連接三極管 B 極控制三極管的導(dǎo)通與截止從而使蜂鳴器工作。12346780JD Conectr+VTOURINGMAXP圖 35 串口通信（6）時鐘其中 Y1 是可插拔更換的，默認(rèn)值是 12MHz，C9=C10=30pf，它們決定了單片機(jī)的工作時間精度為 1 微秒。但對于出門在外或經(jīng)常出差的人來說，聲音報警和燈光報警只能起到警示作用，實(shí)際意義不大。短信報警電路采用 TC35i 模塊。TC35i 新版西門子工業(yè) GSM 模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級 GSM 模塊,工作在EGSM900 和 GSM1800 雙頻段,電源范圍為直流 ～ ,電流消耗——休眠狀態(tài)為，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA(平均)， 峰值；可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號, 功耗在 EGSM900(4 類)和 GSM1800(1 類)分別為 2W 和 1W ,通過接口連接器和天線連接器分別連接 SIM 卡讀卡器和天線。它支持 Text 和 PDU 格式的 SMS(Short Message Service,短消息),可通過AT 命令或關(guān)斷信號實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù). （1）技術(shù)特點(diǎn)　　TC35/TC35I 短信模塊體積小、重量輕； 　　低功耗； 　　支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真； 　　SIM 應(yīng)用工具包； 　　AT 命令集控制； 　　Ramp。C to +55176。C to +55176。C to +85176。micro。 GSM Modem 的硬件電路模塊要求 12V/500mA 供電，與計算機(jī)或單片機(jī)通過串口通信，波特率 9600bp 通過SIM 卡座來安裝 SIM 卡。SIM 電壓為 3V/，TC35i 的數(shù)據(jù)接口(CMOS 電平)通過 AT 命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù)，可選波特率為 300b/s～115kb/s，自動波特率為 ～115kb/s。 TC35i 由供電模塊閃存、ZIF 連接器、天線接口等 6 部分組成。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書13（2）TC35i 引腳介紹 TC35i 模塊有 40 個引腳，通過一個 ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)連接器引出。TC35i 的第 1～5 引腳是正電源輸入腳，第 6～10 引腳是電源地。TC35i 使用外接式 SIM 卡，24～29 為 SIM 卡引腳，分別為 CCIN、CCRST、CCIO、CCCLK、CCVCC 和 CCGND。 33～40 為語音接口，可以直接駐極體話筒和揚(yáng)聲器用來采集聲音或者放音。30為 RTC backup，31 為 Power down，32 為 SYNC。TC35i 模塊的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實(shí)際上是一個串行異步收發(fā)器，符合 ITUT RS232 接口標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng) LED 熄滅時，表明 TC35i 處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)。如圖 310 所示，串口模塊由一個 MAX232 芯片和一個 COMPIM 串口端組成，COMPIM 端口負(fù)責(zé)與GSM 連接，MAX232 負(fù)責(zé)與單片機(jī)連接。兩種方法相比，第二種方法簡單易行，便于實(shí)現(xiàn)，故本設(shè)計采用了第二種設(shè)計方法。當(dāng)接通主電源后繼電器 J1 得電，河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書15其常閉觸電 J11 和 J12 斷開，備用電源處于智能充電模式。 5V、 電源設(shè)計系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要各種外圍電路的配合，按照功能可分為電源電路、通信控制電路和其它電路。穩(wěn)定可靠的電源設(shè)計是保障TC35I模塊正常工作的關(guān)鍵。為了達(dá)到上述供電要求，選用了 3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片LM2576 ，電源電路如圖310所示，輸入電壓為9V~12V，一路降壓成5V 供單片機(jī)和傳感器電路，一路由ADJ型LM2576調(diào)節(jié)（圖中R11和 R12組成的分壓反饋網(wǎng)絡(luò)） 供TC35I。輸入電容C IN會影響到電源輸出端低頻交流波紋和延期時間，同時防止在輸入端出現(xiàn)大的瞬態(tài)電壓，宜選用低ESR值高耐壓值（ 16－ 25V） ， 大容量（470UF以上）的鋁或鉭電容。儲能電感L1要求有高的通流量和對應(yīng)的電感值，電感的直流通流量直接影響輸出電流 ,較高的電感也能改善少許效率。輸出電容C OUT用來輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定性，同樣宜選用高耐壓、大容量、低ESR的電容。如圖3310 J1R0zD3~2V+INOUTA_圖 39 主電源 a河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書16在實(shí)際電路中，變壓器后面由4個二極管組成一個橋式整流電路，整流后將會得到一個電壓波動很大的直流電源，因此需要在這里穩(wěn)壓二極管， 變壓器輸出端的12V電壓經(jīng)橋式整流并電容濾波，輸出到IL2576電路中。由于鉛酸蓄電池在過充情況下電解液會發(fā)生氣化現(xiàn)象，導(dǎo)致蓄電池的壽命降低 ，蓄電池在充滿電時，蓄電池的電壓大概在 左右，在欠壓時電壓大概在 左右，根據(jù)這個特點(diǎn)，本人發(fā)現(xiàn)此充放電特性符合滯回比較器的傳輸特性，即將滯回比較器的上限閾值設(shè)為 ，下限閾值設(shè)定為 ，當(dāng)充滿電后，使滯回比較器控制繼電器將充電限流電阻切換到較大的限流電阻上；當(dāng)放電到 時，滯回比較器控制繼電器將限流電阻切換到較小的限流電阻上，并且保障系統(tǒng)正常工作電流要小于快充充電電路的電流，而大于慢充充電電路的電流。電路的核心部分是由 NE555 組成的“滯回比較器” ，RRRP1 和 RP2 構(gòu)成取樣電河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書17路，LED1－ LED3 為充電狀態(tài)指示。SS2 為輕觸開關(guān)，可以用來手動控制充電進(jìn)程，使電路變得更加靈活方便。此時，NE555 的③腳輸出高電平，VT1 導(dǎo)通，繼電器吸合(與 J－2 相接)，電源經(jīng) R6 向電瓶充電；經(jīng)過一定時間，電瓶電壓隨充電過程逐漸升高，當(dāng)高于預(yù)先設(shè)定的電壓值(如 13．7V)時，取樣電路輸出的電壓高于 NE555 組成“滯回比較器 ”的上限。若將電瓶放電，則當(dāng)電瓶電壓再次低于所設(shè)定的下限時，電路才再次翻轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)。在電瓶電壓經(jīng)取樣后處于滯回上、下限之間時，無論電路處于何種狀態(tài)，按下 S1，電路都會強(qiáng)制轉(zhuǎn)為充電狀態(tài)；按下 S2，則強(qiáng)制退出充電。根據(jù)工作原理可知：當(dāng) LED2 點(diǎn)亮?xí)r，表示正在充電；當(dāng) LED2 熄滅而 LED1 和 LED3 點(diǎn)亮?xí)r，則表示電瓶為正常荷電狀態(tài)。（2）調(diào)試方法首先，將電路畫“X”處斷開，接上電源，用數(shù)字表測得 NE555 的⑤腳電壓應(yīng)恒為 8V左右。注意電壓極性為：a 正 b 負(fù)。然后將標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓電源電壓降低至相應(yīng)電瓶電壓預(yù)定的最小值(如 )，調(diào)節(jié) RP1，使 RP1 滑動端輸出為⑤腳電壓值的一半(如 4V)。同時用數(shù)字表跟蹤 a、b 兩端的電壓。在電壓為 － 之間時，可以嘗試按一下 S1 或 S2，便自然了解其功能了，最后將斷開處接通即可。充電回路電流大，應(yīng)選用短而粗的導(dǎo)線連接；控制回路應(yīng)盡量不與充電回路“重合” 。一般只要河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書18正確搭接，就可以正常工作。對于12Ah 的電瓶，調(diào)節(jié)充電電流在 為宜。（4）后備電源電路圖 +OUT圖 311 備用電源 a NpFGI圖 312 備用電源 b 存儲電路設(shè)計河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書19為了實(shí)現(xiàn)對預(yù)設(shè)電話號碼的存儲和對報警信息的記錄，本系統(tǒng)采用了能夠保證掉電數(shù)據(jù)不丟失的鐵電存儲器FM24C16。本設(shè)計選用了 FM24C16 來作為非易失性數(shù)據(jù)存儲器，其特點(diǎn)如下：4．FM24C16A 是一種串行非易失存儲器，它的結(jié)構(gòu)容量為 512*8 位，接口方式為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)二線制造串行接口，與串行 EEPROM 的功能操作相似，與 EEPROM 具有相同的引腳排列，不同之處在于，F(xiàn)M24C16A 具有非常出色的寫操作性能；5．FRAM 內(nèi)部采用讀恢復(fù)機(jī)制操作。FRAM結(jié)構(gòu)是基于行與列陣列排布，行由 A8 A2 定義。鐵電的擦寫次數(shù)幾乎可以說是無限次。 二線制協(xié)議FM24C16 使用二線制協(xié)議串行總線及其傳輸規(guī)約進(jìn)行雙向傳輸，這種方式占用腳位少，占用線路板空間小，圖 342a 描述了 FM24C16 在微處理器系統(tǒng)中的典型配置：河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書20圖 313二線制協(xié)議即是總線上的所有操作都是由 SDA 和 SCL 兩個腳位的狀態(tài)來確定的，共有四個狀態(tài)：開始，停止，數(shù)據(jù)以及應(yīng)答，圖 314 描述了四個狀態(tài)的時序圖。2 片 AT89C55 用 P1．0，P1．1 作為通訊口，來確定誰操作 FM24C16：片 1 操作前，檢測 P1．0 口，如果為高，則置低 P1．1 口，向片 2 發(fā)出占用 FM24C16 信號，然后再檢測 P1．0 口，還為高，則進(jìn)入操作，若為低，則退出操作并把 P1．1 口置高；如果P1．0 口為低，則說明