【正文】 小自身財產(chǎn)的損失。 1. 在MCU控制模塊中我們采用的是STC89C52，采用串口下載； 2. 短信發(fā)射模塊是由西門子公司最新開發(fā)的TC35i完成； 3. 傳感器分別使用到熱釋電紅外傳感器和DS18B20溫度傳感器； 4. 房主接收模塊則為用戶手機。自從20實世紀(jì)70年代末期誕生以來，由4位、8位單片機迅速發(fā)展到如今的16位甚至32位單片，各種單片機層出不窮，生產(chǎn)廠商也是百花齊放，但其中最為成功的當(dāng)屬Intel公司的8031，后來Intel又在其基礎(chǔ)上發(fā)展到MCS51,8位單片機從此幾乎稱霸了各個工控領(lǐng)域。我們系統(tǒng)中用的STC89C52,便是其中一員。單片機的一切工作都在CPU的控制下根據(jù)指令按一定的時序有條不紊的進行。下面是STC89C52主要特性工作電壓5v；080MHz時鐘范圍；8kFlash存儲器；2k數(shù)據(jù)存儲器；內(nèi)部看門狗。與AT89C52一樣在市場上使用相當(dāng)?shù)膹V泛，串口下載方式。P0口在作一般I/O口用時，由于它是漏極開路輸出電路，應(yīng)接上拉電阻才能輸出高電平。中斷系統(tǒng)：STC89C52有五個中斷源外部中斷0(IE0)、定時器T0(TF0)、外部中斷1(IE1)、定時器T1(TF1)與串行中斷(TI,RI)。相關(guān)SFR如表1表1 中斷相關(guān)SFRIEAFAEADACABAAA9A8A8HSM0SM1SMORENTB8RB8TIRISCON9F9E9D9C9B9A999898HSM0SM1SMORENTB8RB8TIRITCON8F8E8D8C8B8A898888HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 GSM MODEM簡介天線GSM MODEM又叫短信貓或GSM調(diào)制解調(diào)器，隨著無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，要求越來越多的設(shè)備具有無線通信功能背景下的產(chǎn)物。最初的GSM模塊都是國外公司生產(chǎn)的，比如德國的SIMENS公司和法國的WAVECOM公司。 AT指令 控制GSM MODEM 普遍采用AT指令，AT即Attention的簡稱，早在90年代初期，AT僅用于MODEM操作，后來，由移動電話生產(chǎn)廠商共同為GSM開發(fā)了一套完整的AT指令集，其中就包括對SMS功能的控制指令。表2 常用的AT命令命令說明AT+CSCA設(shè)置短消息服務(wù)中心AT+IPR設(shè)置通信波特率AT+CSMS選擇短消息服務(wù)AT+CMGF設(shè)置短消息內(nèi)容格式0:PDU 1:TEXTAT+CMGS發(fā)送信息命令A(yù)T+CMGR讀取短消息AT+CMGD刪除短消息AT+CSAS設(shè)置消息存儲類型AT+XXXX=?測試命令，系統(tǒng)列出可能選項AT+XXXX?系統(tǒng)列出當(dāng)前設(shè)置AT指令格式絕大多是以“AT+XXXX=X”的格式使用，其中“XXXX”表示令Modem執(zhí)行某一個動作的指令，‘X’則表示“XXXX”這個動作的可選項。 SMS（Short Massage Service） 在消息的發(fā)送與接收服務(wù)中，短消息的編碼方式有三種，它們分別是Block模式、基于AT指令的Text模式和基于AT指令的PDU模式。相對PDU模式，Text模式編碼簡單，使用方便，但其最大的不足就是它不支持中文的收發(fā)。下面將對Text與PDU兩種編碼方式做一定解析。例如：要發(fā)送“Someone has broken in your house!”的報警信息到房主手機15151976037，要向modem輸入的AT指令為： 1) 選擇短消息服務(wù)：AT+CSMS\r ；（‘\r’為回車符）OK ；由modem返回 2) 選擇短消息的編碼方式： AT+CMGF=1\r ；設(shè)定編碼格式為TEXT OK 3) 短消息目標(biāo)地址： AT+CMGS=”15151976037” OK ；等待延時后發(fā)送信息4) 發(fā)送短消息： ”Someone has broken in your house”\r； OKPDU模式：前面介紹過，PDU（Protocol Data Unit）編碼方式可以中英文混合發(fā)送，但比較繁瑣，它的編碼過程需要信息的奇偶對調(diào)，涉及到的要素比較多。B：短信息中心號碼類型，2位十六進制數(shù)。D：文件頭字節(jié)，2位十六進制數(shù)。F：被叫號碼長度，2位十六進制數(shù)。H：被叫號碼，長度由F中的數(shù)據(jù)決定。J：數(shù)據(jù)編碼方案，2位十六進制數(shù)。L：用戶數(shù)據(jù)長度，2位十六進制數(shù)。J中設(shè)定采用UCS2編碼，這里是中英文的Unicode字符。為方便記憶，可以概括編碼后的代碼為：處理后的中心地址+11000D91+處理后的目標(biāo)地址+000000+處理后的短信息內(nèi)容。說明：（1） GSM MODEM在接受到單片機從串口中發(fā)出的AT指令后并不馬上執(zhí)行響應(yīng)的指令，而是先想主機（單片機）返回一個“OK”，然后再執(zhí)行指令，所以在實行軟件控制的時候應(yīng)注意延時。 傳感器在智能化系統(tǒng)以及最近新興的一個領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)中，有一個成員是必不可少的，它就是傳感器。在本課題中主要用到熱釋電紅外傳感器與DALLAS公司開發(fā)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。圖25是熱釋電紅外傳感器的基本原理結(jié)構(gòu)圖。圖 25 紅外傳感器原理結(jié)構(gòu)圖 *探測原理熱釋電紅外傳感器在整個探測過程不發(fā)出任何形式的能量，叫做“被動式”測量。人體溫度在37℃左右，發(fā)出紅外線的波長大概在10um左右，當(dāng)有人在紅外傳感器前運動經(jīng)過，傳感器輸出相應(yīng)信號，信號被單片機采樣到并控制執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)，從而實現(xiàn)防盜共功能。*HCSR501 在本系統(tǒng)中，綜合性能的穩(wěn)定性以及技術(shù)的成熟性，決定采用HCSR501模塊，下面為HCSR501的部分參數(shù)。； 感應(yīng)距離：7米； DS18B20數(shù)字溫度傳感器DS18B20提供9位溫度讀數(shù)，測試溫度范圍為55～125℃，℃。 1wire總線操作必須嚴(yán)格遵守1wire總線通信協(xié)議的操作時序要求，以下是幾個主要的操作時序：圖 28 總線復(fù)位總線復(fù)位：置總線為低電平并保持至少480um，然后將總線拉高，等待從機響應(yīng)再次將總線拉低，完成復(fù)位操作。圖210 寫數(shù)據(jù)1 寫數(shù)據(jù)1：置總線為低并保持115um，然后拉高并延時1545um等待從端采樣總線，完成寫‘1’操作。溫度轉(zhuǎn)換及讀取流程DS18B20在數(shù)據(jù)傳送時，低位優(yōu)先原則。如圖212 所示：圖212 液晶顯示模塊LCD1602液晶顯示模塊 特性： 工作電源：5V 亮度可調(diào)； 內(nèi)部控制：HD44780； 支持LCD的一般控制命令； 字符發(fā)生器ROM：160個57點陣字型； 顯示數(shù)據(jù)寄存RAM:80Byte； 用戶自定義字型RAM：8個57點陣字型； 引腳說明 VSS\VDD: 工作電源和地； VEE: 輝度調(diào)節(jié)端； RS: 寄存器片選信號接口； R/W: 讀寫信號控制接口； E : 使能信號； D0～D7: 8為數(shù)據(jù)I/O口。對LCD的一切操作都必須在內(nèi)部忙標(biāo)志位為‘0’的情況下有效。在使用LCD之前應(yīng)對其先初始化，可以下幾個方面入手：1 選定LCD的顯示功能；2 設(shè)定LCD顯示模式；3 設(shè)定顯示字符的進入方式；4 清屏。 ST24C02 ST24C02是有ST公司開發(fā)的Twowire serial E2PROM，內(nèi)部有256個字節(jié)。圖214為DIP8封裝的ST24C02 圖214 ST24C02各引腳的功能見表5表5 ST24C02引腳說明引腳說明A0A2硬件地址設(shè)置接口VCC/GND工作電源和地WP內(nèi)存寫保護SCL二線制總線時鐘SDA二線制數(shù)據(jù)總線 I2C二線制協(xié)議 對24C02的操作都是建立在二線制通信的基礎(chǔ)上的，采用I2C二線制通信方式大大節(jié)約了傳送數(shù)據(jù)的I/O口?？偩€空閑時兩根線都處高電平，連接總線兩端器件要求為輸出級都為集電極或漏極開路，以具有線“與”功能。將總線置高電平釋放總線。 數(shù)據(jù)的傳送 在數(shù)據(jù)的傳送過程中，首先主機要向從機發(fā)送器握手命令，圖215是24C02的操作寄存器，寄存器為8位，其中高4位為器件標(biāo)識“1010”；BBB1對應(yīng)的是器件的硬件地址；最低位B0為讀寫選通信號，0寫選通，1讀選通。圖215 指令寄存器在I2C總線技術(shù)規(guī)范中，規(guī)定了總線的開始與結(jié)束信號，如圖216所示，當(dāng)時鐘SCL為高，數(shù)據(jù)線SDA的下降沿標(biāo)志的總線的啟動；當(dāng)時鐘線SCL為高，數(shù)據(jù)線SDA的上升沿標(biāo)志總線的結(jié)束。當(dāng)發(fā)送完一位數(shù)據(jù)接著要發(fā)送下一位數(shù)據(jù)時，主機應(yīng)先鉗住總線，既拉低時鐘線SCL然后變換數(shù)據(jù)，否則視為無效轉(zhuǎn)換?？偩€競爭的仲裁一條總線上掛接多個器件，難免有時要出現(xiàn)兩個或多個主機同時需要占用總線，這是就出現(xiàn)總線競爭的現(xiàn)象。其實總線的仲裁是兩個層次的，首先是地址位的比較，地址一樣再進入數(shù)據(jù)位的比較，這樣保證仲裁的可靠性。充分利用EDA軟件，做到在仿真的基礎(chǔ)上完善系統(tǒng)，最后為系統(tǒng)設(shè)計出具有可制造性與良好可焊性的PCB。DS18B20由一般I/O口對它進行讀寫操作。單片機將系統(tǒng)中經(jīng)常使用的大流量數(shù)據(jù)通過二線制總線對存取器ST24C02進行數(shù)據(jù)的讀寫。 電源模塊 整個安防系統(tǒng)的電源分兩塊一是圖32所示的為MCU模塊以及傳感器供電的電源，它的設(shè)計主要得考慮系統(tǒng)的功率問題，傳感器靜態(tài)電流50uA，三個指示燈每個工作電流約9mA，～7mA，所以就MCU系統(tǒng)而言，電源使用一個最大允許電流以1A的三端集成穩(wěn)壓器LM7805足矣。圖32 MCU供電電源 指示燈電路圖32中LED、LED2分別為串口收發(fā)工作指示燈和電源指示燈，采用直徑為3mm規(guī)格的LED，其中LED發(fā)綠光，LED2為紅光LED。而單片機STC89C52I/O口最大驅(qū)動電流可達20mA，所以LED_GREEN直接用單片機I/O口驅(qū)動。圖34 蜂鳴器報警電路 MCU模塊圖35 MCU模塊電路 MCU模塊電路如圖35所示，單片機系統(tǒng)電路比較典型，設(shè)計中著重考慮的是單片機的驅(qū)動能力，在必要的地方加上拉電阻以及限流電阻。圖36 TTL電平轉(zhuǎn)CMOS電平電路 系統(tǒng)局部仿真圖37 ST24C02與DS18B20讀寫仿真 圖37中，LCD第一行為直接顯示數(shù)據(jù)“TEST BY LJF Good”；第二行的“temp is”字符串則是從24C02里地址為0x05單元中讀出，然后顯示；后面的溫度值則是從DS18B20中讀書顯示的。系統(tǒng)開機后默認(rèn)自檢，初始化成功則向房主發(fā)送“system is ok”字符，DA18B20復(fù)位后溫度值為85℃，系統(tǒng)溫度與報警約10s，然后進入正式監(jiān)控階段。圖38 為系統(tǒng)PCB裝配圖。具體的程序清單見附錄A 本次軟件設(shè)計，采用編譯效率較高，移植性好的C語言編寫。第5節(jié) 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 對于一個監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)的安裝將直接影響監(jiān)測結(jié)果的精確性與可靠性，其中各種傳感器的安裝尤為重要，在本系統(tǒng)中，紅外傳感器的安裝位置和方式，它將直接決定防盜報警的靈敏度及準(zhǔn)確性，整個過程需要多次調(diào)試的輔助。探測靈敏度 從本課題第2節(jié)中已經(jīng)介紹到熱釋電紅外傳感器的探測原理，我們知道，紅外傳感器它只對運動的熱源“感興趣”，這里所謂的熱源則具體指人。圖51是紅外傳感器檢測靈敏度與熱源運動方向的關(guān)系圖。 正確的安裝還應(yīng)滿足以下幾個要求： 1．距離地面2～； 2．安裝位置應(yīng)遠離冰箱、空調(diào)、火爐等溫度變化靈敏的地方； 3．熱釋電傳感器的探測范圍內(nèi)不得有家具、柜子等隔離屏蔽物； 4．不能直接對這窗口，以免窗外的氣流溫度、人員走動而引起誤報；第6節(jié) 結(jié)束語 基于單片機與GSM通信家用安防系統(tǒng)的設(shè)計到這里就告一段落了，整個設(shè)計的過程同時也是本人學(xué)習(xí)的過程，也正是這畢業(yè)設(shè)計讓我深深體會到“書到用時方恨少”這句流行語的真正含義。我認(rèn)為單片機應(yīng)用系統(tǒng)可分為兩塊，除了單片機本身就是燒寫在單片機ROM中的代碼。前面提到過，本人在這里也是一個學(xué)習(xí)者的身份，所以對專業(yè)知識不好作太多的定論，以免貽笑大方了。（1）嚴(yán)格的要求自己電子產(chǎn)品的設(shè)計是一項精細(xì)活，嚴(yán)格的要求是可設(shè)計出來的產(chǎn)品可靠工作的保障，哪怕是一條無關(guān)緊要的線，是直的就一定不要畫彎，這種態(tài)度在編寫代碼的過程就更為重要了，一個程序并不是編譯不出錯就行，能控制硬件不出錯的工作也是不足的，而應(yīng)該做到更深層次的標(biāo)準(zhǔn)，重視程序的可讀性與編譯生成代碼的高效性。（2）虛心學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的態(tài)度有好的模板一定要虛心的去分析人家設(shè)計的精華，這樣才有利于你的準(zhǔn)確判斷，而不是臆斷人家的不足，所謂的不足不過是你的個人觀點，而應(yīng)該用事實說話。（3）老師指導(dǎo)的重要性對于一個你覺得陌生但已流行的事物，找一個老師來指導(dǎo)是尤為重要的，這樣可以少走很多彎路，這一點我在編程的過程中感觸尤深。（4）備份資料最后一點，關(guān)鍵資料一定要備份，否則前功盡棄，在這次設(shè)計中我是深受其苦了。答謝辭 本次畢業(yè)設(shè)計是在陳副教授秉著誨人不倦的指導(dǎo)態(tài)度下完成，嚴(yán)格的要求是我從中獲得的最大財富，陳老師是一位資深的電子設(shè)計高級工程師，能在陳老師的指導(dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計我的榮幸，我也將牢記在整個過程中老師提出的幾點經(jīng)驗之談與忠告，奈何無以回報，只有認(rèn)認(rèn)真真的完成畢業(yè)設(shè)計，不辜負(fù)老師的一片苦心。20%6C3CC1b50V334177。10%2C1CC12電解電容CD1116V10uF177。20%1 （用戶）