【正文】 ...................................................................................... 18 硬件電路調(diào)試 ........................................................................................................ 18 電路調(diào)試步驟 ............................................................................................. 18 調(diào)試數(shù)據(jù)記錄 ............................................................................................. 19 代碼調(diào)試 ................................................................................................................. 19 系統(tǒng)綜合調(diào)試 ........................................................................................................ 19 小車平臺調(diào)試 ............................................................................................. 19 溫濕度采集調(diào)試 ......................................................................................... 20 RFID 定位調(diào)試 ............................................................................................ 20 煙霧和光電開關(guān)調(diào)試 ................................................................................. 21 GSM 模塊調(diào)試 ............................................................................................ 21 第 5 章 調(diào)試結(jié)果 ................................................................................................................. 23 第 6 章 系統(tǒng)設(shè)計的不足 ..................................................................................................... 24 結(jié) 論 ..................................................................................................................................... 25 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 26 謝 辭 ..................................................................................................................................... 27 附 錄 1 系統(tǒng)實(shí)物圖 ............................................................................................................ 28 家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的 設(shè)計 （硬件部分） 1 第 1 章 緒論 課題的背景 現(xiàn)如今隨著社會的不斷發(fā)展， 人們生活節(jié)奏加快 ， 并且越來越忙碌，在家中的時間相對以前來說減少 ， 家中無人的情況增多，現(xiàn)在類似入室搶劫 ， 入室偷盜，家中失火的情況也越來越多。 所以人們對其 居住環(huán)境 的 安全狀況的 要求 也在不斷的提高 ， 具體 主要的表現(xiàn)在不 單單是 希望擁有溫馨、舒適 、寬敞明亮 的住處，而且對于安全性和智能性等方面也提出了更多、更高的要求， 正是因?yàn)槿藗儗Π卜赖囊蟛粩嗵岣?，所以本系統(tǒng)設(shè)計 基于對 提高 家庭 環(huán)境的 安全系 數(shù) 的設(shè)想 ，智能 家庭 住宅的安全防范系統(tǒng)也 因此 應(yīng)運(yùn)而生 起來 ，并且 在現(xiàn)代 化 的 家庭安全 中發(fā)揮了 十分 巨大的作用 了 [2]?，F(xiàn) 今 ，隨著 社會 的 各方面的 快速發(fā)展， 樓房擴(kuò)增的速度 也不斷 加快 了 ， 傳統(tǒng)的 安防 監(jiān)控系統(tǒng) 肯定也 已經(jīng)不能滿足當(dāng)今 人們 的 要 求 和需求 ， 家庭安防巡邏系統(tǒng) 需要能夠在無人的條件下實(shí)現(xiàn) 對家中環(huán)境進(jìn)行高效 科學(xué) 的管理，這既需要系統(tǒng)能夠 自動監(jiān)控家庭 環(huán)境 各 種狀態(tài) ， 也要求其能夠?qū)崿F(xiàn)與 屋主 之間的 進(jìn)行實(shí)時的 通訊。 而 制約我國安防產(chǎn)業(yè)國際競爭力提高的主要瓶頸之一 是 生產(chǎn)要素中的技術(shù)自主創(chuàng)新的薄弱。 課題的研究現(xiàn)狀 課題在國外的研究現(xiàn)狀 在 20 世紀(jì)時 ，美國 建成 了世界上 的 第一座智能大廈 。在新加坡 舉辦 的國際展覽會上， 也展示了 “未來之家” 這一新的設(shè)計產(chǎn)品 。 在 本次大會后，安防產(chǎn)業(yè) 就 在國外開始迅速 蓬勃 發(fā)展 起來 [3]。 對于全世界的 安防行業(yè) 來說， 一直處于 在 領(lǐng)先 的 地位 的是北美，并且不斷的發(fā)展壯大 。大到政府、企業(yè)辦公寫字樓，小到別墅、公寓、倉庫，甚至街頭小店， 這些 幾乎都與當(dāng)?shù)鼐只虬卜拦韭?lián)網(wǎng) 。 課題在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 在國內(nèi)，我國的智能安防 行業(yè)相對來說 起步 是 比較晚 的 ，但是 不容置疑，我們的 發(fā)展速度確實(shí) 是 十分迅猛的。在北京、東南沿海等地區(qū)智能報警系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展了一定的規(guī)模。尤其伴隨我國經(jīng)濟(jì)、社會的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，住宅小區(qū)是否具備智能化， 安全化 將成為評價住宅小區(qū)的重要 的 指標(biāo) [2]。二是行業(yè)的企業(yè)規(guī)模大，產(chǎn)業(yè)高度集中。四是產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高。 智能 安防 的 產(chǎn)品 應(yīng)用領(lǐng)域 逐漸變廣 ，人們收入 也不斷在 提高， 人們 對安防產(chǎn)品的需求量 也在 不斷 地 增加 。 課題研究的意義 本課題 是 根據(jù)目前安防系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，研究并設(shè)計了一個相對比較完整的安防系統(tǒng)，其中重點(diǎn)設(shè)計是基于 STC12C5A60S2 的 單片機(jī)和 RFID 無線射頻技術(shù)對位置定位 的安防系統(tǒng)。本設(shè)計在程序設(shè)計中又 引入 了 模塊化 的 設(shè)計 思想，從而使 整個的 系統(tǒng)整體更簡潔、完善。本 設(shè)計的 內(nèi)容 是 屬于軟件和硬件電路的設(shè)計 和 應(yīng)用方面 的 ，實(shí)現(xiàn)過程包括 了 元器件 的 選擇 和 特性 的 測試 、 電路原理 的 設(shè)計、編寫程序及軟件調(diào)試、 以及 系統(tǒng) 的 整體調(diào)試 等 等。 設(shè)計的主要任務(wù) 設(shè)計的主要任務(wù)包括： 家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的 設(shè)計 （硬件部分） 3 （ 1） 選用 STC12C5A60S2 單片機(jī)作為 整個系統(tǒng)的 主控芯片 對數(shù)據(jù)進(jìn)行 快速處理。 （ 3） 使用 RFID 對房屋需要監(jiān)測的每一個位置精確定位。 （ 5）使用四路光電循跡模塊對房屋巡邏路線精確循跡。 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2 章 系統(tǒng)方案的提出 系統(tǒng) 設(shè)計思想 本系統(tǒng)主要應(yīng)用于尋常百姓家中、大型無人值守倉庫等地方，對于住戶而言，最為關(guān)心的一點(diǎn)就是家中是否安全，這也是從一開始家庭安防巡邏定位系統(tǒng)時的初衷。我們需要這個系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的采集我們想要的環(huán)境參數(shù)，并且能夠?qū)⒉杉降男畔⒎答伣o住戶，最重要的一點(diǎn)在于用戶可以不在家中就能了解到各個方位的安全情況，即系統(tǒng)的使用不受到時間和空間的限制。 （ 2）實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控 系統(tǒng)監(jiān)控信息不受時間和空間的限制，即便觀察者身處外地也能夠很方便的了解家中安全情況。 （ 4）提高可靠性 在系統(tǒng)功能完善的基礎(chǔ)上，盡可能的提高系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性。 所以需要采用 各種 相關(guān)的 傳感器來實(shí)現(xiàn)采 集并傳輸信息的目的。本設(shè)計的核心是 STC12C5A60S2 單片機(jī)，亮點(diǎn)在于利用RFID 無線射頻技術(shù) 對位置進(jìn)行 精確 定位，以及 通過 GSM 模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 的 傳輸信息。系統(tǒng)的整體框圖如圖 21 所示： 家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的 設(shè)計 （硬件部分） 5 圖 21 系統(tǒng)方案框圖 系統(tǒng) 模塊化設(shè)計 系統(tǒng)整體是以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，傳感器為采集端，利用 GSM 模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程消息推送，根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計需求，分為了以下幾個模塊進(jìn)行設(shè)計： （ 1）最小系統(tǒng)模塊 （ 2） RFID 定位模塊 （ 3）溫濕度采集模塊 （ 4）煙霧采集模塊 （ 5） GSM 控制模塊 （ 6）電機(jī)驅(qū)動模塊 （ 7）多路循跡模塊 （ 8）光電開關(guān)模塊 福州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 3 章 硬件電路 硬件電路概述 本 系統(tǒng)的硬件電路主要可以分為 以下的 六 個部分，分別是： （ 1）核心控制部分 STC12C5A60S2 單片機(jī)：是整個系統(tǒng)的心臟部分，負(fù)責(zé)控制各個傳感器， 控制 RFID 讀寫器，利用 RFID 無線射頻識別技術(shù)對房間內(nèi)的位置進(jìn)行定位，負(fù)責(zé)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向，并 接收傳感器采集到的信息并處理，控制 GSM 模塊的遠(yuǎn)程傳輸?shù)裙ぷ鳌?其中 利用 DHT11 溫濕度傳感器模塊是 可以將采集到的溫度和濕度信息直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后 ，進(jìn)而能 反饋給單片機(jī)， 且煙霧傳感器 采集 到的數(shù)字信號也能發(fā)送給單片機(jī) ， 并用光電開關(guān)采集到的數(shù)字信號反饋給單片機(jī)來達(dá)到檢測大門開關(guān)狀態(tài)的目的。 （ 3） RFID 定位 ： 利用 RFID 無線 射頻識別技術(shù)，通過使用 MFRC522 讀卡器對非接觸式 IC 卡 M1 卡進(jìn)行讀取 信息 ，由于 每一張 M1 卡 都 具有唯一的 標(biāo)識 編號，繼而根據(jù)不同的編號對應(yīng)不同的位置這一原理，對我們所需要定位的地點(diǎn)進(jìn)行精確的管理定位， 工作過程 是 “ 尋卡 ， 防沖突 ， 選卡 ， 讀 /寫卡”操作，如果成功，則返回 M1 卡的 卡號信息 。 （ 5） 多路循跡模塊 ： 采用四個紅外對管，分別置于小車 的 車 頭部分，并讓四個紅外對管分布在 前軌道的兩側(cè)，根據(jù)四只光電開關(guān)接受到白線與黑線的 不同 情況 做出判斷，根據(jù)判斷進(jìn)而 來控制小車轉(zhuǎn)向來調(diào)整 小車前進(jìn)的方向 。線性型驅(qū)動的電路結(jié)構(gòu)和原理簡單，采用由達(dá)林頓管組成的 H 型橋式電路。 STC12C5A60S2 單片機(jī) STC12C5A60S2 的簡介 單片機(jī)即是 一種 嵌入式的微控制器，它將一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片上 ，集成度家庭安防巡邏定位系統(tǒng)的 設(shè)計 （硬件部分） 7 高，速度快 。單片機(jī)具有體積小、功耗低、成本比較 便宜、操作 相對 可靠、環(huán)境適應(yīng)能力 很 強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)， 非常 適合用于工業(yè) 的 控制領(lǐng)域和智能產(chǎn)品 的 領(lǐng)域。 STC12C5A60S2 是一種 單時鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，與 51 系列微處理器兼容，但比普通 8051 處理速度 快 到 8 倍 以上 ，具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾 等 的特點(diǎn)的新一代8051 單片機(jī) 。 （ 2） ~：一組帶有上拉電阻的 I/O 口， 管腳復(fù)用成 8 路 ADC 輸入通道 。 （ 4） ~：一組帶有 上拉電阻的 I/O 口，但其部分引腳的第二功能更常被使用到，如表 31 所示： 表 31 P3 口引腳的第二功能 引腳號 引腳名稱 第二功能 RXD 串行輸入 TXD 串行輸出 INT0 外部中斷 0 INT1 外部中斷 1 T0/INT 定時器 0 外部輸入 T1/INT 定時器 1 外部輸入 WR 外部數(shù)據(jù)存儲器允許寫 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器允許讀 （ 5） RST：復(fù)位引腳，通過檢測按鍵是否按下控制單片機(jī)的復(fù)位， RST 引腳上 連續(xù)出現(xiàn)兩個機(jī)器周期或以上的高電平將使得單片機(jī)復(fù)位。 （ 8） ECI/MOSI： ECI 是 PCA 計數(shù) 器的外部脈沖輸入 管 腳 。 （ 9） MISO： SPI 同步串行接口的主入從出。 STC12C5A60S2 在本系統(tǒng)中的具體應(yīng)用 在本系 統(tǒng)中， STC12C5A60S2 的 XLAT XLAT2 引腳外接 的晶振； P1_3和 P1_4 控制左右車