基于gsm的家庭安全系统设计(编辑修改稿)

基于gsm的家庭安全系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

线工作模式，即 Motorola 和 Intel模式。 MOT 接 Vcc 时，选用 Motorola 模式；当 MOT 接 GND 或悬空时，选用 Intel 模式。 本设计选用的是 Intel模式， 将 MOT 引脚直接接地。 4~7（ AD0~AD7） —复用地址数据总线。 该总线采用时分复用技术，在总线周期前部分，出现在 AD0~AD7 上的是地址信息，可以选通 DS12C887 内部 RAM，总线周期后半部分出现在 AD0~AD7 上的是数据信息。 12, 24（ GND,Vcc） —系统电源接入端。 其中 Vcc 接 +5V 输入， GND 接地，当 Vcc 输入为 +5V 时，用户可以访问 DS12C887 内的 RAM 中的数据，并可以对其进行读 /写操作；当 Vcc 输入小于 + 时，进展用户对内部进行读 /写操作，此时用户不能正确获取芯片内的时间 信息；当 Vcc 的输入小于 +3V 时， DS12C887 会自动将电源换到内部的锂电池上，保证内部的电路正常工作。 13（ CS） —芯片片选端。 低电平有效。 14 （ AS） —地址选通输入端。 在进行读 /写操作时， AS 的上升沿将 AD0~AD7 上出现的地址信息锁存存到 DS12C887 上，而下一个下降沿清除 AD0~AD7 上的地址信息，不论 CS 是否有效， DS12C887 都将执行该操作。 15（ R/W） —读 /写输入端。 该引脚也有两种工作模式，当 MOT 接 Vcc 时， R/W 工作河南理工大学毕业设计（论文）说明书 14 在 Motorola 模式。 此时，该引脚的作用是区分读操作还是 写操作， R/W 高电平时为读操作， R/W 低电平时为写操作；当 MOT 接 GND 时，该引脚工作在 Intel模式，此时引脚作为写允许输入，即 write enable，此时的上升沿锁存数据。 17 （ DS） —数据选择或读输入引脚。 该引脚有两种工作模式，当 MOT 接 VCC 时选用Motorola 工作模式，此时，每个总线周期的后一部分的 DS 为高电平，称为数据选通。 在读操作中， DS 的上升沿使 DS12C887 将内部数据送往总线 AD0~AD7 上，以供外部读取。 在写操作中， DS 的下降沿将数据总线 AD0~AD7 上的数据锁存在 DS12C887 中。 当 MOT 接 GND 时，选用 Intel 工作模式，此时该引脚是读允许输入引脚，即 read enable。 18 （ RESET） —芯片复位引脚。 低电平有效，通常该引脚接 Vcc 即可。 19 （ IRQ） —中断请求输出。 低电平有效，用作处理器的中断申请输入。 只要引起中断的状态位置位，并且相应中断使能位也置位， IRQ 将一直保持低电平，处理器程序通常读取 C 寄存器来清除 IRQ 引脚输出， RESET 引脚也会清除未处理的中断。 没有中断发生时， IRQ 为髙阻态，可将多个中断器件接到一条 IRQ 总线上，只要它们均为漏极开路输出即 可。 IRQ 引脚为漏极开路输出，需要一个外接上拉电阻与 VCC 相连。 23 （ SQW） —方波输出引脚。 当供电电压 VCC 大于 时， SWQ 引脚输出方波此时，可以通过对控制寄存器编程来得到 13 种方波的输出。 DS12C887 与单片机的连接 DS12C887 与单片机连接实现计时功能需要占用单片机的 12 个 I/O 端口，分别是 4个控制端口与 8 个数据端口，其硬件电路如下： 图 36 DS12C887 硬件连接 图 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 15 红外遥控接收模块 通用遥控 系统由发射和接收两大部分组成，应用编码和解码两大集成芯片来进行控制操作。 如图 37 所示，发射部分包括键盘矩阵、编码调制和 LED 红外发射器；接收部分包括光电转换放大电路、解调解码电路。 图 37 红外线遥控系统框图 本系统的发射部分采用市场上现有的车载红外小型遥控器，如图 38 所示 图 38 车载红外小型遥控器 本设计使用的接收电路是一种集红 外线接收和放大于一体的一体化红外线接收器，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。 接收器对外只有 3 个引脚： Out、 GND、 Vcc 与单片机接口非常方便，如图 67 所示。 图 39 红外接收头 1. 脉冲信号输出接，直接接单片机的 IO 口； 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 16 2. GND 接系统的地线（ 0V）； 3. Vcc 接系统的电源正极（ +5V）； 硬件电 路设计如图 310。 图 310 红外接收头硬件连接 红外火焰传感器 由于各种燃烧生成物、中间物、高温气体、碳氢物质以及无机物质为主体的高温固体微粒构成的。 火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。 不同燃烧物的火焰辐射强度、波长分布有所差异，但总体来说，其对应火焰温度的近红外波长域及紫外光域具有很大的辐射强度 ,根据这种特性可制成火焰传感器，根据检测光谱的不同火焰传感器可分为，远红外火焰传感器和紫外火焰传感器。 本设计使用的是远红外火焰传感器。 红外火焰传感器能够探测到波长在 700 纳米～ 1000 纳米范围内的红外光，探测角度为 60，其中红外光波长在 880 纳米附近时，其灵敏度达到最大。 远红外火焰探头将外界红外光的强弱变化转化为电流的变化，通过 A/D 转换器反映为 0～ 255 范围内数值的变化。 外界红外光越强，数值越小；红外光越弱，数值越大，也可通过电压比较器直接转转为数字量输出。 本设计使用的红外火焰传感器模块的硬件电路入图 311所示。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 17 图 311 火焰传感器电路原理图 该模块有两个输出端一个是模拟输出端 AC，另一个是数字输出端 OUT。 数字输出端的输出特性为：模块在环境火焰光谱或者光源达不到设定阈值时， OUT 口输出高电平，当外界环境火焰光谱或者光源超过设定阈值时，模块 OUT输出低电平。 本设计直接使用该模块的数字输出端与单片机的 相连。 MQ2 烟雾气敏传感器 MQ 2 气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。 当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。 使用简单 的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。 MQ2 气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。 这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。 其硬件电路如 312 所示。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 18 图 312 MQ2 硬件电路图 该传感器有两个输出端，一个模拟输出端，一个数字输出端，数字输出端的敏感度可以通过一个电位器 RP 来调节。 本设计直接使用其数字输出端，数字输出短的输出 特性为，当气体的浓度达到一定限度时数字输出端输出低电平，否则输出高电平。 让其与单片机的 直接相连。 人体红外传感器 人体都有恒定的体温，一般在 37 度，所以会发出特定波长 10UM 左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的 10UM 左右的红外线而进行工作的。 人体发射的 10UM 左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。 红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 当一些晶体受热时，在晶体两端将会 产生数量相等而符号相反的电荷。 这种由于热变化而产生的电极化现象称为热释电效应。 菲涅耳透镜是根据菲涅耳原理制成，菲涅耳透镜分为折射式和反射式两种形式，其作用一是聚焦作用，将热释的红外信号折射（反射）在 PIR 上；二是将检测区内分为若干个明区和暗区，使进入检测区的移动物体能以温度变化的形式在 PIR 上产生变化热释红外信号，这样 PIR 就能产生变化电信号。 使热释电人体红外传感器 (PIR)灵敏度大大增加。 本设计采用的是市场上比较流行的 HCSR501 人体红外感应模块，其硬件电路入图313 所示。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 19 图 313 HCSR501 人体红外感应模块硬件电路 当有人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。 所以只需将该传感器的输出脚直接与单片机的某一 IO 口相连便可实现对其的使用，本设计与单片机的 相连。 模块参数： ： DC5V 至 20V ： 65 微安 ：高 ，低 0V ：可调 ( 秒 ~18 秒 ) ： 秒 式： L 不可重复， H 可重复，默认值为 H(跳帽选择 ) ：小于 120 度锥角， 7 米以内 ： 15~+70 度 模块特性： 这种探头是以探测人体辐射为目标的。 所以热释电元件对波长为 10UM 左右的红外辐射必须非常敏感。 为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。 被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。 而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产 生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 20 一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。 菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距 (感应距离 )，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 第 4章 软件设计 GSM 模块软件设计 TC35 的数据输入 /输出接口实际上是一个串行异步收发器，它有固定的参数： 8 位数据位和 1 位停止位，无校验位，波特率在 300bit/s115bit/s 之间可选。 GSM 引擎提供的命令接口符合 和 规范。 中定义的AT 命令接口，提供了一种移动平台与数据终端设备之间的通用接口； 对短信的控制做了详细的规定。 对短信的控制有两种模式：基于 AT 命令的 Text 模式以及PDU(Protocol Data Unit）模式。 Text 模式比较简单，但不支持中文短信， PDU 模式可以提供更为强大的功能，但其编码较 Text 模式更为复杂。 无论选择哪种模式，都可以通过 AT 指令控制手机模块实现短信得发送、接受、删除等管理。 AT 指令简介 本设计中 TC35 主要实现的功能包括信息的发送与接受，对 TC35 的控制都是通过 AT指令进行控制的。  常用 AT 指令及功能的简介。 AT 测试连接是否正确 ,正确返回 O ATE0 关闭回显。 程序初始化 AT 部分首先关闭回显。 ATE1 打开回显。 使用超级终端测试命令时打开。 AT+CGMI 得到厂商信息 AT+CGMR 得到版本号 AT+CGSN 得到序列号 (IMEI) AT+CSQ 获得当前信号， TC35 回复： 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 21 +CSQ: 30,99 此处 30 表示当前的信号。 可能的数值和对应的信号强度如下： 0 113dBm及以下 1 111dBm 2...30 109...53dBm 31 51dBm及以上 99 错误 AT+COPS 网络营运商 AT+CSCA 短信中心号码 AT+CMGD 删除指定的短信 AT+CMGF 短信格式。 分为 Text 模式和 PDU 模式 AT+IPR? 显示串口波特率 AT+IPR=19200 更改串口波 特率为 19200 ATD 打电话 ATA 接电话 ATH 挂电话 t+mi=2,1,0,0,0 //短信存入 SIM 卡 at+mi=2,2,0,0,0 //短信直接串口输出，不存 SIM 卡 AT+CREG? 查询网络注册情况， TC35 回复： CREG: 0,1 OK 1 表示已经注册网络，其它可能的情况如下： 0 没有注册 1 注册本地网络 2 没有注册，但正在搜索 3 网络注册失败，限制服务 4 未知 5 已注册，漫游 ATamp。 W 保存设置  短 信的发送方法 （一） 发送英文文短信 1 AT+CMGF=1 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 22 2 AT+CMGS=13307496548回车 (目的地址 ) TC35 回应： AT+CMGS=13307496548 输入短信息的内容 (只能是英文 )： Test 回车 （二）发送中文短信 1 AT+CMGF=0 2 AT+CMGS=20 3 发送中文短信内容的 PDU 编码。