基于gsm的家庭安全报警系统的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于gsm的家庭安全报警系统的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

源模块选定与论证 方案一：工频电源 此电源供电效率较高，转换率在 80%左右，原理是利用变压器将 220V 用户交流电压降压，经过整流桥整流变为直流电，再电容滤波和 L7805 稳压器稳压，最后输出直流 5V 电压，供单片机系统工作。 该方案电气隔离性较好，电路容易，传统可靠，但是形状较大，占用空间位置。 5 方案二：阻容电源 该电源方式适用一些工作电流小的场合，如：液晶显示。 原理是利用电阻电容将 220V 交流用电降为低压，然后再二极管整流，电容滤波，最终输出直流 5V 电压。 电阻降压的方法容许输入的电压动态范畴宽广，不好的地方就是电气无隔离，不能隔离外部干扰，电能转换率比较低。 电容降压的方式，电能转换效率较高，但是危险性较高 ，如果电压突然变得过大，电容很容易被击穿，如果被击穿将会发生很可怕的后果。 方案三：开关电源 开关电源种类很多，用途也比较普遍。 它主要是运用电力电子技术，控制晶闸管和晶体管的导通、截止的时间的长短，输出稳定不变的电压。 此方式效率高，在75%左右、输入电压范围宽、体积很小、高频率、抗干扰、低噪音，但是很难做到很高的可靠性，故障点多，不易维修，成本较高。 方案四：蓄电池电源 该方式简单可靠，在家庭停电的情况下也可工作，电池没电了可以充电继续使用，节能环保，无电时方便替换，成本低廉。 综上所述：为了家用电断电 之后，系统还能继续工作，综合考虑选择方案一和方案四。 按键设置的选定与论证 方案一：独立按键 采用独立按键对系统参数设置，该方案控制简单、编程方式容易、占用 I/O 端口多、浪费资源，适用于所需按键较少的场合。 方案二：矩阵键盘 采用矩阵按键对系统参数设置，原理是利用对端口扫面的原理，判断哪个按键是否按下。 逐行扫面思路简单，但是程序复杂，反转扫描程序简单，思路巧妙。 该方案电路设计复杂，电路不容易布线，具有较高的 I/O 端口利用率，软件编程也较为复杂。 适用于需使用大量按键的工作场合。 方案三：红外遥控器 采用万能遥控器对进行系统的设置。 该遥控器成本低，按键多，抗干扰能力强， 6 容易解码，自己就可以学习它，然后自己用它去遥控控制更多家用电器，它可实现10 米内近距离遥控控制，既省时，又方便。 电路简单，只需用一个红外接收头连接单片机的 管脚，当在一定范围将按下红外遥控器按钮，红外接收电路就会接收到遥控器发送的信号，然后对该信号进行解码实现特定的功能。 综上所述：选择方案三作为本设计控制设置按键。 系统总体设计框图 本系统由 STC89C52 单片机作为系统处理器，利用温度、湿度、烟雾传感器检测环境的 相应数据，经单片机处理在液晶屏上显示出来，由 SIM900A 模块和蜂鸣器实现远近距离报警提醒。 总体设计框图如图 21 所示。 图 21 系统总体设计框图 7 3 系统硬件设计 单片机最小系统 STC89C52RC 单片机简介 本系统采用的 STC 系列的 STC89C52 单片机作为系统处理器。 该单片机引脚分布如图 31 所示，内部结构如图 32 所示。 它主要具有以下特性：  具有 8K 可编程程序存储空间（ ROM）；  内置 4K 字节 EEPROM 存储空间；  具有 512 字节数据存储空间（ RAM）；  具有通用 32 个 I/O 端口， P0、 P P P3 是准双向口，其中 P0I/O 端口是漏极开路方式输出，当为总线进行外部电路扩展用时，不需要用电阻拉为高电平，只有当作 I/O 口时，需要在外部接上拉电阻；  无需专用仿真器，可以直接使用 USB 串口下载用户程序；  具有看门狗功能；  具有 4 个外部中断，其中断触发方式有两种，可分为低电平触发方式和下降沿触发方式；  工作电压范围在 至 ； 图 31 STC89C52RC 单片机引脚图 8 图 32 STC89C52RC 单片机内部结构图 单片机复位电路 复位电路就是 利用它把单片机系统程序从头开始运行，把硬件系统变为初始状态，就如电脑重启键的作用一样，方便使系统恢复到初始状态，重新进行操作。 复位电路一般由电容和电阻组合而成，复杂的就需要有三极管等其他元器件配合程序进行了。 复位电路的原理图如图 33 所示。 当给 VCC 通电时，电解电容 C1 就会充电，在10K 电阻 R1 上就会出现电压， RST 变为高电平，使单片机复位；经过几微妙后， C1电量充满， 10K 电阻 R1 上的电流就会逐渐下降为零，电压也变为零，使处理器进入正常工作状态。 在工作期间，如果按下微动开关 S1，电容 C1 放电， 10K 电 阻上就会出现电压，使 RST 变为高电平，单片机最小系统复位，使系统变为初始状态。 当松开微动开关 S1，电容 C1 又会充电，几微妙之后，单片机又进入工作状态。 9 图 33 STC89C52RC 单片机复位电路图 单片机晶振电路 晶振是晶体振荡器的简称，其作用就是给 CPU 供应一个合适的时钟频率，使CPU 能够正常工作起来。 单片机的内部电路就是由无数个门电路组成，要想使门电路工作，就需要给门电路一个 CLK 信号作为触发信号，过来一个 CLK 信号，门电路就会工作一次。 在理论上来说，给的 CLK 信号频率越快，单片机的 工作性能就越好，运行速度就越快。 但是单片机运行速度的快慢，不仅和处理器的运算速度有关，也和存储器的速度，外设电路速度都有很大关系。 本设计的单片机晶振电路如图 34。 由晶振 Y非极性电容 C非极性电容 C3构成晶振电路， Y1 是 晶振， C2 和 C3 为 30PF 负载电容，其作用就是为了加快真振荡电路的起振，减小频率的温漂。 图 34 STC89C52RC 单片机晶振电路图 10 液晶显示器 12864 LCD12864 液晶显示器简介 12864 液晶是 128*64 点阵液晶模块的一种统 称，就是由 128*64 个点组成。 该液晶点阵屏模块价格较低，显示清晰可观，适合用于各种电子装置的显示。 液晶模块引脚说明如表格 31。 它主要具有以下基本特性：  工作电压： ~5V  工作温度范围： 20~70︒ C  背光驱动电流： 60mA  支持并口和串口通讯  背光蓝屏、带中文字库  视角： 6 点钟方向  点阵格式： 128*64 表格 31 液晶模块引脚说明 11 液晶显示电路 在本设计中为了节省单片机 I/O 口，选择了 3 位串行通讯方式实现驱动液晶工作，就是把液晶的 RS、 RW、 EN 三个端口连接到单片机 I/O 端口，通过控制这三个端口实现控制液晶驱动。 12864 液晶显示模块内部自带背光限流电阻， 19 号引脚背光源正极可以直接连接直流 5V 电源。 LCD 驱动电压输入端接一个 10K 电位器 R2，来调节对比度。 与单片机连接电路如图 35 所示。 图 35 液晶显示连接图 温度 传感器 DS18B20 温度传感器简介 该传感器出自于 DALLAS 厂家， DS18B20 温度传感器的引脚说明如表格 32。 它具有以下主要特征：  具有独特的通讯方式，利用单线接口，只需一 个引脚与单片机相连接通讯即可  供电电压范围为 至  测量温度范围为 55 至 +125 摄氏度  测量精确度在177。 摄氏度  无需其他外部辅助元器件 12  常用于工业温度控制、冷冻库、电力机房、仓库等场所 表格 32 温度传感器引脚说明 DS18B20 检测电路 DS18B20 数字传感器有两种供电方式：一种是使用外部电源 VDD，一种是使用内部的寄生电源。 当 VDD 引脚连接 5V 电压时是使用外部电压供电；当 VDD 引脚接地时使用的是内部的寄生电源。 在此设计中采用的是外部供电方式，无论选择哪种供电方式都 要在 I/O 引脚连接一个 10K 的上拉电阻，把 I/O 端口上拉为高电平。 与单片机连接图如图 36。 图 36 温度传感器连接图 13 湿度 传感器 DHT11 湿度传感器简介 DHT11 是一种温度与湿度集成在一起的数字化传感器，由奥松有限公司制造生产。 该传感器内部有一个测量温度元件和一个测量湿度元件组成。 温湿度传感器详细引脚说明如表格 39 所示。 它主要具有以下特性：  正常工作电压范围： ~  正常工作电流：  湿度测量范围： 20~90%RH  温度测量范围： 0~50℃  具有长期的 稳定性  无需其他元器件做外围电路  输。