毕业设计论文--基于gsm技术家庭智能报警系统设计

毕业设计论文--基于gsm技术家庭智能报警系统设计内容摘要：

电源供电，信号电平以接地电平作为参考。 对于 TTL 逻辑，一个逻辑低输入不高于。 一个逻辑高输出必须至少为，而一个逻辑高输入必须至少为 2V。 利用这些逻辑电平，一个接口可以有 的噪声信号而不至于产生错误。 这些逻辑电平应用在初期的，标准的 7400 系列的 TTL 逻辑和 他的派生系列，包括 74LS74F 和 74ALS TTL。 较早的利用 NMOS 技术制造的微控制器也使用这些逻辑电平。 大多数的 CMOS 芯片定义了不同的逻 辑电平，并且有更宽的噪声容限。 一个逻辑低 CMOS 输出不高于 ，而一个逻辑低输入可以高达 20%的电源电压，或者对于 5V 的电源输入可以达到 1V。 一个逻辑高输出至少为 ，而一个逻辑高输入必须至少达到电源电压的 70%，或者对于 5V 电源输入而言达到。 使用这样的逻辑电平的系列包括 4000 系列， 74HC 和 74AC。 有的 CMOS芯片有 TTL兼容输出。 这他们可以直接和 CMOS或者 TTL逻辑项链。 遵循这个惯例的芯片包括 74HCT 逻辑系列和大多数的微控制器。 ①读命令 33H ：通过该命令主机可以读出 DS18B20 的 ROM 中的 8 位系列产品代码、 48 位产品序列号和 8 位 CRC 校验码。 该命令仅限于单个 DS18B20 在线的情况。 ②选择定位命令 55H ：当多片 DS18B20 在线时，主机发出该命令和一个 64位数， DS18B20内部 ROM与主机一致者，才响应命令。 该命令也可用于单个 DS18B20的情况。 ③查询命令 0F0H ：该命令可查询总线上 DS18B20 的数目及其 64 位序列号。 ④跳过 ROM 序列号检测命令 OCCH ：该命令允许主机跳过 ROM 序列号检测而直接对寄存器操作，该命令仅限于单个 DS18B20 在线的情况。 ⑤报警查询命令 0ECH ：只有报警标志置位后， DS18B20 才相应该命令。 2 存储器操作命令： ①写入命令 4EH ：该命令可写入寄存器的第 4 字节，即高低温寄存器和配置寄存器。 复位信号发出之前，三个字节必须写完。 ②读出命令 0BEH ：该命令可读出寄存器中的内容，复位命令可终止读出。 ③开始转换命令 44H ：该命令使 DS18B20 立即开始温度转换，当温度转换正在进行时，主机这时读总线将收到 O；当温度转换结束时，主机这时读总线将收到 1。 若用信号线给 DS18820 供电，则主机发出转换命令后 ，必须提供至少相应于分辨率的温度转换时间的上拉电平。 ④回调命令 088H ：该命令把 EEROM 中的内容写到寄存器 TH、 TL 及配置寄存器中。 DS18b20 上电时能 自动写入。 ⑤复制命令 48H ：该命令把寄存器 TH、 TL及配置寄存器中的内容写到 EEROM中。 ⑥读电源标志命令 084H ：主机 发出该命令后， DS18B20 将进行响应， 发送电源标志，信号线供电发 O，外接 电源发 1。 3 DS18B20 的复位及读写时序： ①复位：对 DS18B20 操作之前，首先要将它复位。 复位时序为： a 主机将信号 线置为低电平，时间为 480～ 960μ S。 b 主机将信号线置为高电平，时间为 15～ 60 μ S。 c DS18B20 发出 60～ 240μ S 的低电平作为应答信号。 主机收到此信号后，才能对 DS18B20 作其它操作。 ②写操作：主机将信号线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。 从信号线的下降沿开始，在 15～ 60 μ S 的时 间内 DS18B20 对信号线检测，如信号 线为高电平，则写 1，如信号线为 O，则 写 0，从而完成了一个写周期。 在开始 另一个写周期前，必须有 1 μ S 以上的 高电平恢复期。 ③读操作：主机将信号线 从高电平 拉低至低电平 1 μ S 以上，再使数据线 升为高电平，产生读起始信号。 从主机 将信号线从高电平拉低至低电平起 15～60 μ S 的时间内 ,DS18B20 将数据放到信号线上，供主机读取。 从而完成了一个读周期。 在开始另一个读周期前，必须有 1 μ S 以上的高电平恢复期。 DS18B20 与单片机的典型接口设计 以 MCS51 单片机为例，图 336 中采用寄生电源供电方式， P11 口接单线总线为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个 MOSFET 管和 89S51 的 P10 来完成对总线的上拉。 当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为 10 μ s。 采用寄生电源供电方式是 VDD 和 GND 端均接地。 由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的。 主机控制 DS18B20 完成温度转换必须经过 3 个步骤：初始化、 ROM操作指令、存储器操作指令。 假设单片机系统所用的晶振频率为 12 MHz，根据DS18B20 的初始化时序、写时序和读时序，分别编写 3 个子程序： INIT 为初始化子程序， WRITE 为写（命令或数据）子程序， READ 为读数据子程序，所有的数据读写均由最 低位开始，实际在实验中不用这种方式，只要在数据线上加一个上拉电阻 kΩ ,另外 2 个脚分别接电源和地。 图 336 DS18B20 与处理器连接图 感器 光电传感器是一种小型电子设备，它可以检测出其接收到的光强的变化。 早期的用来检测物体有无的光电传感器．光电传感器是一种小的金属圆柱形设备，发射器带一个校准镜头，将光聚焦射向接收器，接收器出电缆将这套装置接到一个真空管放大器上。 在金属圆筒内有一个小的白炽灯作为光源。 这些小而坚固的白炽灯传感器就是今天光电传感器’＞光电传感器的雏形。 图 332 光电传感器的介绍 工作原理 ⑴光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。 光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检测电路。 ⑵发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源，发光二极管 LED 、激光二极管及红外发射二极管。 光束不间断地发射，或者改变脉冲宽度。 ⑶接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。 在接收器的前面，装有光学元件如透镜和光圈等。 在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号。 此外，光电开关的结构元件中 还有发射板和光导纤维。 ⑷三角反射板是结构牢固的发射装置。 它由很小的三角锥体反射材料组成，能够使光束准确地从反射板中返回，具有实用意义。 它可以在与光轴 0 到 25 的范围改变发射角，使光束几乎是从一根发射线，经过反射后，还是从这根反射线返回。 分类和工作方式 ⑴槽型光电传感器 把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的两侧的是槽形光电。 发光器能发出红外光或可见光，在无阻情况下光接收器能收到光。 但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。 输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。 槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一般只有几厘米。 ⑵对射型光电传感器 若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。 由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为对射分离式光电开关，简称对射式光电开关。 它的检测距离可达几米乃至几十米。 使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就输出一个开关控制信号。 ⑶反光板型光电开关 把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式 或反射镜反射式 光电开关。 正常情况下，发 光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到；一旦光路被检测物挡住，收光器检测不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。 ⑷扩散反射型光电开关 它的检测头里也装有一个发光器和一个收光器，但前方没有反光板。 正常情况下发光器发出的光收光器是找不到的。 当检测物通过时挡住了光，并把光部分反射回来，收光器就收到光信号，输出一个开关信号。 电气连接图 图 333 光电传感器电气连接图 液晶显示模块 方案 1――采用 LED液晶显示屏 采用 LED液晶显示屏 ,液晶显示屏的显示功能强大 ,可显示大量文字 ,图形 ,显示多样 ,清晰可见 ,但是价格昂贵 ,需要的接口线多 ,所以在此设计中不采用 LED 液晶显示屏 . ――采用点阵式数码管显示采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合 ,如采用在显示数字显得太浪费 ,且价格也相对较高 ,所以也不用此种显示 .――采用 1602 液晶显示器 LCD1602 液晶模块主要实现时间显示，最大程度上的方便大家，使得该系统更加人性化。 采用 1602 液晶显示器，微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，且在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。 故采用 1062 液晶显示器。 它与单片机的电路连接图如下： 图 单片机与液晶电路连接图根据显示的容量可以分为 1 行 16 个字、 2 行 16个字、 2 行 20 个字等字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“ A”的代码是 01000001B（ 41H），显示时模块把地址 41H 中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“ A”表 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 显示开 /关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 置字符发生存储地址 0 0 0 1 字符发生储存器地址 AGG 置字符存储器地址 0 0 1 显示数据存储器地址（ ADD） 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址（ AC） 写数到 CGRAM 或 DDRAM 1 0 要写的数 从 CGRA 或 DDRAM 读数 1 1 读出 的数据 其中， 1602液晶模块内部的控制器 11条控制指令 602液晶模块内部的控制器 11条控制指令蜂鸣器的介绍蜂鸣器系统程序的设计 图 421 温度传感器程序流程图 液晶显示子程序 根据系统需要设计相应的 1602 显示程序，在 Proteus 中可以先仿真成功后在烧制到单片机 AT89S52 中。 汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占 32B，分左右两半，各占 16B，送上要显示的汉字根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应的地址， 设立光标，直到 32B 显示完就可以 LCD 上得到一个完整汉字。 系统调试 根据方案设计要求，调试过程共分三大部分，硬件调试，软件调试，软件和硬件联调（即系统调试）。 电路按模块逐个调试，各模块调试通过后再联调。 程序先在最小系统板调试，通过后再软硬联调。 硬件测试 静态调试 线路的检查：通过目测和使用万用表，检查线路连接的正确性，有无断路或短路，有无虚焊的存在等。 检查各主要元器件是否因为焊接而损坏，比如数码管等。 核对元件：检察元件是否安装正确，有无损坏等。 检查电源系统：在加入集成电路之前，应检查加入电源的品 质，包括电源的电压以及负载能力等。 只有当电源满足要求后，才能加上所有的元器件进行上电调试。 联机调试 虽然经过了静态测试，但仍有不少的硬件故障要在软硬件联机调试中才能发现。 所以联机调试很有必要，具体操作如下： 测试晶振电路和复位电路：这是单片机应用系统工作的最基本的条件，可用示波器或逻辑笔进行检查。 测试存储器：将数据写入存储单元并读回比较，写入与读出的数据如果是一致的则表示存储单元能正常工作，否则有短路，断路或器件损坏的情况。 测试 I/O 口和 I/O 设备：编写简单的测试程序，单独支持某一 I/O 口和与之相连 的 I/O 设备，如果能自如的支配或控制，则表明 I/O 通道的工作正常。 将 GSM 模块接上电源后，插上 SIM 卡，看电源灯是否闪烁，用 USB 串口线与电脑连接，利用串口工具测试 GSM 模块是否能成功发送短信。 测试成功后用串口线与单片机连接进行整个系统调试。 通过以上的检测，如果各个测试环节，如果最终各环节都正常，那么硬件测试应该没问题了。 软件测试 程序模块编写完成后，首先通过汇编和编译。 有些开发软件的功能比较强，能够模仿单片机的运行模式，直接在 pc 机上就可以调试编写的软件。 对于大多数情况，还是需要把程序装入单片机系统 中进行联机调试。 直到每一个程序模块调试成功。 本设计中用 C51 编程软件 KeiluVision3 进行编写 AT89S52 单片机的源程序（汇编语言和 C 语言），对其中的部分电路进行仿真， Keil 编译器把汇编语言编写的源程序与 Keil 内涵的库函数装配在一起，然后分别有 C51 编译器编译生成目标文件（ .obj）最后产生 .hex 程序代码，利用 C51 下载软件 ISP 将程序代码。