基于单片机的gsm热释电红外多功能报警器(含烟雾、火宅报警)毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的gsm热释电红外多功能报警器(含烟雾、火宅报警)毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

4 图 21 STC89C52 引脚图 GSM 模块 GSM 模块作为用户手机和控制器之间数据交换的桥梁，在本系统中起着至关重要的作用，本系统使用 SIM900A GSM 模块。 蜂窝通信引擎 SIM900A 是Siemens 推出的一种无线通信模块，并且已经有国内的无线电设备入网证 [3]。 SIM900A 的的设计 比较人性化，芯片总体是比较小巧的、消耗的功率也只有 左右。 是一款便携的无线通信模块，可以广泛的在遥感监测，远程通信等设备中使用。 在综合对比功能、价格等因素后选择使用此款 GSM 模块。 具体样式如图 22 所示。 图 22 GSM 模 块样式 以 SIM900A 作为主芯片的 GSM 模块主要有以下参数： 1. 通信接口：支持 AT 指令控制、支持 RTS/CTS 硬件流控控制、支持从1200bps~115200bps 范围的通信波特率调节、 RS232 串口和 LVTTL 串口。 2. 工作频段： EGSM900Mhz/DCS1800Mhz 自动搜索 2 个频段。 3. 发射功率： EGSM900Mhz时 2W， DCS1800Mhz 时 1W。 4. 工作温度： 40176。 C~+85176。 C。 5. 短信（ SMS）：支持 MT/MO/CB/TEXT 和 PDU 模式的短信，短信储存在 SIM卡里。 6. 电源供电： DC524V，本系统适配器为 12V， 1A 为 GSM 模块单独供电。 5 AT 指令： 系统主要用到的 AT 指令有以下几种，见表 21： 表 21 系统用到的 AT 指令 TA 指令 操作 TA 指令 操作 AT +IPR=4800 修改 GSM 波特率为4800 AT +CSMP=17,167,2,25 设置文本模式参数 AT 握手指令 AT +CSCS=UCS2 设置为 UCS2 编码字符集 ATD10086； 拨打 10086 AT +CMGS XXX 发送中英文短信到XXX AT +CMGF=1 设置为文本模式 短消 息工作模式： 发送短消息 GSM 模块常用到的模式有 Text 和 PDU。 Text 模式实现起来很简单，但是只能作为简单的英文短信发送模式，是不能收发中文短信的；然而PDU 模式下不仅能发送英文短信，更重要的是能支持中文短信的发送。 本设计系统中使用 PDU 模式中的 UCS2 编码用于发送 Unicode 字符。 通过 文本与Unicode 字符相互转换的软件（见图 23），我们可以很轻松地得到文本的相关Unicode 码，并写入到单片机的指令代码中。 图 23 unicode 转换软件 GSM 模块与单片机通信方式： 首先将模块的 地线与单片机的地线相连接，接着将单片机的 RXD（串行口输入端）和 TXD（串行口输出端）分别与 GSM 模块上的 TXD（串行口输出端）和 RXD（串行口输入端）连接起来。 硬件对接好后，为了使之能够实现通信，需要软件设置好单片机和 GSM 模块的波特率，本系统均设置为 4800bps 的波特率，然后用单片机的串口通信接口输出 AT 指令码，对模块进行相应的参数修改 6 和操作。 传感器 为了检测到不同类型的物理量，需要选择不同类型的传感器。 我们可以从各种各样的传感器中得到所需的开关量，当系统检测到这种开关信息的时候，就可以做出相应的 决策。 热释电红外传感器 热释电红外传感器不仅能鉴别出运动的生物与其它非生物，还能在不用直接接触人体的情况下检测出由人体向外辐射出来的红外线，并能将这种人体红外转变为高低电平信号。 传感器上的一块光学滤光片是为了使模块对某一波长范围的红外辐射具有较高的敏感度。 它除了能允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将阳光和灯光等这样的无检测价值的红外辐射隔离掉。 热释电红外结构图如图24 所示。 图 24 热释电红外结构图和电路图 MQ2 烟雾可燃气传感器 MQ2 气体传感器所使用的是一种叫二氧化锡的气敏材料， 该材料在清洁空气中电导率是比较低的。 传感器的电导率会随着空气中可燃气体浓度的增加而增大。 传感器可检测多种可燃性气体和部分烟雾颗粒， MQ2 传感器对我们生活中常见的液化石油气、天然气和氢气的检测比较精准，是一款适合多种场合应用的低成本传感器。 火焰传感器 火焰传感器一般是由光敏二极管和转换电路组成的一种对火焰的红外线或紫外线探测比较敏感的元器件，以红外敏感的火焰传感器为例，其主要用来检测 7 一些波长范围在 700nm～ 1050nm的热源，探测角度最大达 60 度，其中红外光波长在 920 纳米附近时，改传感器灵敏度达到最大。 当探测到火源时输出形式为数字开关量输出（ 0 和 1），火焰传感器探头的工作温度为 25 摄氏度～ 85 摄氏度，所以在使用过程中要注意被检测的火焰不能离传感器探头太近，以免造成探头损坏。 DHT11 温湿度传感器 DHT11 温湿度传感器是一款能同时检测空间温度和湿度的复合传感器，它输出的是已校准的温湿度数字信号，模块采用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保传感器具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。 该产品具有品质卓越、超小的体积、极低的功耗、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。 单线数字信号输出接口把 系统的集成变得更便捷。 LCD1602 液晶显示屏 本系统选用的 1602 显示屏，它采用的是标准的 16 脚（带背光）接口字符型液晶显示，它是一种比较典型的专门用于数字、符号和字母的点阵式 LCD，模块的各引脚功能说明如图 25 所示。 图 25 LCD1602 引脚功能 DS1302 实时时钟芯片 DS1302 是时钟芯片，能够作为一个系统的调时和计时用。 DS1302 的三个接口与单片机相连接， CLK/EN/DATE 三个接口分别是传输时钟频率，使能信号和数据的。 它还有两个电源，一个系统的电源接入，也称为主电源，是 DS1302 平时供电的主要来源，它常常还有一个备用纽扣电池，是在主板断电时为 1302 提供电力支持，保证 1302 的正常计时。 8 3 硬件实现 在前面的两个章节已经对课题背景将系统的基本组成部件做了简单的介绍，在接下来的这一章里面我们将分模块对硬件电路里的具体硬件单元电路及各单元电路的电气连接做详细的介绍和展示。 将在此章节中把各模块在 Altium Designer 中设计好的电路进行理性的分析，最后将设计出的系统电路 PCB 导出，制作成有良好可焊性的实物 PCB 电路板。 原理框图 系统硬件可分为几个模块，分别为 PL2303 串口模块、单片机控制模块、 GSM模块、各类传感器及人机交互等外设器件。 图 31 为系统的硬件原理框图。 图 31 硬件原理框图 由硬件系统框图可看出，整个系统是以单片机为中心，外围传感器和 GSM等共同实现的。 单片机通过 I/O 口与 LCD1620按键及 DS1302 等进行连接，通过 I/O 传输和接受这些外围器件的信息，各类传感器（烟雾、火焰、热释电等）用杜邦线在主电路板上取得工作电压，均以单线的形式连接到单片机进行高低电平的变化与单片机通信。 系统电源 供电是整个系统的基础，本安防系统分 两个电源，一个是 GSM 自带适配器 9 （ 12V,1A），为 GSM 模块单独供电用。 另一个系统电源就是用于单片机、各个传感器及其它外围器件的供电。 电源电路如图 32 所示，因为整个系统的功耗和所需电流并不大，所以直接选用 5V， 750ma 的电源适配器通过 USB 接口为整个系统供电。 图中电源电压由右下角 USB 接口进入系统， VCC 和 GND 分别是系统的电源和接地标号。 总电源指示灯 4 点亮，电压经过高低频滤波后，设置了一个总开关，以方便系统电源的管控。 UVCC 连接单片机供电系统，为单片机提供电力支持。 PL2303 芯片 PL2303 是一个 USB 与串口之间的一个接口转换器，它的高兼容性驱动在大多数操作系统中都能够模拟成 COM 端口，是主机与外设实现串口通信的理想选择，在此系统中加入 PL2303 的典型应用电路， PL2303 的 TXD 和 RXD 口分别于单片机的 RXD（ ）和 TXD()口连接实现串口通信。 主要的实现的功能是可以使用主机通过 USB 与系统电路板连接后可直接下载程序进入单片机，这样就省去了要随身携带下载器的繁琐，在 P1 引出的与 PL303 连接的 4 个排针引脚可以外接其它的设备的串口相连，并通过此板下载程序代码到外接设备中，也就 是起到了一个集成在电路板上的下载器的功能。 除了充当下载器， PL2303 还可以用做单片机与主机之间的串行通信接口，亦可以充当其它外设与主。